CN113320671A - 一种带切口的节能螺旋桨毂帽 - Google Patents

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周伟新
李鹏程
刘登成
韩用波
黄国富
黄树权
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Abstract

本发明涉及船舶螺旋桨技术领域，尤其是一种带切口的节能螺旋桨毂帽。其包括毂帽本体，所述毂帽本体的圆周表面均匀设置多个切口，所述切口由相互交汇的第一切口端面和第二切口端面构成，第一切口端面和第二切口端面由毂帽前端面同一点延伸到毂帽后端面；所述第一切口端面和第二切口端面相互交汇形成第一交汇线。本发明利用桨毂帽切口与螺旋桨根部产生周向旋转流体的相互作用，增加螺旋桨桨毂区域尾流的轴向速度，减弱或消除尾流中的毂涡，从而使得毂帽后端面压力升高，毂帽阻力减小，同时将毂涡能量转化为与螺旋桨桨叶相反方向的扭矩，实现螺旋桨与毂帽组成的推进系统推力增加、扭矩减小，推进效率提高。

Description

一种带切口的节能螺旋桨毂帽
技术领域
本发明涉及船舶螺旋桨技术领域，尤其是一种带切口的节能螺旋桨毂帽。
背景技术
地球是人类赖以生存的命运共同体，随着全球气候变暖，温室气体(CO2)和污染物(NO、SOx)排放问题日益引起各国政府的重视。船舶运输作为商品物流的主要运输力量，在航运过程中消耗大量不可再生能源并排放大量污染气体和温室气体，因此，发展船舶节能技术迫在眉睫。
螺旋桨工作于船后，由于螺旋桨的旋转作用，常规毂帽后方会产生明显的切向速度，形成毂涡，损失部分旋转能量。现有技术中，桨毂消涡鳍能够很好地回收螺旋桨毂帽后方的旋转能量，但桨毂消涡鳍的叶片设计，特别是叶片的安装角和螺距角需要根螺旋桨进行匹配设计，才能起到回收能量、提高效率的目的，若是设计不合理，还会导致推进效率降低。此外，桨毂消涡鳍叶片是不规则的曲面，实物加工难度也较大。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种带切口的节能螺旋桨毂帽，利用其切口与螺旋桨根部产生周向旋转流体的相互作用，增加螺旋桨桨毂区域尾流的轴向速度，减弱或消除尾流中的毂涡，从而使得毂帽后端面压力升高，毂帽阻力减小，同时将毂涡能量转化为与螺旋桨桨叶相反方向的扭矩，实现螺旋桨与毂帽组成的推进系统推力增加、扭矩减小，推进效率提高。
本发明所采用的技术方案如下：
一种带切口的节能螺旋桨毂帽，包括毂帽本体，所述毂帽本体的圆周表面均匀设置多个切口，所述切口由相互交汇的第一切口端面和第二切口端面构成，第一切口端面和第二切口端面由毂帽前端面同一点延伸到毂帽后端面；所述第一切口端面和第二切口端面相互交汇形成第一交汇线，第一切口端面和毂帽本体圆周表面相互交汇形成第二交汇线，第一交汇线和第二交汇线形成夹角A，夹角A的范围为10°～60°；所述第一切口端面和毂帽后端面相互交汇形成第三交汇线，第二切口端面和毂帽后端面相互交汇形成第四交汇线，第三交汇线和第四交汇线形成夹角B，夹角B的范围为30°～120°。
进一步的，毂帽本体为圆柱形结构。
进一步的，毂帽本体为圆锥台结构。
进一步的，切口数量为3～8个。
进一步的，夹角A为40°。
进一步的，夹角B为90°。
进一步的，毂帽本体的毂帽前端面设置在螺旋桨后端面，并且毂帽本体和螺旋桨同轴设置。
进一步的，毂帽本体的毂帽前端面和螺旋桨后端面通过连接件可拆卸的连接。
进一步的，毂帽本体和螺旋桨为一体成型。
进一步的，毂帽本体的毂帽前端面和螺旋桨后端面焊接连接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，易于加工制作，安装方便，生产成本低，对螺旋桨、导管螺旋桨、喷水推进器等各类推进器适用性更强，扩大了应用范围；利用桨毂帽切口与螺旋桨根部产生周向旋转流体的相互作用，增加螺旋桨桨毂区域尾流的轴向速度，减弱或消除尾流中的毂涡，从而使得毂帽后端面压力升高，毂帽阻力减小，同时将毂涡能量转化为与螺旋桨桨叶相反方向的扭矩，实现螺旋桨与毂帽组成的推进系统推力增加、扭矩减小，推进效率提高。
附图说明
图1为本发明的毂帽安装结构图。
图2为本发明的毂帽结构图。
其中：100、螺旋桨；200、毂帽；201、毂帽本体；202、切口；203、第一切口端面；204、第二切口端面；205、毂帽前端面；206、毂帽后端面；207、第一交汇线；208、第二交汇线；209、第三交汇线；210、第四交汇线。
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所示的实施例中，毂帽200主要包括圆柱形结构的毂帽本体201，毂帽本体201的圆周表面均匀设置四个切口202。
在其它的实施例中，毂帽本体201能够为圆锥台结构。
切口202数量与螺旋桨叶数没有关联性，螺旋桨根部负荷大时切口数多时节能增效效果越好，切口202数量为3～8时，节能增效效果较佳。针对目前民用船舶螺旋桨，切口数取4较佳。
如图1所示的实施例中，切口202由相互交汇的第一切口端面203和第二切口端面204构成，第一切口端面203和第二切口端面204由毂帽前端面205同一点延伸到毂帽后端面206。
如图1所示的实施例中，第一切口端面203和第二切口端面204相互交汇形成第一交汇线207，第一切口端面203和毂帽本体201圆周表面相互交汇形成第二交汇线208，第一交汇线207和第二交汇线208形成夹角A,夹角A的范围为10°～60°，通常取40°节能增效效果较好。
如图1所示的实施例中，第一切口端面203和毂帽后端面206相互交汇形成第三交汇线209，第二切口端面204和毂帽后端面206相互交汇形成第四交汇线210，第三交汇线209和第四交汇线210形成夹角B，夹角B的范围为30°～120°，通常取90°节能增效效果较好。
如图2所示的实施例中，毂帽本体201的毂帽前端面205设置在螺旋桨100后端面，并且毂帽本体201和螺旋桨100同轴设置。毂帽本体201的毂帽前端面205和螺旋桨100后端面通过连接件可拆卸的连接。
在另一个可选的实施例中，毂帽本体201和螺旋桨100为一体成型或者毂帽本体201的毂帽前端面205和螺旋桨100后端面焊接连接。
本发明新型高效导管螺旋桨的工作原理如下：
当螺旋桨100和毂帽200一同旋转时，毂帽200与螺旋桨100产生的根部尾涡相互作用，减弱或消除尾流中的毂涡，使得毂帽200后方压力有所升高，毂帽200的阻力减小，螺旋桨100和毂帽200的整体推力将增大，本发明的毂帽200具有更大的推力，与常规螺旋桨毂帽相比，推力可增大1％～3％。
当螺旋桨100工作时，除了会产生毂涡外，整个尾流区的水流均会产生周向的旋转速度，毂帽200与螺旋桨100产生的周向旋转速度相互作用，毂帽200会受到一个与螺旋桨旋转方向相反的侧向力，从而减小螺旋桨100和毂帽200整体的扭矩，回收了螺旋桨100尾流区中的旋转损失能量，本发明的毂帽200具有更高的推进效率，与常规螺旋桨相比，推进效率可提高1～5％。
本发明适用于与新螺旋桨的一体化设计、旧螺旋桨毂帽改装，对根部螺距比较大的螺旋桨、导管螺旋桨、喷水等推进器尤为适用。
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)

1.一种带切口的节能螺旋桨毂帽，包括毂帽本体(201)，其特征在于：所述毂帽本体(201)的圆周表面均匀设置多个切口(202)，所述切口(202)由相互交汇的第一切口端面(203)和第二切口端面(204)构成，第一切口端面(203)和第二切口端面(204)由毂帽前端面(205)同一点延伸到毂帽后端面(206)；所述第一切口端面(203)和第二切口端面(204)相互交汇形成第一交汇线(207)，第一切口端面(203)和毂帽本体(201)圆周表面相互交汇形成第二交汇线(208)，第一交汇线(207)和第二交汇线(208)形成夹角A，夹角A的范围为10°～60°；所述第一切口端面(203)和毂帽后端面(206)相互交汇形成第三交汇线(209)，第二切口端面(204)和毂帽后端面(206)相互交汇形成第四交汇线(210)，第三交汇线(209)和第四交汇线(210)形成夹角B，夹角B的范围为30°～120°。
2.如权利要求1所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)为圆柱形结构。
3.如权利要求1所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)为圆锥台结构。
4.如权利要求1所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述切口(202)数量为3～8个。
5.如权利要求1所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述夹角A为40°。
6.如权利要求1所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述夹角B为90°。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)的毂帽前端面(205)设置在螺旋桨(100)后端面，并且毂帽本体(201)和螺旋桨(100)同轴设置。
8.如权利要求7所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)的毂帽前端面(205)和螺旋桨(100)后端面通过连接件可拆卸的连接。
9.如权利要求7所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)和螺旋桨(100)为一体成型。
10.如权利要求7所述的一种带切口的节能螺旋桨毂帽，其特征在于：所述毂帽本体(201)的毂帽前端面(205)和螺旋桨(100)后端面焊接连接。
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