CN111132899B

CN111132899B - 水运工具用螺旋桨

Info

Publication number: CN111132899B
Application number: CN201880061389.7A
Authority: CN
Inventors: B·威因里希; Y·埃伯哈德; J·布罗伊尔德瑞斯勒
Original assignee: Lomarin Propeller And Marine Technology Co ltd
Current assignee: Lomarin Propeller And Marine Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: ES2951780T3; KR20200033294A; EP3642107A1; CN111132899A; CY1126100T1; WO2019016171A1; EP3642107B1; US20200216158A1; DE102017116516B3; EP3642107C0; KR102502854B1; US11358692B2

Abstract

本发明涉及一种水运工具用螺旋桨，包括桨毂(12、112、212、312)和至少两个叶片，所述叶片从桨毂(12、112、212、312)沿径向向外延伸，所述螺旋桨具有均匀的叶片分布。本发明解决的问题是提供一种水运工具用螺旋桨，其实现有效地减少或避免不期望的噪声的产生。根据本发明，螺旋桨的两个连续叶片的叶梢之间的角间距相对于两个其他连续叶片的叶梢之间的角间距变化。

Description

水运工具用螺旋桨

技术领域

本发明涉及水运工具用螺旋桨。特别地，本发明涉及一种具有刚性轴的螺旋桨，一种导管螺旋桨舵，一种可枢转的驱动器或一种用于船、小船或潜艇的舷外驱动器。

背景技术

本发明涉及固定螺旋桨(固定螺距螺旋桨FPP)和可调螺旋桨(可控螺距螺旋桨CPP)。在可调螺旋桨的情况下，叶片可绕轴线旋转地固定在桨毂上。在这种情况下，几何技术规范适用于设计点。最后，还已知具有可旋转叶片的所谓的“组合式”螺旋桨，在这种情况下，叶片旋转并且可以通过螺钉锁定在特定的旋转位置。

此外，螺旋桨可以在有或没有导流管、护罩或部分护罩的情况下操作。所述螺旋桨可以作为拉式螺旋桨或推式螺旋桨使用。

在为用于驱动水运工具的螺旋桨的情况下，已知由各个叶片产生的压力波或压力脉冲会导致水运工具的共振激励，并因此产生不希望的噪音。

为了防止产生噪音，尤其从US 2004/0 235 368 A1中已知在桨毂的圆周上布置具有不同间距的叶片。从GB 521 868 A和US 4 253 800 A中还已知，螺旋桨的叶片布置成以不规则的间隔分布在螺旋桨的圆周上。由于叶片的不规则布置，由螺旋桨叶片的叶梢传递到船体的压力冲击的规律性被破坏，减小了船体的谐波激励。同时，螺旋桨因此失去其动态平衡并可能产生不平衡。在螺旋桨圆周上变化的不平衡和推进力首先会削弱有效推进力，其次会产生机械力，削弱船舶驱动器的使用寿命，并进而又导致产生噪音。

CN 105 366 017 A公开了一种螺旋桨，其具有带有第一叶片(主叶片)和第二叶片(辅叶片)的桨毂。主叶片和辅叶片在桨毂的圆周上交替且均匀地分布。主叶片的长度显著大于辅叶片的长度，尤其是其两倍。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水运工具的螺旋桨，其螺旋桨叶片具有基本上相等的尺寸和/或相等的重量，并且通过该螺旋桨可以有效地减少或防止不期望的噪音的产生。

根据本发明的用于水运工具的螺旋桨包括桨毂和至少两个叶片，其中叶片从桨毂沿径向方向向外延伸，且螺旋桨具有均匀的叶片间隔。换句话说，两个连续的叶片的母线(叶片母线)的位于桨毂上的根部之间的角间距分别等于360°除以叶片的数量。与常规船用螺旋桨一样，叶片在桨毂的圆周上均匀分布。对于两个叶片的螺旋桨，两个连续叶片的母线的根部之间的角间距等于180°；对于三个叶片的螺旋桨，为120°；对于四个叶片的螺旋桨，为90°；对于五个叶片的螺旋桨，为72°等。

通过使螺旋桨的两个连续叶片的叶梢之间的角间距相对于另两个连续叶片的叶梢之间的角间距变化来实现期望的降低谐波激励。

换句话说，叶梢在螺旋桨的圆周上不规则地分布。在螺旋桨的旋转方向上，两个连续的叶梢之间的角度至少相对于另两个连续的叶梢之间的角度变化。在每种情况下，两个连续的叶梢之间的所有角度也都可以不同。

螺旋桨噪音是由强制谐波振动引起的，特别是由于各个螺旋桨叶片通过船体的周期性激励。在这种情况下，关键区域为螺旋桨上方的位置。由于空化的梢涡和螺旋桨的翼片效应，在螺旋桨的叶梢处存在强烈的负压区域。该负压区域作为压力波通过空间传播并撞击船体。由于连续的叶片的叶梢间距的变化，两个连续的叶片从压力波到压力波的时间间隔变化。这样，谐波激励被破坏，甚至可能实现相互衰减的激励。这里要指出的是，在螺旋桨制造领域中，“叶梢”一词可以具有不同的含义。“叶梢”可以指叶片的与螺旋桨的旋转轴线具有最大径向间距的那个点，或者指叶片的径向延伸的切线与叶片的尾侧相交的那个点。在本说明书中，“叶梢”是指产生最强烈的负压区域的位置。叶片的梢涡通常在此位置出现。

因此，在双叶片螺旋桨的情况下，第一叶梢和第二叶梢之间的角间距不同于第二叶梢和第一叶梢之间的角间距。换句话说，两个叶梢之间的角间距不等于180°。在具有更多叶片的螺旋桨的情况下，还存在角间距改变的可能性，这将在下面讨论。

通过非周期性的压力脉冲，防止了水运工具受到恒定频率的激励的情况，在最坏的情况下，该频率接近水运工具的固有频率。因此，根据本发明的螺旋桨减小或防止了水运工具的共振振动激励，共振振动激励会导致振动幅度的增加，从而导致声音强度的增加。由螺旋桨引起的噪音大大减少了。

如上所述，在可调螺旋桨的情况下，叶梢的不规则间距适用于设计点，即为螺旋桨的恒定正常运行而提供的叶片位置。

从桨毂的中心点穿过与桨毂相邻的叶片轮廓的根部的径向直线通常称为螺旋桨参考线(螺旋桨母线)。在现有技术中已知的螺旋桨的情况下，螺旋桨被构造成使得叶片相对于螺旋桨参考线固定，并且另外的叶片根据该构造借助于螺旋桨参考线设置在桨毂上，在每种情况下，螺旋桨参考线都围绕螺旋桨轴旋转经过叶片间隔的角度。在根据本发明的螺旋桨的情况下，至少一个叶片具有关于螺旋桨参考线相对于另一叶片偏离的曲线。在这方面，“螺旋桨参考线”在此不适用。对于该应用，在桨毂的中心点(旋转轴)和叶片的与桨毂相邻的轮廓根部之间的沿径向延伸的连接线称为通过根部的径向直线。

所有叶片的质心到桨毂的径向间距相同。这对螺旋桨的同心度具有积极作用，并且可以避免不平衡。如果螺旋桨的所有叶片的质心位于相同的轴向平面，且距桨毂的径向间距相同，则螺旋桨的旋转轴和惯性主轴重合，避免了静态和动态不平衡。

替代地或附加地，所有叶片具有相同的重量。

在实践中，可以通过连续叶片的不同轮廓曲线来实现连续叶梢的不同间距。船用螺旋桨的叶片通常从桨毂开始沿径向方向构造成一系列连续的叶片轮廓切面。叶片的叶片轮廓切面通常具有从桨毂向外的方向变化的弦长、攻角和厚度。每个叶片轮廓切面通常在围绕螺旋桨轴线的圆柱区域上确定。对用于推进水运工具的螺旋桨的特性和构造特征的详细说明可以在《Marine Propellers and Propulsion(船用螺旋桨和推进)》(第三版)的第3章找到，作者：John Carlton，ISBN:9780080971230，其通过引用并入本说明书的主题。

当前螺旋桨的叶片通常具有叶片倾斜，也称为侧斜(skew)。这意味着，在螺旋桨平面中的叶片轮廓切面的重心相对于通过根部的径向直线偏移，其中根部为邻接桨毂的最里面的叶片廓部的重心。从桨毂到螺旋桨最大圆周的所有叶片轮廓切面的一系列重心为叶片的母线(叶片母线，blade generator line)。在没有侧斜的叶片的情况下，母线沿径向笔直地延伸。在有侧斜的情况下，叶片轮廓切面相对于通过根部的径向直线偏移。偏移的径向轮廓可以改变。

侧斜通常为在投影视图中，即在平面图中，沿轴向在螺旋桨平面上的角度测量。在上面引用的书中，John Carlton将侧斜角定义为在从桨毂轴到叶片母线的两条线之间的投影视图或平面图中在桨毂轴处测量的最大角度。在平面图中，这通常是母线的前侧切线与母线从叶片轮廓离开的尾侧切点之间的角度。根据另一定义，侧斜角是在投影视图中在通过螺旋桨轴延伸到母线的径向切线和到叶片后缘的径向切线之间的测量的。如今，侧斜角的常用值是30°至50°，尽管可能更大。根据G.Kuiper的“瓦赫宁根(Wageningen)螺旋桨系列”，与侧斜角不同，存在侧斜分布，其中限定了局部轮廓侧斜的径向曲线。在此，在相同的侧斜角的情况下，也可以选择不同的侧斜曲线的径向分布。在所谓的“平衡侧斜(balancedskew)”的情况下，靠近桨毂的内叶片轮廓切面相对于通过根部的径向直线(邻近桨毂的叶片轮廓切面的弦中心)在旋转方向上偏移。因此，叶片在该区域中具有向前的倾斜。偏移以连续的方式变化，其中母线与通过根部的径向直线相交，然后进一步向后延伸，使得在叶片的外部区域中存在向后的倾斜。在当前设计的情况下，母线与穿过根部的直线相交，其值为叶片径向长度的0.7倍。

然而，所谓的“偏侧斜(biased skew)”也是已知的，在这种情况下，叶片轮廓切面具有从桨毂开始的向后的倾斜，即相对于穿过根部的径向直线反向于旋转方向偏移。此处，Ca rlton定义的侧斜的优势显而易见，因为不存在母线的有效切线。因此，具有相同的侧斜角但不同的侧斜曲线的叶片的叶梢在螺旋桨的投影视图中可以位于不同的角位置。在旋转方向上的偏移也是可能的，且通常称为“向后的侧斜”。

实际上，螺旋桨的至少两个叶片可以具有不同的叶片倾斜[侧斜]的曲线。此处，两个叶片可以具有不同的侧斜角。另外或替代地，两个叶片可以具有不同的母线曲率。迄今为止，仅已知各个叶片具有基本相同形状的螺旋桨。提出叶片具有相同或相似的轮廓切面但不同的叶片侧斜曲线，使得可以制造出具有非常相似的流体动力学特性的叶片，但是每个叶片具有相对于穿过母线根部的径向直线的不同的叶梢位置。这样，可以降低由螺旋桨引起的谐波激励，但是仍然可以实现平衡的设计。

第一叶片的母线的曲线可以偏离至少一个另外的叶片的母线的曲线。这产生了不同的侧斜曲线，导致叶梢的偏移。

为了识别螺旋桨叶片中的不同侧斜，足以测量投影平面中在前缘的切线和后缘的切线之间的角度。所确定的角度适当地不对应于侧斜的定义，但是使得可以识别随叶片而变化的叶片形状的曲线。

实际上，至少两个叶片可以在径向方向上具有不同的长度。同样，在实践中，从根部到叶梢，第一叶片的螺距的曲线可以偏离至少一个其他叶片的螺距的曲线。

如果叶片的侧斜度很小，则由梢涡引起的压力脉冲会更强。为了降低脉冲，可以减轻叶梢的负荷。这意味着叶梢处的螺距减小(轮廓攻角减小)。结果，压力脉冲的幅度减小，因为在叶梢处产生的推力较小。如果减小了叶梢负荷，则必须增加下部叶片轮廓切面处的螺距，因为只有这样，才能确保各种叶片的功率消耗保持不变。

如果螺旋桨具有大于两个的偶数个叶片，则彼此相对放置的叶片可以具有相同的形式。以这种方式确保彼此相对放置的叶片不会产生质量不平衡，并且具有相同的流体动力学特性。由于布置在彼此径向相对设置的叶片之间的叶片的偏离的叶片形状，避免了出现恒定频率的压力脉冲。

替代地，或者在叶片数量为奇数的情况下，所有叶片也都可以具有相互偏离的叶梢的位置。这会产生与谐波压力激励特别高的偏差，但必须采取结构措施以保持螺旋桨的平衡。

为了避免静态和动态的不平衡，叶片纵斜(rake)的曲线可以适应叶片侧斜(skew)的曲线。可以通过叶片纵斜曲线来补偿引起叶梢位置变化的叶片侧斜的曲线以及各个叶片的螺距(pitch)的变化，即对在螺旋桨轴的方向上的轮廓偏移进行调整，使得整个螺旋桨保持平衡。

侧斜的变化以及因此不同叶片的母线的曲线的变化可以使母线的长度不同。例如，所导致的重量的增加可以通过改变各个叶片轮廓切面在其不同的径向轮廓切面中的弦长或轮廓厚度来补偿。

可以选择两个连续的叶片的叶梢的间距，使得在设计点处，由不同叶梢产生的压力脉冲在撞击船体时至少部分地彼此衰减。

因此，在设计点处，即，对于刚性螺旋桨，在额定转速下，以及对于可调螺旋桨，在额定转速下以及为连续运行预先定义的叶片攻角下，不仅仅是消除了恒定的压力脉冲频率。由连续的叶梢引起的压力脉冲可以一个接一个，使得它们至少部分地在船体中彼此衰减。

可以选择两个连续的叶片的叶梢的间距，使得在设计点处，压力脉冲抵消船体的振动。

附图说明

下面结合附图描述本发明的实用实施例，其中：

图1示出了根据本发明的螺旋桨的第一实施例，其在螺旋桨平面上具有以平面视图示出的三个叶片，

图2示出了在图1的第一实施例中，绘制了母线和穿过根部的径向直线，

图3示出了在图1和2的第一实施例中，具有所示的侧斜角，

图4示出了根据本发明的螺旋桨的第二实施例，其在螺旋桨平面上具有以平面视图示出的四个叶片，

图5示出了根据本发明的螺旋桨的第三实施例，其在螺旋桨平面上具有以平面视图示出的四个叶片，

图6示出了根据本发明的螺旋桨的第四实施例，其在螺旋桨平面上具有以平面视图示出的六个叶片，以及

图7示出了产生的压力脉冲的示意图，

图8示出了示例性叶片轮廓的半径切面的轮廓厚度和弦长的曲线图，

图9在平面图中示出了螺旋桨平面上轮廓厚度和弦长的分布图，

图10示出了叶片轮廓的按比例缩放的半径切面，

图11示出了由轮廓厚度生成的体积元，

图12示出了在叶片的外部中轮廓偏移后的轮廓厚度和弦长的曲线，

图13示出了在整个叶片范围内轮廓偏移后的轮廓厚度和弦长的曲线，

图14示出了具有侧斜的母线与初始设计的母线的图线的对比。

具体实施方式

图1示出了第一实施例中的用于水运工具的螺旋桨10。在本实施例中，沿螺旋桨10的旋转轴线的方向在螺旋桨平面上以平面图示出了螺旋桨10。螺旋桨10的旋转轴线因此延伸到附图的平面中。

螺旋桨10具有桨毂12，仅示意性地示出。在本实施例中，三个叶片14a、14b、14c从桨毂12沿径向延伸。

叶片14a、14b、14c具有各自的叶梢16a、16b、16c，其中叶梢16a、16b、16c被限定为产生最强负压区域且出现叶片14a、14b、14c的梢涡的位置。在所示的实施例中，叶梢16a、16b、16c分别是径向最外的轮廓切面的重心。如上所述，轮廓切面分别为位于圆柱面上的穿过叶片14a、14b、14c的切面。

叶片14a、14b、14c的各个叶梢16a、16b、16c之间的角间距变化。在此处示出的实施例中，第一叶片14a的第一叶梢16a和第二叶片14b的第二叶梢16b之间的角间距等于114.27°。第二叶梢16b与第三叶梢16c之间的角间距类似地为114.21°，第三叶梢16c与第一叶梢16a之间的角间距为131.52°。

图2再次示出了图1的螺旋桨10，其中，这里还额外示出了母线18a、18b、18c。母线18a、18b、18c连接相应叶片14a、14b、14c的各个轮廓切面的重心。

叶片14a、14b、14c附接到桨毂12的区域是根部区域。径向最内的轮廓切面的重心也称为根部20a、20b、20c。在图2中，除了母线18a、18b、18c之外，还示出了穿过各个叶片14a、14b、14c的根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c(虚线)，其分别正交于并穿过螺旋桨10的旋转轴线并穿过各个叶片14a、14b、14c的根部20a、20b、20c。穿过根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c的角间距表示叶片间隔。叶片间隔是均匀的，也就是说，穿过根部20a,20b,20c的径向直线22a、22b、22c的角间距在所有连续叶片14a、14b、14c之间是相等的。在三个叶片14a、14b、14c的情况下，穿过根部20a、20b、20c的两个连续的径向直线22a、22b、22c之间的角间距分别为120°。

穿过根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c与母线18a、18b、18c在根部20a、20b、20c处相交。在此示出的叶片14a、14b、14c为具有所谓的“平衡侧斜(balanced skew)”的叶片14a、14b、14c，也就是说母线18a、18b、18c在内径向部分中相对于穿过根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c在旋转方向上延伸，并且在外径向部分中相对于穿过根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c反向于旋转方向延伸。每个叶片14a、14b、14c的母线18a、18b、18c与穿过根部20a、20b、20c的径向直线22a、22b、22c的相交点与螺旋桨轴线的径向间距大约等于螺旋桨半径的0.7倍。

在第一示例性实施例中，叶梢16a、16b、16c之间的变化的角间距是由母线18a、18b、18c的不同曲线(course)和不同的侧斜角引起的。

侧斜角如图3所示。尽管文献中也使用了不同的定义，但在本申请的上下文中，侧斜表示相对于螺旋桨轴线径向延伸的切线24a、24b、24c与母线18a、18b、18c在旋转方向上的最外点或最前点之间的角度，以及径向切线26a、26b、26c与各个叶片14a、14b、14c的后缘之间的角度。在本实施例中，所有三个侧斜角都不同。第一叶片14a的侧斜角等于39.48°，第二叶片14b的侧斜角等于35.90°，第三叶片14c的侧斜角等于32.31°。

要指出的是，如果在相等的侧斜角的情况下，仅三个叶片的母线18a、18b、18c的曲线变化，也可以实现叶梢16a、16b、16c的变化的角间距。

图4示出了螺旋桨100的第二实施例。在该第二实施例的桨毂112上布置有四个叶片114a、114b、114c、114d。彼此径向相反设置的叶片114a、114b、114c、114d分别具有相同的形式。一对径向相反设置的叶片114a、114c不同于另一对叶片114b、114d。也就是说，第一叶片114a和第三叶片114c相对于穿过根部的径向直线(图4中未示出)具有相同的母线曲线(图4中未示出)，并且同样具有相同的侧斜角。第二叶片114b和第四叶片114d也是如此，其中它们的母线曲线和侧斜角偏离第一叶片114a和第三叶片114c。

第一叶梢116a与第二叶梢116b之间的角间距以及第三叶梢116c与第四叶梢116d之间的角间距分别为100.50°。第二叶梢116b与第三叶梢116c之间的角间距以及第四叶梢116d与第一叶梢116a之间的角间距分别为79.50°。

图5示出了螺旋桨200的第三实施例，在其桨毂210上同样布置有四个叶片214a、214b、214c、214d。四个叶片214a、214b、214c、214d分别相对于穿过根部的径向直线具有不同的母线曲线和不同的侧斜角。

在该第三实施例中，各个叶梢216a、216b、216c、216d之间的角间距都不同。第一叶梢216a和第二叶梢216b之间的角间距等于100.93°。第二叶梢216b和第三叶梢216c之间的角间距等于79.46°。第三叶梢216c与第四叶梢216d之间的角间距为85.37°，第四叶梢216d与第一叶梢216a之间的角间距为94.25°。

如图6所示，螺旋桨300的第四实施例具有六个叶片314a、314b、314c、314d、314e、314f，每个叶片从桨毂312开始沿径向方向延伸。两个相互径向相反设置的叶片具有相同的形式。第一叶梢316a与第二叶梢316b之间以及第四叶梢316d与第五叶梢316e之间的角间距等于62.86°。第二叶梢316b与第三叶梢316c之间以及第五叶梢316e与第六叶梢316f之间的角间距等于70.50°。第三叶梢316c与第四叶梢316d之间以及第六叶梢316f与第一叶梢316a之间的角间距等于46.64°。

图7示意性地示出了两个不同螺旋桨的压力曲线(pressure course)。虚线示出了现有技术中已知的具有四个相同叶片的螺旋桨的压力曲线28。连续的叶梢分别具有相同的角间距，并且在恒定转速的情况下，压力脉冲的最大值以相同的频率和幅度一个接一个。这些压力脉冲引起船体的高度均匀的激励。如果由具有相同叶片的这种螺旋桨引起的压力脉冲的频率接近于水运工具的船体的固有频率，则使船体产生共振，并且会给船体带来相当大的噪音负担和动态载荷。

实线示出了根据本发明的具有四个叶片的示例性螺旋桨的压力曲线30。这例如可以是根据第三实施例的螺旋桨，其中，四个叶片分别具有不同的角间距。

可以清楚地看到，曲线30中的压力脉冲的最大值非周期性地出现，并且仅在螺旋桨旋转一整圈后才重复出现。此外，母线和侧斜角的不同曲线使在叶梢处存在的压力的幅度不同，且因此所计算的信号的幅度也不同。因此，避免了船体的均匀的且特别是共振的激励，并且以有效的方式抵消了噪音产生。

上面的描述主要讨论了在轴向方向在螺旋桨平面上以平面图示出的螺旋桨的叶片几何形状。在该视图中，可以看到螺旋桨的连续叶片的叶梢之间的角间距，这对于减小船体的谐波激励非常重要。关于螺旋桨叶片的其他几何特征的规格具有设计自由度。例如，作者John Carlton撰写的《Marine Propellers and Propulsion(船用螺旋桨和推进)》(第三版)第3章，ISBN：9780080971230，描述了螺旋桨和叶片几何形状的规范。下面，基于一个例子，将讨论几何形状规格，其定义了功能性的和平衡的螺旋桨。

为了实现在叶梢之间具有不同角间距的螺旋桨，可以对每个叶片执行以下过程：

1.建立圆柱平衡

在第一步中，选择叶片的任意数量的半径切面，在半径切面处定义轮廓。选择径向轮廓厚度分布和轮廓长度分布。轮廓厚度和弦长与半径的示例性曲线如图8所示。在没有侧斜的平面图中，这些分布会产生图9所示的螺旋桨叶片。在图9中，叶片的母线笔直向上延伸，并在各个半径切面连接叶片轮廓的弦中心。弦中心与所选轮廓中的各个轮廓重心重合。如图9所示，在没有侧斜的叶片轮廓的分布的情况下，母线对应于通过根部的径向直线。点虚线表示前缘(L.E.)，短划虚线表示后缘(T.E.)。

为了偏移叶梢的位置，以下方法是合适的。

通常，在所有半径切面上使用相似的叶片轮廓的厚度分布。厚度分布具有固定的形状因数，该形状因数表示弦长和最大轮廓厚度的乘积被半径切面的面积所覆盖的分数。因此，轮廓的面积可以非常近似地由下式的乘积近似得出：

轮廓厚度*弦长*形状因数。

图10示意性地示出了按比例缩放的轮廓的示例性曲线。然后以取决于径向间距的方式从轮廓面积生成体积元。这些体积元相对于螺旋桨半径的不同尺寸如图11所示。

这些体积元还对应于叶片的总重量中的百分数的径向分布，其确定叶片的重心在径向方向和圆周方向上的位置。为了获得平衡的螺旋桨，所有叶片均应具有相同的重量，并且其重心应在螺旋桨的整个圆周上均匀分布。

如果叶梢相反于旋转方向偏移，则螺旋桨的整体重心也将沿相同方向偏移，对应于已偏移体积元的百分比。在第一步中，选择针对叶片的叶梢的偏移。在图12中示出了轮廓厚度和弦长的曲线，其中叶片的外部中的轮廓相反于其旋转方向偏移，即朝向后缘(T.E.)。

在第二步中，径向内半径切面必须沿相反方向偏移，以便使重心再次偏移，使其穿过根部(轮廓邻接桨毂的轮廓中心)。如果要使图9中的叶梢的初始位置偏移至图12中的位置，则螺旋桨半径从0.2至0.7的区域中的母线的曲线必须在旋转方向上偏移，即朝向前缘(L.E.)，直到重心再次位于0，即穿过根部。

该母线的曲线如图13所示。在大的轮廓梯度的情况下，必须注意，支撑点的数量必须选择得相应较多。

2.建立轴向平衡

为此，根据Carlton(在上述引文中，第3.4章，第33-35页)，计算了由于叶片侧斜产生的叶片纵斜(侧斜引起的纵斜)，并归为负纵斜。图14示出了具有侧斜曲线的母线与叶片轮廓的初始设计的母线的曲线的对比。

在本说明书、附图和权利要求书中公开的本发明的特征对于在其各种实施例中实现本发明既可以是单独的又可以是组合的。本发明不限于上述实施例。可以在权利要求的范围内并考虑本领域相关技术人员的知识来改变本发明。

附图标记列表

10 螺旋桨

12 桨毂

14a、14b、14c 叶片

16a、16b、16c 叶梢

18a、18b、18c 母线

20a、20b、20c 根部

22a、22b、22c 穿过根部的径向直线

24a、24b、24c 切线(至母线)

26a、26b、26c 切线(至后缘)

28 压力曲线

30 压力曲线

100 螺旋桨

112 桨毂

114A、114b、114c、114d 叶片

116A、116b、116c、116d 叶梢

200 螺旋桨

212 桨毂

214a、214b、214c、214d 叶片

216a、216b、216c、216d 叶梢

300 螺旋桨

312 桨毂

314a、314b、314c、314d、314e、314f 叶片

316a、316b、316c、316d、316e、316f 叶梢

Claims

1.用于水运工具的螺旋桨，具有桨毂(12、112、212、312)且具有至少两个叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)，其中叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)从桨毂(12、112、212、312)沿径向向外方向延伸，其中所有叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的质心相对于桨毂(12、112、212、312)具有距离桨毂(12、112、212、312)相同的径向间距，和/或所有叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)具有相同的重量，螺旋桨(10、100、200、300)的两个连续叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的叶梢(16a、16b、16c、116a、116b、116c、116d、216a、216b、216c、216d、316a、316b、316c、316d、316e、316f)之间的角间距不同于另两个连续叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的叶梢(16a、16b、16c、116a、116b、116c、116d、216a、216b、216c、216d、316a、316b、316c、316d、316e、316f)之间的角间距，

其特征在于，螺旋桨(10、100、200、300)具有均匀的叶片间隔，使得两个连续的叶片的叶片母线的位于桨毂上的根部之间的角间距对于螺旋桨(10、100、200、300)的所有叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)都是相等的。

2.根据前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，螺旋桨(10、100、200、300)的至少两个叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)具有不同的叶片侧斜曲线。

3.根据前述权利要求中任一项所述的螺旋桨，其特征在于，第一叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c)的母线(18a、18b、18c)的曲线从至少一个其他叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的母线(18a、18b、18c)的曲线偏离。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，至少两个叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)具有在径向上的不同的长度。

5.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，第一叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的螺距曲线从至少另一个叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的螺距曲线偏离。

6.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，在叶片(114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)数目为偶数且至少四个叶片(114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的情况下，两个沿直径相反的叶片(114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)具有相同的形式。

7.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，所有叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的质心位于相对于桨毂(12、112、212、312)的相同的轴向平面中。

8.根据权利要求7所述的螺旋桨，其特征在于，所述叶片纵斜的曲线与所述叶片侧斜的曲线相适应。

9.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，至少一个叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的在径向方向上的母线(18a、18b、18c)的长度从至少一个其他叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的母线的长度偏离。

10.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，对两个连续叶片(14a、14b、14c、114a、114b、114c、114d、214a、214b、214c、214d、314a、314b、314c、314d、314e、314f)的叶梢(16a、16b、16c、116a、116b、116c、116d、216a、216b、216c、216d、316a、316b、316c、316d、316e、316f)的间距进行选择，使得，在设计点处，叶梢(16a、16b、16c、116a、116b、116c、116d、216a、216b、216c、216d、316a、316b、316c、316d、316e、316f)产生的压力脉冲抵消由上游叶梢(16a、16b、16c、116a、116b、116c、116d、216a、216b、216c、216d、316a、316b、316c、316d、316e、316f)的压力脉冲对船体的激励。