高速艇表面桨推进系统及高速艇起滑控制方法

技术领域

本发明涉及船艇技术领域，具体地说，涉及一种高速艇表面桨推进系统及高速艇起滑控制方法。

背景技术

使用表面桨推进系统的高速艇为了完成快速起滑，通常将驱动装置纵倾角调整至向下最大角度，此时由于表面桨处于全浸状态，其轴向扭矩较大，当低转速情况下表面桨需求功率超过发动机外特性曲线功率值时，高速艇存在无法起滑的风险，对于大功率高速艇而言，风险更大。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高速艇表面桨推进系统及高速艇起滑控制方法，高速艇起滑时，表面桨处于气液混合环境中，表面桨所需功率低于柴油机外特性功率，确保高速艇低速顺利起滑。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种高速艇表面桨推进系统，包括：艉轴管、设于所述艉轴管内的轴系和安装于所述轴系上的表面桨，所述艉轴管安装有喷气装置，所述喷气装置位于所述表面桨的前方，所述喷气装置连接高压气源，所述喷气装置和所述高压气源之间设有电磁阀，所述喷气装置的喷气口朝向所述表面桨。

优选地，所述喷气装置包括固定于所述艉轴管上的喷气体，所述喷气体设有进气口和与所述进气口连通的所述喷气口，所述进气口与所述高压气源连接。

优选地，所述喷气体设有至少一个喷气口组，所述喷气口组包括多个周向均布的所述喷气口。

优选地，所述喷气体设有两个喷气口组。

优选地，相邻的两个所述喷气口的中心距至少两倍于所述喷气口的直径。

优选地，所述喷气体设有环形空腔，所述进气口与所述环形空腔连通，每一个所述喷气口分别与所述环形空腔连通。

优选地，所述喷气体设有环形空腔，所述进气口和所述喷气口分别与所述环形空腔连通，所述喷气口设有一个，所述喷气口为环形的开口。

优选地，所述高压气源为高压气瓶，所述高压气瓶通过管路与所述进气口连通。

优选地，所述高压气瓶设于高速艇的发动机舱。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

一种高速艇起滑控制方法，该方法基于上述的高速艇表面桨推进系统，包括如下方法：

S1、高速艇起滑时，启动发动机，并将艉轴管、表面桨和喷气装置完全浸没于自由液面以下；

S2、打开电磁阀，高压气源供给喷气装置高压气体，所述喷气装置朝向所述表面桨喷出高压气体；

S3、计算体积傅汝德数Fr

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本申请在表面桨的前方设有喷气装置，喷气装置安装于艉轴管上，喷气装置与高压气源连接，喷气装置的喷气口朝向表面桨。表面桨起滑过程中，表面桨完全位于自由液面以下，高压气源供给喷气装置供给高压气体，并通过喷气口朝向表面桨的桨毂及叶根附近喷射气体，使得桨毂及叶根处充满气体处于气体或气液混合流环境下，低转速时，可有效减小表面桨整体扭矩，进而减小表面桨旋转所需功率，使其低于低速时柴油机外特性功率，解决高速艇低速起滑困难的问题，同时可提高表面桨低速运行时效率；高转速时，可明显提高表面桨运行效率，提高高速艇最高航速。

附图说明

图1是本发明高速艇表面桨推进系统的结构示意图；

图2是图1中喷气装置的结构示意图；

图3是图2中喷气口的分布示意图；

图4是本发明高速艇表面桨推进系统起滑时的示意图；

图5是本发明高速艇表面桨推进系统起滑完成后的示意图；

图中：1、艉轴管；2、表面桨；3、喷气装置；31、喷气体；32、进气口；33、喷气口；34、环形空腔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，且不用于限定本发明。

实施例一

如图1-图3共同所示，一种高速艇表面桨推进系统，包括：艉轴管1、设于艉轴管1内的轴系和安装于轴系上的表面桨2，艉轴管1安装有喷气装置3，喷气装置3位于表面桨2的前方，喷气装置3连接高压气源，喷气装置3的喷气口33朝向表面桨2。

如图4所示，表面桨2起滑过程中，表面桨2完全位于自由液面以下，高压气源供给喷气装置3供给高压气体，并通过喷气口33朝向表面桨2的桨毂及叶根附近喷射气体，使得桨毂及叶根处充满气体处于气体或气液混合流环境下，低转速时，可有效减小表面桨2整体扭矩，进而减小表面桨2旋转所需功率，使其低于低速时柴油机外特性功率，解决高速艇低速起滑困难的问题，同时可提高表面桨低速运行时效率；高转速时，可明显提高表面桨2运行效率，提高高速艇最高航速。如图5所示，高速艇起滑完成后，表面桨2半浸于自由液面以下，此时，喷气装置3停止喷气。

喷气装置3包括固定于艉轴管1上的喷气体31，如螺纹连接或者法兰连接，喷气体31设有进气口32和与进气口32连通的喷气口33，进气口32与高压气源连接。

图示实施例中，喷气体31设有两个喷气口组，两个喷气口组分别包括多个周向均布的喷气口33，两个喷气口组的分布圆半径不同，相邻的两个喷气口33的中心距至少两倍于喷气口33的直径，避免相邻的喷气口33喷出的气流相互干扰。具体应用时，喷气口组的数量根据需要设置，不局限于两个。

喷气体31设有环形空腔34，进气口32与环形空腔34连通，每一个喷气口33分别与环形空腔34连通。来自高压气源的高压气体通过进气口32迅速充满环形空腔34中，然后经喷气口33喷射出去。作为另一个实施例，喷气体31设有环形空腔34，进气口32和喷气口33分别与环形空腔34连通，喷气口33设有一个，喷气口33为一环形的狭长开口。

本实施例中，高压气源为高压气瓶，高压气瓶通过管路与进气口32连通，高压气瓶设置于发动机舱中。

实施例二

高速艇起滑控制方法，该方法基于实施例一涉及的高速艇表面桨推进系统，包括如下方法：

S1、高速艇起滑时，启动发动机，并将艉轴管1、表面桨2和喷气装置3完全浸没于自由液面以下；

S2、打开电磁阀，高压气源供给喷气装置3高压气体，喷气装置3朝向表面桨2喷出高压气体，此时，桨毂和桨叶0.5倍半径内区域流涂介质由水变为气体或者气液混合物，和完全水环境相比，表面桨扭矩叫通气前大幅度减小，确保顺利起滑；

S3、计算体积傅汝德数Fr

上述方法的理论依据为：

通过精准的对桨叶0.5倍半径以内区域通气，使桨叶0.5倍半径以内区域作用于气体或气液混合物环境中，和完全水环境相比，对桨叶0.5倍半径以内区域通气可明显减小表面桨的扭矩系数(K

P

可以看出表面桨2转速相同，直径不变时，所需功率与扭矩系数成正比，这说明对桨叶0.5倍半径以内区域通气可有效降低表面桨所需功率，避免出现起滑困难现象。

由于表面桨推力主要由0.7倍半径区域提供，和完全水环境相比，对0.5倍半径以内区域通气对推力系数(K

η＝J/(2π)˙K

(其中，J为进速系数，J＝V/(nD)，V为桨叶来流速度，)

当推力系数K

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。