CN107000825B - 推进效率提高装置 - Google Patents

Abstract

公开一种推进效率提高装置。根据本发明的实施例的推进效率提高装置设置在螺旋桨前方，并且包括径向地设置在螺旋桨的旋转轴周围的当前固定叶片。当前固定叶片被定位在自螺旋桨的旋转表面的左右侧区域之中的螺旋桨向上旋转的区域处。当前固定叶片的至少一个当前固定叶片的跨距长度不同于其它的跨距长度，并且从当前固定叶片中任意选择的当前固定叶片的跨距长度大于或等于直接设置在其下方的另一当前固定叶片的跨距长度。

Description

推进效率提高装置

技术领域

本发明涉及一种推进效率提高装置。

背景技术

为了提高船舶的推进效率，通常使用预旋转定子。当螺旋桨旋转使船舶向前移动时，预旋转定子使船尾周围的水流偏向螺旋桨旋转方向的相反方向，从而水可流向螺旋桨。此时，通过预旋转定子产生的旋流被螺旋桨吸收使得螺旋桨的推进效率得到提高。

然而，当船舶航行时，预旋转定子发挥阻力的作用，导致船舶的阻力性能劣化。

发明内容

技术问题

本公开的方面是提供一种被构造成减小施加至预旋转定子的阻力的推进效率提高装置。

此外，本公开的另一方面是提供一种包括能够减少影响螺旋桨的空泡的预旋转定子的推进效率提高装置。更具体地，推进效率提高装置被构造成减少在预旋转定子的顶端部分(tip portion)周围产生的空泡。

技术方案

根据本公开的方面，提供了一种推进效率提高装置，其包括：

多个预旋转定子，其设置在螺旋桨前方并且相对于螺旋桨的旋转轴径向地布置，其中预旋转定子位于螺旋桨的旋转表面的左右侧区域之中的螺旋桨向上旋转的螺旋桨的旋转表面的区域中，预旋转定子的至少一个预旋转定子的跨距长度不同于其余的预旋转定子的跨距长度，从预旋转定子中任意选择的预旋转定子的跨距长度大于或等于位于选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的跨距长度。

预旋转定子的跨距长度可按照从位于最上面位置处的预旋转定子到位于最下面位置处的预旋转定子的顺序依次减小。

预旋转定子的数量可为三个，预旋转定子中位于预旋转定子的最上面位置处的第一预旋转定子的安装角度的范围为30度至50度，位于中间位置处的第二预旋转定子的安装角度的范围为60度至80度，位于最下面位置处的第三预旋转定子的安装角度的范围在100度至120度内。

第一预旋转定子的跨距长度的范围可为螺旋桨的半径的0.9倍至1.1倍，第二预定子定子的跨距长度的范围可为螺旋桨的半径的0.8倍至1.0倍，第三预旋转定子的跨距长度的范围可为螺旋桨的半径的0.6倍至0.8倍，预旋转定子的跨距长度可从位于最上面位置处的预旋转定子到位于最下面位置处的预旋转定子的顺序依次减小。

预旋转定子可以从位于最上面位置处的预旋转定子到位于最下面位置处的预旋转定子的顺序依次朝前方布置。

预旋转定子的码长(code length)可在相对于旋转轴的相同的半径处按照从位于最上面位置处的预旋转定子到位于最下面位置处的预旋转定子的顺序减小。

预旋转定子的顶端部分的螺距角可小于预旋转定子的其余部分的螺距角。

小翼可形成在每个预旋转定子的顶端部分中，并且小翼朝向吸力面或压力面弯曲。

顶端部分的螺距角可朝向顶端部分的顶端连续地减小。

顶端部分的长度可为预旋转定子的跨距长度的0.1倍至0.3倍。

从压力面观看，顶端部分的顶端的角部可以是圆形。

附加构件可形成在每个预旋转定子的顶端部分中，并且附加构件的形状是朝向吸力面和压力面延伸的板。

有益效果

根据本公开的实施例，由于径向布置的预旋转定子中的至少一个的跨距长度与其余的预旋转定子的跨距长度不同并且从预旋转定子中任意选择的预旋转定子的跨距长度大于或等于位于选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的跨距长度，所以有可能减小与流入速度对应的施加至预旋转定子的阻力并提高螺旋桨的推进效率。

此外，由于预旋转定子的顶端部分的螺距角小于其余部分的螺距角，所以相对于进入顶端部分的流入水流攻角能变得相对较小以便减少顶端周围产生的空泡并且减少在顶端部分周围产生的空泡对螺旋桨的影响，从而有效地维持螺旋桨的推进效率。

此外，小翼可以形成在预旋转定子的顶端部分中以减少在顶端部分周围产生的空泡。

此外，附加构件可以形成在预旋转定子的顶端部分中以减少在顶端部分周围产生的空泡。

附图说明

图1是根据本公开的第一实施例的推进效率提高装置的侧视图。

图2是根据本公开的第一实施例的推进效率提高装置的后视图。

图3示出如从螺旋桨的正面方向观看在无预旋转定子的裸露船体中由螺旋桨的旋转表面代表的进入螺旋桨的尾流的流动分布。

图4示出根据本公开的第一实施例的在用于推算推进效率提高装置的测试中使用的实验数据。

图5示出根据本公开的第二实施例的推进效率提高装置。

图6a示出用于根据第一实施例和第二实施例的推进效率提高装置的性能评估的比较例。

图6b示出用于根据第一实施例和第二实施例的推进效率提高装置的性能评估的实验例。

图7示出图6的比较例和实验例的推进力换算系数。

图8是根据本公开的第三实施例的推进效率提高装置的侧视图。

图9是根据本发明的第三实施例的推进效率提高装置的后视图。

图10是用于描述根据本公开的第三实施例的推进效率提高装置的预旋转定子的视图。

图11是用于比较图8所示的预旋转定子相对于螺旋桨的旋转轴在相同半径处的码长的视图。

图12示出根据本公开的第四实施例的推进效率提高装置。

图13是根据本公开的第五实施例的推进效率提高装置的侧视图。

图14是根据本发明的第五实施例的推进效率提高装置的后视图。

图15示出根据本公开的第五实施例的预旋转定子的顶端部分的横截面。

图16示出根据本公开的第五实施例的预旋转定子的其余部分的横截面。

图17是用于描述根据本公开的第五实施例的推进效率提高装置的预旋转定子的视图。

图18示出根据本公开的第六实施例的推进效率提高装置。

图19是根据本发明的第七实施例的推进效率提高装置的侧视图。

图20是根据本发明的第七实施例的推进效率提高装置的后视图。

图21示出根据本公开的第八实施例的推进效率提高装置。

具体实施方式

本公开允许各种变型并且包括各个实施例，本公开的具体实施例将在附图中说明并在详细的说明书中进行详细描述。然而，本公开不限于这些具体实施例，应当理解的是，在不脱离本公开的技术构思和范围的情况下，可以进行所有修改、等同和替代。在下面的描述中，当确定本领域众所周知的相关技术的详细描述可能使本公开的要旨变得模糊时，将省略其详细描述。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例，在参照附图提供的以下描述中，相同的或相应的部件将由相同的附图标记表示，并且为避免多余的描述，将不会重复相同的描述。

图1是根据本公开的第一实施例的推进效率提高装置100的侧视图，图2是根据本公开的第一实施例的推进效率提高装置100的后视图。

参照图1和图2，推进效率提高装置100可包括预旋转定子110、120和130。预旋转定子100、120和130可设置在螺旋桨20的前方并且相对于螺旋桨20的旋转轴X径向布置。

预旋转定子110、120和130可以引导进入螺旋桨20的水在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向流动，从而在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向上产生旋流。通过预旋转定子110、120和130产生的旋流可以进入螺旋桨20以减少在螺旋桨20的旋转方向上产生的旋流，从而提高螺旋桨20的推进效率。

虽然预旋转定子110、120和130可以安装在船舶主体10的船尾凸台(boss)15处，但不限于此。

根据本实施例，可以提供三个预旋转定子110、120和130。在下文中，为了便于说明，位于最上面位置处的预旋转定子110被称为“第一预旋转定子110”，位于中间位置处的预旋转定子120被称为“第二预旋转定子120”，以及位于最下面位置处的预旋转定子130被称为“第三预旋转定子130”。

同时，在当前实施例中，为了方便描述，预旋转定子的数量为三个，然而预旋转定子的数量不受限制。

根据当前实施例，当在如图2所示的后方向看时，螺旋桨20可以沿着顺时针方向旋转。在这种情况下，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130全部可以位于旋转表面P的左右侧区域之中的螺旋桨20向上旋转的螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中。

关于这一点，在螺旋桨20的旋转表面P的右侧区域中，进入螺旋桨20的流入水流方向可能变成与螺旋桨20的旋转方向相反的方向，使得相对于螺旋桨20的叶片部分的攻角增加，并且由于增加攻角而产生相对较大的推进力。

同时，在螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中，进入螺旋桨20的流入水流方向可能变成与螺旋桨20的旋转方向相同的方向，使得相对于螺旋桨20的叶片部分的攻角减小，并且由于减小攻角而产生相对小的推进力。

因此，通过将预旋转定子110、120和130定位在螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中以在进入螺旋桨20的流入水流中在与推进器20的旋转方向相反的方向产生流动，有可能增大相对于螺旋桨20的叶片部分的攻角并且提高螺旋桨20的推进效率。

可选地，与图2不同，向后方向看时，螺旋桨20可以逆时针方向旋转。在这种情况下，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130全部可位于旋转表面P的左右侧区域中的螺旋桨20向上旋转的螺旋桨20的旋转表面P的右侧区域中。

根据当前实施例，第一预旋转定子110跨距长度、第二预旋转定子120跨距长度和第三预旋转定子130的跨距长度可按照从位于最上面位置的第一预旋转定子110到位于最下面位置的第三预旋转定子130的顺序依次减小。

换句话说，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的跨距长度可以具有不同的跨距长度。此外，从第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130中任意选择的一个预旋转定子的跨距长度可以比位于选择的预旋转定子的正下方的另一个预旋转定子的跨距长度长。

预旋转定子110、120和130的跨距长度可指从螺旋桨20的旋转轴X到预旋转定子110、120和130的顶端的距离。

图3示出在从螺旋桨的正面方向看时在无预旋转定子的裸露船体中由螺旋桨的旋转表面代表的进入螺旋桨的尾流的流动分布。

在尾流的流动分布中，分别进入相对于旋转轴X依次径向布置的第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的流入速度可能增大。

对应于流入速度的增加，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的跨距长度可依次减小。在这种情况下，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130可以根据流入速度的增大，并按照从第一预旋转定子110到第三预旋转定子130的顺序防止阻力增大。

在另一方面，参照图2和图3，当螺旋桨(图1的20)的旋转轴X为中心时，螺旋桨(图1的20)的旋转表面上的尾流的流速可以相对于竖直线V的上部在顺时针或逆时针方向的更大角度处更高，并且通过旋转轴X的竖直线V的上部为0度。在尾流的流动分布中，分别进入相对于旋转轴X连续地径向地布置的第三预旋转定子130、第二预旋转定子120和第一预旋转定子110的流入水流的速度可能降低。

对应于流入速度的降低，第三预旋转定子130、第二预旋转定子120和第一预旋转定子110的跨距长度可依次增大。

在这种情况下，第三预旋转定子130、第二预旋转定子120和第一预旋转定子110的、在螺旋桨(图1的20)的旋转方向的相反方向上产生旋流的功能可以按照从第三预旋转定子130到第一预旋转定子110的顺序被更大程度地改进。预旋转定子110、120和130在较低的流入速度下、在螺旋桨(图1的20)的旋转方向的相反方向上产生旋流的的功能可被更大程度地改进。

参照图1和图2，在如图3所示尾流的流动分布中，第一预旋转定子110的安装角度a的范围可以在30度至50度内，第二预旋转定子120的安装角度b的范围可以在60度至80度内，第三预旋转定子130的安装角度c的范围可以在100度至120度内。

在此，当螺旋桨20的旋转轴X为中心时，安装角度a、b和c可指预旋转定子110、120和130相对于竖直线V的上部在逆时针方向上的安装位置的角度，通过旋转轴X的竖直线V的上部为0度。

如果第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130分别被设置在安装角度a、b和c处，则尾流的流动分布中的阻力可被降至最低。

图4示出根据本公开的第一实施例的在用于推算推进效率提高装置100的测试中使用的实验数据。在图4中，横轴X表示预旋转定子110、120和130相对于螺旋桨20的半径R的跨距长度，纵轴Y表示通过计算流体动力学计算的阻力值。

图4示出当在如图3所示的尾流状态下，第一预旋转定子110(定子1)的安装角度的范围在30度至50度内，第二预旋转定子120(定子2)的安装角度的范围在60度至80度内，第三预旋转定子130(定子3)的安装角度的范围在100度至120度内以及第一预旋转定子110、第二预旋转定子120以及第三预旋转定子130的跨距长度为螺旋桨20的半径R的1.0倍时，根据计算流体动力学，并通过除以螺旋桨20的半径R的0.1倍计算的施加至第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的每一部分的阻力。

参照图4，施加至第一预旋转定子110的阻力在螺旋桨20的半径R的0.9倍以上处变为正(+)，施加至第二预旋转定子120的阻力在螺旋桨20的半径R的0.8倍以上处变为正(+)，以及施加至第三预旋转定子130的阻力在螺旋桨20的半径R的0.7倍以上处变为正(+)。

参照图2，根据实验数据，第一预旋转定子110的跨距长度的范围可以被选定为螺旋桨20的半径R的0.9倍至1.1倍，第二预旋转定子120的跨距长度的范围可以被选定为螺旋桨20的半径R的0.8倍到1.0倍，第三预旋转定子130的跨距长度可以被选定为螺旋桨20的半径R的0.6倍至0.8倍。

在这种情况下，可以有效地减小由进入预旋转定子110、120和130的流入水流引起的阻力。

同时，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的形状可以是后掠翼(swept back wing)。预旋转定子110、120和130的后缘(trailing edge)可以位于垂直于旋转轴X的直线上。在这种情况下，预旋转定子110、120和130可以位于最靠近推进器20的位置，使得由预旋转定子110、120和130产生并且在螺旋桨20的旋转方向的相反方向流动的旋流可以直接进入螺旋桨20，从而提高螺旋桨20的推进效率。

同时，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130相对于旋转轴X在相同半径R处的码长可以依次减小。在此，码长可指从预旋转定子110、120和130的横截面中的前缘到后缘的长度。

预旋转定子110、120和130的较短码长可意味着与进入预旋转定子110、120和130的流入水流的接触面积较小。与此相反，预旋转定子110、120和130的较长码长可意味着与进入预旋转定子110、120和130的流入水流的接触面积较大。

参照图2和图3，当螺旋桨(图1的20)的旋转轴X为中心时，螺旋桨(图1的20)的旋转表面P上的尾流速度在相对于竖直线V上部在顺时针或逆时针方向上的更大角度处更高，并且通过旋转轴X的竖直线V的上部为0度。

在尾流的流动分布中，分别进入相对于旋转轴X依次径向地布置的第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的流入水流的速度可能增大。

对应于流入速度的增加，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的码长可依次减小。在这种情况下，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130可以根据流入速度的增大，并按照从第一预旋转定子110到第三预旋转定子130的顺序防止阻力增大。

同时，如上所述，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130的安装角度a、b和c可具有预定范围。在根据当前实施例的推进效率提高装置100中，第一预旋转定子110、第二预旋转定子120和第三预旋转定子130可被分别安装在安装角度范围内。

根据第二实施例，两个或更多个第一预旋转定子110、两个或更多个第二预旋转定子120和两个或更多个第三预旋转定子130可被分别安装在安装角度范围内。在这种情况下，位于每个安装角度范围内的预旋转定子110、120或130的跨距长度可具有相同跨距长度。

图5示出根据本公开的第二实施例的推进效率提高装置200。参照图5，根据当前实施例的推进效率提高装置200可以包括第一预旋转定子210、第二预旋转定子220和第三预旋转定子230。

根据当前实施例的第一预旋转定子210、第二预旋转定子220和第三预旋转定子230可以具有与根据前述实施例的第一预旋转定子110、第二预旋转定子120以及第三预旋转定子130相同的特征，因此将省略其详细描述。

第一预旋转定子210、第二预旋转定子220和第三预旋转定子230可以朝向前方依次布置。也就是说，第三预旋转定子230可以位于最前位置处，第二预旋转定子220可以位于中间位置处，第一预旋转定子210可以位于最后位置处。

因此，如果第一预旋转定子210、第二预旋转定子220和第三预旋转定子230在船舶主体的纵向上隔开预定距离，则与当预旋转定子210、220和230布置在船舶主体的纵向上的同一条线上相比，可减小施加至船舶主体上的阻力。

图6示出用于根据第一实施例和第二实施例的推进效率提高装置的性能评估的比较例100和实验例200，图7示出图6的比较例100和实验例200的推进力换算系数t。

图6a示出根据本公开的第一实施例的定子位于船舶主体的纵向的同一直线上的推进效率提高装置(以下称为“比较例100”)，图6b示出根据本公开的第二实施例的朝向前方依次定位定子的推进效率提高装置(以下称为“实验例200”)。

通过计算流体动力学解释关于在图6所示的比较例100和实验例200的阻力和自推进性能，可以推导出对于每个示例的阻力和对于每个示例在自推进时施加到船舶主体上的阻力，并且如图7所示的推进力换算系数t可以通过推导的阻力来获得。

参照图7，可以看出，实验例200的推进力换算系数t小于比较例100的推进力换算系数t。

因为当第一预旋转定子210、第二预旋转定子220和第三预旋转定子230在船舶主体的纵向上隔开预定距离时，预旋转定子210、220和230之间产生的文丘里效应被减弱，所以获得施加至船舶主体上的阻力减小的结果。

参照图5，在船舶主体的纵向上第一预旋转定子210和第二预旋转定子220之间的距离D1以及在船舶主体的纵向上第二预旋转定子220和第三预旋转定子230之间的距离D2的范围可以在螺旋桨20直径的0.05倍至0.15倍内。

如果在船舶主体的纵向上预旋转定子210、220和230之间的距离D1和D2超过该范围，则预旋转定子210、220和230可能会远离螺旋桨20使得由预旋转定子210、220和230引起的流动不能充分进入螺旋桨20，从而降低螺旋桨20的推进效率。

此外，如果预旋转定子210、220和230之间的距离D1和D2小于该范围，则施加至船舶主体上的阻力可能通过在预旋转定子210、220和230之间产生的文丘里效应被增大。

同时，在上述实施例中，为了方便描述，预旋转定子的数量为三个，然而预旋转定子的数量不限于三个。

例如，预旋转定子的数量可以是两个。在下文中，为了便于说明，将位于上部位置处的预旋转定子称为“第一预旋转定子”，将位于下部位置处的预旋转定子称为“第二预旋转定子”。

在这种情况下，第一预旋转定子的安装角度的范围可以在45度至75度内，第二预旋转定子的安装角度的范围可以在90度至120度内。安装角度的范围可以通过与上述实施例中所述相同的方法来计算。

第一预旋转定子的跨距长度可以比第二预旋转定子的跨距长度长。换句话说，位于下部位置处的第二预定子定子的跨距长度可以比位于上部位置处的第一预旋转定子的跨距长度短。

此外，第一预旋转定子的跨距长度的范围可以在螺旋桨20的半径的0.8倍至1.0倍内，第二预旋转定子的跨距长度的范围可以在螺旋桨20的半径的0.6倍至0.8倍内。跨距长度的范围可以通过与上述实施例中所述相同的方法来计算。

此外，第一预旋转定子和第二预旋转定子的形状可以是后掠翼。

此外，第一预旋转定子的码长可以比第二预旋转定子的码长更长。换句话说，位于下部位置处的第二预旋转定子的码长可以比位于上部位置处的第一预旋转定子的码长更短。

此外，第二预旋转定子可被定位在第一预旋转定子的前方。在这种情况下，第一预旋转定子和第二预旋转定子之间的距离的范围可以在螺旋桨直径的0.05倍至0.15倍内。

作为另一示例，预旋转定子的数量可以是三个。在下文中，为了便于说明，位于最上面位置处的预旋转定子110被称为“第一预旋转定子”，位于中间位置处的预旋转定子120被称为“第二预旋转定子”，位于最下面位置处的预旋转定子130被称为“第三预旋转定子”。

在这种情况下，第一预旋转定子110的安装角度的范围可以在30度至50度内，第二预旋转定子120的安装角度的范围可以在60度至80度内，第三预旋转定子130的安装角度的范围可以在100度至120度内。安装角度的范围可以通过与上述实施例中所述相同的方法来计算。

此外，第一预旋转定子110的跨距长度可以比第二预旋转定子120的跨距长度更长，第二预旋转定子120的跨距长度可以比第三预旋转定子130的跨距长度更长。换句话说，预旋转定子110至预旋转定子130的跨距长度可以按从位于最上面位置处的第一预旋转定子110到位于最下面位置处的第三预旋转定子130的顺序依次减小。

此外，第一预旋转定子110的跨距长度的范围可以在螺旋桨20的半径R的0.9倍至1.1倍内，第二预旋转定子120的跨距长度的范围可以在螺旋桨20的半径R为0.8倍至1.0倍内，第三预旋转定子130的跨距长度的范围可以在螺旋桨20的半径R的0.6倍至0.8倍内。跨距长度的范围可以通过与上述实施例中所述相同的方法来计算。此外，在该范围的重叠区域中，位于上部位置处的预旋转定子的长度可以被选定为比位于下部位置处的预旋转定子的长度更长。

图8是根据本公开的第三实施例的推进效率提高装置300的侧视图，图9是根据本发明的第三实施例的推进效率提高装置300的后视图。

参照图8和图9，推进效率提高装置300可以包括预旋转定子310、320和330。

预旋转定子310、320和330可以引导进入螺旋桨20的水在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向流动使得在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向产生旋流。通过预旋转定子310、320和330产生的旋流可以进入螺旋桨20，以减少在螺旋桨20的旋转方向产生的旋流，从而提高螺旋桨20的推进效率。

虽然预旋转定子310、320和330可以被安装在船舶主体10的船尾凸台15处，但不限于此。

在当前实施例中，为了方便描述，预旋转定子310、320和330的数量是三个，然而预旋转定子310、320和330的数量不限于三个。例如，推进效率提高装置300可以包括单个预旋转定子或多个预旋转定子。

图10是用于描述根据本公开的第三实施例的推进效率提高装置300的预旋转定子的视图。在图10中，左侧方向表示预旋转定子310的前方，右侧方向表示预旋转定子310的后方。

参照图10，预旋转定子310、320和330的顶端部分311、321和331的螺距角可以比预旋转定子310、320和330的其余部分312、322和332的螺距角更小。在这种情况下，预旋转定子310、320和330的其余部分312、322和332可以具有相同的螺距角或部分不同的螺距角。

如果顶端部分311、321和331的螺距角小于其余部分312、322和332的螺距角，则相对于进入顶端部分311、321和331的流入水流的攻角可以减小，使得在顶端部分311、321和331周围产生的空泡可被减少。在这种情况下，由预旋转定子310、320和330的顶端部分311、321和331产生的空泡可能对螺旋桨20的影响较小，从而有效地维持螺旋桨20的推进效率。

顶端部分311、321和331的长度LT可以为预旋转定子310、320和330的跨距长度LX的0.1倍到0.3倍。预旋转定子310、320和330的跨距长度LX表示从螺旋桨20的旋转轴X到预旋转定子310、320和330的顶端的距离。

本申请人已经对常规预旋转定子进行测试，其中顶端部分的螺距角不小于其余部分的螺距角，并且发现在预旋转定子的顶端周围产生的空泡流至滑流以猛烈地撞击螺旋桨的表面。

此外，本申请人已经发现，在预旋转定子的跨距长度的0.7倍至0.9倍的区域内，常规预旋转定子在与螺旋桨旋转方向相反的方向主要产生旋流。

基于测试结果，为了使预旋转定子310、320和330平稳地产生旋流，同时减少顶端周围产生的空泡，顶端部分311、321和331的长度可以被选定为在预旋转定子310、320和330的跨距长度的0.1倍到0.3倍的范围内。

如果有长度的顶端部分311、322和331的螺距角小于其余部分312、322和332的螺距角，则可以有效地减小在顶端部311、321和331周围产生的空泡。

顶端部分311、321和331的螺距角可以朝向顶端连续地减小。在这种情况下，可以有效地防止当顶端部分311、321和331的形状不连续时可能产生的另外的空泡。

顶端部分311、321和331的顶端的角部的形状可以是如图10所示从压力面301(或吸力面)看时的圆形。换句话说，顶端部分311、321和331的前角部和后角部从侧面看可以是圆形的。

在这种情况下，与从侧面看时顶端部分的前角部和后角部是正方形的常规预旋转定子相比，可减少顶端部分311、321和331周围产生的空泡。

顶端部分311、321和331可以通过铸造来制造。在这种情况下，顶端部分311、321和331可被容易地制造，使得包括顶端部分311、321和331的预旋转定子310、320和330也可被容易地制造。可选地，顶端部分311、321和331可以通过任何其他各种方法而不是铸造来制造。

虽然顶端部分311、321和331可以单独地制造，然后与预旋转定子310、320和330的其余部分312、322和332联接，然而不限于此。

本申请人已经发现，如上所述构造的推进效率提高装置300可以通过空泡水筒试验来减少空泡。

图11是用于比较图8所示的预旋转定子相对于螺旋桨的旋转轴在相同半径处的码长的视图。

参照图8至图11，从第一预旋转定子310、第二预旋转定子320和第三预旋转定子330中任意选择的预旋转定子相对于螺旋桨20的旋转轴X在相同半径处的码长可以比位于所选择的预旋转定子下方的另一个预旋转定子的码长更长。

换句话说，第一预旋转定子310、第二预旋转定子320和第三预旋转定子330相对于螺旋桨20的旋转轴X在相同半径R处的码长可依次减少。在本文中，预旋转定子310、320和330的码长可以指从预旋转定子310、320和330的横截面中前缘302到后缘303的长度。

定子的码长较短可意味着与进入定子的流入水流的接触面积较小。与此相反，定子的码长较长可意味着与进入定子的流入水流的接触面积较大。

此外，当螺旋桨(图8的20)的旋转轴X为中心时，螺旋桨(图8的20)的旋转表面P上的尾流的速度相对于竖直线V的上部分在顺时针或逆时针方向上的更大角度处更高，且通过旋转轴X的竖直线V的上部为0度。

在尾流的流动分布中，分别进入相对于旋转轴X依次径向地布置的第一预旋转定子310、第二预旋转定子320和第三预旋转定子330的流入水流的速度可能增大。

对应于流入速度的增加，第一预旋转定子310、第二预旋转定子320和第三预旋转定子330的码长可依次减少。在这种情况下，第一预旋转定子310、第二预旋转定子320和第三预旋转定子330可以根据流入水流的速度的增加，并按照从第一预旋转定子310到第三预旋转定子330的顺序防止阻力增大。

图12示出根据本公开的第四实施例的推进效率提高装置400。参照图12，根据当前实施例的推进效率提高装置400可以包括第一预旋转定子410、第二预旋转定子420和第三预旋转定子430。

根据当前实施例的第一预旋转定子410、第二预旋转定子420和第三预旋转定子430可以具有与根据前述实施例的第一预旋转定子310、第二预旋转定子320以及第三预旋转定子330相同的特征，因此将省略其详细描述。

在当前实施例中，从第一预旋转定子410、第二预旋转定子420和第三预旋转定子430中任意选择的预旋转定子可以位于所选择的预旋转定子的正下方的另一个预旋转定子的后面。

换句话说，第一预旋转定子410、第二预旋转定子420和第三预旋转定子430可以依次朝向前方布置。也就是说，第一预旋转定子410可以位于最后位置处，第二预旋转定子420可以位于中间位置处，第三预旋转定子430可以位于最前位置处。

因此，如果第一预旋转定子410、第二预旋转定子420和第三预旋转定子430在船舶主体10的纵向上隔开预定距离，则与当预旋转定子410、420和430布置在船舶主体10的纵向的同一直线上相比，可以减小施加至船舶主体10上的阻力。

图13是根据本公开的第五实施例的推进效率提高装置500的侧视图，图14是根据本发明的第五实施例的推进效率提高装置500的后视图。

参照图13和14，推进效率提高装置500可以包括预旋转定子510、520和530。

预旋转定子510、520和530可以引导进入螺旋桨20的水在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向流动，使得在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向产生旋流。由预旋转定子510、520和530产生的旋流可进入螺旋桨20以减少在螺旋桨20的旋转方向上产生的旋流，从而提高螺旋桨20的推进效率。

虽然预旋转定子510、520和530可以安装在船舶主体10的船尾凸台15处，但不限于此。

在当前的实施例中，为了方便描述，预旋转定子510、520和530的数量为三个，然而，预旋转定子510、520和530的数量不限于三个。例如，推进效率提高装置500可以包括单个预旋转定子或多个预旋转定子。

在当前实施例中，小翼5111、5211和5311可以形成在预旋转定子510、520和530的顶端部分511、521和531中。

小翼5111、5211和5311可以从顶端部分511、521和531的顶端朝向吸力面502弯曲。或者，小翼5111、5211和5311可以从顶端部分511、521和531的顶端朝向压力面501弯曲。

虽然小翼5111、5211和5311可以从顶端部分511、521和531的顶端垂直地弯曲，但不限于此，

小翼5111、5211和5311可以减少在顶端部分511、521和531的顶端周围产生的旋流，从而必然抑制空泡的产生。

顶端部分511、521和531可以通过铸造来制造。在这种情况下，顶端部分511、521和531可被容易地制造，使得包括顶端部分511、521和531的预旋转定子510、520和530也可被容易地制造。可选地，顶端部分511、521和531可以通过任何其它各种方法而不是铸造来制造。

虽然小翼5111、5211和5311可以被结合至顶端部分511、521和531中，但不限于此。

图15示出根据本公开的第五实施例的预旋转定子的顶端部分的横截面，图16示出根据本公开的第五实施例的预旋转定子的其余部分的横截面。

参照图14至图16，预旋转定子510、520和530的顶端部分511、521和531可以没有弧度(camber)，其余部分512、522和532可以有弧度。

由于顶端部分511、521和531没有弧度，所以可以减小压力面501与吸力面502之间的压力差以减少空泡的产生。然而，不同之处在于在本公开的当前实施例的预旋转定子510、520和530中，在所有顶端部分511、521和531和其余部分512、522中可以形成弧度。此外，在预旋转定子510、520和530的顶端部分511、521和531中可以形成弧度，而在其余部分512、522和532中没有形成弧度。

如果其余部分512、522和532具有弧度，则与当其余部分512、522和532没有弧度时相比，进入螺旋桨(图13的20)的水流可以在螺旋桨(图13的20)的旋转方向相反的方向上被更有效地引导。

图17是用于描述根据本公开的第五实施例的推进效率提高装置500的预旋转定子的视图。

参照图13和图17，顶端部分511、521和531的长度LT可以是预旋转定子510、520和530的跨距长度LX的0.1倍到0.3倍。预旋转定子510、520和530的跨距长度LX可指从螺旋桨20的旋转轴X到预旋转定子510、520和530的顶端的距离。

本申请人已经在预旋转定子上进行了测试，其中在从根部到顶端部分的整个区域中形成有弧度，并且发现在预旋转定子的顶端周围产生的空泡流成滑流以猛烈地撞击螺旋桨的表面。

此外，本申请人已经发现，在整个区域中形成弧度的预旋转定子主要在预旋转定子的跨距长度的0.7倍和0.9倍的区域中在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向上产生旋流。

基于测试结果，为了使预旋转定子510、520和530平稳地产生旋流，同时减少顶端周围产生的空泡，顶端部分511、521和531的长度的范围可以被选定为在预旋转定子510、520和530的跨距长度的0.1倍到0.3倍内。

如果在没有形成任何弧度的情况下制造具有长度的顶端部分511、522和531，则可以有效地减少顶端部分511、521和531周围产生的空泡。

在当前实施例中，如图13和17所示从压力面501(或吸力面502)看时，顶端部分511、521和531的顶端的角部可以是圆形的。顶端部分511、521和531的顶端的形状可以减少空泡的产生。

本申请人已经发现，如上所述构造的推进效率提高装置500可以通过空泡水筒试验来减少空泡。

在下文中，在假设推进效率提高装置500具有多个预旋转定子的情况下，将参照图13和图14描述推进效率提高装置500。

参照图13和图14，根据当前实施例的推进效率提高装置500可以包括三个预旋转定子510、520和530。为了便于描述，位于最上面位置处的预旋转定子510被称为“第一预旋转定子510”，位于中间位置处的预旋转定子520被称为“第二预旋转定子520”，位于最下面位置处的预旋转定子530被称为“第三预旋转定子530”。

第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530可以设置在螺旋桨20前面并且彼此间隔开。例如，如图14所示，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530可相对于螺旋桨20的旋转轴X被径向地布置。

在当前示例中，螺旋桨20可以如图14所示沿顺时针方向旋转。在这种情况下，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530全部可位于旋转表面P的左右侧区域之中的螺旋桨20向上旋转的螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中。

关于这一点，在螺旋桨20的旋转表面P的右侧区域中，进入螺旋桨20的流入水流的方向可能变成与螺旋桨20的旋转方向相反的方向，使得相对于螺旋桨20的叶片的部分的攻角增加，并且由于攻角的增加而产生相对较大的推进力。

同时，在螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中，进入螺旋桨20的流入水流的方向可能变成与螺旋桨20的旋转方向相同的方向，使得相对于螺旋桨20的叶片的部分的攻角减小，并且由于攻角减小而产生相对小的推进力。

因此，通过将预旋转定子510、520和530定位在螺旋桨20的旋转表面P的左侧区域中以在进入螺旋桨20的流入水流中在与推进器20的旋转方向相反的方向上产生流动，有可能增加相对于螺旋桨20的叶片的部分的攻角，并且提高螺旋桨20的推进效率。

可选地，向后看时，螺旋桨20可以沿逆时针方向旋转。在这种情况下，与图14不同，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530全部可以位于旋转表面P的左右侧区域之中的螺旋桨20旋转向上的螺旋桨20的旋转表面P的右侧区域中。

第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530的跨距长度可以按照从位于最上面位置处的第一预旋转定子510到位于最下面位置处的第三预旋转定子530的顺序依次减小。换句话说，从第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530中任意选择的预旋转定子的跨距长度可以比位于所选择的预旋转定子的正下方的另一个预旋转定子的跨距长度更长。

参照图13，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530的形状可以是后掠翼。在这种情况下，预旋转定子510、520和530的后缘可以位于垂直于旋转轴X的直线上。

在这种情况下，预旋转定子510、520和530可以位于最靠近螺旋桨20的位置，使得由预旋转定子510、520和530产生并在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向上流动的旋流可以直接进入螺旋桨20，从而提高螺旋桨20的推进效率。

参照图13，从第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530中任意选择的预旋转定子相对于螺旋桨20的旋转轴X在相同半径处的码长可能比位于所选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的码长更长。

换句话说，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530相对于螺旋桨20的旋转轴X在相同半径R处的码长可以是依次减小。在本文中，预旋转定子510、520和530的码长可以指从预旋转定子510、520和530的横截面中的前缘到后缘的长度。

定子的码长较短可能意味着与进入定子的流入水流的接触面积较小。与此相反，定子的码长较长可能意味着与进入定子的流入水流的接触面积较大。

参照图14，当螺旋桨(图13的20)的旋转轴X为中心时，螺旋桨(图13的20)的旋转表面P上的尾流速度相对于竖直线V的上部分在顺时针或逆时针方向上的更大角度处更高，并且通过旋转轴X的竖直线V的上部分为0度。

在尾流的流动分布中，分别进入相对于旋转轴X依次径向地布置的第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530的流入水流的速度可能增大。

对应于流入速度的增加，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530的码长可依次减小。在这种情况下，第一预旋转定子510、第二预旋转定子520和第三预旋转定子530可以根据流入水流的速度的增加，并按照从第一预旋转定子510到第三预旋转定子530的顺序防止阻力增大。

图18示出根据本公开的第六实施例的推进效率提高装置600。参照图18，根据当前实施例的推进效率提高装置600可以包括第一预旋转定子610、第二预旋转定子620和第三预旋转定子630。

根据当前实施例的第一预旋转定子610、第二预旋转定子620和第三预旋转定子630可以具有与根据前述实施例的第一预旋转定子510、第二预旋转定子520以及第三预旋转定子530相同的特征，因此将省略其详细描述。

在当前实施例中，从第一预旋转定子610、第二预旋转定子620和第三预旋转定子630中任意选择的预旋转定子可以位于所选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的后面。

换句话说，第一预旋转定子610、第二预旋转定子620和第三预旋转定子630可以依次朝向前方布置。也就是说，第一预旋转定子610可以位于最后位置处，第二预旋转定子620可以位于中间位置处，第三预旋转定子630可以位于最前位置处。

因此，如果第一预旋转定子610、第二预旋转定子620和第三预旋转定子630在船舶主体10的纵向上隔开预定距离，则与将预旋转定子610、620和630布置在船舶主体10的纵向的同一条线上时相比，可以减小施加至船舶主体10上的阻力。

图19是根据本发明的第七实施例的推进效率提高装置700的侧视图，图20是根据本发明的第七实施例的推进效率提高装置700的后视图。

参照图19和图20，推进效率提高装置700可以包括预旋转定子710、720和730。

预旋转定子710、720和730可以引导进入螺旋桨20的水在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向流动，从而在与螺旋桨20的旋转方向相反的方向上产生旋流。通过预旋转定子710、720和730产生的旋流可以进入螺旋桨20以减少在螺旋桨20的旋转方向上产生的旋流，从而提高推进器20的推进效率。

虽然预旋转定子710、720和730可以安装在船舶主体10的船尾凸台15处，但不限于此。

在当前的实施例中，为了方便描述，预旋转定子710、720和730的数量为三个，然而，预旋转定子710、720和730的数量不限于三个。例如，推进效率提高装置700可以包括单个预旋转定子或多个预旋转定子。

在当前实施例中，附加构件7111、7211和7311可以形成在预旋转定子710、720和730的顶端部分711、721和731中。

附加构件7111、7211和7311可以形成在顶端部分711、721和731的顶端中。附加构件7111、7211和7311可以减少在顶端部分711、721和731的顶端周围产生的旋流，从而相应地抑制空泡的产生。附加构件7111、7211和7311可以用作小翼。

附加构件7111、7211和7311的形状可以是朝向吸力面和压力面延伸的板。虽然附加构件7111、7211和7311可以垂直于顶端部分711、721和731布置，但不限于此。

附加构件7111、7211和7311可以单独地制造，然后与顶端部分711、721和731焊接。可选地，附加构件7111、7211和7311可以通过铸造结合在顶端部分711、721和731中。

虽然顶端部分711、721和731可以通过铸造制造，然后与预旋转定子710、720和730的其余部分712、722和732联结，但不限于此。

图21示出根据本公开的第八实施例的推进效率提高装置800。参照图21，根据当前实施例的推进效率提高装置800可以包括第一预旋转定子810、第二预旋转定子820和第三预旋转定子830。

根据当前实施例的第一预旋转定子810、第二预旋转定子820和第三预旋转定子830可以具有与根据前述实施例的第一预旋转定子710、第二预旋转定子720以及第三预旋转定子730相同的特征，因此将省略其详细描述。

在当前的实施例中，从第一预旋转定子810、第二预旋转定子820和第三预旋转定子830中任意选择的预旋转定子可以位于所选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的后面。

换句话说，第一预旋转定子810、第二预旋转定子820和第三预旋转定子830可以依次朝向前方布置。也就是说，第一预旋转定子810可以位于最后位置处，第二预旋转定子820可以位于中间位置处，第三预旋转定子830可以位于最前位置处。

因此，如果第一预旋转定子810、第二预旋转定子820和第三预旋转定子830在船舶主体10的纵向上隔开预定距离，则与将预旋转定子810、820和830布置在船舶主体10的纵向的同一条线上相比，可以减小施加至船舶主体10上的阻力。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，通过添加、改变或移除一个或多个部件，可以在本发明中进行各种修改和变型。因此，假如本发明的修改和变型在所附权利要求及其等同物的范围内，则本发明旨在覆盖这些修改和变型。

10：船舶主体

15：船尾凸台

20：螺旋桨

100、200、300、400、500、600、700、800：推进效率提高装置

110、210、310、410、510、610、710、810：第一预旋转定子

120、220、320、420、520、620、720、820：第二预旋转定子

130、230、330、430、530、630、730、830：第三预旋转定子

Claims (11)

1.一种推进效率提高装置，其包括：

多个预旋转定子，其设置在螺旋桨前方并且相对于所述螺旋桨的旋转轴径向地布置，

其中，所述预旋转定子位于所述螺旋桨的旋转表面的左右侧区域之中的所述螺旋桨向上旋转的所述螺旋桨的所述旋转表面的区域中，

所述预旋转定子的跨距长度是指从所述螺旋桨的旋转轴到所述预旋转定子的顶端的距离，

所述预旋转定子的至少一个预旋转定子的跨距长度不同于其余的预旋转定子的跨距长度，以及

从所述预旋转定子中任意选择的预旋转定子的跨距长度大于或等于位于选择的预旋转定子正下方的另一个预旋转定子的跨距长度，

其中所述预旋转定子的顶端部分的螺距角小于所述预旋转定子的其余部分的螺距角。

2.根据权利要求1所述的推进效率提高装置，其中所述预旋转定子的跨距长度按照从位于最上面位置处的所述预旋转定子到位于最下面位置处的所述预旋转定子的顺序依次减小。

3.根据权利要求1或2所述的推进效率提高装置，其中所述预旋转定子的数量为三个，

其中，位于所述预旋转定子的最上面位置处的第一预旋转定子的安装角度的范围为30度至50度，位于中间位置处的第二预旋转定子的安装角度的范围为60度至80度，位于最下面位置处的第三预旋转定子的安装角度的范围在100度至120度内，

所述安装角度是指通过螺旋桨的旋转轴的竖直线的上半部与所述预旋转定子之间的角度。

4.根据权利要求3所述的推进效率提高装置，其中所述第一预旋转定子的跨距长度的范围为所述螺旋桨的半径的0.9倍至1.1倍，所述第二预定子定子的跨距长度的范围为所述螺旋桨的半径的0.8倍至1.0倍，所述第三预旋转定子的跨距长度的范围为所述螺旋桨的半径的0.6倍至0.8倍，以及

其中，所述预旋转定子的跨距长度从位于最上面位置处的所述预旋转定子到位于最下面位置处的所述预旋转定子的顺序依次减小。

5.根据权利要求1或2所述的推进效率提高装置，其中所述预旋转定子以从位于最上面位置处的所述预旋转定子到位于最下面位置处的所述预旋转定子的顺序依次朝前方布置。

6.根据权利要求1或2所述的推进效率提高装置，其中所述预旋转定子的码长在相对于所述旋转轴的相同的半径处按照从位于最上面位置处的所述预旋转定子到位于最下面位置处的所述预旋转定子的顺序减小，

所述码长是指从所述预旋转定子的横截面中的前缘到后缘的长度。

7.根据权利要求1所述的推进效率提高装置，其中附加构件形成在每个预旋转定子的顶端部分中，并且所述附加构件的形状是朝向吸力面和压力面延伸的板。

8.根据权利要求7所述的推进效率提高装置，其中所述顶端部分的螺距角朝向所述顶端部分的顶端连续地减小。

9.根据权利要求7所述的推进效率提高装置，其中所述顶端部分的长度为所述预旋转定子的跨距长度的0.1倍至0.3倍。

10.根据权利要求7所述的推进效率提高装置，其中从所述压力面看，所述顶端部分的顶端的角部是圆形的。

11.根据权利要求1所述的推进效率提高装置，其中小翼形成在每个预旋转定子的顶端部分中，并且所述小翼朝向吸力面或压力面弯曲。