CN114180020A - 一种船用导管螺旋桨 - Google Patents

Abstract

一种船用导管螺旋桨，包括桨毂、导管组件及螺旋状的桨叶，导管组件包括管毂、导流支撑板和圆筒形的管体，管毂连接在桨毂外圆周的前部，管体横向套在桨叶外侧，管毂与管体前端之间连接有若干导流支撑板，管体内壁上开有贯通前后的螺旋槽，管体外圆周沿周向向外延伸出有螺旋状的固定桨叶。本专利将导管和桨叶一体化制作，结构紧凑，结实耐用，经济性好，具有极高的经济价值和社会效益。

Description

一种船用导管螺旋桨

技术领域

本发明涉及一种船用导管螺旋桨。

背景技术

螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两个或较多的桨叶与桨毂相连，桨叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种推进器，具有构造简单、造价低廉、使用方便等优点，是当前各类船舶上应用最为广泛的推进器形式，但其效率较低，最高只能达70％。导管螺旋桨是在螺旋桨周围加上导流管，利用导流管作用，可以增加推力15％～35％，特别在低转速即在重载时具有较高的推进效率。现有的导流管存在的尺寸大，精度要求高，易卡入杂物，易碰撞损坏，维修困难等缺点导致目前仅在一些拖轮、推轮和货轮上应用。特别是对已有推进器螺旋桨的加装导流管改造基本难以实施：现行的技术一般采用导流管与安装驱动轴的壳体固接，其固定安装困难，特别是同心度的保证调节需要极高的技术；CN105109653A的发明公开了一种新型导管式螺旋桨，将导管定位安装在驱动轴上保证其同轴度，但该技术增加了驱动轴的长度，改造难度大，成本高。

随着国家节能减排目标的实施和碳达峰、碳中和要求，对大量使用普通螺旋桨的各类船只进行节能化设计和改造成为当务之急，导管螺旋桨以其明显的节能效果成为首选。本专利拟提供一种结构简单，安装方便，抗损能力强，易于维修更换的导管螺旋桨，并与现有螺旋桨同尺寸设计以实现无差别更换。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种船用导管螺旋桨，结构紧凑，结实耐用，经济性好。

本发明是通过以下措施实现的：

一种船用导管螺旋桨，包括桨毂、导管组件及螺旋状的桨叶，所述桨叶沿周向均匀安装在桨毂外圆周的中后部，所述导管组件包括管毂、导流支撑板和圆筒形的管体，所述管毂通过轴承转动连接在桨毂外圆周的前部，所述管体横向套在桨叶外侧，所述管毂与管体前端之间连接有若干导流支撑板，在轴向与桨叶端面留有间隙，管体的后端边缘延伸至桨叶后方或与桨叶后端边缘平齐，且桨叶在径向的末端与管体内圆周面之间留有间隙，所述管体、管毂和桨毂的中心轴重合，管体内圆周面沿周向均匀开有若干前后贯通的螺旋导流槽，管体外圆周沿周向向外延伸出有螺旋状的固定桨叶。

上述桨毂外圆周的后部通过轴承转动连接有副管毂，所述副管毂与管体后端之间连接有若干副导流支撑板。

上述螺旋导流槽的旋向与桨叶的旋向相反，螺旋导流槽的螺旋角为15°-45°，螺旋导流槽横截面形状为抛物线或多段折线，抛物线入射角为0-45°。

上述固定桨叶在管体外壁上的分布位置与螺旋导流槽在管体内部上的分布位置相同，且固定桨叶的宽度大于螺旋导流槽的宽度。

上述导管上固定桨叶的旋向与桨毂上螺旋桨叶的旋向一致，螺旋角为30°-75°。

上述桨叶在径向的末端与管体内圆周面之间的间隙为3-5mm，所述管毂与桨叶连接处的侧壁之间留有间隙，间隙值为5-10mm，所述导流支撑板与桨叶轴向端面之间留有间隙，间隙值为5-10mm。

上述导流支撑板为螺旋形状，横截面形状为向前凸起的翼型。

上述安装桨毂的轴承两端均设置有防水密封结构。

本发明的有益效果是：本专利将导管组件和桨叶一体化制作，管体自由旋转有利于螺旋桨缠绕物的清理，导管内壁螺旋槽的设计有利于增加推力，减小卡滞，导管外部固定螺旋桨叶的设置既增加推进力又强化结构。产品结构紧凑，结实耐用，既可简化新船只的动力设计，又适应现有船只的节能改造，同尺寸设计的导管螺旋桨可实现原有螺旋桨的无差别更换，简单方便，产品市场巨大，具有极高的经济价值和社会效益。

附图说明

图1为发明的剖面结构示意图；

图2为图1的后视结构示意图；

图3为导管组件的剖面结构示意图；

图4图3的后视结构示意图；

其中：1管体，2桨叶，3固定桨叶，4桨毂，5管毂，6导流支撑板，7螺旋导流槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：

如图1-4所示，一种船用导管螺旋桨，包括桨毂4、导管组件及螺旋状的桨叶2，桨叶2沿周向均匀安装在桨毂4外圆周的中后部，导管组件包括管毂5、导流支撑板6和圆筒形的管体1，管毂5通过轴承转动连接在桨毂4外圆周的前部，管体1横向套在桨叶2外侧，管毂5与管体1前端之间连接有若干导流支撑板6，且与桨叶轴向端面之间留有间隙，管体1的后端边缘延伸至桨叶2后方或与桨叶2后端边缘平齐，且桨叶2在径向的末端与管体1内圆周面之间留有间隙，管体1、管毂5和桨毂4的中心轴重合，管体1内圆周面沿周向均匀开有若干前后贯通的螺旋导流槽7，管体1外圆周沿周向向外延伸出有螺旋状的固定桨叶3。桨叶2在径向的末端与管体1内圆周面之间的间隙为3-5mm，管毂5与桨叶2连接处的侧壁之间留有间隙，间隙值为5-10mm，导流支撑板与桨叶轴向端面之间留有间隙，间隙值为5-10mm。将导管组件和桨叶2一体化制作，导管组件直接安装在桨毂4上，结构紧凑，结实耐用，可实现现有螺旋桨的无差别更换。管体1外侧的固定桨叶3增加了管体1的有效厚度，加强了管体1强度，增加了管体1抗损能力。管体1自由旋转设计，在桨叶2转动时，其周向绕流将带动导管同向旋转，管体1的旋转带动前端的导流支撑板6和外部的固定桨叶3转动，作为更大尺寸的螺旋桨使用，从而产生附加的导管推力。同时，管体1的旋转减小了桨叶2的相对转速，从而减小了桨叶2的转动力矩，提高了螺旋桨效率。设桨叶2转速为n1，导管转速为n2，导管内水流速度一致，桨叶2力矩为M，所需输入功率P＝M*(n1-n2)/9550.从公式可以看出，导管的旋转可提高转矩9550*P/n2，节约能量M*n2/9550。

其次，管体1的自由旋转有利于缠绕物的清理。

螺旋导流槽7的旋向与桨叶2的旋向相反，螺旋导流槽7的螺旋角为15°-45°，螺旋导流槽7横截面形状为抛物线或多段折线，抛物线入射角(或入水段线与切线的夹角)为0-45°，转速越高夹角越大。螺旋导流槽7的设置可将桨叶2旋转产生的侧向水流折射成向后的轴向水流，从而提高管体1的推力，并增加管体1的旋转力矩，同时可容纳较大的物体，降低了桨叶2的卡滞风险。管体1外圆上设有前后多组固定桨叶3，固定桨叶3在管体1上的分布位置与螺旋导流槽7在管体1上的分布位置相同，固定桨叶3的宽度大于螺旋导流槽7的宽度，固定桨叶3的旋向与桨叶2的旋向一致，螺旋角设置为30°～75°，设计航速越大角度越大。导流支撑板6为螺旋形状，横截面为向前凸起的翼型。桨叶2为阿基米德螺旋叶片，安装管毂的轴承两端均设置有防水密封结构。

桨毂4外圆周的后部通过轴承转动连接有副管毂，所述副管毂与管体1后端之间连接有若干副导流支撑板。可以进一步提高管体1安装的稳定性，减小导流套筒的晃动，提高导流套筒的使用寿命。此技术应用于螺旋桨安装轴向尺寸不收限制的地方。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种船用导管螺旋桨，包括桨毂、导管组件及螺旋状的桨叶，其特征在于：所述桨叶沿周向均匀安装在桨毂外圆周的中后部，所述导管组件包括管毂、导流支撑板和圆筒形的管体，所述管毂通过轴承转动连接在桨毂外圆周的前部，所述管体横向套在桨叶外侧，所述管毂与管体前端之间连接有若干导流支撑板，导流支撑板与桨叶端面留有间隙，管体的后端边缘延伸至桨叶后方或与桨叶后端边缘平齐，且桨叶在径向的末端与管体内圆周面之间留有间隙，所述管体、管毂和桨毂的中心轴重合，管体内圆周面沿周向均匀开有若干前后贯通的螺旋导流槽，管体外圆周沿周向向外延伸出有螺旋状的固定桨叶。

2.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述桨毂外圆周的后部通过轴承转动连接有副管毂，所述副管毂与管体后端之间连接有若干副导流板。

3.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述螺旋导流槽的旋向与桨叶的旋向相反，螺旋导流槽的螺旋角为15°-45°，螺旋导流槽横截面形状为抛物线或多段折线，抛物线入射角为0-45°。

4.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述导管外侧的固定桨叶在管体上的分布位置与螺旋导流槽在管体上的分布位置相同，固定桨叶的宽度大于螺旋导流槽的宽度。

5.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述导管外侧固定桨叶的旋向与安装在桨毂上的螺旋桨叶的旋向一致，螺旋角为30°-75°。

6.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述桨叶在径向的末端与管体内圆周面之间的间隙为3-5mm，所述管毂与桨叶连接处的侧壁之间留有间隙，间隙值为5-10mm，所述导流支撑板与桨叶轴向端面之间留有间隙，间隙值为5-10mm。

7.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：所述导流支撑板为螺旋形状，横截面形状为向前凸起的翼型。

8.根据权利要求1所述船用导管螺旋桨，其特征在于：安装桨毂的轴承两端均设置有防水密封结构。

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