CN105398558B - 可变导管螺旋桨 - Google Patents

Abstract

可变导管螺旋桨，包括螺旋桨及套设在螺旋桨外围的导管，所述导管包括沿螺旋桨轴向串接的固定管段和活动管段，固定管段位于所述导管的前端；活动管段由多个带有翼型截面的叶片沿圆周方向串接形成，叶片与固定管段端面为可转动连接，每个叶片的外壁面铰接有液压操纵杆，液压操纵杆的推杆与叶片铰接，液压操纵杆的推杆座与固定管段外壁面铰接，且液压操纵杆的轴向与所述导管的母线平行。本发明能够确保低进速作业和高速航行两种不同工况下的高推进效率。

Description

可变导管螺旋桨

技术领域

本发明涉及水下推进装置技术领域，具体涉及导管螺旋桨，尤其涉及导管出口扩张角可调的导管螺旋桨。

背景技术

水下推动装置用来推动船舶、船艇、潜水器、深海移动工作站、海上工作平台等水面/水下载物进行航行运动以及姿态调整。导管螺旋桨是一种广泛使用的水下推动装置，是指在螺旋桨周围加上导流管，即在普通螺旋桨外围装一个圆形的套筒，套筒可以使固定的也可以是整体转动的，相比于普通螺旋桨，由于导管的导流作用，可以提高推进力。导管作为导管螺旋桨的关键部件之一，直接影响了导管螺旋桨推进器的效率。一般情况下，可以通过优化设计找到一种效率较高的导管，但在优化过程中发现，由于现有导管的扩张角是固定的，所述扩张角是导管翼型的下表面（即内侧面）与导管轴线的夹角α，导管的进出口面积比也是固定的，扩张角较小时，则在低进速工况下推进效率较低，扩张角较大时，则在高速航行工况时推进效率下降，通过优化设计可以找到一个满足中间要求的扩张角，但是常规导管的优化设计并不能同时兼顾低进速和正常航行两种不同工况下均以较佳甚至最佳推进效率工作。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种可变导管螺旋桨，其能够确保低进速作业和高速航行两种不同工况下的高推进效率。

本发明的技术方案如下：

可变导管螺旋桨，包括螺旋桨及套设在螺旋桨外围的导管，所述导管包括沿螺旋桨轴向串接的固定管段和活动管段，固定管段位于所述导管的前端；活动管段由多个带有翼型截面的叶片沿圆周方向串接形成，叶片与固定管段端面为可转动连接，每个叶片的外壁面铰接有液压操纵杆，液压操纵杆的推杆与叶片铰接，液压操纵杆的推杆座与固定管段外壁面铰接，且液压操纵杆的轴向与所述导管的母线平行。

其进一步技术方案为：

所述固定管段的端面设有多个凸部，多个凸部沿固定管段端面的圆周方向均布，凸部的数量与叶片的数量一致，叶片的两侧设有球形连接部，凸部的两侧设有与球形连接部配合的球形凹槽，球形连接部嵌入球形凹槽，且所有球形连接部的中心位于同一个圆上。

所述叶片为“凸”字形结构，球形连接部设在所述“凸”字形结构的上端两侧，所述“凸”字形结构的上部为弧形拱部，凸部对应于所述弧形拱面设有配合的弧形凹槽。

所述叶片的翼型采用圆头的对称翼型，叶片的翼型后缘采用光滑圆弧曲线来连接翼型的上表面及下表面，且叶片的翼型上表面及下表面均为平面。

所述叶片的数量至少为16片。

本发明的技术效果：

本发明通过将导管设置成固定导管和活动导管的分体结构，并将活动导管设置成多个可转动叶片结构，实现了导管的扩张角可调，进而改变导管的进出口面积比，在低进速作业时，通过叶片转动增加扩张角，保证低进速作业时的高推进效率，在高进速航行时，通过叶片转动减小扩张角，从而提高高进速航行时的推进效率，从而适应低进速作业和高进速航行的需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的A-A剖视图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为本发明的分解结构示意图。

图6为图4中C部放大图。

图7为图3中F放大图，且示出了本发明所述叶片转动的状态。

图8为本发明在不同进速工作状态下的工作效率图。

其中：1、螺旋桨；2、固定管段；21、凸部；211、球形凹槽；3、活动管段；31、叶片；311、球形连接部；4、液压操纵杆。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3、图4，本发明包括螺旋桨1及套设在螺旋桨1外围的导管，所述导管包括沿螺旋桨1轴向串接的固定管段2和活动管段3，固定管段2和活动管段3均为环状套筒结构，固定管段2位于所述导管的前端；所述前端指螺旋桨1桨轴以及齿轮箱一端，所述齿轮箱将动力传递至螺旋桨1桨轴；所述活动管段3由多个带有翼型截面的叶片31沿圆周方向串接形成，叶片31与固定管段2的端面为可转动连接，每个叶片31的外壁面铰接有液压操纵杆4，液压操纵杆4的推杆与叶片31铰接，液压操纵杆4的推杆座与固定管段2外壁面铰接，且液压操纵杆4的轴向与所述导管的母线平行，优选，液压操纵杆4的推杆铰接在叶片31宽度（亦即周向长度）的中间位置上，叶片31的数量至少为16片。

见图5、图6，具体地，所述固定管段2的端面设有多个凸部21，多个凸部21沿固定管段2端面的圆周方向均布，凸部21的数量与叶片31的数量一致，叶片31的两侧设有球形连接部311，凸部21的两侧设有与球形连接部311配合的球形凹槽211，球形连接部311嵌入球形凹槽211，且所有球形连接部311的中心位于同一个圆上；叶片31优选为“凸”字形结构，球形连接部311设在所述“凸”字形结构的上端两侧，所述“凸”字形结构的上部为弧形拱部，凸部21对应于所述弧形拱部设有配合的弧形凹槽。

具体地，见图3、图7，所述叶片31的翼型采用圆头的对称翼型，叶片31的翼型后缘采用光滑圆弧曲线来连接翼型的上表面及下表面，且叶片31的翼型上表面及下表面均为平面。

本发明的运行方式如下：

图4为本发明的优选实施例，叶片31的数量采用16片，通过控制液压操作杆4的伸缩运动，推动叶片31绕球形连接部311的中心旋转，从而实现所述导管扩张角α的调整，从而改变所述导管进出口面积比，图7示出了叶片31的两个旋转位置，其中，位置D相对于位置E而言，所述导管的扩张角α增大。当处于低进速作业时，朝向位置D转动叶片31，即增加扩张角α，以保证低进速作业时的高推进效率；当处于高进速航行时，朝向位置E转动叶片31，即减小扩张角α，从而抑制高速航行时所述导管外表面的压力和流速变化，确保高速航行时能够以较高的推进效率航行。图8示出了低进速采用位置D和高进速航行时采用位置E的两种状态下本发明所述导管螺旋桨的工作效率，图中横轴表示进速系数，指代不同进速作业状态，数轴表示螺旋桨工作效率，虚线曲线表示在位置E所述扩张角情况下从低进速至一定高进速状态下的工作效率，实线曲线表示在位置D所述扩张角情况下从一定低进速至一定高进速状态下的工作效率,比较两条曲线，可以看出，一方面，在高进速状态下，减小扩张角，螺旋桨工作效率提高，而在低进速作业状态下，增加扩张角，螺旋桨的工作效率提高；另一方面，采用扩张角可调的本发明所述导管螺旋桨，相较于常规导管螺旋桨，可增加不低于2%的工作效率。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.可变导管螺旋桨，包括螺旋桨（1）及套设在螺旋桨（1）外围的导管，其特征在于：所述导管包括沿螺旋桨（1）轴向串接的固定管段（2）和活动管段（3），固定管段（2）位于所述导管的前端；活动管段（3）由多个带有翼型截面的叶片（31）沿圆周方向串接形成，叶片（31）与固定管段（2）端面为可转动连接，每个叶片（31）的外壁面铰接有液压操纵杆（4），液压操纵杆（4）的推杆与叶片（31）铰接，液压操纵杆（4）的推杆座与固定管段（2）外壁面铰接，且液压操纵杆（4）的轴向与所述导管的母线平行。

2.按权利要求1所述的可变导管螺旋桨，其特征在于：所述固定管段（2）的端面设有多个凸部（21），多个凸部（21）沿固定管段（2）端面的圆周方向均布，凸部（21）的数量与叶片（31）的数量一致，叶片（31）的两侧设有球形连接部（311），凸部（21）的两侧设有与球形连接部（311）配合的球形凹槽（211），球形连接部（311）嵌入球形凹槽（211），且所有球形连接部（311）的中心位于同一个圆上。

3.按权利要求2所述的可变导管螺旋桨，其特征在于：所述叶片（31）为“凸”字形结构，球形连接部（311）设在所述“凸”字形结构的上端两侧，所述“凸”字形结构的上部为弧形拱部，凸部（21）对应于所述弧形拱面设有配合的弧形凹槽。

4.按权利要求1所述的可变导管螺旋桨，其特征在于：所述叶片（31）的翼型采用圆头的对称翼型，叶片（31）的翼型后缘采用光滑圆弧曲线来连接翼型的上表面及下表面，且叶片（31）的翼型上表面及下表面均为平面。

5.按权利要求1所述的可变导管螺旋桨，其特征在于：所述叶片（31）的数量至少为16片。