全向推进器

更新时间:2023-01-31 21:16

全向推进器又称“Z形推进器”。是指通过伞形齿轮装置、蜗轮蜗杆装置等作用使螺旋桨绕竖轴作360°转动,具有推进和操纵船舶两种功能的推进器。能随位置的变化任意改变推力的方向,使船舶原地掉头,进退自如。机动性和操纵性都得到很大提高。但由于轴毂较大,相对效率低,此外传动和控制机构也较复杂,对材料的性能和工艺要求较高,故大多用在中小型的工程、港作船舶上。

简介

全向推进器通过斜齿轮系统能绕竖轴作360度转动,用以推进和操纵船舶的螺旋桨或导管推进器。其轴系布置呈Z字形,可同时起推进和操纵船舶的作用。能任意改变推力的方向,使船原地调头,进退自如。它的叶片螺距角在叶t片旋转的过程中周期性的改变。当叶片处于不同的位置角时,叫片的攻角也将随位置角的改变而改变,使得各叶片对应叶元体上的切向力也随位置角的改变而改变,这样情况下,在例向的分力是不能抵消的,因此在桨叶上将存在侧向力。这样就可以根据需要产生轴向力、横向力希乖向力,两个这样的推进器组合就可实现潜器的推进和操纵。

工作原理

主机输出功率通过一级伞齿轮转动竖轴,再通过二级伞齿轮传递给推进器,形成一个Z字形传动系统。另设有油压泵驱动蜗轮蜗杆,以驱使整个推器装置作360°水平回转。Z形轴系与导流管螺旋桨全部安装在一个圆筒体上,整个装置可吊出或安装在甲板开口处。转向螺旋桨的单位马力推力大,操纵性能良好,装双全向推进器的拖轮具有就地回转、平移、倒退等能力。后退推力与前进推力基本相同,可以驾机合一遥控作业。导管前安装网罩可保护螺旋桨。全方向推进器的运动状态包括定常和非定常两种状态。全方向推进器的定常工作状态,指桨时在旋转一周的过程中,叶片的螺距角不改变,只产生轴向推力。全方向推进器的非定常工作状态,指桨叶在旋转一周的过程中,叶片的螺距角周期性地改变,这样,叶片上的环量不但沿径向变化,而且也随叶片的转动而变化。因此,在尾流中不仅存在自由涡,还存在径向涡。

优势

对于船舶航行时左右前后的操纵性,全向推进器较导管推进器和平旋推进器为好,这是因为导管推进器虽然顺车时推力较大,但在倒车时推力较差,操纵性能也不够理想;反之,平旋推进器可以获得良好的操纵性能,但机构复杂,造价高,易损坏;而360°回转推进器尽管没有舵,但却可以使螺旋桨的推力完全转换为相当于舵力的作用,以利操纵船舶,而且360°回转推进器单位功率推力大,而且后退推力和前进推力基本相同。装备全回转推进器可使船舶艉部形状简化,减少船舶阻力,并且在推进器发生故障时可以将整机从机舱吊出而不需要进坞,使维修工作大大简化,增加了柴油机的使用寿命。该新型推进器适合于各种工程船舶,例如拖轮、顶轮、浮动起重船、挖泥船、渡轮、作业用平底船等,具有广阔的市场应用前景和军事意义。

发展现状

国内景区用船绿色化进程正全面推动,日前,国内第一艘采用直翼全向推进器的新型船舶在桂林漓江试航成功。该船使用两台直翼全向推进器作为推进操纵装置,采用两台交流伺服电机分别驱动,取代了传统的螺旋桨—舵推进系统。经测试,新船的推进效率比现有同类船舶提高了30%以上,系柱拖力同比也有大幅提高。这种推进器可在360度范围内产生任意方向的推力,船舶的操纵性也得到了极大的改善。预计新船近期就将在桂林两江四湖景区投入使用。

研究意义

船舶的节能减排比其他交通运输起步晚,由于其航道负载变换频繁,如何在保证推进需求的前提下降低能耗是截止到2017年船舶运输迫切需要解决的问题。尤其是内河运输船舶,因航道状况复杂,运行模式多变、主机负荷变化频繁导致大量能源消耗。传统的推进操纵系统通常需要若干个横向和巫向的槽道推进器以产生前后、左右和上下的推力来实现潜器的推进和操纵,这使得潜器艇体结构连续性受到破坏,不利于强度和总布置,而且推进器的重量比重增大,不利于节能.因此,开发一种能根据需要产生任意方向推力的推进器十分必要。

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