CN218986924U

CN218986924U - 一种腹板螺旋桨结构

Info

Publication number: CN218986924U
Application number: CN202223091403.0U
Authority: CN
Inventors: 朱雪源
Original assignee: Jiangsu Xinhang Ship Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Xinhang Ship Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2032-11-21

Abstract

本实用新型公开了一种腹板螺旋桨结构，包括桨毂、桨叶以及腹板，多个桨叶绕桨毂外周旋转对称分布，桨叶根部连接在桨毂上；桨叶迎水的一面为吸力面，另一面为推力面；所述腹板为宽度一致、厚度一致的圆弧板结构，腹板连接在推力面上，腹板在推力面上的正投影与桨叶剖面重合，腹板安装在桨叶上螺距最大或者弦长最大的位置；本实用新型的螺旋桨结构能够改变水流的速度方向，回收部分水流的横向速度，减弱水流对船尾的冲击，从而降低振动、噪声以及船体腐蚀。

Description

一种腹板螺旋桨结构

技术领域

本实用新型属于船舶推进器技术领域，具体涉及一种腹板螺旋桨结构。

背景技术

目前船舶的稳定性、减少噪声、节能减排已成为船舶运输行业重要的议题，在降低噪声，提高稳定性，提高推进效率、减少燃油消耗量、提高能源的利用率方面，目前较为常见的船舶推进节能的装置有消涡鳍、预旋导管、舵球、舵附推力鳍等，通过改善桨前来流或桨后艉流来提高螺旋桨的推进效率。

CLT螺旋桨，全称为尾流收缩叶梢有载螺旋桨，其螺距由根部至叶尖缓和增加，在叶尖处弦长最长，其与目前主流的螺旋桨桨叶螺距、弦长分布规律大有不同，不易在已有螺旋桨的基础上进行改装。螺旋桨在旋转过程中，推动水流产生纵向、横向和周向的速度，其中推力部分主要由纵向速度决定，这就导致一部分有主机传递到螺旋桨的功率一部分以横向速度的方式损失掉了，同时由于桨叶边缘处的压力较为集中，高速旋转时会产生振动和噪声。其次，横向的水流速度会冲击船体，影响船尾处的振动，产生噪声，水流的冲击也会加剧海水对船体的腐蚀，水流的横向速度会导致水流向外散发，使得桨毂处水流减少，压力降低，易产生毂涡。

发明内容

针对上述问题和技术需求，本实用新型提供一种新型的腹板螺旋桨结构，能够改变水流的速度方向，回收部分水流的横向速度，减弱水流对船尾的冲击，从而降低振动、噪声以及船体腐蚀。

本实用新型的技术方案如下：一种腹板螺旋桨结构，包括桨毂、桨叶以及腹板，多个桨叶绕桨毂外周旋转对称分布，桨叶根部连接在桨毂上；桨叶迎水的一面为吸力面，另一面为推力面；所述腹板为宽度一致、厚度一致的圆弧板结构，腹板连接在推力面上，腹板在推力面上的正投影与桨叶剖面重合，腹板安装在桨叶上螺距最大或者弦长最大的位置。

本方案中，将腹板设在推力面上，桨叶旋转时，水流从推力面的叶根处向叶梢散发，水流到达腹板时，被腹板截流，一部分水流的流向由横向转变为向后推，不但能降低冲向叶梢的水流量，降低叶梢压力，还能提高螺旋桨向后的推力。将腹板安装在桨叶螺距最大或弦长最大的位置，使腹板的弧长也为最大，能最大程度的收拢横向水流，以便在工作转速时达到最佳效果，而腹板正投影与桨叶剖面重合，表示腹板的本身为无扭转或凹凸的均匀圆弧，腹板始终垂直于桨叶，腹板由于具有一定厚度，在此状态下当在桨叶旋转时，能最大程度的降低腹板厚度对于水流的阻力，避免影响桨叶的转速。

进一步的，所述桨叶最大弦长处的厚度为t1，腹板厚度t2=（1±5%）*t1；腹板宽度d取螺旋桨直径D的2%～4%，即宽度d=(2%～4%)*D。在优选的实施例中，宽度d取值为2%*D，采用上述尺寸能够保证腹板有足够的强度，也使得腹板不会产生过大的阻力，令其可以减小振动和噪音的同时，还保持较高的性能。

进一步的，所述腹板与桨叶之间通过焊接连接，腹板和桨叶连接处靠近叶根的一侧设有圆倒角。由于腹板要承受横向水流的冲击，为了保证强度，在腹板和桨叶的连接处靠近叶根的一侧适当增料，以圆角方式过渡，不但增加了腹板强度，还能引导水流改变流向，向后推出。

在一个优选方案中，所述腹板和桨叶的制造材料相同，均为铜合金。腹板和桨叶采用同一材质不仅便于焊接，而且物理性能一致，运转时更为稳定；采用铜合金相比较钢类材料具有易加工，表面精度高，化学活性低，不易氧化的特点，而且铜离子属于重金属离子，有一定的毒理作用，表面难以附着生物，清理方便。

进一步的，所述桨叶旋转时先拨动水的一边为导边，水流从桨叶上脱离的一边为随边，腹板朝向叶梢一面在导边和随边处分别设有导边斜切面和随边斜切面，并且导边斜切面的斜度大于随边斜切面。将腹板的两端均设置成斜切面，当桨叶旋转时，腹板对水流的阻力更小，便于水流绕周向运动，更符合流体力学的规律。

进一步的，所述桨叶从叶根向叶梢方向，其弦长先增加后减少，叶梢的轮廓为圆弧形。

进一步的，所述叶梢沿其圆弧形轮廓设有增厚带，增厚带设在推力面上，增厚带从叶根向叶梢方向厚度逐渐增加。设置增厚带使得叶梢由薄变厚，相当于一个圆倒角的作用，能增加叶梢的强度，还能略微抑制水流的横向运动，使从叶梢脱离的水流向后偏转一定角度，减弱横向水压。

进一步的，所述桨毂周面上安装有四个桨叶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在桨叶的推力面上设置腹板，通过圆弧形腹板将水流向外散发的速度转为向后的速度，减弱毂涡，降低叶梢压力，减弱螺旋桨的振动和噪声；同时螺旋桨推动的水流横向速度减小，会减弱船尾处水流对船尾的冲击，增强船体稳定性，降低船舶的振动和腐蚀，腹板收集水流横向速度，回收能量来弥补因增设腹板增加的阻力，将腹板设置螺距或弦长最大处，使得收集的横向水流散发的能量大于阻力损失，可提高螺旋桨向后的推力。

附图说明

图1为螺旋桨吸力面的结构图；

图2为螺旋桨推力面的结构图；

图3为螺旋桨侧面的结构图；

图4为螺旋桨旋转时水流从桨叶的叶根向叶梢的流向图；

图5为单个桨叶的结构图；

图6为腹板的结构图；

图中标记为：桨毂1、桨叶2、叶根21、叶梢22、增厚带221、导边23、随边24、腹板3、导边斜切面31、随边斜切面32、吸力面4、推力面5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1-6所示为本实用新型腹板螺旋桨结构，包括桨毂1、桨叶2以及腹板3，四个桨叶2绕桨毂1外周旋转对称分布，桨叶2根部连接在桨毂1上；桨叶2迎水的一面为吸力面4，另一面为推力面5；所述腹板3为宽度一致、厚度一致的圆弧板结构，腹板3连接在推力面5上。所述桨叶最大弦长处的厚度为t1，腹板厚度t2=（1±5%）*t1；腹板宽度d取螺旋桨直径D的2%～4%，即宽度d=(2%～4%)*D。在优选的实施例中，宽度d取值为2%*D，采用上述尺寸能够保证腹板3有足够的强度，也使得腹板3不会产生过大的阻力，令其可以减小振动和噪音的同时，还保持较高的性能。

由于腹板3要承受横向水流的冲击，为了保证强度，在一个优选实施例中，腹板3与桨叶2之间通过焊接连接，腹板3和桨叶2连接处靠近叶根21的一侧设有圆倒角；以圆角方式过渡，在腹板3和桨叶2的连接处靠近叶根21的一侧适当增料，不但增加了腹板3强度，还能引导水流改变流向，向后推出。所述桨叶2旋转时先拨动水的一边为导边23，水流从桨叶2上脱离的一边为随边24，腹板3朝向叶梢22一面在导边23和随边24处分别设有导边斜切面31和随边斜切面32，并且导边斜切面31的斜度大于随边斜切面32。

所述腹板3在推力面5上的正投影与桨叶剖面重合，腹板3安装在桨叶2上螺距最大或者弦长最大的位置。腹板3正投影与桨叶剖面重合，表示腹板3的本身为无扭转或凹凸的均匀圆弧，腹板3始终垂直于桨叶2，腹板3由于具有一定厚度，在此状态下当在桨叶2旋转时，能最大程度的降低腹板3厚度对于水流的阻力，避免影响桨叶2的转速。腹板3收集水流横向速度，回收能量来弥补因增设腹板增加的阻力，将腹板3设置螺距或弦长最大处，使得收集的横向水流散发的能量大于阻力损失，可提高螺旋桨向后的推力。

所述桨叶2从叶根21向叶梢22方向，其弦长先增加后减少，叶梢22的轮廓为圆弧形。叶梢22沿其圆弧形轮廓设有增厚带221，增厚带221设在推力面5上，增厚带221从叶根21向叶梢22方向厚度逐渐增加。设置增厚带221使得叶梢22由薄变厚，相当于一个圆倒角的作用，能增加叶梢22的强度，还能略微抑制水流的横向运动，使从叶梢脱离的水流向后偏转一定角度，减弱横向水压。

所述腹板3和桨叶2的制造材料相同，均为铜合金。腹板3和桨叶2采用同一材质不仅便于焊接，而且物理性能一致，运转时更为稳定；采用铜合金相比较钢类材料具有易加工，表面精度高，化学活性低，不易氧化的特点，而且铜离子属于重金属离子，有一定的毒理作用，表面难以附着生物，清理方便。

本实用新型螺旋桨结构能够改善桨叶2的压力分布，降低螺旋桨的噪声，更具有稳定性和隐秘性，对不同的桨形，以螺距或弦长为准，选取适应安装的位置以及腹板的尺寸，能提高螺旋桨的推进效率，降低燃油消耗，提高船舶的整体性能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的几个实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：包括桨毂、桨叶以及腹板，多个桨叶绕桨毂外周旋转对称分布，桨叶根部连接在桨毂上；桨叶迎水的一面为吸力面，另一面为推力面；所述腹板为宽度一致、厚度一致的圆弧板结构，腹板连接在推力面上，腹板在推力面上的正投影与桨叶剖面重合，腹板安装在桨叶上螺距最大或者弦长最大的位置。

2.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述桨叶最大弦长处的厚度为t1，腹板厚度t2=（1±5%）*t1；腹板宽度d取螺旋桨直径D的2%～4%，即宽度d=(2%～4%)*D。

3.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述腹板与桨叶之间通过焊接连接，腹板和桨叶连接处靠近叶根的一侧设有圆倒角。

4.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述腹板和桨叶的制造材料相同，均为铜合金。

5.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述桨叶旋转时先拨动水的一边为导边，水流从桨叶上脱离的一边为随边，腹板朝向叶梢一面在导边和随边处分别设有导边斜切面和随边斜切面，并且导边斜切面的斜度大于随边斜切面。

6.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述桨叶从叶根向叶梢方向，其弦长先增加后减少，叶梢的轮廓为圆弧形。

7.根据权利要求6所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述叶梢沿其圆弧形轮廓设有增厚带，增厚带设在推力面上，增厚带从叶根向叶梢方向厚度逐渐增加。

8.根据权利要求1所述的一种腹板螺旋桨结构，其特征在于：所述桨毂周面上安装有四个桨叶。