專利名稱：船舶仿生螺旋槳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種船舶推進(jìn)機(jī)構(gòu)，具體地說(shuō)是螺旋槳。
背景技術(shù)：
螺旋槳作為船舶最常見(jiàn)的推進(jìn)器應(yīng)用于絕大多數(shù)船舶上，其范圍非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)螺旋槳所能提供的水動(dòng)力性能有了更高的要求。近幾年來(lái)，增加螺旋槳的推力及其效率和降低空泡等問(wèn)題成為螺旋槳水動(dòng)力性能研究的熱點(diǎn)。
螺旋槳增加推力降低噪聲的裝置有很多。如推力鰭、可調(diào)螺距槳葉、轂帽鰭、整流罩等。螺旋槳槳葉可以看作一個(gè)扭曲的機(jī)翼，隨著機(jī)翼迎角的加大，機(jī)翼上的壓力變化增加，氣流的分離現(xiàn)象提前，機(jī)翼上表面的旋渦區(qū)面積不斷地加大。當(dāng)機(jī)翼的攻角超過(guò)失速角后，這種分離現(xiàn)象就迅速提前，使機(jī)翼上表面充滿了大量的旋渦，升力急劇減小，阻力迅速增大直至失速。同樣，螺旋槳隨著進(jìn)速系數(shù)的增加，螺旋槳槳葉的攻角也隨之增加，螺旋槳槳葉所產(chǎn)生的阻力隨之增加，整個(gè)螺旋槳的效率也隨之降低。另外螺旋槳空泡也隨攻角增加而增加，空泡現(xiàn)象的出現(xiàn)將會(huì)降低螺旋槳的性能，產(chǎn)生空化剝蝕，導(dǎo)致船體脈動(dòng)壓力劇增。因此國(guó)內(nèi)外對(duì)如何提高螺旋槳的推力及效率并降低空泡噪聲開(kāi)展了深入的研究，其中螺旋槳槳葉分離渦的形成和發(fā)展的非定常過(guò)程及其流動(dòng)控制，是一個(gè)具有重要理論和應(yīng)用意義的研究課題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供模仿座頭鯨的胸鰭前緣突起結(jié)構(gòu)的船舶仿生螺旋槳。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明船舶仿生螺旋槳，其特征是槳葉導(dǎo)邊部為凹凸前緣結(jié)構(gòu)，所述的凹凸前緣結(jié)構(gòu)包括突起節(jié)點(diǎn)，相鄰的突起節(jié)點(diǎn)連接處形成凹陷節(jié)點(diǎn)，突起節(jié)點(diǎn)和凹陷節(jié)點(diǎn)切面形狀J, Cftl Y均為機(jī)翼切面形狀，突起節(jié)點(diǎn)的投影曲線是正弦曲線，其表達(dá)式為/(X) =其中L為突起節(jié)點(diǎn)的最大高度處的葉寬，X取值范圍為(0，180° )，突起節(jié)點(diǎn)的最大高度h的表達(dá)式為h=L/10，最大高度h為導(dǎo)邊部突起節(jié)點(diǎn)處的葉寬與相鄰凹陷節(jié)點(diǎn)的葉寬之差。
本發(fā)明還可以包括
1、突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)邊部的排列情況如下位于導(dǎo)邊部中間處的突起節(jié)點(diǎn)最大，其余突起節(jié)點(diǎn)的突起程度沿導(dǎo)邊向兩邊依次減小，平滑過(guò)渡到葉稍和槳轂。
2、突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)邊部的排列情況如下突起節(jié)點(diǎn)的突起程度相同，從導(dǎo)邊部中間處向兩邊延伸，端部的突起節(jié)點(diǎn)平滑過(guò)渡到葉稍和槳轂。
3、所述的突起節(jié)點(diǎn)有12個(gè)。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于采用這種凹凸前緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使槳葉表面的邊界層分離區(qū)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)槳葉明顯變小，從而增大失速角；具有更大的槳葉面積，在一定主機(jī)功率下能產(chǎn)生更大的推力；該螺旋槳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，降低船舶的整體制造成本； 在多工況下均能較充分利用主機(jī)功率，減少常規(guī)螺旋槳和導(dǎo)管螺旋槳主機(jī)功率的浪費(fèi)以及空泡噪聲的產(chǎn)生，提高了船舶能源利用的效率。


圖1為本發(fā)明與普通槳葉的輪廓對(duì)比圖2為a導(dǎo)邊部“突起處”的槳葉剖面圖；圖2b為導(dǎo)邊部“凹陷處”的槳葉剖面圖3為四葉螺旋槳效果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖1 3，本發(fā)明是一種新型仿生螺旋槳，該槳的新穎之處在于模仿座頭鯨的胸鰭前緣突起結(jié)構(gòu)將槳葉導(dǎo)邊部設(shè)計(jì)為凹凸前緣結(jié)構(gòu)。
凹凸前緣結(jié)構(gòu)是由12個(gè)形狀相似、大小不一的突起節(jié)點(diǎn)組成。突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)邊部的排列情況如下位于導(dǎo)邊中間處的突起節(jié)點(diǎn)是最大的，其余突起節(jié)點(diǎn)的突起程度沿導(dǎo)邊向兩邊依次減小，平滑過(guò)渡到葉稍和槳轂附近。如圖1所示與普通螺旋槳相比新型螺旋槳具有更大的槳葉面積，在一定主機(jī)功率下能產(chǎn)生更大的推力。
相鄰的“突起處”和“凹陷處”切面形狀相似，均與機(jī)翼切面相仿。但兩處的切面長(zhǎng)度不同，“突起處”比“凹陷處”多出一個(gè)突起節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度。
突起節(jié)點(diǎn)形狀的確定
節(jié)點(diǎn)的最大高度為h=L/10其中h為節(jié)點(diǎn)的最大高度，L為此處的葉寬。見(jiàn)圖 2(a)。
在輪廓圖1中，突起節(jié)點(diǎn)的投影曲線是正弦曲線，其表達(dá)式為「 π 、 L sin X
f(x)^-10
其中L為節(jié)點(diǎn)的最大高度處的葉寬；x取值范圍為(0，180° )。
該新型槳葉能應(yīng)用于三葉、四葉、五葉等多葉螺旋槳，以四葉螺旋槳為例，圖3為新型四葉螺旋槳效果圖。采用這種凹凸前緣結(jié)構(gòu)的新形螺旋槳配上與之適應(yīng)的主機(jī)，能夠減少常規(guī)螺旋槳和導(dǎo)管螺旋槳主機(jī)功率的浪費(fèi)以及空泡噪聲的產(chǎn)生，提高了船舶能源利用的效率。
權(quán)利要求
1.船舶仿生螺旋槳，其特征是槳葉導(dǎo)邊部為凹凸前緣結(jié)構(gòu)，所述的凹凸前緣結(jié)構(gòu)包括突起節(jié)點(diǎn)，相鄰的突起節(jié)點(diǎn)連接處形成凹陷節(jié)點(diǎn)，突起節(jié)點(diǎn)和凹陷節(jié)點(diǎn)切面形狀均為機(jī)翼切面形狀，突起節(jié)點(diǎn)的投影曲線是正弦曲線，其表達(dá)式為/(X) =，其中L為突起節(jié)點(diǎn)的最大高度處的葉寬，X取值范圍為(0，180° )，突起節(jié)點(diǎn)的最大高度h的表達(dá)式為h=L/10，最大高度h為導(dǎo)邊部突起節(jié)點(diǎn)處的葉寬與相鄰凹陷節(jié)點(diǎn)的葉寬之差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶仿生螺旋槳，其特征是突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)邊部的排列情況如下位于導(dǎo)邊部中間處的突起節(jié)點(diǎn)最大，其余突起節(jié)點(diǎn)的突起程度沿導(dǎo)邊向兩邊依次減小，平滑過(guò)渡到葉稍和槳轂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶仿生螺旋槳，其特征是突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)邊部的排列情況如下突起節(jié)點(diǎn)的突起程度相同，從導(dǎo)邊部中間處向兩邊延伸，端部的突起節(jié)點(diǎn)平滑過(guò)渡到葉稍和槳轂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的船舶仿生螺旋槳，其特征是所述的突起節(jié)點(diǎn)有12個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供船舶仿生螺旋槳，槳葉導(dǎo)邊部為凹凸前緣結(jié)構(gòu)，所述的凹凸前緣結(jié)構(gòu)包括突起節(jié)點(diǎn)，相鄰的突起節(jié)點(diǎn)連接處形成凹陷節(jié)點(diǎn)，突起節(jié)點(diǎn)和凹陷節(jié)點(diǎn)切面形狀均為機(jī)翼切面形狀，突起節(jié)點(diǎn)的投影曲線是正弦曲線，其表達(dá)式為其中L為突起節(jié)點(diǎn)的最大高度處的葉寬，x取值范圍為(0，180°)，突起節(jié)點(diǎn)的最大高度h的表達(dá)式為h=L/10，最大高度h為導(dǎo)邊部突起節(jié)點(diǎn)處的葉寬與相鄰凹陷節(jié)點(diǎn)的葉寬之差。本發(fā)明在多工況下均能較充分利用主機(jī)功率，減少常規(guī)螺旋槳和導(dǎo)管螺旋槳主機(jī)功率的浪費(fèi)以及空泡噪聲的產(chǎn)生，提高了船舶能源利用的效率。
文檔編號(hào)B63H1/26GK102991658SQ20121051926
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者郭春雨, 谷雙泰, 趙大剛 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)