CN101300169A - 无噪声推进器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无噪声推进器(1)，所述推进器包括螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片不是在其根部而是在其叶片端部边缘部分相对于旋转方向上的相关流体具有螺距角，以增加流体的内压，从而消除高速旋转时在叶片根部的空穴、水泡或气穴，使得推进器通过小型原动机和通过能够向后推动更多流体的原动机在高速下旋转。在无噪声推进器(1)中，螺旋桨叶片(3)在其前端部分处向后弯曲以形成倾斜部分(3d)，并且倾斜部分(3d)中的旋转前侧端(3a)形成为从侧向观看时呈弧形，而旋转后侧端(3b)从旋转前侧端(3b)向后逐渐延伸以从叶片根部向叶片端部逐渐变直，从而形成偏转的斜面(3e)。在旋转时，流体被从倾斜部分中的偏转斜面(3e)向后轴线推动。

Description

无噪声推进器

技术领域

本发明涉及一种无噪声推进器，具体涉及一种包括多个螺旋叶片的无噪声推进器，所述叶片具有螺距角以在高速旋转过程中向推进器的中心增加压力而不产生空穴、气泡或气穴，从而允许使用小马达的高速旋转并向后推动大量流体。

背景技术

在用于水下推进的传统螺旋推进器中，叶片相对于在靠近推进器中心的部分处的主轴是倾斜的，并且叶片从中心向外围扭转。

日本专利JP8-72794A公开了一种高速推进机，其中叶片向后扭转。

在用于轮船的传统螺旋推进器中，螺距角在靠近推进器中心的部分处很大，因此推进器很厚，并且水流随着推进器的旋转而扭转。

当转速增加时，水流不沿螺距角流动。流体离开叶片表面，产生气穴，从而引起噪声和气泡。

水流的扭转和气穴导致旋转能量的损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种无噪声推进器，其中，推进器的中央部分不扭转，螺距角形成在叶片外围部分处以增加内压，旋转更快且没有气穴或噪声，所述推进器能够用于空调风机、通风机、泵和风车。

附图说明

图1是根据本发明的无噪声推进器的第一实施方式的后视图。

图2是其俯视平面图。

图3是根据本发明的无噪声推进器的第二实施方式的后视图。

图4是其俯视平面图。

图5是根据本发明的无噪声推进器的第三实施方式的后视图。

图6是其俯视平面图。

图7是根据本发明的无噪声推进器的第四实施方式的后视图。

图8是其俯视平面图。

图9是根据本发明的无噪声推进器的第五实施方式的后视图。

图10是其俯视平面图。

图11是根据本发明的无噪声推进器的第六实施方式的正视图。

图12是根据本发明的无噪声推进器的第七实施方式的正视图。

图13是根据本发明的无噪声推进器的第八实施方式的后视图。

图14是其侧视图。

图15是螺旋桨叶片的侧视图。

图16是螺旋桨叶片的侧视图。

图17是螺旋桨叶片的侧视图。

图18是螺旋桨叶片的侧视图。

图19是沿图13中的线A-A取得的剖视图。

图20是沿图13中的线B-B取得的剖视图。

图21是沿图13中的线C-C取得的剖视图。

图22是用作螺旋桨的无噪声推进器的侧视图。

图23是第九实施方式的后视图。

图24是图13中无噪声推进器的侧视图。

图25是包括根据本发明的推进器的船的侧视图。

图26是包括根据本发明的推进器的飞艇的正视图。

具体实施方式

实施方式1

下面将描述本发明的实施方式。图1是根据本发明的无噪声推进器的后视图，图2是俯视平面图。推进器1包括围绕冲头1a等间距设置的四个螺旋桨叶片2。螺旋桨叶片2的数量不限于四个。

各个螺旋桨叶片2的从基部到端部的长度彼此基本相等。在第一侧边2c与第二侧边2d之间是弯曲线2a。

从弯曲线2a处，形成呈锥形的弯翘端部2b。

弯翘端部2b从弯曲线2a处弯翘。

取决于叶片2b的长度，弯翘端部2b的角度可在15度到45度之间变化。

在图2中，弯翘端部2b是叶片长度的15％，但是可以在15％到60％的范围内变化。

在图1中，对角线2e从叶片2的第一侧边2c的末端延伸到第二侧边2d。

具有螺距角的弯翘后表面2f从对角线2e朝向第二侧边2d升高。图1中的对角线2e是直的，但是可以是弯曲的。

在图2中，螺旋桨叶片2是沿水平方向观察到的，第一侧边2d从中心向叶片2的远端逐渐变薄。

在弯翘后表面2f中，螺距角P在7度到25度的范围内。

在靠近推进器1中心的叶片2的后表面上没有螺距角。表面从对角线2e处向上弯翘，从而以相对于旋转方向的螺距角P形成弯翘后表面2f。

如果需要，在靠近冲头1a的部分处的螺距角P可以是0到4度。

为了推进轮船，当推进器1按图1顺时针旋转时，弯翘端部2b抑制水流离心散开，而是弯翘端部2b和弯翘后表面2f向后推动水流。

在传统的螺旋推进器中，在靠近叶片2的冲头处有较大的螺距角。所以在低速旋转时，水沿具有螺距角的表面流动。但是在高速旋转时，水离开该表面，因而产生空穴，所述空穴导致内压的下降，从而产生噪声和气泡。本发明中的推进器1不会引发这种现象。

在推进器1旋转时，相对于旋转的水流，在冲头1a处的叶片2没有螺距角。因而，在高速旋转时，流体被朝向中心推动，从而内压增加。产生空穴、涡流和气泡的气穴现象不会发生，从而保持安静旋转，而没有噪音。

旋转过程中，叶片外围末端的螺距角P减小水阻力，增加推进器1的转速。高速旋转增加叶片2外围的转速，从而推动更多的水，以增加推动力。在本发明中，各叶片2具有几乎相等的较窄的宽度。在靠近推进器冲头处没有螺距角，并且越靠近推进器1的外围，螺距角P越平缓。

推进器1的形状既不会引起涡流也不会引起气穴。叶片2较窄，并且在外围处的螺距角很平缓，从而减小旋转过程中的阻力，以使能高速旋转。弯翘端部2b防止水流散开，以朝向后表面的中心汇集水流，从而实现有效的推进。

该推进器能够用作空调或通风设备的吹风机。小马达使得所述推进器能够在高速下旋转而没有噪声。

实施方式2

图3是根据本发明的推进器的第二实施方式的后视图，图4是其俯视平面图。

在第二实施方式中，螺旋桨叶片2的弯曲线2a的设置位置离外围末端的距离为推进器1半径的40％。弯翘端部2b的长度是叶片2长度或推进器半径的40％。但是不限于此。

具有螺距角P的弯翘后表面2f和弯翘端部2b比第一实施方式中的那些宽，以使水的推动量能够增加。弯翘端部2b的长度设置为叶片2长度的15％到60％。如果弯翘端部2b较长，那么弯翘端部2b的弯翘角可以较小。

实施方式3

图5是推进器的第三实施方式的后视图，图6是俯视平面图。以相同标号标示的与前面实施方式一样的相同构件的描述将省略。

在图5的第三实施方式中，螺旋桨叶片2的第二侧边2d的远端接触弯曲线2a。对角线2e从上述接触点延伸到第一侧边2c的近端。

在图6中，第一侧边2c从冲头1a向推进器1的外围逐渐变薄。相对于对角线2e，螺旋桨叶片2向前弯翘以形成螺距角P。在图6中，螺距角P在7度到25度的范围内。

在第三实施方式中，螺距角不靠近推进器1的中心形成。因此，在高速旋转中，既没有空穴也没有涡流。所以不会出现气泡、噪声或气穴。

在推进器1的冲头1a处，对角线2e后面的部分较宽，提供高的刚性。所以叶片能够制得更薄些，以允许旋转过程中的阻力下降。

随着叶片2的旋转，叶片2用具有螺距角P的弯翘后表面2f向后推动弯曲线2a附近的水，使其反作用力推动轮船。

在旋转过程中，水不会由于叶片2而离心散开，而是被向后推动，以允许轮船由于反作用力而向前行进。

同时，在水流过叶片2时，叶片2自然旋转，从而减小马达的驱动力。这是因为叶片2由于到达叶片2前面的力而旋转，和随风旋转的螺旋桨叶片一样。

在传统的螺旋推进器中，水扭转，并向螺旋推进器的后面流动。因此，使水扭转的力是过剩的，导致能量损失。从前面流来的水不能平滑地穿过向后流动的扭转的水，引发气泡和气穴。

相对比而言，根据本发明的螺旋桨叶片2在靠近推进器冲头处没有螺距角。所以，未扭转的水减小了叶片2旋转过程中的水阻力。靠近外围处的具有平缓螺距角的水的向后流动不可能扭转，而是提供更平滑的流动，从而使得噪声和气泡能够减少，并且具有更少的能量损失。

根据本发明的推进器1比传统的螺旋推进器转得快。能够使用具有较小驱动功率的马达。

通过采用最大长度的弯曲线2a，弯翘后表面2f和弯翘端部2b的螺距角P改进了流体传送效率。

同时，沿叶片2的前表面流向后表面的水通过叶片2前表面上的负压而向后流动。叶片2后表面上的水由弯翘后表面2f反复推压。

平滑且强有力地流过叶片2的水加速推进器2的旋转。

尺寸很小但是产生较高推动力的推进器1适用于轮船。它还用作轮船的舵轮。

通过改变叶片2的半径，叶片2可以用作空调和通风设备的风扇。

推进器1由流经叶片的水或风产生推动力。对于流动的风，叶片2可以制作得更薄，且无噪声而具有较大的风力传送量。

用于驱动推进器的马达能够制作得较小，并且推进器能够广泛用作空调风扇、隧道或泵中的通风风扇。

图7是根据本发明的推进器的第四实施方式的后视图，图8是其俯视平面图。以相同标号标示的相同构件的描述将省略。

在第四实施方式中，相对于第二侧边2d，以第一侧边2c与第二侧边2d之间更大的角度设置螺旋桨叶片2的第一侧边2c。

所以弯翘后表面2f具有更大的面积。在图8中，因为表面2f沿叶片2的旋转方向较长，所以弯翘后表面2f相对于到来水流的螺距角很平缓，例如为15度。

弯翘线2a呈弧形，并且弯翘端部2b从弯曲线2处平缓地弯翘。因为侧边高度地弯翘，所以弯翘端部2b相对于到来水流具有螺距角。

因此，当推进器1旋转时，具有弯翘后表面2f和弯翘端部2b的螺距角的表面推动水流。具有螺距角的区域远离推进器的轴4，以使其推动力更大。

图9是根据本发明的推进器的第五实施方式的后视图，图10是其俯视平面图。以相同标号标示的相同构件的描述将省略。

第五实施方式中的叶片的尖端比第四实施方式中的尖端窄。与前面的实施方式相比，叶片更薄且较平坦，从而使旋转加速。

图11是根据本发明第六实施方式的正视图。在本实施方式中，图1的后面看作是正视图。对角线2e的左侧向下弯翘，该推进器用作风车。

弯翘前表面2g形成在对角线2e与第二侧边2d之间，并且具有螺距角。风由叶片2的弯翘前表面2g接收，使得叶片2旋转。

靠近推进器1冲头的平坦部分较宽，但是风随着旋转而离心散开，所以负荷不会传给旋转。

离心地从叶片2散离的风的流动由弯翘端部2b抑制，并被汇集到具有螺距角的弯翘前表面2g，从而增加推进器1的旋转力和压力。

弯翘前表面2g在第二侧边2d处向后弯翘。到来的风沿弯翘前表面2g流动并变成高速的，且空气密度或压力比周围低，从而汇集到弯翘前表面上，并增加旋转力。

通过旋转，沿弯曲线2a流动的风向后推动叶片2。弯曲线2a靠近提供高扭矩的推进器1的外围。旋转阻力和噪声很低。所以该推进器适用于发电的风车和水车。

实施方式7

图12是根据本发明的推进器的第七实施方式的正视图。以相同标号标示的相同构件的描述将省略。实施方式7具有与图3的后表面相对应的正视图。弯翘前表面2g在对角线2e和第一侧边2c之间弯翘，使得第一侧边2c向前伸出，并且该推进器用作风车。

到来的风由具有螺距角的弯翘前表面2g接收，并且叶片2如图12中箭头所示地顺时针旋转。

靠近推进器1的冲头1的平坦部分较宽，但是在旋转时，流到该部分上的风离心散开。所以该部分不阻挡旋转。

在旋转时，离心地从叶片2散离的风由弯翘端部2b抑制，并被汇集到具有螺距角的弯翘前表面2g，从而增加推进器1的旋转力。

弯翘前表面2g弯翘成使得第一侧边2c从对角线2e向前伸出。到来的风增加弯翘前表面2g上方的空气密度，以顺时针推动叶片2。

随着叶片2的旋转，空气朝向对角线2的远端流动，以顺时针推动叶片2。弯曲线2a远离推进器1的中心，以提供高的扭矩。低旋转阻力引起低噪声，并且叶片适合作为风力发电机的风车和水车。

本发明不限于所述实施方式，并且可以根据具体用途而变化。弯曲线2a和对角线2e不需要是拐角，而可以是平缓的斜坡。叶片2的周围部分可以比中间部分宽。

图13是流体收集式推进器的第八实施方式的后视图，图14是侧视图。

在较小的推进器1中，多个叶片2从冲头1a以固定间隔围绕推进器轴4延伸出来。

推进器1与冲头1a和叶片3一体模制。如果需要，冲头1a和叶片3可以单独模制，再连接在一起。

推进器1可以由金属制成或者通过注塑成型。在注塑成型中，轴2由金属制成，而叶片3由塑料制成。它们被组合在一起。

在图13中，S标示了基础径线。在冲头1a处，第一侧边3a与基础径线S之间的距离等于基础径线S与第二侧边3b之间的距离。

在叶片3的外围，第二侧边3b与基础径线S之间的距离比基础径线S与第一侧边3a之间的距离宽很多，以形成较宽的表面3c。

流动表面的最大弦长设定为推进器1半径的大约50％，但是不限于此。叶片3的后表面的总面积优选地可以小于半径为叶片2旋转半径的圆的面积的一半。

在图14中，叶片3的第一侧边3a从推进器1的中心沿前底线F延伸到半径的一半处，并且第一侧边3a的其余部分是弯曲部分3d。

在图14中，轴L与前底线F成直角。底线T平行于轴X，并且距离P-O等于半径O-Q。

距离V-Q是推进器的深度。距离U-Q等于距离V-Q。P与Q之间的对角线W在点R处与经过V的平行于前底线F的线相交，并且还与经过U的线相交。弯曲部分3d是围绕点R的圆弧。取决于叶片3的旋转半径或叶片3的深度，弯曲部分3d的大小是可变的。如果距离P-O长于距离O-Q，那么弯曲部分3d的圆弧表面改变。圆弧可以是椭圆的一部分。

弯曲部分3d防止流体在旋转过程中散开。弯曲部分3d的圆弧可以是圆或椭圆的一部分，但是10％的弧线G可以具有接近底线T的角度。

例如，在图15中，距离Q-G是距离O-Q或旋转半径的10％。10％的弧线G相对于底线T弯翘约22度。弯曲部分3d的端部几乎平行于底线T，使得离心流动的流体由弯曲部分3d抑制、并直接到达推进器1的中心。

在图16中，弯曲部分3d的深度较小。在图17和18中，距离Q-U大于距离V-Q。当弯曲部分3d是圆的一部分时，弧线G相对于底线T的角度可以形成的更小。

图19是沿图13中的线A-A取得的剖视图；图20是沿线B-B取得的剖视图；图21是沿线C-C取得的剖视图。

如图21所示，第一侧边3a的底部厚度减小，而第二侧边3b的底部向下弯曲。

在图19中，第一侧边3a沿前底线F延伸。后端边缘3a离开线F，并形成弯翘表面3e。

弯翘表面3e改变流体方向，并且相对于轴L弯翘约30度到50度。

因此，当推进器1在图13中向右旋转时，流经第一侧边3a的流体由图19中的弯翘表面3e引导到推进器1的中心。

图22是用作汽艇的螺旋推进器5的推进器1的侧视图。标号5b指汽艇，5c指引擎，5d指手柄。当推进器1旋转时，水向心流动。传统上，水流离心散开。但是在本发明中，弯曲部分3d靠近外围形成，所以水由弯曲部分3d围住，并向心流动。

流经第一侧边3a的水由弯翘表面3e向心引导，并在推进器1后面被强力地推出，汇集成锥体形状。

水越靠近椎体的顶点，水压就变得越大。所以能够产生比水离散式推进器更强的推动力。较低排量的引擎能够实现较小的尺寸，以允许引擎提供较高的性能。

推进器不会由于搅动水而产生噪声，因为由弯翘部分3d围住的水如同椎体一样被推出。在传统螺旋推进器中，离心散开的水与流回的水冲撞。该推进器1适合用于需要温和声音的潜水艇。

如果螺旋桨叶片3有一半在水上面，每分钟转数将增加，使得汽艇将跑得更快。传统螺旋推进器受空气影响，但是本发明的推进器不受影响。

实施方式9

图23是根据本发明的推进器的第九实施方式的后视图，图24是侧视图。以相同标号标示的相同构件的描述将省略。

在第九实施方式中，提供了四个螺旋桨叶片3。根据对螺旋推进器的测试，由于水的阻力，三个叶片比四个叶片更有效。但是在有引擎扭矩时，四个叶片将是优选的。

在第九实施方式中，弯翘表面3e设定为水平方向上较长。所以向心流动也较强。弯翘部分3d比图13中的窄，以允许弯翘表面3e变得较平缓。

在图25中，第九实施方式中的推进器1用作空气推进机。标号5指船；6指水下叶片；7指上升叶片；并且8指方向舵。

当推进器1旋转时，风不散开，而是如同圆锥形地被强力向后推动，如同直线空气流，以实现图24中的较高推动力。

用于图25中船5的方向舵8是水陆两用的。集中从推进器1推出的风，从而在方向舵8中提供极好的控制。

当船5开动时，船5通过水下叶片6和上升叶片7上升到水面。船下的水阻力变得较小，以使船加速。为推进器1提供较高引擎能在水上飞行。

图26是使用推进器1的飞艇的正视图。小的引擎使得能够在水上滑行，而具有较高扭矩的引擎使得能够在空中飞行。该推进器1用于休闲、海上养殖场运输和岛屿间联系。

本发明不限于上述实施方式，而是可根据具体应用而变化。

该推进器不使流体散开，而是将流体向心汇集。该推进器可用作螺旋推进器和空气推进机。

Claims (5)

1.一种由马达转动的无噪声推进器，包括多个叶片，各个所述叶片的外围部分比所述叶片的中央部分厚，所述叶片的第一侧边在靠近所述叶片的外围处弯曲，第二侧边是直的并且向后伸出以形成弯翘后表面，流体由所述弯翘后表面压向所述推进器的中心。

2.一种由马达转动的无噪声推进器，包括多个叶片，所述叶片的外围部分比中间部分厚，在所述叶片的后表面上于第一侧边与第二侧边之间设置弯曲线，从所述弯曲线形成锥形弯翘的端部，从所述第一侧边到所述第二侧边设置对角线，从所述对角线开始的弯翘后表面向后弯翘以形成相对于到来流体流的螺距角，所述弯翘端部的所述第一侧边从所述弯曲线处向后弯翘。

3.一种由马达转动的无噪声推进器，包括多个叶片，所述叶片的外围部分比中央部分厚，在所述叶片的后表面上于第一侧边与第二侧边之间设置弯曲线，所述第一侧边和所述第二侧边具有距离所述推进器的中心的相等半径，在所述第一侧边与所述第二侧边之间形成对角线，弯翘后表面从所述对角线处弯翘使得所述第一侧边向前弯翘以形成相对于有关流体的螺距角，弯翘端部从所述弯曲线向后弯翘。

4.一种包括多个叶片的无噪声推进器，在所述叶片的第一侧边与第二侧边之间设置弯曲线以具有相同半径，从所述弯曲线处形成锥形弯翘的端部，在所述第一侧边与所述第二侧边之间形成对角线，弯翘前表面从所述对角线到所述第二侧边向后形成，以形成相对于有关流体的螺距角，所述弯翘端部的前侧边缘从所述弯曲线处向前弯翘。

5.一种包括多个叶片的无噪声推进器，在所述叶片的第一侧边与第二侧边之间设置弯曲线以具有相同半径，从所述弯曲线处形成锥形弯翘的端部，在所述第一侧边与所述第二侧边之间设置对角线，弯翘前表面在所述对角线与所述第一侧边之间向前弯翘，以形成相对于有关流体的螺距角，所述弯翘端部的所述第一侧边从所述弯曲线处向前弯曲。

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