一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统的制作方法

本发明涉及分布式推进系统，尤其涉及一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统。

背景技术：

1、推进系统噪声是船舶的三大主要噪声源之一。推进系统噪声在频域上主要包括线谱噪声和宽带噪声，其中线谱噪声是声呐的主要识别目标，也是船舶设计中的重点优化对象。在中高航速下，推进系统噪声随着螺旋桨转速的提高而显著增大，极大地决定了船舶的总体辐射噪声水平。

2、分布式推进系统以适当数目的推进器代替常规的单推进器，是新型水下推进系统的可行的技术途径。cn204415693u公开了一种非对称旋转桨叶推进小船，其包括船身、左推进器、右推进器和操控系统；左右两个推进器结构、参数和工作原理相同分别对称安装在船身的左右两侧；推进器包括发动机、减速器、主轴、转盘、导向罩、中心半齿齿轮和两个、三个或四个转叶装置。分布式推进系统对每个推进器的推力需求更低，可以采用直径更小、转速更低的螺旋桨，所以每个推进器产生的噪声更低。相比于单推进器，分布式推进系统具有更高的推进效率、更高的可靠性，以及更良好的声学性能。

3、对于分布式推进系统，尽管在总推力与原来的单推进器相同的情况下，每一个推进器比单推进器的流动噪声更低，但多个推进器的线谱噪声可能在螺旋桨的叶片通过频率(简称为叶频)处叠加，进而影响分布式推进系统的声学性能。但如果改变各推进器的转速就会导致各推进器的推力失衡，进而造成航行器无法在分布式推进系统的驱动下进行直航。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，用于解决在保证分布式推进系统中多个推进器的推力不会失衡的情况下，使各推进器的叶频不会发生叠加的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，包括航行器主体；至少两个推进器，相对于水平面的垂直方向镜像对称设置在航行器主体上；其中，推进器包括，导管，设置在航行器主体上；转子机构，设置在导管内；转子机构包括若干转子桨叶，若干转子桨叶围绕转子机构的转轴均匀布设，各转子机构的旋转半径不同，各转子机构的转子桨叶数量不同，各转子机构的转速相同或者不同并使各转子机构的叶频不同，且使各推进器的推力相同。

3、在以上技术方案的基础上，优选的，转子机构对流体的驱动力与转子机构的转速、转子机构的旋转半径及转子桨叶数量分别呈正比例关系，当各转子机构的转速相同时，通过调整各转子机构的旋转半径及转子桨叶数量使各转子机构对流体的驱动力相同。

4、更进一步优选的，推进器还包括定子机构，设置在导管内并与转子机构同轴设置；其中，定子机构包括若干定子叶片，若干定子叶片围绕定子机构的轴向均匀布设；转子机构对流体的驱动力与定子机构对流体的阻尼力的差值为推进器产生的推力，当各转子机构对流体的驱动力不同时，通过调整各定子机构对流体的阻尼力使各推进器产生的推力相同。

5、更进一步优选的，定子机构对流体的阻尼力与定子机构的定子叶片数量呈正比例关系，当各转子机构对流体的驱动力不同时，通过调整各定子机构的定子叶片数量使各推进器产生的推力相同。

6、更进一步优选的，至少一个定子机构设置在转子机构转轴方向的其中一端，或者两个定子机构分别设置在转子机构转轴方向；定子机构沿流体流动方向位于转子机构之前时，定子叶片朝向转子机构的一端为出流端，出流端能够相对于定子叶片中部围绕导管径向进行摆动，并改变出流端的朝向；定子机构沿流体流动方向位于转子机构之后时，定子叶片朝向转子机构的一端为进流端，进流端能够相对于定子叶片中部围绕导管径向进行摆动，并改变进流端的朝向。

7、更进一步优选的，定子机构对流体的阻尼力与进流端或者出流端的朝向相对于定子机构轴向的夹角具有线性关系，通过调整各进流端或者出流端的朝向使各推进器产生的推力相同。

8、更进一步优选的，转子机构的转子桨叶数量越多，转子机构的旋转半径越小。

9、更进一步优选的，定子叶片的数量和转子桨叶的数量均为质数。

10、在以上技术方案的基础上，优选的，航行器主体内部开设有通道，导管套设在通道内。

11、在以上技术方案的基础上，优选的，各转子机构的转子桨叶与导管内壁之间的间隙均相同。

12、本发明的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统相对于现有技术具有以下有益效果：

13、(1)本发明通过采用转子叶数不同且转动半径的推进器，使每个推进器在转子转速相同时的叶频不同，达到避免叶频线谱噪声叠加的目的，使分布式推进系统能够在产生的推力与常规的单推进器相同的情况下，具有更高的推进效率和更良好的声学性能。

14、(2)本发明中的螺旋桨的上下游分别设置前后定子，能够优化螺旋桨的进流场和出流场，达到提高推进效率和降低噪声的目的。

15、(3)本发明中各推进器的定子叶数和转子叶数均为质数，避免产生更多的声模态而使辐射噪声水平增大。

技术特征：

1.一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述转子机构(22)对流体的驱动力与转子机构(22)的转速、转子机构(22)的旋转半径及转子桨叶(221)数量分别呈正比例关系，当各所述转子机构(22)的转速相同时，通过调整各所述转子机构(22)的旋转半径及转子桨叶(221)数量使各转子机构(22)对流体的驱动力相同。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述推进器(2)还包括，

4.根据权利要求3所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述定子机构(23)对流体的阻尼力与定子机构(23)的定子叶片(231)数量呈正比例关系，当各所述转子机构(22)对流体的驱动力不同时，通过调整各所述定子机构(23)的定子叶片(231)数量使各推进器(2)产生的推力相同。

5.根据权利要求3所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：至少一个所述定子机构(23)设置在转子机构(22)转轴方向的其中一端，或者两个所述定子机构(23)分别设置在转子机构(22)转轴方向；

6.根据权利要求5所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述定子机构(23)对流体的阻尼力与进流端(2312)或者出流端(2311)的朝向相对于定子机构(23)轴向的夹角具有线性关系，通过调整各所述进流端(2312)或者出流端(2311)的朝向使各推进器(2)产生的推力相同。

7.根据权利要求2所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述转子机构(22)的转子桨叶(221)数量越多，所述转子机构(22)的旋转半径越小。

8.根据权利要求3所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述定子叶片(231)的数量和转子桨叶(221)的数量均为质数。

9.根据权利要求1所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：所述航行器主体(1)内部开设有通道，所述导管(21)套设在通道内。

10.根据权利要求1所述的一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，其特征在于：各所述转子机构(22)的转子桨叶(221)与导管(21)内壁之间的间隙均相同。

技术总结本发明提出了一种螺旋桨非对称结构的分布式推进系统，属于分布式推进系统领域，至少两个推进器相对于水平面的垂直方向镜像对称设置在航行器主体上；导管设置在航行器主体上；转子机构设置在导管内；转子机构包括若干转子桨叶，若干转子桨叶围绕转子机构的转轴均匀布设，各转子机构的旋转半径不同，各转子机构的转子桨叶数量不同，各转子机构的转速相同或者不同并使各转子机构的叶频不同；通过采用转子叶数不同且转动半径的推进器，使每个推进器在转子转速相同时的叶频不同，达到避免叶频线谱噪声叠加的目的，使分布式推进系统能够在产生的推力与常规的单推进器相同的情况下，具有更高的推进效率和更良好的声学性能。技术研发人员：吴佳峰,胡旭,陈伟,黄贻苍,李巧娇,吴刚,夏兴隆,徐子祁受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/30