CN103482047B - 桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，包括一个空心桨毂体，四个桨叶，紧固装置，桨叶通过紧固装置连接在空心桨毂体的桨叶安装平台上，且桨叶与桨叶旋转轴线之间有一桨叶螺距角，紧固装置包括一个双头螺杆、垫片、大螺母、顶推螺栓，双头螺杆一端穿过桨叶安装平台上的通孔与桨叶后端上的圆形桨叶法兰中的螺纹孔连接，通孔为沿圆周方向的腰形通孔，双头螺杆的另一端穿出桨叶安装平台的内侧安装面后，用大螺母拧紧固定，大螺母与内侧安装面之间垫有垫片，大螺母上均布有轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔中旋入顶推螺栓，顶推螺栓从大螺母的螺纹通孔延伸至垫片，将垫片紧顶推至桨毂体内侧安装面上，拉伸双头螺杆，使桨叶与空心桨毂体紧固在一起。

Description

桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨

技术领域

本发明涉及一种舰船动力推进的四叶螺旋桨，尤其是一种桨叶分离式四叶螺旋桨。

背景技术

目前，采用综合全电力动力系统的船舶，其推进器通常采用传统的定距桨装置，但定距桨装置存在机桨匹配性、维修性差，且其不能够进行螺距角的调节，长期运行后船体阻力变化会造成桨效率降低，难以达到船舶航速和推进效率的要求等问题；若采用调距桨装置，可达到船舶动力系统航速和推进效率的要求，但由于综合全电力动力系统本身具备了类似调距桨装置的控制性能，因此若采用调距桨装置则多了一整套电液控制系统，很大程度降低了整套推进装置的可靠性，且调距部件重量大、设备造价高、利用率低、经济性较差。此外，大功率船舶的发展趋势促使螺旋桨向大型化发展。大型定距桨由于其桨叶和桨毂为一体化设计，制造比较困难，且重量大、体积大、操作和储运成本比较高，而大型调距桨也同样存在重量大、体积大、整套设备成本高的问题。因此，对采用综合全电力动力系统的船舶和长期在某一固定螺距下运行的高附加值船舶而言，迫切需要一种具备桨叶分离、螺距可微调式结构的螺旋桨来解决上述难题。

发明内容

本发明是要提供一种桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，该螺旋桨允许在较小的范围内调整螺距，即螺距角调整范围为±2.5°；修正全速尾流船模试验水池的较小误差，或修正船舶污底后的船、机、桨匹配性能；降低推进器产品成本、提高动力系统经济性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，包括一个空心桨毂体，四个桨叶，紧固装置，空心桨毂体设有四个桨叶安装平台，每个桨叶通过若干组紧固装置连接在空心的桨毂体的桨叶安装平台上，且桨叶与桨叶旋转轴线之间有一桨叶螺距角，其特点是：每组紧固装置包括一个双头螺杆、安装在双头螺杆上的垫片、大螺母、若干个顶推螺栓，双头螺杆一端穿过桨叶安装平台上的通孔与桨叶后端上的圆形桨叶法兰中的螺纹孔连接，通孔为沿圆周方向的腰形通孔，双头螺杆的另一端穿出桨叶安装平台的内侧安装面后，用大螺母拧紧固定，大螺母与内侧安装面之间垫有垫片，大螺母上均布有轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔中旋入顶推螺栓，顶推螺栓从大螺母的螺纹通孔延伸至垫片，将垫片紧顶推至桨毂体内侧安装面上，拉伸双头螺杆，使桨叶与空心桨毂体紧固在一起。

桨叶通过双头螺杆在长腰形通孔内绕着桨叶旋转轴线转动调节桨叶螺距角的范围为±2.5°。

空心桨毂体通过其上的后安装面与桨轴后端的法兰配合连接，并用法兰螺栓固定连接。

每个桨叶包含叶片和用于安装的圆形桨叶法兰两部分，这两部分为一个铸造整体结构。

四个桨叶成十字形分布，每个桨叶通过十六个双头螺杆与空心桨毂体固定连接，十六个双头螺杆均匀分布在空心桨毂体的腰形通孔分布的节圆上。

大螺母配有八个轴向螺纹通孔，八个轴向螺纹通孔沿圆周均匀分布。

本发明的有益效果是：采用本发明的技术方案可以使四叶螺旋桨具备桨叶分离、螺距可微调，该螺旋桨可以在较小的范围内调整螺距，即螺距角调整范围为±2.5°，并修正全速尾流船模试验水池的较小误差，或修正船舶污底后的船、机、桨匹配性能。

综合全电力动力系统船舶和长期在某一固定螺距下运行的高附加值船舶采用本发明的桨叶分离螺距微调式螺旋桨，可降低制造、装配和储运成本，提高船、机、桨匹配性能，提高船舶动力系统的环境适应性和经济性。

附图说明

图1是本发明的总体侧视图；

图2是本发明的总体局部剖视图；

图3是图2中空心桨毂体和桨叶法兰局部放大图；

图4是图3中沿A-A的局部剖视放大图。

图中，1.桨毂体，1a.前安装面，1b.后安装面，1c.桨叶安装平台，1ca.桨叶安装平面上的内侧安装面，1cb.桨叶安装平台上的环形安装面，1cc.桨叶安装平台上的外侧安装面，2.桨叶，2a.叶片，2b. 圆形桨叶法兰，2ba. 圆形桨叶法兰上的凸台平面，2bb. 圆形桨叶法兰的底面，2bc. 圆形桨叶根法兰上的螺纹孔，3.紧固装置，3a.双头螺杆，3b.垫片，3c.大螺母，3d.顶推螺栓，4.法兰螺栓，5.端盖，6.桨轴，C.桨轴线，D.空心桨毂体上腰形通孔分布的节圆，L.桨叶旋转轴线，S.紧固装置的轴线，β.桨叶螺距角。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，本发明的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨包括一个空心桨毂体1、四个桨叶2，用来固定桨叶的紧固装置3。每组紧固装置3包括一个双头螺杆3a和安装在双头螺杆3a上的垫片3b、大螺母3c、若干个顶推螺栓3d。

空心桨毂体1设有四个桨叶安装平台1c，每个桨叶2通过若干组紧固装置3连接在空心桨毂体1的桨叶安装平台1c上，且桨叶2与桨叶旋转轴线L之间有一桨叶螺距角β，双头螺杆3a一端穿过桨叶安装平台1c上的通孔与桨叶2后端上的圆形桨叶法兰2b中的螺纹孔2bc连接，通孔1d为沿圆周方向的长腰形通孔，双头螺杆3a的另一端穿出桨叶安装平台1c的内侧安装面1ca后，用大螺母3c拧紧固定，大螺母3c与内侧安装面1ca之间垫有垫片3b，大螺母3c上均布有轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔中旋入顶推螺栓3d，顶推螺栓3d从大螺母3c的螺纹孔延伸至垫片3b，将垫片3b紧顶推至桨毂体1内侧安装面1ca上，拉伸双头螺杆3a，使桨叶2与空心桨毂体1紧固在一起。

桨叶2通过双头螺杆3a在长腰形通孔内绕着桨叶旋转轴线L转动调节桨叶螺距角β的范围为±2.5°。

调整桨叶螺距角β时，桨叶2可以旋转，并通过紧固装置3锁定在调整后的位置。大螺母3c上有均匀分布的螺纹孔。顶推螺栓3d可以从大螺母延伸至垫片3b，将垫片3b紧紧顶推至空心桨毂体1内侧安装面1ca上，从而拉伸双头螺杆3a，将桨叶2与空心桨毂体1紧固在一起。

如附图2所示，桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨用法兰螺栓4固定在桨轴6后端的法兰上，螺旋桨包含长方体状的空心桨毂体1。空心桨毂体1包含用法兰螺栓4固定在桨轴6的前安装面1a，沿桨轴线C分布的后安装面1b、四个桨叶安装平台1c。桨叶安装平台1c有三个安装面（内侧安装面1ca、外侧安装面1cc、环形安装面1cb，在附图3中显示。）环形安装面1cb、前、后安装面1a、1b开口呈环形。通常后安装面1b开口通过可拆卸的端盖件5紧紧封闭。每个桨叶2包含叶片2a和用于安装的圆形桨叶法兰2b两部分，这两部分为一个铸造整体结构。每个桨叶安装平台1c的外侧安装面1cc形成一个平的轴承表面，这样桨叶2就可以通过桨叶旋转轴线L上的圆形桨叶法兰2b固定在空心桨毂体1上。圆形桨叶法兰2b面对空心桨毂体1的一侧形成圆形凸台平面2ba，凸台平面2ba嵌入环形安装面1cb，凸台平面2ba是圆形桨叶法兰2b的中心。四个桨叶2成十字形分布，每个桨叶2通过16个双头螺杆3a固定，这些双头螺杆3a均匀分布在空心桨毂体1的腰形通孔分布的节圆D上。

如附图4所示，通孔1d沿圆周方向拉伸为“腰形”，从而允许桨叶2绕着轴线L有小幅度的旋转，即允许桨叶螺距角β在±2.5°的角度调整范围内无级调速。双头螺杆3a的另一端延伸至安装平台1c的内侧，并且被大螺母3c拧紧。大螺母3c用来扣紧圆形桨叶法兰2b和内侧安装面1ca、外侧安装面1cc。大螺母3c内螺纹啮合双头螺杆3a的外螺纹。大螺母3c配有8个轴向螺纹通孔，它们沿圆周均匀分布。通过这样的螺纹通孔，顶推螺栓3d从大螺母3c远离空心桨毂体1的一侧拧紧。当顶推螺栓3d完全进入凹槽的时候，它的顶端伸至大螺母3c面对空心桨毂体1的一侧。与顶推螺栓3d接触的是一个金属的垫片3b。这个垫片3b非常坚硬，它可以承受来自顶推螺栓3d产生的巨大表面压力。

如图3所示，每个顶推螺栓3d从大螺母3c延伸至空心桨毂体1。每个顶推螺栓3d需承受双头螺杆3a所用张力的一小部分力，但是顶推螺栓3d组的合力能确保桨叶2通过摩擦可靠地锁定在空心桨毂体1上，因此可以通过一个如手动扳手的小工具来拧紧顶推螺栓3d，进而固定双头螺杆3a。这种螺旋桨在桨叶2位置调整后，能使安装人员在空心桨毂体1内侧用手持扳手工具固定桨叶2，并且双头螺杆3a能从空心桨毂体1的内侧安装面1ca的一侧进入圆形桨叶根法兰2b，双头螺杆3a不需要完全穿过圆形桨叶法兰2b的厚度，从而使圆形桨叶法兰2b有一个光滑的外表面。为了避免垫片3b在填补通孔1d没有被双头螺杆3a占用的区域时（见附图4）过分变形，垫片3b的厚度至少应该是通孔1d半径方向宽度的0.3倍。

本发明的具体实施过程：

安装桨叶2时，圆形桨叶法兰2b的底面2bb放在空心桨毂体1上桨叶安装平台1c的外侧安装面1cc上，并且圆形桨叶法兰2b上的螺纹孔2bc对准桨毂体1上的腰型通孔1d。然后双头螺杆3a从空心桨毂体1内腔拧入圆形桨叶法兰2b的螺纹孔2bc中，装上垫片3b，然后用大螺母3c拧紧双头螺杆3a的突出部分。桨叶2调整到一个新的位置后，大螺母3c拧紧直到圆形桨叶法兰2b和空心桨毂体1之间或空心桨毂体1与垫片3b之间没有间隙。这个紧固过程中大螺母3c不需要承受很大的扭矩。然后，拧紧大螺母3c上的顶推螺栓3d，给双头螺杆3a一个总的轴向拉力，这样双头螺杆3a就被拧紧了。因为每个大螺母3c上有很多顶推螺栓3d，所以双头螺杆3a不需要承受很大的扭矩就可以得到很大的轴向拉力，从而通过垫片3b与桨毂体1之间的摩擦力使圆形桨叶法兰2b和空心桨毂体1上桨叶安装平台1c的外侧安装面1cc牢固地锁定在调整后的位置。因此，可从空心桨毂体1的内腔用较小的扭矩扳手进行紧固。最后再盖上端盖5。如果桨叶螺距角β需要变化或者更换，先打开端盖5，再松开顶推螺栓3d和大螺母3c，当桨叶2调整到新的位置后，再拧紧大螺母3c和顶推螺栓3d。当螺旋桨在非常恶劣的条件下运行时，比如冰上，螺旋桨桨叶2要承受重载荷，为了防止桨叶2发生滑动，可以在空心桨毂体1上桨叶安装平台1c的外侧安装面1cc或圆形桨叶法兰2b的底面2bb涂上一层增磨涂层来增强摩擦力。

Claims (6)

1.一种桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，包括一个空心桨毂体（1），四个桨叶（2），紧固装置（3），空心桨毂体（1）设有四个桨叶安装平台（1c），每个桨叶（2）通过若干组紧固装置（3）连接在空心的桨毂体（1）的桨叶安装平台（1c）上，且桨叶（2）与桨叶旋转轴线（L）之间有一桨叶螺距角（β），其特征在于：每组紧固装置（3）包括一个双头螺杆（3a）、安装在双头螺杆（3a）上的垫片（3b）、大螺母（3c）、若干个顶推螺栓（3d），双头螺杆（3a）一端穿过桨叶安装平台（1c）上的通孔与螺旋桨桨叶（2）后端上的圆形桨叶法兰（2b）中的螺纹孔（2bc）连接，通孔（1d）为沿圆周方向的腰形通孔，双头螺杆（3a）的另一端穿出桨叶安装平台（1c）的内侧安装面（1ca）后，用大螺母（3c）拧紧固定，大螺母（3c）与内侧安装面（1ca）之间垫有垫片（3b），大螺母（3c）上均布有轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔中旋入顶推螺栓（3d），顶推螺栓（3d）从大螺母（3c）的螺纹通孔延伸至垫片（3b），将垫片（3b）紧顶推至空心桨毂体（1）的内侧安装面（1ca）上，拉伸双头螺杆（3a），使桨叶（2）与空心桨毂体（1）紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，其特征在于：所述桨叶（2）通过双头螺杆（3a）在长腰形通孔内绕着桨叶旋转轴线（L）转动调节桨叶螺距角（β）的范围为±2.5°。

3.根据权利要求1所述的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，其特征在于：所述空心桨毂体（1）通过其上的后安装面（1a）与桨轴（6）后端的法兰配合连接，并用法兰螺栓（4）固定连接。

4.根据权利要求1所述的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，其特征在于：每个所述桨叶（2）包含叶片（2a）和用于安装的圆形桨叶法兰（2b）两部分，这两部分为一个铸造整体结构。

5.根据权利要求1所述的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，其特征在于：四个桨叶（2）成十字形分布，每个桨叶（2）通过十六个双头螺杆（3a）与空心桨毂体（1）固定连接，十六个双头螺杆（3a）均匀分布在空心桨毂体（1）的腰形通孔分布的节圆（D）上。

6.根据权利要求1所述的桨叶分离螺距微调式四叶螺旋桨，其特征在于：所述大螺母（3c）配有八个轴向螺纹通孔，八个轴向螺纹通孔沿圆周均匀分布。