导管推进器充气环装置的制作方法

本发明涉及一种推进装置的附加装置，属于推进技术领域。

背景技术：

导管桨或者带导管的吊舱推进器因为低速时推力大、加上旋转机械可以实现推力方向的改变，提高船舶的机动性因此在船舶上得到了广泛应用。但是现有导管桨仍有一些技术上的不足，一是导管的流道面积固定，影响了非设计工况下导管桨的推进效率；二是导管桨推力方向是轴向的，不能产生其他方向的推力(侧向力)，限制了导管桨的机动性。

为了应对导管桨的上述不足，常规的导管桨推进器，要改变导管桨推进器的推力只能采用电机驱动或者采用螺旋桨调距机构。采用电机传动，受到电机尺寸、重量、功率密度、效率等限制，制约了导管桨推进器的广泛使用；而通过调整导管螺旋桨的螺距改变推力，则需要在螺旋桨桨毂里安装复杂的液压调整机构，桨毂的尺寸、重量大幅增加，同时桨叶的盘面比、数量也受到了限制，影响了导管螺旋桨性能的提高。而要改变导管桨的推力，则需要以来体积、重量庞大且价格昂贵的支撑旋转机械，增加了导管桨的使用成本，也影响了导管桨的灵活布置与安装。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种导管推进器充气环装置，通过在导管内流道出口附近安装充气环装置，可以实现改变导管桨出口的流道面积，赋予导管桨在各种工况下灵活改变推力的能力，提高导管桨在非设计工况下的推进效率；通过充气环装置的分区调整，可以改变流体流出导管时的方向，使得导管桨产生非轴向的推力，提高导管桨的机动性。

为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种导管推进器充气环装置，包括导管，所述导管的出口端内壁沿着导管的轴向安装有多个相邻设置的、不同内径的充气环，并安装有贴附于所述充气环内壁的光顺内覆层，所述充气环通过充气管道与充气装置连接，所述充气环充气或放气时可调整导管的出口流道面积大小。

作为上述技术方案的进一步改进：

沿着导管出口方向由内向外，相邻的多个所述充气环的膨胀程度依次增大。

所述导管的进口端具有光滑的环形导入曲面。

所述导管的出口端外壁具有向导管中心弯曲的、光滑的圆弧形导出曲面。

所述导管的出口端内壁呈平直的筒状。

所述充气环的外壁间隔设有一圈楔形插槽，导管的出口端内壁对应设有一圈楔形插条，借助所述楔形插条与楔形插槽配合将充气环固定于导管中。

所述充气环设置有沿其周向间隔设置的分区阻隔层，所述分区阻隔层将充气环分隔成多个独立的充放气区，所述充放气区可由独立的气阀控制。

所述光顺内覆层由一层或者多层具有弹性的材料制成。

所述分区阻隔层具有至少两层气密阻隔层。

所述导管进口端的内径至少大于导管桨直径的5％，导管出口端内径与导管桨直径相差范围小于±5％。

本发明的技术效果在于：

本发明采用充气环结构，利用充放气改变导管口的流道面积，提升导管桨在各个航速下的推进效率；在不需要借助旋转机构的条件下，产生侧向推力，提高导管桨机动性能；可以在主机转速不变的情况下，实现导管桨推力的调节，简化传动机构；布置方便，适用性广，本发明不需要复杂的导管转向机构、螺距调整机构等传统的调节导管桨推力的辅助机构，只需在导管内壁布置充气环，体积小，重量轻，成本低，可以适用于各类型带导管类的推进器，可以赋予导管类推进器更高的推进效率和更大的机动性能。

附图说明

图1为本发明中充气环安装于导管内壁的充气状态图。

图2为本发明的导流状态图。

图3为本发明的另一导流状态图。

图4为本发明中充气环与导管的连接结构图。

图5为本发明中充气环与导管的连接结构图。

图6为本发明中多级环状气垫分区调节后的外形图。

图7为本发明充气环置于导管中的示意图。

图中：1、导管；10、环形导入曲面；11、圆弧形导出曲面；2、充气环；20、楔形插槽；21、分区阻隔层；3、光顺内覆层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1至图3及图7所示，本实施例的导管推进器充气环装置，包括导管1，导管1的出口端内壁沿着导管1的轴向安装有多个相邻设置的、不同内径的充气环2，并安装有贴附于充气环2内壁的光顺内覆层3，光顺内覆层3的作用是在相邻充气环2之间构建光滑的流道结构，减小因由于充气环2之间的接缝起伏引起的流体阻力。充气环2通过充气管道与充气装置连接，充气管道安装于导管内壁，由导管外的充气泵向充气环2充气；充气环2充气或放气时可调整导管1的出口流道面积大小。当充气时，多级环状气垫膨胀，减小了导管的出流面积，可以使得导管桨在低转速时产生更大的推力，当放气时，多级环状气垫收缩，导管出口面积增加，可以在船舶中高速时减小导管的阻力，增加导管桨的整体推力，从而提升导管桨的推进效率。

如图1至图3所示，沿着导管1出口方向由内向外，相邻的多个充气环2的膨胀程度依次增大，形成阶梯状，使得光顺内覆层3呈光滑的坡状，利于导流。

如图1所示，导管1的进口端具有光滑的环形导入曲面10。大曲率的环形导入曲面10的作用是在充气环2体积变化时导管桨能够适应不同的来流角度，可以起到增加导管的推力，避免导管入口空化的目的。

如图1所示，导管1的出口端外壁具有向导管1中心弯曲的、光滑的圆弧形导出曲面11。圆弧形导出曲面11的作用是在导管出口面积大幅改变时可以减小流体分离，增加导管在不同充气环充气状态下的导管推力。

导管1的出口端内壁呈平直的筒状。平直型导管出口的作用为，一是为了方便安装导管出口端的充气环2，二是当充气环2放气时能够使得导管阻力最小化。平直形的导管出口可以在充气环2放气或者少量充气时仍维持导管推进器具有较大的推力。

如图4、图5所示，为便于安装，充气环2的外壁间隔设有一圈楔形插槽20，导管1的出口端内壁对应设有一圈楔形插条，借助楔形插条与楔形插槽20配合将充气环2固定于导管1中。通过周向均布的插槽安装于导管内壁，然后通过止动螺栓加以固定。

如图6所示，充气环2设置有沿其周向间隔设置的分区阻隔层21，分区阻隔层21将充气环2分隔成多个独立的充放气区，充放气区可由独立的气阀控制。采用分区阻隔层21，实现充气环2的压力的分区调节，从而改变导管出口的形状，产生需要的侧向力。通过对不同分区的充气或放气，实现对出口面积的局部变化调整，进而影响导管(喷口)出流的方向，使得导管产生侧向力，提高导管推进器的机动能力。

本发明中，光顺内覆层3由一层或者多层具有弹性的材料制成；分区阻隔层21具有至少两层气密阻隔层。为实现导管的最大导流效率，导管1进口端的内径至少大于导管桨直径的5％，导管1出口端内径与导管桨直径相差范围小于±5％。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。