輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，包括進(jìn)流管道、發(fā)電機(jī)、葉輪、水泵，水泵設(shè)置在進(jìn)流管道里，發(fā)電機(jī)安裝在進(jìn)流管道外殼上，與發(fā)電機(jī)相連的葉輪設(shè)置在進(jìn)流管道里，各葉輪內(nèi)端部均連接葉輪中心轂，在進(jìn)流方向上，葉輪和葉輪中心轂設(shè)置在水泵后方。本發(fā)明可為船舶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額外的電能。此外，葉輪的存在可對前置水泵產(chǎn)生有利的干擾，改善其推進(jìn)性能，提高效率。在現(xiàn)如今節(jié)能減排的大背景下，該發(fā)電系統(tǒng)具有很好的實(shí)際應(yīng)用前景。
【專利說明】輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種船舶裝置，具體地說是船舶發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 噴水推進(jìn)器水泵做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在推動(dòng)流體向后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)使流體產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。推動(dòng)流體向后運(yùn)動(dòng)是推進(jìn)器產(chǎn)生推力所必須的，而尾流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完全是一種能量浪 費(fèi)。
[0003] 專利"一種船舶螺旋槳余能發(fā)電系統(tǒng)"（申請?zhí)枺?01210002310. 8)通過在槳后方 加裝發(fā)電葉輪來回收螺旋槳后尾流能量實(shí)現(xiàn)能量回收的目的，該發(fā)明存在明顯的不足，首 先槳后巨大的水流主要為向后的軸向流，該軸向流是船舶產(chǎn)生動(dòng)力所必須的，以回收該軸 向流的能量為目標(biāo)只能減弱船舶的所需的推力，從而影響船舶的航行性能。其次，發(fā)電機(jī)葉 輪固定支架及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)置于船后水流中會(huì)增加額外阻力。
[0004] 對于螺旋槳尾流旋轉(zhuǎn)能量回收較為理想的裝置為Grim葉輪，而Grim葉輪葉片分 渦輪段和螺旋槳段，直徑一般為前槳直徑的1. 15?1. 3倍，直徑很大，但葉片窄且薄，對材 料強(qiáng)度要求太過苛刻，就目前的材料工藝水平而言還很難制造出理想的Grim葉輪。
[0005] 噴水推進(jìn)器通常通過在水泵后方加裝定子來消除水泵產(chǎn)生的尾旋流，但效果并不 是特別顯著。在現(xiàn)今大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的大的背景下，開發(fā)用于回收噴水推進(jìn)器水泵尾流 旋轉(zhuǎn)能量的裝置成為船舶節(jié)能的主要研究課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供實(shí)現(xiàn)尾流旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化為電能的輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，其特征是：包括進(jìn)流管道、發(fā)電機(jī)、葉輪、水泵，水泵 設(shè)置在進(jìn)流管道里，發(fā)電機(jī)安裝在進(jìn)流管道外殼上，與發(fā)電機(jī)相連的葉輪設(shè)置在進(jìn)流管道 里，各葉輪內(nèi)端部均連接葉輪中心轂，在進(jìn)流方向上，葉輪和葉輪中心轂設(shè)置在水泵后方。 [0009] 本發(fā)明還可以包括：
[0010] 1、所述的發(fā)電機(jī)包括輪緣發(fā)電機(jī)或環(huán)形發(fā)電機(jī)。
[0011] 2、所述的發(fā)電機(jī)包括葉輪外環(huán)、靜環(huán)、永久磁體陣列，葉輪外環(huán)、靜環(huán)、永久磁體陣 列均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，永久磁體陣列固定在葉輪外環(huán)外側(cè)，靜環(huán)設(shè)置在永久磁體陣列外部，靜環(huán) 與進(jìn)流管道外殼相連，各葉輪外端部均與葉輪外環(huán)相連，永久磁體陣列設(shè)置成海爾貝克筒。
[0012] 3、水泵與葉輪距離為0. 15±0. 01倍船舶前槳直徑。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明可為船舶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額外的電能。此外，葉輪的存 在可對前置水泵產(chǎn)生有利的干擾，改善其推進(jìn)性能，提高效率。在現(xiàn)如今節(jié)能減排的大背景 下，該發(fā)電系統(tǒng)具有很好的實(shí)際應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明的輪緣發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明的輪緣發(fā)電機(jī)局部示意圖；
[0017] 圖4為水泵速度多角形；
[0018] 圖5為發(fā)電機(jī)葉輪速度多角形。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：
[0020] 結(jié)合圖1?5,本發(fā)明采用輪緣發(fā)電機(jī)或環(huán)形發(fā)電機(jī)代替常規(guī)噴水推進(jìn)器的后置 定子。輪緣發(fā)電機(jī)同噴水推進(jìn)器外殼固定安裝，通過前置水泵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的尾旋流驅(qū)動(dòng)輪緣 發(fā)電機(jī)的葉片，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，可為船舶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額外的電能。前置水泵與發(fā) 電機(jī)葉輪距離為〇. 15倍前槳直徑左右。
[0021] 圖1給出了該系統(tǒng)裝置的總體布置。該裝置由葉輪中心轂1、輪緣發(fā)電機(jī)或環(huán)形發(fā) 電機(jī)2、進(jìn)流管道3、水泵4以及葉輪5等組成。葉輪5各個(gè)葉片沿周向均勻分布并固定連 接在葉輪中心轂1上，外部與潤輪發(fā)電機(jī)連接。
[0022] 圖2給出了輪緣發(fā)電機(jī)整體正視圖，圖3為圖2發(fā)電機(jī)輪緣局部放大圖，葉輪5各 個(gè)葉片直接與葉輪外環(huán)6相連，永久磁體陣列7位于外環(huán)6上。磁體圍繞葉輪的周向并且 沿著葉輪外環(huán)6大致均勻分布。磁體陣列被設(shè)置成海爾貝克筒，即具有在外環(huán)外部的磁場。 靜環(huán)8固定安裝在輪緣發(fā)電機(jī)的環(huán)形外殼上，與外環(huán)6嚴(yán)格對準(zhǔn)。
[0023] 圖4和圖5分別給出了前置水泵4和發(fā)電機(jī)葉輪在某半徑處的速度多角形，其中r 為后置葉輪和前置螺旋槳的無因次半徑，圖4中η為前槳轉(zhuǎn)速，進(jìn)速為船速Vp，其軸向和周 向自身誘導(dǎo)速度分別為u ap和utp，后置葉輪對水泵4的軸向和周向誘導(dǎo)速度分別為uapl和 utpl ;VRP為水泵4半徑r處葉元體實(shí)際來流速度；β ρ β分別代表水動(dòng)力螺距角及進(jìn)角。可 知后置葉輪對前槳引起的誘導(dǎo)速度uapl和utpl與前槳自身的誘導(dǎo)速度u ap和utp方向相反， 水動(dòng)力性能得到了改善，前槳增加的推力可彌補(bǔ)由發(fā)電機(jī)葉輪所增加的阻力。
[0024] 圖5為發(fā)電機(jī)葉輪速度多角形，r^、Dw為葉輪轉(zhuǎn)速和直徑，葉輪進(jìn)速為船速V p，其軸 向和周向自身誘導(dǎo)速度分別為ual和utl，前槳對后置葉輪的軸向和周向誘導(dǎo)速度分別為u alp 和utlp ;VRL為葉輪半徑r處葉元體來流速度；β ρ β分別代表水動(dòng)力螺距角及進(jìn)角。可知， 葉輪自身周向誘導(dǎo)速度utl與螺旋槳的周向誘導(dǎo)速度utlp方向相反，從而可以部分或全部抵 消前置螺旋槳尾流的旋轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)能量回收的目的。
【權(quán)利要求】
1. 輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，其特征是：包括進(jìn)流管道、發(fā)電機(jī)、葉輪、水泵，水泵設(shè)置在進(jìn) 流管道里，發(fā)電機(jī)安裝在進(jìn)流管道外殼上，與發(fā)電機(jī)相連的葉輪設(shè)置在進(jìn)流管道里，各葉輪 內(nèi)端部均連接葉輪中心轂，在進(jìn)流方向上，葉輪和葉輪中心轂設(shè)置在水泵后方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，其特征是：所述的發(fā)電機(jī)包括輪緣發(fā) 電機(jī)或環(huán)形發(fā)電機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，其特征是：所述的發(fā)電機(jī)包括葉輪外 環(huán)、靜環(huán)、永久磁體陣列，葉輪外環(huán)、靜環(huán)、永久磁體陣列均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，永久磁體陣列固定 在葉輪外環(huán)外側(cè)，靜環(huán)設(shè)置在永久磁體陣列外部，靜環(huán)與進(jìn)流管道外殼相連，各葉輪外端部 均與葉輪外環(huán)相連，永久磁體陣列設(shè)置成海爾貝克筒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的輪緣發(fā)電噴水推進(jìn)器，其特征是：水泵與葉輪距離為 0. 15±0.01倍船舶前槳直徑。
【文檔編號(hào)】F03B3/04GK104061112SQ201410234151
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】胡安康, 侯立勛, 王超, 韓鳳磊, 汪春輝, 楊放青 申請人:哈爾濱工程大學(xué)