CN112693585B - 一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置及其使用方法，包括轴包套，轴向贯穿轴包套安装驱动轴，驱动轴一端与船体动力系统衔接，另一端安装螺旋桨，轴包套外圆周面上通过支柱与船体底面固连，轴包套两侧对称安装翼板，轴包套外圆周面上沿着圆周方向开设滑道，翼板在旋转驱动机构带动下沿着滑道滑动，直至滑至最下方贴合为一体；滑道为沿着轴包套下半部分圆周方向的半圆环结构，滑道两端端部沿着轴包套的轴向延伸轴向槽，轴向槽内转动安装转向机构，翼板在推动机构带动下从滑道端部滑动至轴向槽内后，由转向机构带动在竖直面内转动，实现高速状态下攻角的调节；本发明有效改善了螺旋桨根部的剖面压力分布，大大降低了空泡剥蚀风险。

Description

一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及船用推进系统技术领域，尤其是一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置及其使用方法。

背景技术

高速船螺旋桨推进轴系往往由于尾部布置的受限，需要将螺旋桨推进轴系倾斜一定角度来布置。当轴系轴倾角超过一定角度时，最大航速状态下尤其航速超过30kn时，由于轴系的倾斜，螺旋桨内半径剖面上工作时攻角变化范围大，螺旋桨内半径区域尤其根部的叶面很容易出现空泡，进而发生空泡剥蚀风险；这种空泡的产生在螺旋桨主参数不动的情况下通常很难完成调整，如若试图通过改变船体线型来改善则成本过高。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置及其使用方法，从而有效改善螺旋桨根部的剖面压力分布，大大降低了空泡剥蚀风险。

本发明所采用的技术方案如下：

一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，包括轴包套，沿着轴向贯穿轴包套安装有驱动轴，驱动轴一端与船体动力系统相衔接，驱动轴另一端安装有螺旋桨，轴包套外圆周面上通过支柱与船体底面固连，所述轴包套两侧对称安装有翼板，轴包套外圆周面上沿着圆周方向开设有滑道，翼板在旋转驱动机构带动下沿着滑道滑动；所述滑道为沿着轴包套下半部分圆周方向的半圆环结构，滑道两端端部沿着轴包套的轴向还延伸有轴向槽，轴向槽内转动安装有转向机构，翼板在推动机构带动下从滑道端部滑动至轴向槽内，翼板由转向机构带动在竖直面内转动。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述翼板内端头的中部固装有控制柄，控制柄伸至滑道内并滑动卡装。

所述控制柄的截面为圆形结构，控制柄的轴向与轴包套的径向一致。

所述控制柄上方安装有推杆，推杆底部安装有内凹结构的弧形块，弧形块与控制柄上部外壁面相配，在推动驱动机构带动下，推杆经弧形块沿着轴向槽推动控制柄移动；所述推动驱动机构和推杆、弧形块构成带动翼板沿着轴向槽移动的推动机构。

轴向槽远离滑道的端部转动安装有连杆，连杆一端衔接安装有支臂，连杆另一端可嵌插至控制柄内，所述控制柄上开有与连杆嵌装的槽口；在转向驱动机构带动下，经支臂作用于连杆，使得连杆相对于轴向槽转动，连杆带动控制柄转动；所述转向驱动机构、支臂和连杆构成带动翼板在竖直面内转动的转动机构。

两个翼板在各自旋转驱动机构带动下沿着滑道向下滑，直至两个翼板均呈竖直状态并相互贴合。

所述旋转驱动机构为线性电机。

两个翼板底面均为平面，使得其呈竖直状态时通过平面贴合紧密。

所述船体内部安装有控制器，旋转驱动机构、转向机构和推动机构分别与控制器电性连接；所述船体驾驶舱内设置有控制面板，控制面板与控制器电性连接，通过控制面板控制旋转驱动机构、转向机构和推动机构工作。

一种所述的改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置的使用方法，包括如下步骤：

在超过25kn的高速行驶状态时，推动机构推动翼板沿着轴向槽移动，直至翼板与转向机构固连，由转向机构带动翼板在竖直面内转动，实现攻角的调节；

在低于25kn的低速行驶状态时，先通过转向机构带动翼板转动至与桨轴中心线共面的平面内，即攻角为0度的状态，再由推动机构推动翼板沿着轴向槽移动，直至翼板脱离转向机构并移动至滑道内，旋转驱动机构工作，带动翼板沿着滑道向下滑，直至两个翼板均呈竖直状态并相互贴合为一体。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过推动机构推动翼板沿着轴向槽移动，直至翼板与转向机构固连，由转向机构带动翼板在竖直面内转动，实现攻角的调节，从而提升螺旋桨根部区域的压力，改善螺旋桨根部空泡性能；通过推动机构推动翼板沿着轴向槽移动至滑道内，由旋转驱动机构带动翼板沿滑道下滑直至相互贴合为一体，从而改善船舶的操纵性能，进而大大降低了螺旋桨空泡剥蚀风险，极大地提升了其使用稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部的局部放大图。

图3为本发明中翼板相对于轴包套的安装示意图。

其中：1、支柱；2、螺旋桨；3、翼板；4、轴包套；5、控制面板；6、控制器；7、连杆；8、推杆；31、控制柄；41、滑道；42、轴向槽；71、支臂；81、弧形块。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，包括轴包套4，沿着轴向贯穿轴包套4安装有驱动轴，驱动轴一端与船体动力系统相衔接，驱动轴另一端安装有螺旋桨2，轴包套4外圆周面上通过支柱1与船体底面固连，轴包套4两侧对称安装有翼板3，轴包套4外圆周面上沿着圆周方向开设有滑道41，翼板3在旋转驱动机构带动下沿着滑道41滑动；滑道41为沿着轴包套4下半部分圆周方向的半圆环结构，滑道41两端端部沿着轴包套4的轴向还延伸有轴向槽42，轴向槽42内转动安装有转向机构，翼板3在推动机构带动下从滑道41端部滑动至轴向槽42内，翼板3由转向机构带动在竖直面内转动。

通过推动机构推动翼板3沿着轴向槽42移动，直至翼板3与转向机构固连，由转向机构带动翼板3在竖直面内转动，实现攻角的调节，从而提升螺旋桨2根部区域的压力，改善螺旋桨2根部空泡性能；通过推动机构推动翼板3沿着轴向槽42移动至滑道41内，由旋转驱动机构带动翼板3沿滑道41下滑直至相互贴合为一体，从而改善船舶的操纵性能。

如图3所示，翼板3内端头的中部固装有控制柄31，控制柄31伸至滑道41内并滑动卡装。

控制柄31的截面为圆形结构，控制柄31的轴向与轴包套4的径向一致。

控制柄31上方安装有推杆8，推杆8底部安装有内凹结构的弧形块81，弧形块81与控制柄31上部外壁面相配，在推动驱动机构带动下，推杆8经弧形块81沿着轴向槽42推动控制柄31移动；推动驱动机构和推杆8、弧形块81构成带动翼板3沿着轴向槽42移动的推动机构。

轴向槽42远离滑道41的端部转动安装有连杆7，连杆7一端衔接安装有支臂71，连杆7另一端可嵌插至控制柄31内，控制柄31上开有与连杆7嵌装的槽口；在转向驱动机构带动下，经支臂71作用于连杆7，使得连杆7相对于轴向槽42转动，连杆7带动控制柄31转动；转向驱动机构、支臂71和连杆7构成带动翼板3在竖直面内转动的转动机构；本实施例中提及的竖直面，与控制柄31的轴向垂直。

两个翼板3在各自旋转驱动机构带动下沿着滑道41向下滑，直至两个翼板3均呈竖直状态并相互贴合。

旋转驱动机构为线性电机。

两个翼板3底面均为平面，使得其呈竖直状态时通过平面贴合紧密。

船体内部安装有控制器6，旋转驱动机构、转向机构和推动机构分别与控制器6电性连接；船体驾驶舱内设置有控制面板5，控制面板5与控制器6电性连接，通过控制面板5控制旋转驱动机构、转向机构和推动机构工作。

本实施例的改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置的使用方法，包括如下步骤：

在超过25kn的高速行驶状态时，推动机构推动翼板3沿着轴向槽42移动，直至翼板3与转向机构固连，由转向机构带动翼板3在竖直面内转动，实现攻角的调节；

即，推动驱动机构推动推杆8沿着轴包套4的轴向移动，推杆8通过底部的弧形块81施力推动于翼板3的控制柄31，使得控制柄31沿着轴向槽42移动，直至连杆7插装至控制柄31的槽口内，实现翼板3与转向机构的固连；而后，转向驱动机构工作，经支臂71带动连杆7在竖直面内转动，使得控制柄31随着连杆7转动，实现翼板3在竖直面内的转动，实现攻角的调节，从而助力于改善螺旋桨2根部区域的压力；

在低于25kn的低速行驶状态时，先通过转向机构带动翼板3转动至与桨轴中心线共面的平面内，即攻角为0度的状态，再由推动机构推动翼板3沿着轴向槽42移动，直至翼板3脱离转向机构并移动至滑道41内，旋转驱动机构工作，带动翼板3沿着滑道41向下滑，直至两个翼板3均呈竖直状态并相互贴合为一体，从而改善低速状态时船舶的操纵性。

本实施例中，两个翼板3水平展开布置于轴包套4两侧时，两个翼板3翼梢之间的最大宽度不超过螺旋桨2直径的0.5倍。

本发明通过在轴包套4两侧设置相对于其滑动或是转动的两个翼板3，由翼板3的形态控制有效降低了螺旋桨2的空泡剥蚀风险，大大提升了其使用稳定性和使用寿命，实用性好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，包括轴包套（4），沿着轴向贯穿轴包套（4）安装有驱动轴，驱动轴一端与船体动力系统相衔接，驱动轴另一端安装有螺旋桨（2），轴包套（4）外圆周面上通过支柱（1）与船体底面固连，其特征在于：所述轴包套（4）两侧对称安装有翼板（3），轴包套（4）外圆周面上沿着圆周方向开设有滑道（41），翼板（3）在旋转驱动机构带动下沿着滑道（41）滑动；所述滑道（41）为沿着轴包套（4）下半部分圆周方向的半圆环结构，滑道（41）两端端部沿着轴包套（4）的轴向还延伸有轴向槽（42），轴向槽（42）内转动安装有转向机构，翼板（3）在推动机构带动下从滑道（41）端部滑动至轴向槽（42）内，翼板（3）由转向机构带动在竖直面内转动。

2.如权利要求1所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：所述翼板（3）内端头的中部固装有控制柄（31），控制柄（31）伸至滑道（41）内并滑动卡装。

3.如权利要求2所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：所述控制柄（31）的截面为圆形结构，控制柄（31）的轴向与轴包套（4）的径向一致。

4.如权利要求3所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：所述控制柄（31）上方安装有推杆（8），推杆（8）底部安装有内凹结构的弧形块（81），弧形块（81）与控制柄（31）上部外壁面相配，在推动驱动机构带动下，推杆（8）经弧形块（81）沿着轴向槽（42）推动控制柄（31）移动；所述推动驱动机构和推杆（8）、弧形块（81）构成带动翼板（3）沿着轴向槽（42）移动的推动机构。

5.如权利要求3所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：轴向槽（42）远离滑道（41）的端部转动安装有连杆（7），连杆（7）一端衔接安装有支臂（71），连杆（7）另一端可嵌插至控制柄（31）内，所述控制柄（31）上开有与连杆（7）嵌装的槽口；在转向驱动机构带动下，经支臂（71）作用于连杆（7），使得连杆（7）相对于轴向槽（42）转动，连杆（7）带动控制柄（31）转动；所述转向驱动机构、支臂（71）和连杆（7）构成带动翼板（3）在竖直面内转动的转向机构。

6.如权利要求1所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：两个翼板（3）在各自旋转驱动机构带动下沿着滑道（41）向下滑，直至两个翼板（3）均呈竖直状态并相互贴合。

7.如权利要求6所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：所述旋转驱动机构为线性电机。

8.如权利要求6所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：两个翼板（3）底面均为平面，使得其呈竖直状态时通过平面贴合紧密。

9.如权利要求1所述的一种改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置，其特征在于：所述船体内部安装有控制器（6），旋转驱动机构、转向机构和推动机构分别与控制器（6）电性连接；所述船体的驾驶舱内设置有控制面板（5），控制面板（5）与控制器（6）电性连接，通过控制面板（5）控制旋转驱动机构、转向机构和推动机构工作。

10.一种权利要求1所述的改善高速船用螺旋桨根部空泡的装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

在超过25kn的高速行驶状态时，推动机构推动翼板（3）沿着轴向槽（42）移动，直至翼板（3）与转向机构固连，由转向机构带动翼板（3）在竖直面内转动，实现攻角的调节；

在低于25kn的低速行驶状态时，先通过转向机构带动翼板（3）转动至与桨轴中心线共面的平面内，即攻角为0度的状态，再由推动机构推动翼板（3）沿着轴向槽（42）移动，直至翼板（3）脱离转向机构并移动至滑道（41）内，旋转驱动机构工作，带动翼板（3）沿着滑道（41）向下滑，直至两个翼板（3）均呈竖直状态并相互贴合为一体。

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