TWI410356B - 用於船隻的安全螺旋槳 - Google Patents

Description

用於船隻的安全螺旋槳

本發明係有關一種安全螺旋槳，特別是 指一種船隻用的安全螺旋槳。「船隻」一詞包括小船以及裝備舷外發動機的救生艇或補給船；從裝備艙內/舷外發動機的遊艇與快艇，到貨船、油輪及軍艦等大船，全都包含在內。

船隻旋轉式螺旋槳對於碰觸到它們的人員(例如游泳者或動物(例如海中生物)而言，一直是危險來源。此外，在淺水中，螺旋槳葉片傾向於挖入河床、湖底、或海床，不僅損及螺旋槳，同時造成環境損害。

減輕這個問題的解決方法之一是開發出所謂的「環形螺旋槳」，其在葉片末端周圍具有或連續、或中斷的環形，以防止或減少葉片前緣與任何障礙物之間的接觸。然而，這種環形螺旋槳在逆向運作時，其性能通常會明顯降低。

本發明的一個目的是要提供一種用於船隻的安全螺旋槳，其可降低螺旋槳葉片前緣對於任何障礙物所造成的任何損害。

本發明的更佳目的是要提供這樣的用於船隻的安全螺旋槳，並且將安全構件整合進、或安裝進葉片前緣。

本發明的另一個更佳目的是要提供這樣的用於船隻的安全螺旋槳，其中安全構件的位置與傳統螺旋槳相較之下，對於螺旋槳的性能具有極小(若有的話)的負面作用。

本發明的另一個更佳目的是要提供這樣的用於船隻的安全螺旋槳，並且當葉片打到某個障礙物時，對於葉片的損害極小(若有的話)。

本發明的另一個更佳目的是要提供這樣的用於船隻的安全螺旋槳，並且在葉片中裝備防氣穴孔，以便提高螺旋槳的性能。

本發明的其他更佳目的將從以下描述中清楚呈現。在一個面向中，本發明包括：一種用於船隻的安全螺旋槳，具有一個葉轂及數個葉片的樣式，其中每個葉片都有一個前緣，從鄰接葉轂的葉片近端延伸到與葉轂相隔的末端；及每個葉片的前緣至少50%分別裝備了安全構件，每個安全構件的厚度及/或高度皆大於前緣，且安全構件至少有一部份是以螺旋槳的旋轉前進方向，從葉片的推進或驅動面延伸出去。

注意：對於以順時針方向旋轉的螺旋槳而言(從葉轂的尾端觀之)，葉片的每個推進或驅動面上的安全構件看起來是朝向螺旋槳的尾端。

安全構件最好延伸超過葉片前緣長度的50%，且具有較大的高度，使得安全裝置可比未裝備安全構件的前緣其餘部分更先打到任何障礙物。

雖然安全構件可在整個前緣上具有一致的高度，但也 可在朝向葉片末端處具有相對較大的高度。

雖然安全構件的位置之中心軸可平行於、或對齊前緣，但中心軸最好是以從葉片近端到末端的方向，逐漸領先葉片前緣。安全構件最好是順暢地融入葉片的鄰接部分。安全構件可安裝在葉片上(例如藉由焊接或以銅鋅合金焊接)，或是與葉片一體成形。

安全構件對於葉片前緣的相對高度；安全構件對於葉片厚度的相對厚度；及/或安全構件中心軸領先葉片前緣的相對程度，皆可予以變化，以便符合安全螺旋槳的特定用途。

每個葉片最好都至少裝備一個防氣穴孔。從平面圖觀之，每個防氣穴孔可為圓形、正方形、長方形、或變化版長方形(亦即具有半圓形末端的長方形)。

防氣穴孔的每個側壁最好都以大致平行於螺旋槳的旋轉軸方向，穿過葉片延伸出去。

在第二個面向中，本發明包括一種螺旋槳，特別適用於船隻，具有一個葉轂及數個葉片的樣式，其中每個葉片都有一個前緣及後緣，從鄰接葉轂的葉片近端延伸到與葉轂相隔的末端；其中：至少有一個防氣穴孔穿過每個葉片延伸出去，與葉片的個別前緣及後緣相隔開來。

從平面圖觀之，每個防氣穴孔可為圓形、正方形、長方形、變化版長方形(亦即具有半圓形末端的長方形)、或其他形狀。

每個防氣穴孔的每個側壁最好大致平行於葉轂的旋轉軸。

每個防氣穴孔最好至少相隔葉片前緣與後緣之間距離的50%，測量位置是在葉轂。

每個防氣穴孔的相隔距離最好是從葉轂到葉片末端之距離的20%到70%。

對於正方形、長方形、及變化形狀的防氣穴孔而言，防氣穴孔的相對側壁最好大致平行於防氣穴孔的中心軸延伸出去，而防氣穴孔則大致從葉轂以放射狀延伸出去。

在第三個面向中，本發明包括第一個面向的一個安全螺旋槳，其包含第二個面向的防氣穴孔。

在第一圖到第五圖所示的第一個實施例中，將一種「從貨架取得」的螺旋槳10的三個葉片40一一作了變更，以便納入本發明的安全構件50。

對於熟悉此工藝的人而言，顯而易見的是，安全構件50可與葉片40整合起來製造；而螺旋槳10葉片40的數量、尺寸、及形狀將取決於按照本發明所製造的個別安全螺旋槳之特定用途。

在所示的特定實施例中，螺旋槳10具有一個葉轂20，有三個等間隔的葉片40，下文將詳細說明。

葉轂20具有一個外側管狀體21，其往外朝向一個尾端22。

一個內側管狀體23藉由三個間隔的肋柱24連接到 外側管狀體21；其中的外側管狀體21、內側管狀體23、及肋柱24界定出三個通過葉轂20的排氣通道25。

內側管狀體23具有一個管狀震動阻尼體26，其支撐住一個花鍵式管狀驅動體27，該驅動體可裝設在適當電力來源的輸出軸(未顯示)上(例如舷外發動機/艙內/舷外驅動裝置或艙內發動機的驅動軸或螺旋槳軸)。

每個葉片40都具有一個弧形前緣41，其具有一個鄰接葉轂20的近端42及一個位於葉片40周圍的末端43，其中的末端43通向葉片40的後緣44。

葉片40的前緣41用機器加工出一個凹處45，約涵蓋前緣41長度的70-80%。在下文所述的特定範例中，凹處45的深度約4-5mm，其中的安全構件50形成一個直徑6mm的桿狀或圓柱，下文將作說明。

對於熟悉此工藝的人而言，顯而易見的是，當使用特定厚度或直徑的材料來製造安全構件50時，凹處45的深度可淺到只有1mm(舉例來說)，使得安全構件50相對於葉片40的前緣41之相對高度可作變化，以符合特定用途。

本範例中的安全構件50是由一段直徑6mm的鋁條所形成，其被放在凹處45中，且安全構件50的中心軸以從近端42到末端43的方向，從葉片40的前緣41逐漸前進。(如前文所述，從側邊觀之，安全構件50延伸到葉片40的推進或驅動面後端，亦即朝向葉轂20的尾端22。)

對於反方向旋轉的螺旋槳10而言，螺旋槳10將是所示螺旋槳10的「鏡像」。

雖然安全構件50的中心軸最好是以從近端42到末端43的方向，逐漸從葉片40的前緣41延伸出去，但這一點並非本發明的必要條件，中心軸亦可平行於、或對齊葉片40的前緣41。

針對第一圖到第五圖所示的第一個實施例的螺旋槳10所進行的實驗顯示，與改變前的螺旋槳相較之下，在前進方向中沒有性能減損的情形(而速度確實有極輕微增快的現象)。此外，當以反方向運作時，變化版螺旋槳10的效率鮮少(若有的話)減損。

安全構件50的輪廓最好是「混進」或「融入」鄰接安全構件50的葉片40的輪廓中。

雖然本實施例的安全構件50是由實心鋁條所製成，亦可由木材或U形剖面材料(舉例來說)製成。

對於熟悉此工藝的人而言，顯而易見的是，安全構件50可在製造時與每個葉片40一體成形。

安全構件50可由與螺旋槳10 相同的材質製成，例如金屬(例如鋁)、塑膠(可為強化纖維)、“Kevlar”(商標)、碳纖維、或其他合適材料；或者可針對其衝擊強度(舉例來說)來選擇材質。

在極淺水中所進行的實驗顯示，葉片40並未切入下方河床中，但螺旋槳10傾向於「行走」在河床上，直到達到較深水域為止。此外，鮮少(若有的話)對葉片40 (或安全構件50)造成損害，故可減少螺旋槳10不均衡或葉片40發生故障的情形。

雖然安全構件50可達每個葉片40的前緣之全長，但安全構件50最好是沿著前緣41的該部分延伸，使得安全構件50可在前緣41的其餘部分接觸到任何障礙物之前，先打到障礙物。

若喜歡也可讓安全構件50延伸超過葉片40的末端43，藉此沿著後緣44延伸一小段距離。

第六圖到第九圖顯示第二個實施例螺旋槳110，其中的三個葉片140(在葉轂120周圍)具有直線形後緣144。

安全構件150以前文第一圖到第四圖的第一個實施例所述方式，沿著每個葉片140的前緣143延伸出去。

如第七圖與第八圖所示，安全構件150是從每個葉片140的推進或驅動面149延伸出去，使得從側邊觀之，其是從葉片140的前緣143朝著葉轂120的尾端122延伸。

在本實施例中，每個葉片140分別配備一個防氣穴孔160，其位置約在前緣143 與後緣144之間的中點處，且約在離葉轂120的半徑距離50%處。

每個防氣穴孔160都具有一個縱軸，其大致與葉轂120的中心線(或旋轉軸)成放射狀。

在本實施例中，每個防氣穴孔160都呈現變化版長方形，具有平行側壁161、162，藉由半圓形端壁163、 164互相連接。

如第九圖所示，平行側壁161、162大致平行於葉轂120的中心線，且向葉片140的相對面傾斜。

針對本實施例的螺旋槳110所進行的測試顯示，螺旋槳110在範圍廣泛的運作條件下很少(若有的話)遭受氣穴現象，藉此可降低因氣穴所造成的任何性能減損情形，例如在引擎高速轉動下，或是在突然加速時。此外，螺旋槳110在反方向運作時具有良好性能。

第十圖顯示防氣穴孔160的替代形狀，包括長方形260、正方形360、及圓形460。

在另一個替代形狀中(未顯示)，防氣穴孔160可為「掛勾形」，並可遵照葉片140的形狀。

葉片140、240、340、440上的防氣穴孔160、260、360、460之尺寸、形狀、及位置可予以變化，以符合特定的使用場所。

此外，防氣穴孔160的平行側壁161、162可往前或往後傾斜，或是垂直於葉片140的相對面。

螺旋槳110具有安全構件150的雙重優點，利用防氣穴孔160來提供一種運作安全的船隻用的螺旋槳，並且與現有螺旋槳相較之下，性能不但沒有減損，甚至改善了。

可對所述實施例進行各種改變，卻不背離本發明在所附申請專利範圍中的定義。

10‧‧‧螺旋槳

20‧‧‧葉轂

40‧‧‧葉片

21‧‧‧外側管狀體

22‧‧‧尾端

23‧‧‧內側管狀體

24‧‧‧肋柱

25‧‧‧排氣通道

26‧‧‧管狀震動阻尼體

27‧‧‧花鍵式管狀驅動體

41‧‧‧前緣

42‧‧‧近端

43‧‧‧末端

44‧‧‧後緣

45‧‧‧凹處

50‧‧‧安全構件

110‧‧‧螺旋槳

140‧‧‧葉片

120‧‧‧葉轂

144‧‧‧後緣

150‧‧‧安全構件

143‧‧‧前緣

149‧‧‧驅動面

122‧‧‧尾端

160‧‧‧防氣穴孔

161、162‧‧‧平行側壁

163、164‧‧‧半圓形端壁

260‧‧‧長方形

360‧‧‧正方形

460‧‧‧圓形

了讓發明充分被瞭解，現在將參照附圖來說明更佳實施例，其中：

第一圖：是按照本發明的第一個螺旋槳實施例的前視圖。

第二圖：是按照本發明的第一個螺旋槳實施例的後視圖。

第三圖：分別是第一個實施例的立體圖。

第四圖：第一個實施例的側邊立視圖。

第五圖：是第一個實施例的正面透視圖，分別顯示一個葉片在線段A-A到E-E的剖面圖。

第六圖：是按照本發明的第二個螺旋槳實施例正面的前視圖。

第七圖：是第二個實施例的立體圖。

第八圖：是第二個實施例的側邊立視圖。

第九圖：是第八圖a-a線段剖面圖。

第十圖：是正面立視圖，顯示第二個實施例防氣穴孔的三種替代形狀。

10‧‧‧螺旋槳

20‧‧‧葉轂

40‧‧‧葉片

21‧‧‧外側管狀體

41‧‧‧弧形前緣

42‧‧‧近端

43‧‧‧末端

44‧‧‧後緣

50‧‧‧安全構件

Claims (12)

1. 一種用於船隻的安全螺旋槳，具有一個葉轂及數個葉片的樣式，其中每一個葉片都有一個前緣及一個後緣，從鄰接葉轂的葉片近端延伸到與葉轂相隔的末端；且每個葉片的前緣至少50%裝備了一個安全構件，其特徵在於：每個安全構件的厚度及/或高度皆大於前緣，且安全構件至少有一部份是以螺旋槳的旋轉前進方向，從葉片的推進或驅動面延伸出去，安全構件的中心軸大致平行於、或對齊前緣，或是中心軸以從葉片近端到末端的方向，逐漸領先葉片前緣，且安全件順暢地融入葉片的鄰接尾面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中對於以順時針方向旋轉(從葉轂的尾端觀之)的螺旋槳而言，葉片的每個推進或驅動面上的安全構件看起來是朝向螺旋槳的尾端。
3. 依據申請專利範圍第1或2項所述用於船隻的之安全螺旋槳，其中安全構件延伸超過葉片前緣長度的50%，且具有較大的高度，使得安全構件可比未裝備安全構件的前緣其餘部份更先打到障礙物。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中安全構件在整個前緣上具有一致高度，或是在朝向葉片末端處具有相對較大的高度。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中安全構件安裝在葉片上，或是與葉片一體成 型。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中每個葉片至少裝備一個防氣穴孔。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中從平面圖觀之每個防氣穴孔可為圓形、正方形、長方形或變化版長方形。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中防氣穴孔的側壁或每個側壁以大致平行於螺旋槳的旋轉軸方向，穿過葉片延伸出去。
9. 依據申請專利範圍第7項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中防氣穴孔的側壁或每個側壁以大致平行於螺旋槳的旋轉軸方向延伸出去。
10. 依據申請專利範圍第7項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中防氣穴孔或每個防氣穴孔至少相隔葉片前緣與後緣之間距的50%，測量位置是在葉轂。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中防氣穴孔或每個防氣穴孔的相隔距離是從葉轂到葉片末端之距離的20%到70%。
12. 依據申請專利範圍第9項所述之用於船隻的安全螺旋槳，其中對於正方形、長方形、或變化版長方形的防氣穴孔而言，防氣穴孔的相對側壁大致平行於防氣穴孔的中心軸延伸出去，該心軸則大致從葉轂以放射狀延伸出去。