CN107902061A - 一种新型增速船用螺旋桨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型增速船用螺旋桨，包括螺旋桨本体，所述螺旋桨本体外套设有拉瓦尔喷管，且螺旋桨本体位于拉瓦尔喷管的收缩管内，所述拉瓦尔喷管的收缩管壁上开设有若干进水孔或进水槽。本发明于螺旋桨本体外增设了拉瓦尔喷管，利用拉瓦尔喷管的结构特性，使得水流自收缩管端进入，扩张管端排出，水流速度因通过截面积的变化而变化，可以大幅提高螺旋桨的推进效率；同时因拉瓦尔喷管内部螺旋桨旋转形成负压，拉瓦尔喷管内部的水流速高、压力低，拉瓦尔喷管内外的压力差在管壁上形成了附加推力，进一步提升船舶的推进速度。
Description
技术领域
本发明涉及船用螺旋桨领域，特别是一种新型增速船用螺旋桨。
背景技术
船用螺旋桨是由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。普通运输船舶有1～2个螺旋桨。推进功率大的船，可增加螺旋桨数目；大型快速客船有双桨至四桨。螺旋桨一般有3～4片桨叶，直径根据船的马力和吃水而定，以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。螺旋桨转速不宜太高，海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。
60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。
拉瓦尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件，拉瓦尔喷管一般是由两个锥形管构成，其中一个为收缩管，另一个为扩张管，是推力室的重要组成部分（尾喷管）。尾喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张至尾喷管底。尾喷管中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部喷出。这一架构可使气流的速度因喷管截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速。所以，人们把这种喇叭形喷管叫跨音速喷管；由于它是瑞典人拉瓦尔发明的，因此也称为"拉瓦尔喷管"。拉瓦尔喷管作为火箭发动机和航空发动机最常用的构件，而在船舶推进装置上尚未有使用的先例。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题在于提供一种新型增速船用螺旋桨，改善目前因螺旋桨激振所带来的一系列问题，同时可以大幅提高船舶的推进速率。
为此本发明设计采用如下方案：
一种新型增速船用螺旋桨，包括螺旋桨本体，所述螺旋桨本体外套设有拉瓦尔喷管，且螺旋桨本体位于拉瓦尔喷管的收缩管内，所述拉瓦尔喷管的收缩管壁上开设有若干进水孔或进水槽。
进一步，所述拉瓦尔喷管固定在船体或螺旋桨轴上。
本发明的有益效果在于：
1、本发明于螺旋桨本体外增设了拉瓦尔喷管，利用拉瓦尔喷管的结构特性，使得水流自收缩管端进入，扩张管端排出，水流速度因通过截面积的变化而变化，可以大幅提高螺旋桨的推进效率；同时因拉瓦尔喷管内部螺旋桨旋转形成负压，拉瓦尔喷管内部的水流速高、压力低，拉瓦尔喷管内外的压力差在管壁上形成了附加推力，进一步提升船舶的推进速度。
2、由于拉瓦尔喷管和螺旋桨叶间的间隙相对较小，限制了桨叶尖的绕流损失，可以减少螺旋桨后的尾流收缩使能量损失减少；同时对螺旋桨后的尾流起到一定的整流作用，对于因螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题起到了较好的改善。
3、螺旋桨外的拉瓦尔喷管可以保护螺旋桨叶不会因被渔网、水草等缠绕而导致损坏，甚至停转，同时也可以保护水体内动物的安全，避免它们直接接触螺旋桨叶。
附图说明
下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明，其中：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示的一种新型增速船用螺旋桨，包括螺旋桨本体2，所述螺旋桨本体2外套设有拉瓦尔喷管1。
拉瓦尔喷管1包括收缩管11和扩张管12，螺旋桨本体2位于拉瓦尔喷管1的收缩管11内，拉瓦尔喷管1固定在船体或螺旋桨轴上。
所述拉瓦尔喷管1的收缩管11壁上开设有若干进水孔3或进水槽3，进水孔3或进水槽3在拉瓦尔喷管1的收缩管11端口直接固定在船体上时，作为主要进水；在拉瓦尔喷管1固定在螺旋桨轴上时，作为进水的补充。
本发明的工作原理如下：水流自收缩管11端进入，扩张管12端排出，水流速度因通过拉瓦尔喷管1的截面积的变化而变化，可以大幅提高螺旋桨2的推进效率；同时因拉瓦尔喷管1内部螺旋桨2旋转形成负压，水流自进水口3或进水槽3被吸入拉瓦尔喷管1内部，拉瓦尔喷管1内部的水流速高、压力低，拉瓦尔喷管1内外的压力差在管壁上形成了附加推力，进一步提升船舶的推进速度。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种新型增速船用螺旋桨，包括螺旋桨本体，其特征在于：所述螺旋桨本体外套设有拉瓦尔喷管，且螺旋桨本体位于拉瓦尔喷管的收缩管内，所述拉瓦尔喷管的收缩管壁上开设有若干进水孔或进水槽。
2.根据权利要求1所述的一种新型增速船用螺旋桨，其特征在于：所述拉瓦尔喷管固定在船体或螺旋桨轴上。
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