CN102673758B - 导缘凹凸螺旋桨 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供导缘凹凸螺旋桨,包括桨榖、桨叶,桨叶安装在桨榖上组成螺旋桨本体,螺旋桨本体安装在船尾处,其特征是:桨叶一侧的导边轮廓线为凹凸形状,螺旋桨本体旋转时,轮廓线带有凹凸形状的桨叶导边先于水流接触。本发明在保证具有常规螺旋桨性能的前提下,通过桨叶导缘形状的改变,产生反向旋转的旋涡,将产生的能量重新吸收利用,进而提高了螺旋桨的水动力性能,达到了节能的目的。本发明只改变螺旋桨桨叶的外部形状,没有增加附加装置,避免了附加装置产生的能量消耗,并且易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种船舶领域,具体地说是船舶推进装置。
背景技术
螺旋桨的作用是保证船舶的推进性能,船舶正常航行时,普通叶型的螺旋桨在工作时将耗费大量的主机功率,那么就需要用最少的能源消耗产生最大的推力。在如今国际船舶界提出“船舶节能减排”和“绿色船舶”等船舶发展新概念的大环境下,开发一种节能型螺旋桨将是非常有必要且十分有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供提高水动力性能、达到节能的目的导缘凹凸螺旋桨。
本发明的目的是这样实现的:
本发明导缘凹凸螺旋桨,包括桨榖、桨叶,桨叶安装在桨榖上组成螺旋桨本体,螺旋桨本体安装在船尾处,其特征是:桨叶一侧的导边轮廓线为凹凸形状,螺旋桨本体旋转时,轮廓线带有凹凸形状的桨叶导边先于水流接触。
本发明还可以包括:
1、所述的凹凸形状为正弦曲线,R为桨榖中心到桨叶叶边的距离,r为以桨榖圆心的桨叶剖面半径,r/R=0.2、0.4、0.6、0.8、1处为正弦曲线的波谷,r/R=0.3、0.5、0.7、0.9处为正弦曲线的波峰。
本发明的优势在于:本发明在保证具有常规螺旋桨性能的前提下,通过桨叶导缘形状的改变,产生反向旋转的旋涡,将产生的能量重新吸收利用,进而提高了螺旋桨的水动力性能,达到了节能的目的。本发明只改变螺旋桨桨叶的外部形状,没有增加附加装置,避免了附加装置产生的能量消耗,并且易于实现。
附图说明
图1为本发明的示意图;
图2为本发明在船尾的局部示意图;
图3为凹凸桨叶半个周期叶型剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
结合图1~3,本发明桨叶一侧的导边轮廓线为凹凸形状,另一侧为随边3。螺旋桨旋转时,桨叶2的凹凸导边4先与水流接触,这样会产生大量的旋涡,凹凸导边4可以将产生的漩涡重新利用,将这部分能量重新注入到水流中,提高螺旋桨的水动力性能。该桨为Ka4-5510桨,直径为0.5m。导缘为正弦曲线,波高为5mm,4个周期,在r/R(r为剖面半径,R为螺旋桨半径)=0.2,0.4,0.6,0.8,1处为波谷,在r/R=0.3,0.5,0.7,0.9处为波峰。螺旋桨的盘面比、螺距比保持不变。
导缘凹凸螺旋桨由桨毂1和凹凸桨叶2组成。该桨安装在船体5的船尾处,并与船用舵6一起工作,保证船体具有推进性能和操纵性能。导缘凹凸螺旋桨工作时,来流经过螺旋桨,产生反向旋转的旋涡,将产生的能量重新吸收利用,增加来流的动力,从而提高螺旋桨的水动力性能。
凹凸螺旋桨的工作原理为:
(1)导缘凹凸螺旋桨旋转的动力由船体主机提供。
(2)当来流流经凹凸桨叶时,会在凹凸导缘附近产生反向旋转的漩涡,旋转的漩涡向液流中注入动力,这能使液流紧贴桨叶表面,减少流动分离,将旋涡产生的能量吸收利用,提高了螺旋桨的水动力性能。
(3)改变导缘凹凸螺旋桨的进速,绘制螺旋桨效率曲线,并与普通ka4-5510螺旋桨对比,证明该新型桨可以提高普通螺旋桨的水动力性能。
桨叶导边的凹凸结节是本发明的重点,凹凸结节可以使来流产生反向旋转的漩涡。
图3为凹凸桨叶半个周期叶型剖面示意图,其中7为波谷处叶型,8为平衡位置处叶型,9为波峰处叶型。
当来流流过螺旋桨,在桨叶的凹凸导边产生反向旋转的旋涡,旋转的漩涡向液流中注入动力,这能使液流紧贴桨叶,这样的效应使螺旋桨产生的推力增加,转矩下降导致螺旋桨效率提高,改善螺旋桨的水动力性能,同时还具有倒车快、减震降噪的作用。凹凸叶片在船用舵和普通机翼上的应用,已经取得了可靠的理论结果,但在螺旋桨上的应用还没有研究,本专利将凹凸结节与桨叶结合起来,实现了对传统螺旋桨的改进。此螺旋桨具有结构简单,节能减阻效果好的特点,在水面船舶和水下潜器上具有广阔的应用前景。
Claims (1)
1.导缘凹凸螺旋桨,包括桨榖、桨叶,桨叶安装在桨榖上组成螺旋桨本体,螺旋桨本体安装在船尾处,其特征是:桨叶一侧的导边轮廓线为凹凸形状,另一侧的随边轮廓线为平滑形状,螺旋桨本体旋转时,轮廓线带有凹凸形状的桨叶导边先与水流接触;
所述的凹凸形状为正弦曲线,R为桨榖中心到桨叶叶边的距离,r为以桨榖圆心的桨叶剖面半径,r/R=0.2、0.4、0.6、0.8、1处为正弦曲线的波谷,r/R=0.3、0.5、0.7、0.9处为正弦曲线的波峰,螺旋桨本体的盘面比、螺距比保持不变。
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