CN107867382B - 一种螺旋桨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋桨装置，包括主配浆轴，所述主配浆轴上套有导流罩，在主配浆轴的末端安装有主配螺旋桨，主配螺旋桨位于导流罩内，在导流罩上安装有若干个副配螺旋桨，副配螺旋桨与副配驱动装置连接，在导流罩内安装有环状喷管，环状喷管通过连接管与水箱中，水箱上安装有重力活塞，水箱与水泵连接，重力活塞压迫水箱中的水通过连接管喷入到主配螺旋桨上。本发明的螺旋桨装置，结构简单可靠、性能优异、设计巧妙，利用多次反作用效果提升船体的推进效率，螺旋桨在推力方面大大增加，推进效率大幅度提升，有效避免了空泡作用的效果。

Description

一种螺旋桨装置

技术领域

本发明涉及螺旋桨装置，属于船舶领域。

背景技术

船体由于螺旋桨的因素，其推进效率十分低，使得船体在运输过程中耗时比较长，而传统的螺旋桨大多是一桨叶加一轴杆组成的普通螺旋桨，没有很好的利用螺旋桨的反作用力效果。加之传统螺旋在旋转过程中与水的作用效果很差，尾部产生的涡动能量未能有效利用，旋转时空泡效应避免不明显，单多桨结合效率不高等问题。基于此，本文为了避免上述问题，设计了一种新型的螺旋桨装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种螺旋桨装置，具有结构简单可靠、性能优异的特点，大幅度提升了船体的推进效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种螺旋桨装置，包括主配桨轴和导流罩，所述主配桨轴上斜向引出三根成阵列排布的带有折角的斜轴杆，导流罩镶嵌在斜轴杆上，在主配桨轴的末端安装有主配螺旋桨，主配螺旋桨位于导流罩内，在斜轴杆的末端安装有副配螺旋桨，副配螺旋桨与副配驱动装置连接，副配驱动装置安装在斜轴杆的折角处，在导流罩内安装有环状喷管，环状喷管通过连接管与水箱中，水箱上安装有重力活塞，水箱与水泵连接，重力活塞压迫水箱中的水通过连接管喷入到主配螺旋桨上。

作为优选，所述主配螺旋桨和副配螺旋桨包含多片桨叶，在每片桨叶的叶根处设有多个通孔。

作为优选，所述导流罩是前段小后端大的且带有流线型的筒形罩。

作为优选，所述斜轴杆安装在外壳上，外壳固定在船体上，主配桨轴从外壳中心轴穿过。它是主配桨轴的同心外壳上引出的斜轴杆，其外壳与船体相连，副配驱动装置和副配螺旋桨的旋转对主螺旋桨没有影响。

作为优选，所述副配驱动装置安装在斜轴杆的折角处，在折角处有一个专门的拓展空间，用于安装副配驱动装置，以便于驱动副配螺旋桨。安装在折角处，避免了副配驱动装置安装在副配螺旋桨处造成的转矩影响，而且此处是相对最为紧固的位置，有利于减少副配螺旋桨和副配驱动装置相互振动影响。

作为优选，所述副配螺旋桨的转速为主配螺旋桨转速的1/4～1/2，其体积并不大。因为副配螺旋桨所要求的转速并不高，对副配驱动装置的要求较小，所以不会因为装置的振动而影响到整个装置的运转。副配螺旋桨的这个转速，便于排向导流罩内的水流最大；该转速下，当副配螺旋桨有夹角的时候，对船体推进效率最优，而且该转速下，主副配螺旋桨形成的干扰最低。

在本发明中，所述副配螺旋桨在接收到外界水流速度变化超过一定范围时，做出相应的反应，从而改变桨叶与中心线之间的夹角，使得最大水流量排进倒流罩内。所述喷淋装置有别于传统的喷淋系统，传统的喷淋系统主要运用于喷水推进器中，借助于桨尾的喷口出水。而本文中的喷淋装置则转移到倒流罩的环形一周，压力差更强，喷水空间更大，接触面更广，从而作用效果更优。

在本发明中，主配桨轴和主配螺旋桨的搭配必须位于导流罩前端的中心，利用水流将反作用力完全集中在前进的方向，减小其他方向对反作用力的分解。所述螺旋桨改变了桨叶形状，避免了空泡剥蚀作用，按照导流罩对其内螺旋桨的影响研究发现，叶稍导边处经常出现空泡区，本发明恰恰避免了该部分的空泡区域。同时增加桨叶左边的面积，使得整体叶面面积和原螺旋桨大小相等，反而增加了桨叶与水作用的有效面积。又据新型螺旋桨的研究，此种方式更有利于螺旋桨的推进效率，适合导流罩与新型桨叶的搭配使用。改变桨叶原来的完整结构，在叶根处通过打孔避免螺旋桨的空泡效应。该孔形成了由叶面至叶背的一股水流，此水流在叶背出口处较早的形成一片空泡，沿孔出口向下游稳定地覆盖在叶背上形成空泡垫，使桨叶产生的空泡在其上经过，而不直接与叶背接触，避免作用在叶背上，从而减小空泡作用的效果。传统的导流罩大多是圆柱形状，所述导流罩是前段小后端大的且带有流线型的筒形罩，避免其因为变化过大造成黏压阻力增大。同时，螺旋桨推动水形成的反作用力直接作用在导流罩的前段，大幅度提升螺旋桨的推进性能。副配桨轴杆的左端与驱动装置相链接，右端通过球铰支与桨叶相连接，调节螺旋桨的轴心线与轴杆的夹角，从而使水流密集的排向导流罩内，一方面水流与主配螺旋桨作用提高反作用力，另一方面，较大的水速作用于导流罩再次增大船体推力，同时副螺旋桨本身的旋转也提供船体前进的动力，大大提升了螺旋桨的推进效率。传统的螺旋桨涡动能量无法得到利用，而在该系统中通过添加副配螺旋桨，使得主配螺旋桨产生的涡动能量得到了充分的应用，转换为了有效的推进动力。通过主配螺旋桨产生的涡为媒介，主副螺旋桨之间形成对转效果，避免了主螺旋桨与副配螺旋桨之间的影响。副配螺旋桨可以根据水流情况自动调节中心线与水平线之间的夹角，使整体水流朝向导流罩的后端，推动主螺旋桨和导流罩的前段，增强作用力，提升船速。传统螺旋桨在旋转过程中，周围产生的水流较少，使得水流与螺旋桨之间的作用效果较差，通过副配螺旋桨的使用，使得尾部大量水流向主配螺旋桨涌动入，增加了主配螺旋桨与水的作用，增强了作用效果。落水系统主要组成有抽水泵、储存水箱、重力活塞、出水管、环形喷管，在各结构的组合下形成一个循环系统，对主配螺旋桨喷水，增加螺旋桨的作用效果。所述喷管沿着管的内经方向开着一周密集的小孔，便于水流从中快速的喷洒在螺旋桨上面，提升水与螺旋桨的作用。改善传统桨与水作用差的问题，利用水泵抽水，储存在水箱中，通过水箱上部的重力活塞使液体形成较大的压力差，然后从出水管进入环形喷管中，进而对旋转的螺旋桨进行喷水，使得旋转的螺旋桨与水的相互作用效加强，显著提升螺旋桨的推进效率。

有益效果：本发明的螺旋桨装置，结构简单可靠、性能优异、设计巧妙，利用多次反作用效果提升船体的推进效率。传统螺旋桨只是桨叶在静水中转动，反作用力只作用在了桨叶上，相当于作用点只产生了一个。而本发明则产生多个作用点，增大了作用效果。其如下：第一，主螺旋桨与水流的作用形成的作用点；第二，主螺旋桨转动引起水流与导流罩之间形成的作用点；第三，副螺旋桨与水流之间作用形成的作用点；第四，副螺旋桨的转动引起水流向前的加速度，使得主螺旋桨与水流形成新的作用点；第五，副螺旋桨的转动引起水流向前的加速度与导流罩之间形成新的作用点。同时，所述螺旋桨通过对桨叶叶面开孔和桨叶形状做出适当改变避免了在倒流罩内叶根和叶稍的空泡现象对螺旋桨的影响，而且通过图三的对比发现改变后的叶面面积增大，提升了螺旋桨的作用效果。加之运用3个副配螺旋桨对主配螺旋桨产生的涡动能量的运用，使得以往损失的能量得到运用，采取两者之间的对转模式，抵消了两者间的相互影响。利用落水系统增加螺旋桨与水的有效接触，提升二者间的相互作用，改善了推进效率。所以，通过对本发明可以看出，该新型螺旋桨在推力方面大大增加，推进效率大幅度提升，有效避免了空泡作用的效果。

附图说明

图1为螺旋桨侧视图简图。

图2为螺旋桨主视图简图。

图3为主配螺旋桨桨叶形状结构图。

图4为螺旋桨叶切面形状图。

图5为导流罩剖面图。

图6为副配螺旋桨在水况变化前后主视图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明的一种螺旋桨装置，包括主配桨轴1，所述主配桨轴1上斜向引出三根成阵列排布的带有折角的斜轴杆4，导流罩3镶嵌在斜轴杆4上，在主配桨轴1的末端安装有主配螺旋桨2，主配螺旋桨2位于导流罩3内，在导流罩3上安装有若干个副配螺旋桨7，副配螺旋桨7安装在斜轴杆4上，副配螺旋桨7与副配驱动装置连接，在导流罩3内安装有环状喷管，环状喷管通过连接管10与水箱9中，水箱9上安装有重力活塞，水箱9与水泵8连接，重力活塞压迫水箱9中的水通过连接管10喷入到主配螺旋桨2上。

在本发明中，所述主配螺旋桨2和副配螺旋桨7包含多片桨叶5，在每片桨叶的叶根处设有多个通孔。所述导流罩3是前段小后端大的且带有流线型的筒形罩，降低由曲率变化过大带来的黏压阻力。同时主螺旋桨在旋转前进过程中产生的反作用力不仅仅作用于主螺旋桨上，而且还作用于导流罩3上，增大反作用效果。

在本发明中，所述斜轴杆4安装在外壳上，外壳固定在船体上，主配桨轴从外壳中心轴穿过。它是主配桨轴1的同心外壳上引出的斜轴杆4，其外壳与船体相连，副配驱动装置和副配螺旋桨7的旋转对主螺旋桨没有影响。

在本发明中，所述副配驱动装置安装在斜轴杆4的折角处6，在折角处6有一个专门的拓展空间，用于安装副配驱动装置，以便于驱动副配螺旋桨7。安装在折角处6，避免了副配驱动装置安装在副配螺旋桨7处造成的转矩影响，而且此处是相对最为紧固的位置，有利于减少副配螺旋桨7和副配驱动装置相互振动影响。

在本发明中，所述副配螺旋桨7的转速为主配螺旋桨2转速的1/4～1/2，其体积并不大。因为副配螺旋桨7所要求的转速并不高，对副配驱动装置的要求较小，所以不会因为装置的振动而影响到整个装置的运转。副配螺旋桨7的这个转速，便于排向导流罩3内的水流最大；该转速下，当副配螺旋桨7有夹角的时候，对船体推进效率最优，而且该转速下，主副配螺旋桨7形成的干扰最低。

如图6所示，从船尾向船首方向看，当水况处于相对平静状态的时候，副配螺旋桨位置处于左图状态，不产生向导流罩排水的作用；当水况变化较大的时候，此时后配螺旋桨会随之发生角度的变化，使得最大水流量排向导流罩内，增大水与螺旋桨和导流罩的作用效果，如右图所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种螺旋桨装置，其特征在于：包括主配桨轴和导流罩，所述主配桨轴上斜向引出三根成阵列排布的带有折角的斜轴杆，导流罩镶嵌在斜轴杆上，在主配桨轴的末端安装有主配螺旋桨，主配螺旋桨位于导流罩内，在斜轴杆的末端安装有副配螺旋桨，副配螺旋桨与副配驱动装置连接，副配驱动装置安装在斜轴杆的折角处，在导流罩内安装有环状喷管，环状喷管通过连接管与水箱连接，水箱上安装有重力活塞，水箱与水泵连接，重力活塞压迫水箱中的水通过连接管喷入到主配螺旋桨上；所述主配螺旋桨和副配螺旋桨包含多片桨叶，在每片桨叶的叶根处设有多个通孔；所述导流罩是前端小后端大的且带有流线型的筒形罩。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨装置，其特征在于：所述副配螺旋桨的转速为主配螺旋桨转速的1/4～1/2。

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