專利名稱：提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種推進器，尤其涉及一種提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
螺旋推進器的轉(zhuǎn)動葉片，其回轉(zhuǎn)速率都很快，而傳統(tǒng)觀念中，認為這些葉片表層越光滑，對流體的摩擦阻力會愈小；但，實際上并非如此。如圖1、圖2所示，當(dāng)流體40通過螺旋推進器50的葉片51表面平滑的表層點A時，葉片表面的黏滯力阻礙流體的行進，流場邊界層立即產(chǎn)生，而影響流體40流質(zhì)點往后移動，此影響流體40流質(zhì)點往后移動的阻力，稱為逆壓力，也就是流體的阻力。流體40流質(zhì)點到B點時邊界層出現(xiàn)分離，隨之在C、D、E點流場以后產(chǎn)生紊流。導(dǎo)致葉片在行進中的速率受到阻礙。再者，當(dāng)流體通過螺旋推進器50 平滑的葉片51表面時，其尾流42是呈較短距離(Wl)的情況，因此會產(chǎn)生較大的尾流拖曳力(drag force)，因此，非常強勁的流體阻力也隨即產(chǎn)生。于是，螺旋推進器的輸出效率受到影響，且噪音相對地提高。定義流體本實用新型以下所稱的流體是包括空氣及水。螺旋推進器本實用新型以下所稱的螺旋推進器(propeller)，包含船艦用螺旋槳、直升機螺旋槳、直升機尾旋翼螺旋槳、飛機螺旋槳、噴氣引擎螺旋槳、噴氣引擎加壓器轉(zhuǎn)子及噴氣引擎渦輪轉(zhuǎn)子等，可運轉(zhuǎn)產(chǎn)生推進功能的組件及其構(gòu)成的槳葉(blade)、渦輪 (impeller)、潤輪轉(zhuǎn)子(turbine rotor)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，本實用新型采用非破壞性手段，所以不會改變或破壞到葉片表面，不僅施工便捷，且可確保葉片本身的結(jié)構(gòu)不會受到破壞或出現(xiàn)金屬疲勞，具有使用上安全，降低噪音，行進速率更快且動能更大的功效。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于在一螺旋推進器(propeller)的葉片表面(blade skin)的其中一部分或全部，設(shè)有無數(shù)個小凹孔(cavities)，當(dāng)流體通過該無數(shù)小凹孔時，在該葉片表面產(chǎn)生無數(shù)個小渦流(small vortex)，以形成一層薄薄的擾流邊界層(turbulent boundary layer) 前述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其中無數(shù)個小凹孔的形狀， 包括設(shè)成預(yù)定的長條形、多角形、圓形、橢圓形或其他幾何型體，且該小凹孔是形成中間呈較低的凹弧狀。前述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其中無數(shù)個小凹孔形成密集分布狀，其凹孔深度為0. OOlmm-lOmm，面積為0. OOlmm2-IOOmm2之間。[0012]前述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其中葉片表面的無數(shù)個小凹孔，包括使用涂料以涂布、印刷其中任一方式附著固定在所述葉片表面所構(gòu)成的薄型層，且該薄型層所形成的無數(shù)個小凹孔的最大深度(H)不超過該薄型層的厚度(T)。前述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其中葉片表面的無數(shù)個小凹孔，包括以模型鑄造，以車床車制或脫模成型，使其直接形成于所述葉片表面。本實用新型在轉(zhuǎn)動葉片表面(blade skin)，以非破壞性的手段，形成無數(shù)個小凹孔，當(dāng)螺旋推進器轉(zhuǎn)動時，流體通過該無數(shù)個小凹孔時，在該葉片表面，產(chǎn)生無數(shù)個小渦流(small vortex)，此無數(shù)個小渦流在葉片表面，產(chǎn)生一層薄薄的擾流邊界層(turbulent boundary layer)，以有利的干擾葉片表面流體的湍(紊)流(turbulence)，并得以部分隔離流體與葉片表面的接觸，降低流體對轉(zhuǎn)動葉片表面的黏滯阻力(viscous drag)，進而使流體快速通過葉片表面，達到提升螺旋推進器輸出功率的功效。并利用上述薄薄的擾流邊界層，干擾流體湍流(turbulence)，使流體順著葉片表面，拉長尾流(wake)，此延長的尾流，可降低轉(zhuǎn)動葉片的拖曳力(drag force)，使螺旋推進器的輸出效率更加提升。由上述可知，借由結(jié)合上述小渦流、擾流邊界層及拉長尾流三種機能，來提升螺旋推進器的效率，并具有降低噪音的功效。由于本實用新型采用非破壞性手段，所以不會改變或破壞到葉片表面，不僅施工便捷，且可確保葉片本身的結(jié)構(gòu)不會受到破壞或出現(xiàn)金屬疲勞，具有使用上安全，行進速率更快且動能更大的功效。

[0017]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0018]圖1是現(xiàn)有螺旋推進器表面流體的流動示意圖。[0019]圖2是現(xiàn)有螺旋推進器表面流體分離的過程示意圖。[0020]圖3是本實用新型形成小凹孔的示意圖。[0021]圖4是本實用新型形成擾流邊界層的剖視圖。[0022]圖5是圖4所示的部分放大圖。[0023]圖6是本實用新型與現(xiàn)有使用于螺旋推進器的流體流動比較示意圖。[0024]圖7是本實用新型與現(xiàn)有使用于螺旋推進器的流體分離過程比較示意圖。[0025]圖8A、圖8B、圖8C、圖8D是本實用新型運用于各式螺旋推進器的使用狀態(tài)參考圖。[0026]圖中標(biāo)號說明[0027]10、50螺旋推進器30擾流邊界層[0028]11直升機31小凹孔[0029]12螺旋飛機32圓弧狀[0030]13噴氣引擎飛機33小渦流[0031]20,51葉片40流體[0032]21薄型層41、42尾流
具體實施方式本實用新型的螺旋推進器10，除圖3所示使用于船艦用的螺旋槳外，亦包括有圖
48A、圖8B所示，使用于直升機11的螺旋槳、尾翼螺旋槳；以及圖8C、圖8D所示；使用于螺旋飛機12的螺旋槳、噴氣引擎飛機13的噴氣引擎螺旋槳等，容不贅述。而上述螺旋推進器10，皆會在其葉片表面(blade skin)與流體(空氣、水)產(chǎn)生摩擦阻力。為此本實用新型是利用在該螺旋推進器10的葉片20表面，形成有降低行進阻力的設(shè)計。而本實用新型的具體實施例茲配合圖3 圖7說明如后本實施例中，揭示在一螺旋推進器10的葉片20表面，全部或至少部分形成無數(shù)個小凹孔31，當(dāng)流體40通過該無數(shù)個小凹孔31時，會在葉片20表面，產(chǎn)生無數(shù)個小渦流 33，此無數(shù)個小渦流33在葉片20表面，產(chǎn)生一層薄薄的擾流邊界層(turbulent boundary layer) 30，以有利的干擾葉片20表面流體的湍流(turbulence)，并得以部分隔離流體40與葉片20表面的接觸，降低流體40對葉片20表面的黏滯阻力(viscous drag)，進而使流體 40快速通過葉片20表面，達到降低阻力的功效。又前述的擾流邊界層30，會干擾流體湍流 (turbulence)，使流體40順著葉片20表面拉長尾流(wake) 41，呈現(xiàn)較長距離m，此延長的尾流，可降低葉片20尾流的拖曳力(drag force)。是以，本實用新型結(jié)合上述小渦流33、 擾流邊界層30及拉長尾流41三種機能，提升螺旋推進器10的輸出效率，并可降低噪音。本實用新型在葉片20表面設(shè)置的小凹孔31，可采用非破壞性的手段，其結(jié)構(gòu)不會受到改變或破壞，以確保葉片的安全性，且如此一來，已經(jīng)出廠服役中的螺旋推進器亦可輕易的使用本實用新型。至于，本實用新型于葉片20表面，以非破壞性手段形成無數(shù)個小凹孔31可行實施例之一，是包括以涂布、印刷等其中任一或是其組合方式，附著在該葉片20表面所形成的薄型層21，其厚度僅約0. OOlmm 數(shù)mm。本實施例中，該薄型層21是用涂料，以涂布或配合網(wǎng)版印刷方式，形成在葉片20表面。如圖4、圖5所示，該薄型層21的表面形成有無數(shù)個預(yù)定幾何型體的小凹孔31，例如長條形、多角形、圓形、橢圓形或其他幾何型體。且該小凹孔31較佳實施例，是形成中間低的凹弧形狀，且該凹弧迎向流體40的前緣，設(shè)成一圓弧狀32，使氣流40順暢導(dǎo)入小凹孔 31，并于孔內(nèi)形成無數(shù)個小渦流33。承上，該無數(shù)個小凹孔31其深度0. OOlmm 10_，面積0. OOlmm2 IOOmm2之間， 小凹孔31密度越密，降低阻力效果越好。一較佳實施例，但不限定于此，該無數(shù)個小凹孔中的相鄰二個之間的間距不大于該小凹孔31的最大直徑或?qū)挾?，使該無數(shù)個小凹孔形成密集分布狀，其凹孔深度為0. OOlmm 10mm，面積為0. OOlmm2 IOOmm2之間。如此一來，無數(shù)個小凹孔31內(nèi)所產(chǎn)生的無數(shù)小渦流33，由點變成面的型態(tài)，自然形成一擾流邊界層30。至于，該小凹孔31的寬度尺寸可依葉片運轉(zhuǎn)速率，及表面積的大小來設(shè)計凹孔深度和凹孔面積的大小，使其所產(chǎn)生的擾流邊界層30達到最佳化。進一步，如圖5所示，本實用新型的無數(shù)個小凹孔31，其深度(H)不大于薄型層21 的厚度(T)，例如薄型層21的厚度⑴為2mm，則該小凹孔31的最低深度(H)為1.0mm到小于2. Omm,較佳者為1. 5mm 1. 8mm,但不限定于此。如此一來，該薄型層21的底緣大部分面積是與葉片20表面結(jié)合，增加附著性。承上，本實施例該薄型層21是使用涂料以涂布印刷方式固著在葉片20表面，如以涂布印刷方式，則是于施工時同時利用網(wǎng)版等方式形成無數(shù)個小凹孔31，在實施上沒有問題。且這些涂料皆具耐高、低溫及耐腐蝕的特性。[0043]本實用新型于該葉片20表面形成的無數(shù)小凹孔31，其除了以前述的薄型層21來成型外，亦包括該葉片20預(yù)先以模型鑄模、以車床車制或脫模成型等方法，在葉片20表面形成無數(shù)個小凹孔31，而此等小凹孔31因僅成型于葉片20表面，所以不會破壞到葉片的結(jié)構(gòu)及強度。而所形成的無數(shù)個小凹孔31，同樣會形成無數(shù)個小渦流33，據(jù)以形成一層薄薄的擾流邊界層30，其特征與功效相同于前述結(jié)構(gòu)，容不贅述。借由上述技術(shù)特征，本實用新型具有如下的功效1.當(dāng)流體40通過該無數(shù)個小凹孔31時，自然在葉片20表面形成一擾流邊界層 30，因此無須另外設(shè)置擾流器(turbulator)等設(shè)備，即可達到干擾表面氣流的功效，是一種既方便又有效能的結(jié)構(gòu)。2.圖6所示，是本實用新型使用于螺旋推進器的流體流動(下圖)與現(xiàn)有圖1的流體流動(上圖)的比較示意圖，本實用新型除降低流體40對葉片20表面的黏滯阻力 (viscous drag)外，并可延長尾流41，以及本實用新型將現(xiàn)有的尾流42由較短距離(Wl)， 向后拉長為較長距離(W2)，如此可達到降低葉片20表面尾流41拖曳力的功效，不僅使速率增加，且能減少能源耗損。3.圖7所示，是本實用新型使用于葉片的流體分離過程(下圖)與現(xiàn)有圖2所示的流體分離過程(上圖)的比較示意圖；現(xiàn)有的流體流經(jīng)螺旋推進器50的葉片51表面， 由A點到B點時，邊界層出現(xiàn)分離點(s印aration point)，隨即在B點之后的C、D、E……各點流場產(chǎn)生紊流。反觀本實用新型當(dāng)流體流經(jīng)螺旋推進器10表面時，首先是如A點流場所示，不久螺旋推進器10的葉片20表面上的邊界層出現(xiàn)如下圖所示的B點流場，但因本實用新型的葉片20表面有無數(shù)小凹孔31來形成擾流邊界層30，所以流體40自B點流場以后的 C、D、E……各點流場，不會如上圖現(xiàn)有流體產(chǎn)生紊流的現(xiàn)象，進而可有效降低葉片表面的阻力及噪音。4.本實用新型是以非破壞性的手段，形成的無數(shù)小凹孔，來形成擾流邊界層30， 其不僅具有使用上的安全性，且實施上便捷，更符合經(jīng)濟效益。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。綜上所述，本實用新型在結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用實用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實用性，符合有關(guān)新型專利要件的規(guī)定，故依法提起申請。
權(quán)利要求1.一種提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于在一螺旋推進器的葉片表面設(shè)有無數(shù)個小凹孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述無數(shù)個小凹孔的形狀，包括設(shè)成預(yù)定的長條形、多角形、圓形、橢圓形，且該小凹孔是形成中間呈較低的凹弧狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述無數(shù)個小凹孔形成密集分布狀，其凹孔深度為0. OOlmm-lOmm，面積為0. OOlmm2-IOOmm2 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述葉片表面的無數(shù)個小凹孔，包括使用涂料以涂布、印刷其中任一方式附著固定在所述葉片表面所構(gòu)成的薄型層，且該薄型層所形成的無數(shù)個小凹孔的最大深度(H)不超過該薄型層的厚度(T)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述葉片表面的無數(shù)個小凹孔，包括以模型鑄造，以車床車制或脫模成型，使其直接形成于所述葉片表面。
專利摘要一種提升螺旋推進器輸出效率并降低噪音的結(jié)構(gòu)，其在一螺旋推進器的葉片表面的其中一部分或全部，設(shè)有無數(shù)個小凹孔，當(dāng)流體通過該無數(shù)小凹孔時，在該葉片表面產(chǎn)生無數(shù)個小渦流，以形成一層薄薄的擾流邊界層；該無數(shù)個小凹孔的形狀，包括設(shè)成預(yù)定的長條形、多角形、圓形、橢圓形或其他幾何型體，且該小凹孔是形成中間呈較低的凹弧狀。本實用新型采用非破壞性手段，所以不會改變或破壞到葉片表面，不僅施工便捷，且可確保葉片本身的結(jié)構(gòu)不會受到破壞或出現(xiàn)金屬疲勞，具有使用上安全，降低噪音，行進速率更快且動能更大的功效。
文檔編號B63H1/14GK202016565SQ201020601289
公開日2011年10月26日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者林瑞麟 申請人:林瑞麟