一種高效螺旋槳的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可以提高推進(jìn)效率的高效螺旋槳。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中船舶通常是由螺旋槳驅(qū)動(dòng)的，依靠安裝在船尾下部的螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推進(jìn)力使船舶移動(dòng)。但螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，在螺旋槳的槳轂的后面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的轂渦流，使得轂后出現(xiàn)空化趨勢(shì)，轂渦流會(huì)降低船舶螺旋槳的效率，并且引起螺旋槳處的振動(dòng)和噪音。為了解決這一問(wèn)題，提高螺旋槳的推進(jìn)效率，有人采用對(duì)轉(zhuǎn)槳來(lái)降低這種轂渦流，也有人在螺旋槳槳轂帽上增加鰭片來(lái)降低轂渦流，分散并減小集中在轂帽上的轂渦空化。公開日為2015年3月25日，公開號(hào)為CN 104443333 A的專利文件公開了一種舵球式對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳，包括主螺旋槳、舵體、安裝在舵體上的舵球以及安裝在舵球上的輔螺旋槳;所述舵球?yàn)闄E圓形回轉(zhuǎn)體，安裝在舵體的前方，正對(duì)主螺旋槳槳軸中心，舵球的直徑為主螺旋槳槳轂小端面直徑的
0.8?1.5倍;所述輔螺旋槳位于舵球上，直徑為主螺旋槳直徑的0.2?0.5倍，由內(nèi)置的小型集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)，與主螺旋槳旋向相反，其葉數(shù)與主螺旋槳相同或?yàn)橹髀菪龢~數(shù)±
1。該結(jié)構(gòu)節(jié)能效果顯著，兼具舵球和對(duì)轉(zhuǎn)槳的優(yōu)點(diǎn)，可使船舶整體推進(jìn)效率提高3%?8 % ο在船舶需要轉(zhuǎn)向操控打舵時(shí)，輔螺旋槳產(chǎn)生的推力有利于船舶轉(zhuǎn)向，可減小船舶回轉(zhuǎn)半徑，提高操縱性。但這種結(jié)構(gòu)需要在舵內(nèi)增加動(dòng)力裝置，不但成本高，而且舵的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。公開日為2014年6月11日，公開號(hào)為CN 103857589A的專利文件公開了一種具有鰭的螺旋槳轂帽，包括位于船舶的螺旋槳轂帽的周邊處的鰭，和形成在每個(gè)鰭的端部處的端板，從而降低轂渦空化和減少船舵的空蝕現(xiàn)象。此外，鰭可以帶來(lái)除螺旋槳的推進(jìn)之外的輔助的推進(jìn)，從而進(jìn)一步提高了推進(jìn)效率。但該專利轂帽上的鰭板是固定在轂帽上的，這種固定形式的鰭板通常只在某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下具有較好的轂渦流消除作用，當(dāng)螺旋槳的轉(zhuǎn)速發(fā)生較大變化時(shí)，這種固定結(jié)構(gòu)鰭板的轂渦流消除作用會(huì)顯著降低，從而不能最大限度地發(fā)揮其降低轂渦流的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的螺旋槳其槳轂帽轂渦流消除作用差，不能適應(yīng)多種螺旋槳槳速的問(wèn)題，而提供在一定的螺旋槳槳速范圍內(nèi)均能有效降低轂渦流的一種高效螺旋槳。
[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而采用的具體技術(shù)方案是，一種高效螺旋槳，包括槳轂及設(shè)置在槳轂上的3至5個(gè)槳葉，槳轂上設(shè)有槳轂帽，所述槳轂帽包括封閉結(jié)構(gòu)的槳轂帽殼體及設(shè)置在所述殼體外周面上的鰭板，槳轂帽殼體的安裝端直徑與槳轂的直徑相等，所述的鰭板上連接有轉(zhuǎn)軸，鰭板通過(guò)轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在槳轂帽殼體內(nèi)的鰭板偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，槳轂帽的安裝端設(shè)有固定板，固定板上設(shè)有限位槽，所述鰭板偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括偏轉(zhuǎn)桿，偏轉(zhuǎn)桿的一端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，偏轉(zhuǎn)桿的另一端設(shè)有一個(gè)慣性球，所述慣性球可滑動(dòng)地適配在限位槽內(nèi)，偏轉(zhuǎn)桿與槳轂帽殼體之間還設(shè)有復(fù)位彈簧，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，慣性球在慣性力的作用下在限位槽內(nèi)滑動(dòng)，慣性球通過(guò)偏轉(zhuǎn)桿、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鰭板偏轉(zhuǎn)。
[0005]本發(fā)明螺旋槳槳轂帽的鰭板上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，而轉(zhuǎn)軸連接偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，當(dāng)螺旋槳的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以提供不同的偏轉(zhuǎn)角，從而使鰭板的螺旋角可以根據(jù)螺旋槳的轉(zhuǎn)速自動(dòng)加以調(diào)整，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的槳轂帽上固定鰭板不能根據(jù)螺旋槳的轉(zhuǎn)速調(diào)整偏轉(zhuǎn)角度，從而影響不同槳速下轂渦流消除效果的問(wèn)題，提高螺旋槳的推進(jìn)效率。另一方面，鰭板也具有類似螺旋槳的推進(jìn)作用，因此可以進(jìn)一步增加螺旋槳的推進(jìn)效率。
[0006]作為優(yōu)選，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鰭板的最大回轉(zhuǎn)直徑是槳葉最大回轉(zhuǎn)直徑的15%至30%。
[0007]作為優(yōu)選，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，偏轉(zhuǎn)桿與轉(zhuǎn)軸的連接端設(shè)有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪的輪軸設(shè)置在槳轂帽殼體上，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪，偏轉(zhuǎn)桿通過(guò)主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)軸連接。由于鰭板的轉(zhuǎn)軸一般設(shè)置在鰭板靠近固定板的一端，而當(dāng)螺旋槳具有較高的轉(zhuǎn)速時(shí)，為了更好地消除轂渦流，鰭板需要有更大的螺旋角，因此采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)嚙合齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)原理，可以實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)桿與鰭板之間的偏轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換，在螺旋槳轉(zhuǎn)速增加時(shí)，達(dá)到鰭板螺旋角增大的目的。另一方面，采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以通過(guò)齒輪的傳動(dòng)比調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)桿的偏轉(zhuǎn)角與鰭板偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)最好的轂渦流消除效果。
[0008]作為優(yōu)選，主動(dòng)齒輪為扇形齒輪，扇形齒輪的一側(cè)設(shè)有與輪軸垂直的橫軸，偏轉(zhuǎn)桿鉸接在橫軸上。偏轉(zhuǎn)桿與主動(dòng)齒輪通過(guò)橫軸鉸接，可以容許偏轉(zhuǎn)桿在槳轂帽徑向上出現(xiàn)位移，即慣性球的限位槽形狀有更多的選擇余地，這樣可以根據(jù)不同的螺旋槳工況在固定板上設(shè)計(jì)不同的慣性球限位槽，從而使得鰭板螺旋角與螺旋槳轉(zhuǎn)速之間具有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)最好的轂渦流消除效果。
[0009]作為優(yōu)選，限位槽為直槽，限位槽的中心線和限位槽兩端與固定板轉(zhuǎn)動(dòng)中心之間的連線構(gòu)成直角三角形或鈍角三角形。直角三角形形式的限位槽其偏轉(zhuǎn)桿僅在與轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單;而鈍角三角形形式的限位槽其偏轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)面與轉(zhuǎn)軸傾斜，由于慣性球的起點(diǎn)更靠近槳轂的轉(zhuǎn)動(dòng)中心且限位槽接近于徑向設(shè)置，與前述限位槽相比，螺旋槳的轉(zhuǎn)速變化引起的鰭板螺旋角的變化量相對(duì)較小，更適用于槳速變化較大的工況下使用。
[0010]作為優(yōu)選，鰭板的數(shù)量與螺旋槳的槳葉數(shù)量相同，鰭板靠近螺旋槳的一端位于相鄰兩個(gè)螺旋槳槳葉基部的中間位置。
[0011]作為優(yōu)選，鰭板的最大寬度是槳轂帽殼體最大直徑的20%至30%，鰭板的最大長(zhǎng)度是槳轂帽軸向長(zhǎng)度的60%至80%，鰭板外沿設(shè)有橫截面為圓形的邊條，邊條的直徑是鰭板厚度的2至4倍。邊條的設(shè)置可以使鰭板前后兩面之間的壓力差增加，有利于提高推進(jìn)效率，這里鰭板的最大寬度是指單個(gè)鰭板高出槳轂帽殼體徑向部分的最大值，槳轂帽的軸向長(zhǎng)度是指槳轂帽在軸向上的最大長(zhǎng)度。
[0012]作為優(yōu)選，固定板上設(shè)有槳轂帽安裝孔，槳轂帽與槳轂之間設(shè)有密封墊、槳轂帽殼體與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有密封圈。密封結(jié)構(gòu)用于防止槳轂帽內(nèi)進(jìn)水，從而影響慣性球的滑動(dòng)。
[0013]作為優(yōu)選，槳轂帽的頂端中央設(shè)有一根有連接桿，連接桿的末端設(shè)有導(dǎo)流球，導(dǎo)流球的直徑是槳轂帽殼體最大直徑的30%至45%，連接桿的長(zhǎng)度是導(dǎo)流球直徑的0.6至1.0倍。在槳轂帽的后部增加導(dǎo)流球，可以減小槳轂帽后部的低壓區(qū)，從而降低轂渦流，減少推進(jìn)能量損失。
[0014]作為優(yōu)選，槳轂帽的頂端設(shè)有與鰭板數(shù)量相同的連接片，所述的連接片傾斜設(shè)置，連接片的傾斜方向與鰭板的傾斜方向一致，連接片的末端均與同一導(dǎo)流球連接，導(dǎo)流球的直徑是槳轂帽殼體最大直徑的30%至45%，連接片的軸向長(zhǎng)度是導(dǎo)流球直徑的0.8至1.2倍。與前述方案相比，本方案采用類似小尺寸鰭板的連接片來(lái)固定導(dǎo)流球，這里的連接片具有類似鰭板的作用，可以達(dá)到比前述方案更好的效果。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，它有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的螺旋槳其槳轂帽轂渦流消除作用差，不能適應(yīng)多種螺旋槳槳速的問(wèn)題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在一定的螺旋槳槳速范圍內(nèi)均能有效降低轂渦流，提高螺旋槳的推進(jìn)效率，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明高效螺旋槳的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的一種俯視圖；
圖3是本發(fā)明槳轂帽的一種局部結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖4是本發(fā)明槳轂帽的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明槳轂帽的一種局部結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖6是本發(fā)明槳轂帽的一種局部結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖7是本發(fā)明槳轂帽的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明槳轂帽的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是本發(fā)明鰭板的一種橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1.槳轂帽殼體，2.鰭板，3.轉(zhuǎn)軸，4.固