CN109018281A - 螺旋桨结构及船舶推进器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺旋桨结构及船舶推进器，涉及船舶的技术领域，包括桨毂和桨叶；桨毂内设置有第一管道，每个桨叶内设置有第二管道，第一管道通过多个第二管道与桨叶外空间连通，第一管道可与船体内连通，当桨叶转动时，以通过多个第二管道将船体内的气体传递至每个桨叶可形成空泡的位置；通过在桨叶内部设置通气管道，连通船体内部与螺旋桨吸力面易发生空泡剥蚀的区域，当驱动螺旋桨的主机工作时，通过对目标区域注入适量气体，这样空化生成的水汽在压强够高转为液体时，抽出的气体与桨叶表面的空泡空腔会发生自然融合，注入的空气可以使将要破裂的空泡得以维持，缓解现有技术中存在的空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动的技术问题。

Description

螺旋桨结构及船舶推进器

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种螺旋桨结构及船舶推进器。

背景技术

空泡现象会发生于螺旋桨的表面，空泡的产生和破裂会造成螺旋桨上方船底板处发生相对强烈的振动；同时附着在桨叶表面的空泡发生破裂会导致螺旋桨表面产生剥蚀，从而大幅减少螺旋桨的使用寿命。

现有技术中大都采用加大螺旋桨侧斜这一设计参数，调节螺旋桨的径向载荷分布等通过几何形状的设计方法来避免上述问题。

但是，对于某些船型的个别船只，如某些集装箱船，若上述方法仍然不能满足要求，则常常不得已采用牺牲推进效率的方法来达到减振和避免剥蚀的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋桨结构及船舶推进器，以缓解现有技术中存在的空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动的技术问题。

本发明提供的一种螺旋桨结构，包括：桨毂和桨叶；

多个桨叶沿着桨毂的圆周方向与桨毂连接；

桨毂内设置有第一管道，每个桨叶内设置有第二管道，第一管道通过多个第二管道与桨叶外空间连通，第一管道可与船体内连通，当桨叶转动时，以通过多个第二管道将船体内的气体传递至每个桨叶可形成空泡的位置。

进一步地，第二管道包括一级支管道和多个二级支管道；

一级支管道与第一管道连接，第一管道通过一级支管道与多个二级支管道连通；

二级支管道设置于一级支管道远离第一管道的一端，且多个二级支管道均设置于一级支管道靠近桨叶转动方向的一侧，以通过多个二级支管道将船体内的气体抽出并释放在桨叶吸力面的表面。

进一步地，一级支管道位于桨叶各个半径处叶切面拱线中点的连线上。

进一步地，每个所述二级支管道包括三级分支管和多个四级分支管；

三级分支管与第一管道连接，多个四级分支管均与三级分支管垂直设置，且分别与四级分支管连接；

多个四级分支管沿着桨叶的表面与外部空间连通。

进一步地，三级分支管与桨叶切面的拱线方向一致。

进一步地，多个所述四级分支管的方向均向船首方向伸出桨叶的吸力面。

进一步地，第一管道包括一级主管道和二级主管道；

一级主管道朝向船首的一端与船体内部连接，一级主管道朝向船尾的一端与二级主管道连接。

进一步地，二级主管道的截面形状呈圆环状，多个第二管道沿着二级主管道圆周方向分别与二级主管道连接；

二级主管道的直径小于桨毂的直径。

进一步地，本发明提供的螺旋桨结构，还包括阀门；

阀门设置于一级主管道上，以防止倒车时出现液体倒灌。

本发明提供的一种船舶推进器，包括上述的螺旋桨结构

本发明提供的一种螺旋桨结构，包括：桨毂和桨叶；多个桨叶沿着桨毂的圆周方向与桨毂连接；桨毂内设置有第一管道，每个桨叶内设置有第二管道，第一管道通过多个第二管道与桨叶外空间连通，第一管道可与船体内连通，当桨叶转动时，以通过多个第二管道将船体内的气体传递至每个桨叶可形成空泡的位置；通过对原有桨叶整体形状不做改变，根据强度需求调节桨叶厚度，在此基础上采用在桨叶内部设置通气管道，连通船体内部与螺旋桨吸力面易发生空泡剥蚀的区域，当驱动螺旋桨的主机工作时，螺旋桨转动产生推力，同时会产生叶背的低压区，通过对目标区域注入适量气体，这样空化生成的水汽在压强够高转为液体时，抽出的气体与桨叶表面的空泡空腔会发生自然融合，注入的空气可以使将要破裂的空泡得以维持，从而改变了原空泡的物理机理，不会发生破裂现象，缓解现有技术中存在的空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的螺旋桨结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的螺旋桨结构的第一视角下的透视图；

图3为本发明实施例提供的螺旋桨结构的桨毂的内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的螺旋桨结构的桨叶的内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的螺旋桨结构的桨叶的表面结构示意图。

图标：100-桨毂；200-桨叶；300-第一管道；301-一级主管道；302-二级主管道；400-第二管道；401-一级支管道；402-二级支管道；412-三级分支管；422-四级分支管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例提供的螺旋桨结构的整体结构示意图；其中，桨毂100内设置有第一管道300，每个桨叶200内设置有第二管道400。

图2为本实施例提供的螺旋桨结构的第一视角下的透视图；其中，第一视角为沿着桨叶200侧视的方向，第二管道400包括一级支管道401和多个二级支管道402。

图3为本实施例提供的螺旋桨结构的桨毂的内部结构示意图；其中，第一管道300包括一级主管道301和二级主管道302。

图4为本实施例提供的螺旋桨结构的桨叶的内部结构示意图；其中，其中，二级支管道402包括三级分支管412和多个四级分支管422。

图5为本实施例提供的螺旋桨结构的桨叶的表面结构示意图；其中，多个四级分支管422的方向均向船首方向伸出桨叶200的吸力面。

如图1-5所示，本实施例提供的一种螺旋桨结构，包括：桨毂100和桨叶200；多个桨叶200沿着桨毂100的圆周方向与桨毂100连接；桨毂100内设置有第一管道300，每个桨叶200内设置有第二管道400，第一管道300通过多个第二管道400与桨叶200外空间连通，第一管道300可与船体内连通，当桨叶200转动时，以通过多个第二管道400将船体内的气体传递至每个桨叶200可形成空泡的位置。

其中，空泡(Cavity)是在液体介质遭到连续性破坏的基础上出现的，是压力降低的结果；或者说，当液体内某点压力降低到某个临界压力以下时，液体发生汽化，先是微观的，然后成为宏观的小气泡，尔后在液体内部或液体与固体的交界面上，汇合形成较大的蒸汽与气体的空腔，称为空泡。

其中，第一管道300和第二管道400可以为桨毂100和桨叶200的内部通道，也可以为通过铺设管道，以使桨毂100和桨叶200的内部具有流通气体的第一管道300和第二管道400；优选地，第一管道300和第二管道400为桨毂100和桨叶200铺设的管道。

具体地，第一管道300和第二管道400采用熔点高于常规螺旋桨用的材料，且要其强度刚度以及受热膨胀率与螺旋桨用材料相当，以保证本设计在不同工作环境中仍能有效工作，铸造螺旋桨时事先将做好的第一管道300和第二管道400的骨架置于模具中，而后将熔融状态的金属倒入完成铸造，以形成具有第一管道300的桨毂100和具有第二管道400的桨叶200。

第一管道300和第二管道400的材料可以为多种，例如：不锈钢、合金材料或者金属锂等，较佳地，第一管道300和第二管道400的材料为合金材料。

优选地，第一管道300敷设于桨毂100内，每个第二管道400分别敷设于每个桨叶200内。

第一管道300与第二管道400的连接方式可以为多种，例如：焊接、铆接、螺纹连接等，较佳地，第一管道300与第二管道400的连接方式为焊接。

第一管道300远离第二管道400的一端可以抽吸船体中的自然气体，也可以接通与船体中有排气需求的区域或者需要通风的舱室，从而将船体内的气体通过第一管道300和第二管道400传递至每个桨叶200可形成空泡的位置。

具体地，利用螺旋桨吸力面处的压强低的特征，无需动力装置将空气泵入螺旋桨叶200内的管道中，而是由于运转中螺旋桨的吸力面压强大大低于大气压，从而将船体中的气体抽吸出去，从而提高空气流通或者排气的效率。

本实施例提供的一种螺旋桨结构，包括：桨毂100和桨叶200；多个桨叶200沿着桨毂100的圆周方向与桨毂100连接；桨毂100内设置有第一管道300，每个桨叶200内设置有第二管道400，第一管道300通过多个第二管道400与桨叶200外空间连通，第一管道300可与船体内连通，当桨叶200转动时，以通过多个第二管道400将船体内的气体传递至每个桨叶200可形成空泡的位置；通过对原有桨叶200整体形状不做改变，根据强度需求调节桨叶200厚度，在此基础上采用在桨叶200内部设置通气管道，连通船体内部与螺旋桨吸力面易发生空泡剥蚀的区域，当驱动螺旋桨的主机工作时，螺旋桨转动产生推力，同时会产生叶背的低压区，通过对目标区域注入适量气体，这样空化生成的水汽在压强够高转为液体时，抽出的气体与桨叶200表面的空泡空腔会发生自然融合，注入的空气可以使将要破裂的空泡得以维持，从而改变了原空泡的物理机理，不会发生破裂现象，缓解现有技术中存在的空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动的技术问题。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供的螺旋桨结构的第二管道400包括一级支管道401和多个二级支管道402；一级支管道401与第一管道300连接，第一管道300通过一级支管道401与多个二级支管道402连通；二级支管道402设置于一级支管道401远离第一管道300的一端，且多个二级支管道402均设置于一级支管道401靠近桨叶200转动方向的一侧，以通过多个二级支管道402将船体内的气体抽出并释放在桨叶200吸力面的表面。

其中，每一个桨叶200上均设置有一个一级支管道401，当第一管道300将船体的气体吸入时，沿着每个桨叶200可以将分别传输到每个一级支管道401内，再通过一级支管道401将气体传输至多个二级支管道402内。

具体地，二级支管道402设置于一级支管道401远离第一管道300的一端，且多个二级支管道402均设置于一级支管道401靠近桨叶200转动方向的一侧，换句话说，多个二级支管分别位于桨叶200远离桨毂100的一端，使得可以保证将气体传输至桨叶200易发生空泡剥蚀的区域，而且由于桨叶200转动过程中，空泡位于桨叶200转动方向的一侧，从而可以通过多个二级支管将船体内的气体抽出并释放在桨叶200吸力面的表面，以使将要破裂的空泡得以维持，从而有效避免空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动。

进一步地，一级支管道401位于桨叶200各个半径处叶切面拱线中点的连线上；保证了一级支管道401受力更加平衡，从而可以使得一级支管道401流通气体更加流畅，也保证了一级支管道401的使用寿命。

进一步地，每个二级支管道402包括三级分支管412和多个四级分支管422；三级分支管412与第一管道300连接，多个四级分支管422均与三级分支管412垂直设置，且分别与四级分支管422连接；多个四级分支管422沿着桨叶200的表面与外部空间连通。

其中，多个四级分支管422可伸出桨叶200的表面，从而与外部空间连通。

进一步地，多个四级分支管422的方向均向船首方向伸出桨叶200的吸力面。

具体地，四级分支管422由三级分支管412起始，向船首方向伸出桨叶200吸力面与螺旋桨外空间相连通。

进一步地，三级分支管412与桨叶200切面的拱线方向一致。

其中，通过二级支管道402与桨叶200的拱线方向一致，可以保证气体沿着更好流畅的沿着桨叶200的弧度方向释放，提高了二级支管道402的使用寿命。

本实施例提供的螺旋桨结构，通过第二管道400包括一级支管道401和多个二级支管道402，且每个二级支管道402包括三级分支管412和多个四级分支管422，使得桨叶200内部的输气管道呈类似树叶状分布，更好最大面积的保证了对目标区域注入适量气体，这样空化生成的水汽在压强够高转为液体时，注入的空气可以使将要破裂的空泡得以维持，从而有效避免空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动，而后气泡将排入水中，并于船后浮出水面。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供的螺旋桨结构的第一管道300包括一级主管道301和二级主管道302；一级主管道301朝向船首的一端与船体内部连接，一级主管道301朝向船尾的一端与二级主管道302连接。

其中，一级主管道301可连接于船体中的通气线缆，并连通于需要进行排气的舱室。

进一步地，二级主管道302的截面形状呈圆环状，多个第二管道400沿着二级主管道302圆周方向分别与二级主管道302连接；二级主管道302的直径小于桨毂100的直径。

其中，圆环状的二级主管道302对应多个桨叶200的位置设置有多个连接孔，以使多个一级支管道401分别通过连接孔与圆环状的二级主管道302连通，保证了气体均匀分流，使得每个桨叶200上均可以释放等量的气体。

进一步地，本实施例提供的螺旋桨结构，还包括阀门；阀门设置于一级主管道301上，以防止倒车时出现液体倒灌。

其中，阀门可以多种，例如：电磁阀、手动阀、气动阀等，较佳地，阀门选用电磁阀。

本实施例提供的螺旋桨结构，通过第一管道300包括一级主管道301和二级主管道302，通过一级主管道301将船体内的气体吸入，再通过二级主管道302将一级主管道301的气体均匀传输到多个一级支管道401上，最后通过三级分支管412和多个四级分支管422使得气体释放至桨叶200吸力面的表面，抽出的气体与桨叶200表面的空泡空腔会发生自然融合，注入的空气可以使将要破裂的空泡得以维持，从而改变了原空泡的物理机理，不会发生破裂现象，缓解现有技术中存在的空泡破裂产生剥蚀并减轻破裂引起的振动的技术问题。

本实施例提供的一种船舶推进器，包括上述的螺旋桨结构；由于本实施例提供的船舶推进器的技术效果与上述实施例提供的螺旋桨结构的技术效果相同，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种螺旋桨结构，其特征在于，包括：桨毂和桨叶；

多个所述桨叶沿着所述桨毂的圆周方向与所述桨毂连接；

所述桨毂内设置有第一管道，每个所述桨叶内设置有第二管道，所述第一管道通过多个所述第二管道与所述桨叶外空间连通，所述第一管道可与船体内连通，当所述桨叶转动时，以通过多个所述第二管道将船体内的气体传递至每个所述桨叶可形成空泡的位置。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨结构，其特征在于，所述第二管道包括一级支管道和多个二级支管道；

所述一级支管道与所述第一管道连接，所述第一管道通过所述一级支管道与多个所述二级支管道连通；

所述二级支管道设置于所述一级支管道远离所述第一管道的一端，且多个所述二级支管道均设置于所述一级支管道靠近所述桨叶转动方向的一侧，以通过多个所述二级支管道将船体内的气体抽出并释放在所述桨叶吸力面的表面。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨结构，其特征在于，所述一级支管道位于所述桨叶各个半径处叶切面拱线中点的连线上。

4.根据权利要求2所述的螺旋桨结构，其特征在于，每个所述二级支管道包括三级分支管和多个四级分支管；

所述三级分支管与所述第一管道连接，多个所述四级分支管均与所述三级分支管垂直设置，且分别与所述四级分支管连接；

多个所述四级分支管沿着所述桨叶的表面与外部空间连通。

5.根据权利要求4所述的螺旋桨结构，其特征在于，所述三级分支管与所述桨叶切面的拱线方向一致。

6.根据权利要求4所述的螺旋桨结构，其特征在于，多个所述四级分支管的方向均向船首方向伸出所述桨叶的吸力面。

7.根据权利要求1所述的螺旋桨结构，其特征在于，所述第一管道包括一级主管道和二级主管道；

所述一级主管道朝向船首的一端与船体内部连接，所述一级主管道朝向船尾的一端与所述二级主管道连接。

8.根据权利要求7所述的螺旋桨结构，其特征在于，所述二级主管道的截面形状呈圆环状，多个所述第二管道沿着所述二级主管道圆周方向分别与所述二级主管道连接；

所述二级主管道的直径小于所述桨毂的直径。

9.根据权利要求7所述的螺旋桨结构，其特征在于，还包括阀门；

所述阀门设置于所述一级主管道上，以防止倒车时出现液体倒灌。

10.一种船舶推进器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的螺旋桨结构。