CN101626950A - 安全螺旋桨 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋桨(10、110)，具有带叶片(40、140)的毂(20、120)。沿着每个叶片(40、140)的前缘(43、143)的至少一部分设置有安全构件(50、150)；并且叶片(140)可以结合有防空化槽(160)。

Description

安全螺旋桨
技术领域
本发明涉及安全螺旋桨。
本发明尤其适用于但不限于用于船只的安全螺旋桨。
术语“船只”包括小如小艇或供应船的具有舷外马达的小船；具有舷内/舷外马达的游览船和快艇；直到例如货船，油轮和军舰等大船。
背景技术
旋转的船只螺旋桨对于碰到它们的人(例如，滑水者)或动物(例如，儒艮或其它海洋动物)来说总是危险源。
而且，在浅水里，螺旋桨叶片趋于掘入河床、湖床或海床内，这损害螺旋桨并且破坏床底的环境。
一种将这种问题减到最少的解决方案是开发所谓的“带环螺旋桨(ringpropeller)”，其具有围绕叶片远端的连续的，或断续的环，以防止叶片的前缘和任何障碍物之间的接触或将这种接触减到最少。然而，这种环形螺旋桨在反向操作时通常性能明显降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种优选用于船只的安全螺旋桨，其中将由螺旋桨的叶片的前缘造成的任何障碍物的任何损坏减到最少。
本发明的优选目的是提供这样的安全螺旋桨，其中安全构件与叶片的前缘一体地形成或者被安装到叶片的前缘上。
本发明的更优选目的是提供这样的安全螺旋桨，其中相比于常规螺旋桨，安全构件的位置对螺旋桨的性能的负面影响很小，如果有的话。
本发明的再一优选目的是提供这样的安全螺旋桨，其中当叶片撞击障碍物时，对叶片的损坏最小，如果有的话。
本发明的再一优选的目的是提供这样的安全螺旋桨，其中叶片上具有抗空化槽，使得螺旋桨的性能最大化。
通过下面的描述，本发明的其它优选目的将是显然的。
一方面，本发明涉及：
一种优选用于船只的具有毂和多个叶片的类型的安全螺旋桨，其中每个叶片具有从与毂邻近的叶片近端延伸到与毂间隔开的远端的前缘；和
在每个叶片的前缘的至少50％上设置有各自的安全构件，每个安全构件厚于和/或高于所述前缘，并且安全构件的至少一部分从叶片的推进面或驱动面沿螺旋桨的旋转的向前方向延伸。
NB：对于(当从毂的后端观察时)沿顺时针方向旋转的螺旋桨，在叶片的每个推进面或驱动面上的安全构件呈现出朝向螺旋桨的后端被引导。
优选地，安全构件在叶片的前缘的大于50％的长度上延伸并且具有较高的高度，从而安全装置在前缘的未配备有安全构件的剩余部分之前将撞击任何障碍物。
尽管在前缘上安全构件可以具有不变的高度，但是它可以具有朝向叶片的远端相对增加的高度。
尽管安全构件被布置成中心轴线大体平行于前缘，或者与前缘成大体对准，优选地，中心轴线沿从叶片的近端到远端的方向越来越超前于叶片的前缘。
优选地，安全构件与叶片的邻近部分的轮廓平滑过渡。
安全构件可以(例如，通过焊接或铜焊)安装在叶片上或者与叶片一体形成。
安全构件相对于叶片的前缘的相对高度；安全构件相对于叶片的厚度的相对厚度；和/或安全构件的中心轴线超前于叶片的前缘的相对程度可以改变以适合安全构件的特定的预期应用。
优选地，在每个叶片上设置有至少一个防空化槽。
在平面图内，每个空化槽可以是圆形、正方形、长方形或改良长方形(也就是，具有半圆形端部的长方形)的形状。
优选地，抗空化槽的侧壁或每个侧壁延伸穿过叶片，大体平行于螺旋桨的旋转轴线。
本发明的第二方面涉及一种优选用于船只的具有毂和多个叶片的类型的螺旋桨，其中每个叶片从各自的与毂邻近的叶片近端延伸到与毂间隔开的远端的各自的前缘和后缘；其中：
至少一个抗空化槽延伸穿过每个叶片，与各自的叶片的前缘和后缘间隔开。
在平面图内抗空化槽或每个抗空化槽可以是圆形、正方形、长方形、改良长方形(即，具有半圆形端的长方形)或其它的形状。
优选地，每个抗空化槽的侧壁或每个侧壁大体平行于毂的旋转轴线。
优选地，在毂处测量，抗空化槽或每个抗空化槽位于叶片的前缘和后缘之间的距离的至少50％处。
优选地，抗空化槽或每个抗空化槽位于从毂到叶片的远端的距离的20％到70％处。
优选地，对于正方形、长方形或改良形状的抗空化槽，抗空化槽的相对侧壁大体平行于槽的中心轴线，该槽的中心轴线从毂大体径向延伸。
本发明的第三方面涉及第一方面的安全螺旋桨，其结合第二方面的抗空化槽。
附图说明
为了更充分地理解本发明，现在参考附图描述优选的实施方式，其中：
图1和2分别是根据本发明的螺旋桨的第一实施方式的前视图和后视图；
图3和4分布是第一实施方式的透视图和侧视图；
图5是第一实施方式的前透视图，分别示出了在线A-A到线E-E处的叶片的截面图；
图6是根据本发明的第二实施方式的前视图；
图7和8分别是第二实施方式的透视图和侧视图；
图9是沿着图8中的线9-9截取的截面图；和
图10是前视图，示出了第二实施方式的抗空化槽的三种(3)可选形状。
具体实施方式
在图1-5所示的第一实施方式中，“成品”螺旋桨具有3个叶片，每个叶片都已经被改良了以结合本发明的安全构件。
对本领域技术人员而言非常显然地，安全构件可以与叶片一体地制造；并且螺旋桨的叶片的数量、大小和形状将取决于根据本发明制造的特定安全螺旋桨的预期应用。
在所示的特定实施方式中，螺旋桨10具有毂20，该毂20带有三个(3)平均间隔开的叶片40，这将在下文中详细地描述。
毂20具有外管状本体21，其后端22向外地扩口。
内管状本体23通过三个(3)间隔开的肋24而连接到外管状本体21；其中外本体21、内本体23和肋24限定了三个(3)穿过毂20的排出通道25。
内本体23具有管状减振本体26，其支撑键连接的管状驱动本体27，管状驱动本体27安装在合适的动力源(举例来说，舷外马达/舷内/舷外驱动器或舷内马达的驱动轴或螺旋桨轴)的输出轴(未示出)上。
每个叶片40具有弯曲的前缘41，该前缘41具有邻近毂20的近端42和在叶片40的外周的远端43，其中远端43导向到(lead into)叶片的后缘44。
在叶片的前缘41上，在前缘的长度的大约70-80％上加工有凹槽45。在下文中描述的特定实施例中，凹槽45的深度是大约4-5mm，其中将在下文中描述的安全构件50形成为直径为6mm的棒或柱体。
对本领域技术人员而言显然地，当安全构件50由特定厚度或直径的材料制成时，凹槽45的深度可以浅至例如1mm，使得可以改变安全构件50相对于叶片40的前缘41的相对高度以适合特定的预期应用。
本实施例中的安全构件50由放置在凹槽45内的直径为6mm的铝棒形成，并且其中安全构件50的中心轴线在从近端42到远端43的方向上沿着叶片40的前缘41逐渐向前延伸。(如同在上文中描述的那样，在侧视图中，安全构件50延伸到叶片40的推进面或驱动面的后面，也就是，朝向毂20的后端22。)
对于反方向旋转的螺旋桨，该螺旋桨将是所示的螺旋桨的“镜像”。
尽管安全构件50的中心轴线在从近端42到远端43的方向上从叶片40的前缘41逐渐地延伸是优选的，但是这不是本发明所必须，并且中心轴线可以平行于叶片的前缘41，或与叶片的前缘41对准。
在对附图的图1-5所示的第一实施方式的螺旋桨进行的实验中，与改良前的螺旋桨相比，在前向上的性能没有损失(并且实际上，在速度上有很小的增加)。而且，当在反方向上操作时，改良的螺旋桨在效率上的损失很小，如果有的话。
优选地，安全构件50的轮廓混入邻近安全构件50的叶片40的轮廓或过渡到邻近安全构件50的叶片40的轮廓。
尽管这个实施方式中的安全构件50由实心棒制成，它能由，举例来说支架(timber)或U-截面材料制成。
对本领域技术人员而言非常显然地，安全构件50可以在制造时与每个叶片一体地形成。
安全构件50可以由与螺旋桨相同的材料制成，例如金属(举例来说，铝)、塑料(其可以是纤维增强型的)“凯夫拉尔(Kevlar)”(商标)、碳化纤维，或其它合适的材料；或者可以由，由例如根据它们的冲击强度而选择的材料制成。
在非常浅的水中进行的实验中，已经发现，叶片40不插进(cut into)下面的水床里，而是螺旋桨10趋向于在水床上“行走”直到到达较深的水里。而且，在叶片40(或安全构件50)的很小的损坏(如果有的话)的情况下，螺旋桨10的不平衡或叶片潜在故障的位置被减到最小。
尽管安全构件50可设置在每个叶片40的前缘的全部长度上，优选地，安全构件50沿着前缘41的这样的一部分延伸，使得安全构件50将在前缘41的剩余部分与任何障碍物接触之前撞击该障碍物。
如果愿意，安全构件50可以延伸越过叶片40的远端43并且因此沿着后缘44延伸一短距离。
图6到9示出了螺旋桨110的第二实施方式，其中(围绕毂120的)三个叶片140具有大体上直线型的后缘144。
安全构件150以在上文中参考图1到4所示的第一实施方式所描述的方式沿着每个叶片140的前缘143延伸。
如图7和8所示，安全构件150从每个叶片140的推进面或驱动面149延伸，使得在侧视图中它从叶片140的前缘143朝向毂120的后端122延伸。
在这个实施方式中，在每个叶片140的前缘143和后缘144之间的大约中间点处并且在距离毂120的大约50％径向距离处配置有各自的抗空化(cavitation)槽160。
每个抗空化槽160具有纵向轴线，其是从毂120的中心线(或旋转轴)大体径向延伸。
在这个实施方式中，每个抗空化槽160是具有通过半圆形端壁163、164互连的平行侧壁161、162的改良长方形形状。
如同在图9中所示的那样，侧壁161、162大体上平行于毂120的中心线并且倾斜于叶片140的相反面。
在对根据该实施方式的螺旋桨110进行的实验中，已经发现在宽范围的操作条件下，螺旋桨很少遭受空化，如果有的话，因此将例如在高引擎P.R.M.或骤然加速时由于空化而引起的性能的任何损失减到最小。此外，反过来操作螺旋桨也具有良好的性能。
图10示出了抗空化槽的可选形状，包括长方形(260)、正方形(360)和圆形(460)。
在另一未示出的可选实施例中，空化槽可以是“钩形的”并且可以仿效叶片的形状。
叶片140、240、340、440上的抗空化槽160、260、360、460的大小、形状和位置能进行改变以适合特定的预期应用。
此外，抗空化槽的侧壁可以向前或向后倾斜于，或者垂直于叶片的相反面。
螺旋桨110具有安全构件150以及抗空化槽160的双重益处，提供了操作安全并且相对于现有的螺旋桨性能没有损失或者甚至性能增强的螺旋桨。
在不脱离本发明的由附属权利要求限定的范围的情况下，可以对所描述的和所示的实施方式进行各种改变和改良。

Claims (18)

1.一种优选用于船只的具有毂和多个叶片的类型的安全螺旋桨，其中每个叶片具有从与所述毂邻近的叶片近端延伸到与所述毂间隔开的远端的前缘；和
在每个叶片的所述前缘的至少50％上设置有各自的安全构件，每个安全构件厚于和/或高于所述前缘，并且所述安全构件的至少一部分从所述叶片的推进面或驱动面沿所述螺旋桨的旋转的向前方向延伸。
2.如权利要求1所述的螺旋桨，其中：
对于(当从所述毂的后端观察时)沿顺时针方向旋转的螺旋桨，在所述叶片的每个推进面或驱动面上的安全构件呈现出朝向所述螺旋桨的后端被引导。
3.如权利要求1或权利要求2所述的螺旋桨，其中：
所述安全构件在所述叶片的前缘的大于50％的长度上延伸并且高度较高，从而所述安全构件在所述前缘的未设置有所述安全构件的剩余部分之前撞击任何障碍物。
4.如权利要求3所述的螺旋桨，其中：
所述安全构件在所述前缘上具有不变的高度，或具有朝向所述叶片的远端相对增加的高度。
5.如权利要求3所述的螺旋桨，其中：
所述安全构件被布置成中心轴线大体平行于所述前缘或与所述前缘大体对准，或所述中心轴线沿从所述叶片的近端到远端的方向越来越超前于所述叶片的前缘。
6.如权利要求5所述的螺旋桨，其中：
所述安全构件与所述叶片的邻近部分的轮廓平滑过渡。
7.如权利要求1到6中任一项所述的螺旋桨，其中：
所述安全构件安装在所述叶片上或与所述叶片一体形成。
8.如权利要求1到7中任一项所述的螺旋桨，其中：
每个叶片上设置有至少一个抗空化槽。
9.如权利要求8所述的螺旋桨，其中：
在平面图内，每个空化槽是圆形、正方形、长方形或改良长方形形状。
10.如权利要求9所述的螺旋桨，其中：
所述抗空化槽的侧壁或每个侧壁延伸穿过所述叶片，大体平行于所述螺旋桨的旋转轴线。
11.一种优选用于船只的具有毂和多个叶片的类型的螺旋桨，其中每个叶片具有从各自的与所述毂邻近的叶片近端延伸到与所述毂间隔开的远端的各自的前缘和后缘；其中：
至少一个抗空化槽延伸穿过每个叶片，与所述叶片的各自的前缘和后缘间隔开。
12.如权利要求11所述的螺旋桨，其中：
在平面图内所述抗空化槽或每个抗空化槽是圆形、正方形、长方形、改良长方形的或其它形状。
13.如权利要求12所述的螺旋桨，其中：
每个抗空化槽的所述侧壁或每个侧壁大体平行于所述毂的旋转轴线。
14.如权利要求11到13中任一项所述的螺旋桨，其中：
在所述毂处测量，所述抗空化槽或每个抗空化槽位于所述叶片的前缘和后缘之间的距离的至少50％处。
15.如权利要求11到14中任一项所述的螺旋桨，其中：
所述抗空化槽或每个抗空化槽位于从所述毂到所述叶片的远端的距离的20％到70％处。
16.如权利要求12所述的螺旋桨，其中：
对于正方形、长方形和改良形状的抗空化槽，所述抗空化槽的相对侧壁大体平行于所述槽的中心轴线延伸，所述槽的所述中心轴线从所述毂大体径向延伸。
17.一种优选用于船只的具有毂和多个叶片的类型的螺旋桨，其中每个叶片具有从与所述毂邻近的叶片近端延伸到与所述毂间隔开的远端的前缘；
在每个叶片的所述前缘的至少50％上设置有各自的安全构件，每个安全构件厚于和/或高于所述前缘，并且所述安全构件的至少一部分从所述叶片的推进面或驱动面沿所述螺旋桨的旋转的向前方向延伸；并且
至少一个抗空化槽延伸穿过每个叶片，与所述叶片的各自的前缘和后缘间隔开。
18.一种大体如上文中参考附图的图1-5，或图6-9在所描述的螺旋桨。
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