一种频谱特征可调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，尤其涉及一种频谱特征可调的分布式推进系统。

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。叶片通过频率与螺旋桨桨叶数量及螺旋桨旋转频率呈正相关性，如何对各螺旋桨旋转频率的进行调控以达到调控分布式推进系统的叶频频谱特征的目的，就成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种频谱特征可调的分布式推进系统，用于解决如何对各螺旋桨旋转频率的进行调控以达到调控分布式推进系统的叶频频谱特征目的的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种频谱特征可调的分布式推进系统，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；各转子机构的转速独立变化并使各转子机构在同一时刻的叶频不同，各转子机构的时间平均转速相同并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相同，各转子机构的转子桨叶数量相同，各转子机构的转速变化呈随机波浪形式曲线变化。

4、更进一步优选的，各转子机构的转速变化曲线的波长及周期相同。

5、更进一步优选的，各转子机构的转速变化曲线之间具有相位差，各转子机构的转速变化曲线的波峰及波谷相同或者不同。

6、更进一步优选的，各转子机构的转速变化曲线由正弦波形式、矩形波形式或者三角形波形式描述。

7、在以上技术方案的基础上，优选的，在航行器直线航行的时间段内，各转子机构的时间平均转速相同。

8、更进一步优选的，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。

9、更进一步优选的，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，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，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的两端。

11、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。

12、本发明的一种频谱特征可调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)本发明采用转子叶数及转动半径相同的推进器，同时控制各推进器的转速使其在转速在任意的同一时刻均不相同，因而使各推进器的的叶频始终存在差异，从而达到避免多个螺旋桨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；同时为了使各推进器在航行器直线行驶过程中保持推力平衡，通过调控使各螺旋桨的时均转速保持一致，从而使各推进器在行驶过程的较长时段内产生的推力保持平衡。

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转子叶数为质数，避免产生更多的声模态而使辐射噪声水平增大。

技术特征：

1.一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：所述转子机构(22)包括若干转子桨叶(221)，若干所述转子桨叶(221)围绕转子机构(22)的转轴均匀布设，各所述转子机构(22)的旋转半径相同，各所述转子机构(22)的转子桨叶(221)数量相同，各所述转子机构(22)的转速变化呈随机波浪形式曲线变化。

3.根据权利要求2所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：各所述转子机构(22)的转速变化曲线的波长及周期相同。

4.根据权利要求3所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：各所述转子机构(22)的转速变化曲线之间具有相位差，各所述转子机构(22)的转速变化曲线的波峰及波谷相同或者不同。

5.根据权利要求3所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：各所述转子机构(22)的转速变化曲线由正弦波形式、矩形波形式或者三角形波形式描述。

6.根据权利要求1所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：在航行器直线航行的时间段内，各所述转子机构(22)的时间平均转速相同。

7.根据权利要求2所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，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。

8.根据权利要求2所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：所述转子桨叶(221)的数量均为质数。

9.根据权利要求1所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，其特征在于：所述推进器(2)还包括，

10.根据权利要求1所述的一种频谱特征可调的分布式推进系统，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。

技术总结本发明提出了一种频谱特征可调的分布式推进系统，属于分布式推进系统领域，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；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；各转子机构的转速独立变化并使各转子机构在同一时刻的叶频不同，各转子机构的时间平均转速相同并使各推进器的推力相同；采用转子叶数及转动半径相同的推进器，同时控制各推进器的转速使其在转速在任意的同一时刻均不相同，因而使各推进器的的叶频始终存在差异，并通过调控使各螺旋桨的时均转速保持一致，达到避免多个螺旋桨叶频线谱噪声叠加的目的，并使各推进器在行驶过程的较长时段内产生的推力保持平衡。技术研发人员：吴佳峰,胡旭,吴涛,陈伟,黄贻苍,李巧娇,吴刚,张安付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