CN1868806A - 船用螺旋桨及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用螺旋桨及其装配方法。该螺旋桨包括一个浆毂和多个分离的叶片以在所述的浆毂上的相应座孔中接合成一体。其优点在于，在螺旋桨装配阶段，叶片可绕其轴在相应座孔中定向。该螺旋桨装配方法包括在叶片固定安装于浆毂之前根据预定的螺距角将叶片定向的工序。

Description

船用螺旋桨及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种船用螺旋桨及其装配方法。

背景技术

通常，船用螺旋桨包括与浆毂连为一体的多个叶片。浆毂与船的传动轴相连。叶片可与浆毂制成一个整体，例如采用铸钢或青铜浇铸的方法。传统的海洋船舶用螺旋桨是一个整体，设有确定的几何形状，因而螺旋桨相对于浆毂的螺距在设计时就已确定。因此，为了得到适合于不同船只的螺旋桨，需要制成不同尺寸规格、不同几何形状的叶片、不同螺距的多种螺旋桨，其成本显然增加。生产时间也会增加，因为螺旋桨的生产工序包括：设计图案、浇铸、其后的机械加工和整修处理。

或者，叶片可以与浆毂分开制造并在螺旋桨的装配工序中相对于浆毂作调整。日本专利JP1237068涉及的就是这样一种海洋船舶用螺旋桨。叶片和浆毂之间的连接是楔形榫。螺距角(即限定螺旋桨螺距的角)是在设计阶段设定的，它取决于叶片和浆毂连接的几何形状。

根据日本专利JP1237068所述的螺旋桨，可提供把不同几何形状的叶片连接到同一个浆毂上的可能性。叶片仅仅需要有一个楔形榫部分来和浆毂连接。其不足之处在于，考虑这种类型的螺旋桨在浆毂的螺距角方面也不具有大的变通适应性，因为该螺距角是由每个叶片的楔形榫头部分的几何形状所限定的，而该几何形状又是在叶片的设计阶段就确定的。

人们很长一段时间以来感觉到需要这样一种螺旋桨，它易于制造，其螺距取决于螺距角，螺距角可以适应在螺旋桨制造阶段的不同要求。

某些传统的螺旋桨还可提供了不同螺距的叶片。这种螺旋桨设有可相对于浆毂移动的叶片，即该螺旋桨设有合适的调节器，当螺旋桨运行时，该调节器可使叶片绕其轴定向。通过改变叶片的方向，可以改变螺距角，从而改变螺旋桨螺距及其性能。设有可变螺距叶片的螺旋桨价格昂贵、难于制造且需要合适的方法来避免控制叶片螺距的调节器遭受腐蚀。因此，这种螺旋桨的维护保养通常昂贵且繁琐。此外，这种传统的螺旋桨不适合用作近水面螺旋桨，因为其构型使得叶片由于进水和出水的扰动而易于遭受高弯曲负载。

发明内容

本发明涉及固定螺距螺旋桨，也就是那些螺旋桨设有叶片，其相对于浆毂的螺距角在螺旋桨运行时保持不变的螺旋桨。

本发明的目的是提供一种海洋船舶用螺旋桨，它可有效地解决传统定螺距螺旋桨的缺点，且易于制造，成本效益好。

本发明的另一个目的是提供一种制造时间短的船用螺旋桨，它具有所要的螺距，且最好可用批量生产的零部分来制成。

本发明的又一个目的是提供一种制造一种如上所述海洋船舶用螺旋桨的方法，该螺旋桨具有所要求的螺距，且生产时间短。

本发明的这些和其它目的涉及一种船用螺旋桨，它包括一个浆毂和多个分离的叶片，叶片与形成于所述浆毂中的相应座孔整体连接，其特征在于，在螺旋桨的安装工序中，每一个所述叶片可以围绕其轴在所述座孔中定向。

其优点在于，根据本发明所述的螺旋桨，适合于浸沉式螺旋桨和大多数的近水面螺旋桨的应用场合，它可在短时间内根据所要的螺距完成装配。事实上，在装配螺旋桨时，每一个叶片可以根据零到三百六十度内的任一角度在相应的浆毂座孔中定向(除非发生叶片间的干涉)，或者，换而言之，可以根据一系列浆毂的角度定向于预定的位置。在根据所要求的角度调节好了叶片后，这些叶片就确定的固定安装在浆毂上。根据本发明的螺旋桨，可使制造成本显著下降。由于叶片可以根据所要的角度相对于浆毂进行调节，就可以制造不同螺距和直径的多个螺旋桨。换言之，在将相同型号的浆毂和叶片组合时，根据不同的螺距角，可制造出多个不同的螺旋桨，每一个适用于一种特定的用途。而且，同一个浆毂还可用于不同长度的叶片，从而也可以改变其直径。

应该理解，根据本发明的螺旋桨，可使装配大规模模块化。因此螺旋桨制造者可以用少量的储存零部件(即所库存的不同叶片和浆毂)来装配不同的螺旋桨。

用来装容至少一部分叶片的座孔是形成于浆毂外表面的圆孔，最好是通过在浆毂上机械加工形成。每一个叶片设有一个相应的部分，该部分上有一个圆形段用来与一个孔连接。在将一叶片相对于浆毂调节到所要求的位置后，通过焊接将叶片整体固定在浆毂上。

出于方便焊接叶片的目的，浆毂是中空的、且座孔是通孔。这种构型使叶片可焊接于浆毂的内外两个表面，在连接的有效性方面有着明显的优越性。

最好是浆毂包括一个中心部分和一个通过多根辐条与中心部分连接的外环。中心部分可以固定于船只的传动轴。叶片连接座孔是形成于外环的、例如在两根辐条的中间位置的通孔。

这种浆毂构型与传统的“实心”浆毂相比特别轻，且当螺旋桨安装用作船只的近水面螺旋桨、而其驱动轴相对于水线倾斜度为零或者小于5°时非常有优越性。事实上，浆毂的直径可比传统值有所增加，而既不显著影响浆毂重量因而又不影响其旋转惯量。因而，可将螺旋桨放置成只有叶片浸入水中，这样就有可能相对于其艉构架降低船舶动力装置体积，同时，可减少直接与水接触的金属部分的数量并会降低船舶的横摆阻力。

叶片可以焊接在浆毂外环内表面和外表面上，即焊接在座孔的边缘上。实际上，每一个叶片可以通过两条焊缝固定在浆毂上，在连接的机械强度方面有明显的优越性。

叶片可以固定在浆毂上相邻的两根辐条之间、且在辐条的附近。因而可将叶片焊接成辐条表面的一部分可用来支撑焊缝。因而可使所安装螺旋桨的结构刚度最大化。

最好浆毂是通过不锈钢微型浇铸得到的。叶片也最好是不锈钢制的且是热压的以提高其强度。

根据本发明的螺旋桨是可以通气的。而且，中空的浆毂可以用来排放该船发动机所产生的废气。为了便于扫气，辐条可以相对于螺旋桨轴的旋转方向沿纵向倾斜。

本发明还涉及一种制造上述螺旋桨的方法。该方法包括将所述叶片插入相应的浆毂座孔、从而根据预定的螺距角绕轴旋转所述叶片并将所述叶片固定安装于在浆毂的工序。

最好用一块模板来实施叶片在相应浆毂座孔的定向。叶片可在每个叶片的顶端设有一支撑柄，以便于在焊接时操作和定中心。在叶片已经与浆毂座孔对准中心后，模板绕着座孔轴旋转每个叶片。从而确定改变叶片螺距角和螺旋桨螺距。在焊接时模板把叶片固定在所要的位置。在随后的螺旋桨整修工序中将支撑柄除去。例如，每个叶片的自由端可以切割以缩短叶片的长度，并由此减小螺旋桨的直径。

附图说明

本发明的其它内容和优点将从下面的描述中得到更好理解，该描述系通过参照附图的非限制性例子的方式来进行的。其中：

—图1是一种根据本发明装配的螺旋桨的正视示意图

—图2是如图1所示部分1的立体示意图；

—图3是如图1所示部分2的立体示意图；

—图4是如图3所示部分2的俯视示意图；

—图5是如图1所示部分1和2的局部剖截图；

—图6是如图1所示螺旋桨处于部分装配状态下的局部剖截图；

—图7是用于如图1所示螺旋桨的一种装配装置的剖截示意图；

—图8是如图4所示螺旋桨装配时的俯视示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一种螺旋桨1，它由浆毂2和多个叶片3组成。叶片3可以是两个或者两个以上、且独立于浆毂2制造，它们其在装配时连接于浆毂2。因此，浆毂2上有适合用来容纳叶片3的一部分的座孔4。最好如图1所示，每个叶片的X轴与相应座孔4的轴相重合。其优点在于，可在螺旋桨1的装配过程中，将叶片3定向，即在将叶片3固定安装以前可将它们绕X轴旋转。

如图1所示的浆毂2包括一个中心部分21和一个外环22。外环22通过多根辐条23与浆毂中心部分21连接。浆毂2与直径相同的传统浆毂相比质量特别轻。叶片3固定在浆毂2的外环22上。其优点在于，叶片3和外环22之间的连接是通过外环22的内外两个部分来连接的。

或者，浆毂22也可以是传统的中空浆毂，即没有中心部分和辐条。

图2是如图1所示浆毂2外环22的示意图。座孔4是形成于外环22外表面5的圆形通孔。浆毂2的孔4最好是通过机械加工处理而得到与叶片3完美连接并使焊接质量最优化。如图3和4所示，叶片3具有部分31，它形成在叶片31的基部，用来于浆毂2的座孔4连接。如图3-4所示的部分31为圆形以可与如图2所示的外环22的圆孔4相连接。

圆孔4直径相同并在沿浆毂2的外环22外表面均匀分布。孔4可在制造浆毂2时直接形成，或者在浆毂2的实心部分通过其后的机械加工处理而形成。连接部分31和相应座孔4之间连接成使叶片3在螺旋桨1的装配工序中可绕X轴旋转，因此螺旋桨1的螺距可改变以使其性能和效率可适应使用者的要求。最好部分31通过一种合适的插入工具51沿该轴的中心方向插入相应的座孔4。第二工具或者模板50使操作人员可用来改变叶片的螺距角。叶片3绕X轴的旋转可以通过圆形座孔4和连接部分31来实现。每个叶片的部分31和相应孔之间的连接可形成过盈配合。为了便于叶片3的旋转，这种过盈配合不能太强。比如，间隙(部分31和孔4之间的)要足以用来调整叶片(绕着X轴旋转)，可以通过加热浆毂2和冷却叶片3(例如用液氮)来得到该间隙。

本领域的技术人员应当可以理解到，叶片3具有圆形部分31，可以根据零到三百六十度内的任一角在圆孔4内旋转(除非发生相邻叶片间的干涉)。

其优点在于，通过采用同种型号的叶片，即有相同的限定长度和几何形状的叶片，可以装配成具有不同的螺距的多个叶片。

螺旋桨1的装配可以在短时间内操作完成，对制造成本有明显的积极影响。图5和6示出了如图1-4所示的螺旋桨1装配的一个阶段。每个叶片3的部分31插入座孔4以在部分31和孔4之间有过盈配合。因此叶片3根据所要的螺距角定向。该操作最好是通过外部装置来实现，例如通过一种模板50。图7以示意的方式示出了安装螺旋桨1方法、尤其是连接和调节叶片3的工序。叶片3首先插入孔4并通过装置51夹住叶片3上的支撑柄39沿X轴定向，接下来通过调节模板50将叶片3旋转至所要的角度。在模板50将叶片3保持在所要的位置上的同时来进行实现焊接。支撑柄39位于叶片3的顶端。在螺旋桨1已装配好后，将支撑柄39从叶片3上除去。例如通过机械加工处理将其切除。

图8示出了叶片3的俯视图(即从顶部往基部方向)且部分7和8在叶片3上“闭合”(即夹在叶片3上)。两个部分7和8紧紧夹住闭合销53。在模板50上有一个称为是刻度尺的部分54可精确地检查叶片3的角度位置。或者或另外再有，一个自动精度系统可将叶片旋转到所要的位置。模板50可在浆毂2上的相应座孔4内旋转叶片3。

在叶片3的螺距角已经达到了所要的值后，叶片3就可以固定安装于浆毂2上。最好将叶片3如图6所示焊接在浆毂2上，即分别通过形成在浆毂2上外环22内部和外部的两个焊缝10和11来焊接。在孔4边缘处双焊接的优点是使得叶片—浆毂之间连接的机械抗力达到最大。可以采用不同的技术焊接叶片3和浆毂2。例如可以采取众所周知的电子束焊接、MIG焊接或者TIG焊接系统。焊缝10最好不要凸出于浆毂2的外表面，如图6所示。

浆毂2可以设计成可排放装有该螺旋桨的船的发动机废气。

螺旋桨1可以是通气型的，即叶片3的通气可以为装有螺旋桨的船的适当部件提供空气。

其优点在于，根据本发明所述的螺旋桨1可用作为沉浸式螺旋桨，但是最好是用作为近水面螺旋桨。

螺旋桨1可以根据所要求螺距在短时间内装配好，明显降低制造成本和船用螺旋桨的供应等待时间。浆毂2和叶片3的构造事实上是独立的，即浆毂2和叶片3可以用不同规格(如尺寸规格)以模块化的方式制造。例如同一个浆毂2可以连接不同长度的叶片3，而相同的叶片3可以不同的叶片数量连接不同直径的浆毂2。

如图1所示浆毂2的特殊构造在将螺旋桨安装在船上用做近水面螺旋桨，而其驱动轴相对于水线倾斜度为零或者小于5°时尤其有优越性。事实上，浆毂2的直径可比传统螺旋桨的直径要大，而不显著影响浆毂重量。因此，螺旋桨1放置成只有叶片3浸入水中，这就可减少直接与水接触的金属部分的数量并显著降低船的腐蚀和阻力。

根据本发明的螺旋桨在用来与一个第二对转螺旋桨对准时特别有作用。在这种情况下，事实上直径很大的浆毂2可允许两对转轴和排放废气通过其中。

Claims (17)

1.一种船用螺旋桨，包括一个浆毂和一体连接在所述浆毂上的相应座孔中的多个分离的叶片，其特征在于，所述座孔是圆形的，且在螺旋桨装配工序中，所述叶片每一个都可绕其轴在所述座孔中定向。

2.如权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，每一个所述叶片可根据从零到三百六十度范围内的任意角度在所述浆毂相应座孔中定向。

3.如权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，每一个所述叶片可根据一系列离散的角度、以预定的位置在相应的所述浆毂座孔中定向。

4.如权利要求2所述的螺旋桨，其特征在于，所述座孔是形成于所述浆毂外表面的圆孔，且每一个所述叶片都有一个相应的圆形部分与所述圆孔连接。

5.如权利要求4所述的螺旋桨，其特征在于，每一个所述叶片可通过过盈配合插入相应的座孔。

6.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述叶片焊接在所述浆毂上。

7.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述浆毂是中空的，且所述孔是通孔。

8.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述浆毂包括一个中心部分和一个通过多根辐条与所述中心部分相连的外环，所述孔是形成于所述外环上的通孔。

9.如权利要求8所述的螺旋桨，其特征在于，每一个所述叶片在所述外环的外表面和内表面上焊接于相应座孔。

10.如权利要求9所述的螺旋桨，其特征在于，所述叶片的至少一个部分焊接于所述浆毂的一根或多根辐条。

11.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述浆毂是通过不锈钢微型浇铸得到的。

12.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述叶片是微型浇铸不锈钢制的且是热压形成的。

13.如任一前述权利要求所述的螺旋桨，其特征在于，所述浆毂具有用来输送装有所述螺旋桨的船只的发动机所产生的废气的通道。

14.一种装配如任一前述权利要求所述的螺旋桨的方法，包括将所述叶片插入所述浆毂座孔，从而根据预定的螺距角绕其轴旋转所述叶片并将所述叶片固定安装于浆毂的工序。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，用一块模板旋转所述叶片。

16.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述叶片通过从电子束、MIG或TIG焊接中选取的一种焊接方法安装于所述浆毂。

17.将如权利要求1-13中的任意一项权利要求所述的螺旋桨用于推进船只的用途。

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