CN205044931U

CN205044931U - 多凹型面螺旋桨

Info

Publication number: CN205044931U
Application number: CN201520580119.0U
Authority: CN
Inventors: 李清林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2025-08-05

Abstract

本实用新型公开了一种多凹型面螺旋桨。该多凹型面螺旋桨，由桨毂和桨叶组成，螺旋桨叶片推力面在径向上是由多个凹型面组成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：螺旋桨叶片推力面在径向上是由多个凹型面组成，相同的投影面积下提供较大的推力，并且可以减少径向绕流，所以可以提供较高的推进效率的螺旋桨。

Description

多凹型面螺旋桨

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，尤其是一种多凹型面螺旋桨。

背景技术

螺旋桨作为推进或能量转换装置，在现实中具有广泛的应用。按工作方式可分为以下几类：一、利用对流体的反作用力推进，如船舶、飞机等使用螺旋桨推进，习惯上称为螺旋桨；二、对流体施加能量来完成空气和水等流体的输送，习惯上称为风扇或泵叶等；三、吸收利用流体的动能将其转化为机械能，习惯上称为风力、水力发电的叶片或涡轮等。

螺旋桨是现有船舶推进技术中最广泛使用的一种推进方式，螺旋桨一般由桨毂和桨叶组成，较大型螺旋桨叶片一般为翼型或弓型，小型螺旋桨或风扇等的叶片也有薄片型。

螺旋桨的工作原理是在螺旋桨旋转时，叶片向后推水(或空气等流体)，水(或空气等流体)对叶片的反作用力产生推力。螺旋桨推力面形成高压区，吸力面形成低压区。

为了提高螺旋桨的推进效率，人们提出了各种方法，包括多种形状的桨叶设计，如邓真根ZL95101084.0“船用等升角螺旋桨”1995.01.18；田润军ZL200410022947.9“凹凸叶片及凹凸叶片螺旋桨”2004.03.03；三菱电机株式会社ZL200980157715.5“螺旋桨式风扇”2009.04.28；李仕清ZL201110125013.8“一种高效螺旋桨”2011.05.06；哈尔滨工程大学ZL201210149467.3“导缘凹凸螺旋桨”2012.05.15；三星电子株式会社ZL201310437318.1“螺旋桨式风机”2013.09.24；包括可改变角度的桨叶(可变螺距螺旋桨)，在桨叶上加装防绕流条等多种方案，如北京航空航天大学ZL92102778.8“桨刀式螺旋桨”1992.04.23；大金工业株式会社ZL200980101462.X“螺旋桨式风扇”2009.01.05；江苏科技大学ZL201310626569.4“防径向扰流船舶螺旋桨”2013.12.02；以及各种外置装置，如在桨毂后加装消涡鳍，在螺旋桨前加装扰流板，在螺旋桨外加装导流管等多种外置装置方案。

现有提高螺旋桨推进效率的技术方案存在的问题，螺旋桨的推进效率提高有限等问题，所以实践中没有得到广泛的推广，实践上绝大多数商船安装的是普通定距螺旋桨，现有技术方案螺旋桨主要有MAU型和B型桨，叶片为翼型或弓型，推力面在径向上均为一个小曲率曲面。

根据流体力学^[1]原理，[1]贾保贤、周军伟.《流体力学》.北京，化学工业出版社.2014.1，不同形状的物体的阻力系数是不同的，同样投影面积的凹型面的阻力系数大于平面，如相同投影面积的平面阻力系数为1.1，相同投影面积的半圆形凹面的阻力系数为1.4，也就是说在相同投影面积下，凹型面前的压力比平面更大，所以相同投影面积的多凹型面相比平面可以获得更大的推力。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种多凹型面螺旋桨，具有在相同的投影面积下提供较大的推力，并且可以减少径向绕流，所以可以提供较高的推进效率的螺旋桨。

本实用新型所采用的技术方案是：螺旋桨叶片推力面在径向上是由多个凹型面组成，螺旋桨叶片剖面形状呈波浪型或锯齿型。因为螺旋桨需要旋转才能做功，为使旋转的方向上阻力尽可能的小，各凹型面自导边向随边方向呈凹槽型。

本实用新型螺旋桨叶片推力面在径向上由多个凹型面组成，相同投影面积的多凹型面相比平面可以获得更大的推力，具有更高的推进效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在相同的投影面积下提供较大的推力，并且可以减少径向绕流，所以可以提供较高的推进效率的螺旋桨。相同直径的螺旋桨，本实用新型的多凹型面螺旋桨可以提供更大的推力；需要提供相同的推力，本实用新型的多凹型面螺旋桨可以使用更小的直径。这尤其对于受到尺寸限制或要保证螺旋桨浸水率的超大型船舶具有重要意义。

本实用新型也可应用于作为推进器装置的飞机螺旋桨，作为流体输送装置的风扇叶片和叶片泵，作为能量转换装置的风力、水力发电机的叶片和涡轮等。

附图说明

图1为；螺旋桨叶片为翼型或弓型，具有后倾角的螺旋桨，推力面为多凹型面，适用于大型船舶螺旋桨；

图2为；螺旋桨叶片为翼型或弓型，具有后倾角的螺旋桨，推力面和吸力面均为多凹型面，适用于大型船舶螺旋桨；

图3为；无倾角的薄片型螺旋桨，叶剖面本体为多凹型面；适用于小型船舶螺旋桨，或者风扇叶片，泵叶片，涡轮等；

图4为；螺旋桨叶片为翼型或弓型，具有后倾角的，叶面流线改进型螺旋桨，推力面为多凹型面；适用于大型船舶螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

具体实施方式1，如图1所示，螺旋桨叶片为翼型或弓型，叶片推力面在径向上由多个凹型面组成，各凹型面的剖面呈圆弧形，深度相等，宽度相等，各凹型面组成同心圆状。

具体实施方式2，如图2所示，螺旋桨叶片为翼型或弓型，叶片推力面在径向上由多个凹型面组成，各凹型面的剖面呈圆弧形，深度相等，宽度相等，各凹型面组成同心圆状；叶片吸力面与推力面凹凸位置相对应，吸力面对应凹型槽也组成同心圆状。

具体实施方式3，如图3所示，螺旋桨叶片为薄片型，叶片本体在径向上由多个凹型面组成，各凹型面的剖面呈圆弧形，深度相等，宽度相等，各凹型面组成同心圆状。

具体实施方式4，如图4所示，螺旋桨叶片为翼型或弓型，叶片推力面在径向上由多个凹型面组成，各凹型面的剖面呈圆弧形，下凹深度自叶根向叶梢逐渐减少，凹型面宽度自导边向随边逐渐增大，各凹型面排列组成螺旋线形状。

以上所述仅是本实用新型的实施方式，本实用新型中凹型面的剖面形状也可以是椭圆弧形、抛物线形、双曲线形、悬链线形、旋轮线形、渐开线形、倒置梯形等形状；凹型面的下凹深度自叶根向叶梢也可以是逐渐增加的，还可以是先增加而后又减少的；凹弧宽度自导边向随边也可以是逐渐减少的；凹型面也可以排列为渐开线形、阿基米德螺线形等形状；多凹型面的形状、深度、宽度，多凹型面的排列组合方式还可以进一步做合理的改变。

实验验证如下：在一台得力3684型风扇扇叶推力面雕刻了十条凹型槽，各凹型槽的剖面呈圆弧形，深度相等，宽度相等，各凹型槽组成同心圆状(手工雕刻，有一定误差)。在驱动电机、风扇盘面大小、风扇螺距等其它条件均未改变情况下。对比雕刻凹型槽前后风速，在30厘米距离内按照平均值计算，最大值平均增加量为4.37％，平均值平均增加量为4.60％；考虑风速随距离增大而衰减，如果取10厘米内数据，最大值平均增加量为4.39％，平均值平均增加量为5.16％，如果只取5厘米数据，最大值平均增加量为5.16％，平均值平均增加量为6.24％。

实验材料：得力3684型6寸电风扇，额定电压5V额定功率3W

供电系统：交流---市电电网，直流---联想THINKPADX230i

测定工具：希玛AS836手持式分体式数字风速仪---测量风速、风温

优利德UT39C数字万用表---测量交流、直流电压

卡西欧PRG-130---测量气压

实验地点：北京市丰台区南四环西路128号院诺德中心3号楼802室2档风速改造前(测量距离：厘米，风速单位：米/秒)

实验时间	2015/6/17	15：12	2015/6/18	11：10	2015/6/18	12：46
									交、直流电压	V＝228	v＝5.14	V＝223	v＝5.14	V＝228	v＝5.14
气压、风温	992hpa	26.0`C	997hpa	26.2`C	996hpa	26.1`C
									测量距离cm	最大值m/s	平均值m/s	最大值m/s	平均值m/s	最大值m/s	平均值m/s	3次平均	3次平均
5	4.655	4.503	4.566	4.524	4.607	4.533	4.609	4.520
									10	4.147	4.04	4.198	4.126	4.139	4.045	4.161	4.070
15	3.98	3.873	4.013	3.915	3.987	3.932	3.993	3.907
									20	3.645	3.584	3.634	3.522	3.628	3.576	3.636	3.561
25	3.331	3.285	3.341	3.246	3.212	3.19	3.295	3.240
									30	3.066	2.935	2.971	2.879	2.986	2.879	3.008	2.898

2档风速改造后(测量距离：厘米，风速单位：米/秒)

实验时间	2015/6/25	13：10	2015/6/25	15：23	2015/6/26	11：11
									交、直流电压	V＝226	v＝5.14	V＝226	v＝5.14	V＝224	v＝5.14
气压、风温	991hpa	25.5`C	990hpa	25.5`C	991hpa	25.7`C
									测量距离cm	最大值m/s	平均值m/s	最大值m/s	平均值m/s	最大值m/s	平均值m/s	3次平均	3次平均
5	4.828	4.778	4.877	4.803	4.837	4.825	4.847	4.802
									10	4.277	4.184	4.308	4.248	4.35	4.278	4.312	4.237
15	4.098	3.988	4.144	4.064	4.147	4.08	4.130	4.044
									20	3.773	3.722	3.911	3.783	3.786	3.735	3.823	3.747
25	3.421	3.333	3.484	3.408	3.444	3.36	3.450	3.367
									30	3.113	3.013	3.156	3.057	3.131	3.026	3.133	3.032

改造后风速增加百分比

测量距离

最大值增加

平均值增加

5

3.72％

6.11％

6.81％

6.17％

4.99％

6.44％

5.16％

6.24％

10

3.13％

3.56％

2.62％

2.96％

5.10％

5.76％

3.61％

4.09％

15

2.96％

2.97％

3.26％

3.81％

4.01％

3.76％

3.41％

3.52％

20

3.51％

3.85％

7.62％

7.41％

4.36％

4.45％

5.16％

5.22％

25

2.70％

1.46％

4.28％

4.99％

7.22％

5.33％

4.70％

3.91％

30

1.53％

2.66％

6.23％

6.18％

4.86％

5.11％

4.18％

4.64％

平均

2.93％

3.43％

5.14％

5.25％

5.09％

5.14％

4.37％

4.60％

Claims

1.一种多凹型面螺旋桨，由桨毂和桨叶组成，螺旋桨叶片为翼型、弓型或者薄片型，其特征在于：螺旋桨叶片推力面在径向上是由多个凹型面组成，该凹型面的剖面形状为圆弧形，各凹型面自导边向随边方向呈凹槽型，各凹型槽围绕轴心组成同心圆状。

2.根据权利要求1所述的一种多凹型面螺旋桨，其特征在于：吸力面也有凹型槽与推力面凹凸位置相对应。

3.根据权利要求1所述的一种多凹型面螺旋桨，其特征在于：螺旋桨叶片为薄片型，叶片本体在径向上由多个凹型面组成。

4.根据权利要求1所述的一种多凹型面螺旋桨，其特征在于：各凹型面下凹深度自叶根向叶梢逐渐减少，凹弧宽度自导边向随边逐渐增大，各凹型面围绕轴心排列组成螺旋线形状。

5.根据权利要求1所述的一种多凹型面螺旋桨，其特征在于：凹型面的剖面形状是圆弧形、椭圆弧形、抛物线形、双曲线形、悬链线形、旋轮线形、渐开线形、折线形或者倒置梯形；凹型面的下凹深度自叶根向叶梢是逐渐减少的，或者是逐渐增加的，或者是先增加而后又减少的；凹型面宽度自导边向随边是逐渐增加的，或者是逐渐减少的；凹型面排列成同心圆形状，或者排列为渐开线、阿基米德螺线形状；多凹型面的形状、深度、宽度，多凹型面的排列组合方式能够进一步做合理的改变。