對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，包括共軸設(shè)置的前槳、后槳；前槳由船體內(nèi)部的燃?xì)廨啓C(jī)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后槳由其尾部的電動(dòng)機(jī)吊艙驅(qū)動(dòng)；前槳包括前槳槳葉、前槳槳轂、前槳槳帽；后槳包括后槳槳轂、后槳槳葉；后槳槳轂、前槳槳帽、前槳槳轂的橫截面均為圓形；后槳槳轂與前槳槳帽的母線為一段連貫的正弦曲線段，其中后槳槳轂直徑大于前槳槳帽的直徑；正弦曲線段曲線首尾端的切線與螺旋槳的軸線平行；當(dāng)驅(qū)動(dòng)前槳的主機(jī)工作時(shí)，前槳槳轂帶動(dòng)前槳槳葉及前槳槳帽轉(zhuǎn)動(dòng)，前槳槳葉產(chǎn)生推力，同時(shí)向后推出旋轉(zhuǎn)尾流，前槳槳轂附近流動(dòng)貼合前槳槳帽流向后槳槳轂；驅(qū)動(dòng)后槳的電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，后槳槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)回收前槳旋轉(zhuǎn)尾流，從而回收能量，前槳槳帽的來流平順流過。
【專利說明】
對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，屬于船舶設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳的型式有多種，其中對(duì)于前后槳獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的螺旋槳來說，前槳通常由 船體內(nèi)部的燃?xì)廨啓C(jī)(或電機(jī))帶動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)前螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng);后槳通常采用吊艙式電力推進(jìn)型 式。從節(jié)能原理的角度出發(fā)，對(duì)轉(zhuǎn)槳的型式主要是采用后槳與前槳反轉(zhuǎn)，從而回收前槳尾渦 中的能量，達(dá)到節(jié)能的效果。然而，現(xiàn)有對(duì)轉(zhuǎn)槳型式對(duì)轂渦損失的考慮不夠充分，槳轂槳帽 銜接型式都沒有經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，常規(guī)對(duì)轉(zhuǎn)槳的前槳槳轂采用圓臺(tái)的形狀，大端在船首方向， 小端在船尾方向，會(huì)產(chǎn)生大量的渦，進(jìn)而造成能量的損失，不能充分發(fā)揮對(duì)轉(zhuǎn)槳節(jié)能的效 果，與對(duì)轉(zhuǎn)槳的設(shè)計(jì)初衷不一致。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有對(duì)轉(zhuǎn)槳型式對(duì)轂渦損失的考慮不夠充 分，槳轂槳帽銜接型式都沒有經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生大量的渦，進(jìn)而造成能量的損失，不能 充分發(fā)揮對(duì)轉(zhuǎn)槳節(jié)能的效果。
[0004] 本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：
[0005] -種對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，包括共軸設(shè)置的前槳、后槳;前槳由船體內(nèi)部的 燃?xì)廨啓C(jī)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后槳由其尾部的電動(dòng)機(jī)吊艙3驅(qū)動(dòng);所述前槳包括前槳槳葉1、前槳槳 轂2、前槳槳帽4;所述后槳包括后槳槳轂5、后槳槳葉6;所述后槳槳轂5、前槳槳帽4、前槳槳 轂2的橫截面均為圓形；后槳槳轂5與前槳槳帽4的母線為一段連貫的正弦曲線段7,其中后 槳槳轂5直徑大于前槳槳帽4的直徑；正弦曲線段7曲線首尾端的切線與螺旋槳的軸線8平 行；當(dāng)驅(qū)動(dòng)前槳的主機(jī)工作時(shí)，前槳槳轂2帶動(dòng)前槳槳葉1及前槳槳帽4轉(zhuǎn)動(dòng)，前槳槳葉1產(chǎn)生 推力，同時(shí)向后推出旋轉(zhuǎn)尾流，前槳槳轂2附近流動(dòng)貼合前槳槳帽4流向后槳槳轂5;驅(qū)動(dòng)后 槳的電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，后槳槳葉6轉(zhuǎn)動(dòng)回收前槳旋轉(zhuǎn)尾流，從而回收能量，前槳槳帽4的來流平 順流過，不產(chǎn)生過多渦旋耗散。
[0006] 本技術(shù)方案提供了一套對(duì)轉(zhuǎn)槳前槳槳帽與后槳槳轂形狀配合的設(shè)計(jì)型式，重點(diǎn)在 于其水動(dòng)力性能的合理性，從而可以達(dá)到節(jié)能的目的。
[0007] 進(jìn)一步的，所述前槳槳轂2呈圓柱形，其直徑與所述前槳槳帽4的前端相同，兩者平 滑對(duì)接。
[0008] 進(jìn)一步的，所述前槳槳葉1與前槳槳轂2為一體式結(jié)構(gòu)。
[0009] 進(jìn)一步的，設(shè)前槳的直徑為D，在前槳槳帽4的末端邊緣通過半徑為0.4%D的面倒 圓光順過度;在后槳槳轂5的前端邊緣采用半徑為1.2%D的面倒圓來光順過度;前槳槳帽4 與后槳槳轂5之間的間隙為1%D。
[0010] 進(jìn)一步的，對(duì)于正弦曲線段7的形狀確定由電動(dòng)機(jī)吊艙3船首方向端的半徑R以及 前槳槳轂2船尾方向端的半徑r以及這兩個(gè)端面之間的距離L共同確定;在XOY坐標(biāo)系中，原 點(diǎn)O位于電動(dòng)機(jī)吊艙3船首方向端而園的園心份習(xí)_X鈾TF卞·_指向船首，Y軸正方向垂直向 上，則正弦曲線段7形狀表達(dá)為
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0012] 1)充分考慮對(duì)轉(zhuǎn)槳型式對(duì)轂渦損失，對(duì)槳轂槳帽銜接型式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免產(chǎn) 生大量的渦，從而避免能量的損失，發(fā)揮更好的節(jié)能效果。
[0013] 2)將前槳槳轂設(shè)計(jì)成圓柱形，打破了傳統(tǒng)的圓臺(tái)狀設(shè)計(jì)型式的慣常設(shè)計(jì)。
[0014] 3)后槳槳轂外徑大于前槳槳轂，大端在后，也打破了現(xiàn)有技術(shù)大端在前的慣常設(shè) 計(jì)。
[0015] 4)正弦曲線段母線精心設(shè)計(jì)，并通過大量的模擬與試驗(yàn)選定最佳的正弦曲線線 型，同時(shí)對(duì)后槳槳轂及前槳槳帽相對(duì)應(yīng)的邊緣進(jìn)行特定半徑的圓弧倒角設(shè)計(jì)，優(yōu)化效果更 加。
[0016] 5)后槳槳轂與前槳槳帽之間留有特定的間隙，兼顧設(shè)計(jì)上的安全性以及運(yùn)行效 率。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)的立體示意圖。由于本實(shí)用新型所 需著重表達(dá)的結(jié)構(gòu)部分涉及平滑過度的線型，純線框圖難以清晰表達(dá)，因此圖1采用邊界清 晰的效果圖進(jìn)行表達(dá)。
[0018] 圖2是與圖1相對(duì)應(yīng)的線框圖。
[0019] 圖3是本實(shí)用新型對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0020] 圖中，1前槳槳葉；2前槳槳轂;3吊艙（內(nèi)含電動(dòng)機(jī)）；4前槳槳帽；5后槳槳轂;6后槳 槳葉;7設(shè)計(jì)曲線;8前后槳軸線。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0022] 參見圖1-圖3,一種適用于對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳系統(tǒng)的槳轂及槳帽連接型式。該設(shè)計(jì)應(yīng)用于 前槳槳轂、前槳槳帽以及后槳槳轂上，通過形狀之間的相互配合，達(dá)到節(jié)能的目的。
[0023] 該結(jié)構(gòu)型式主要由非常規(guī)前槳槳轂尺寸、特殊形狀前槳槳帽，以及配合前槳尾流 的后槳槳轂形狀共同構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)關(guān)系如下：
[0024]如附圖1-圖3所示，前槳由1、2、4三部分構(gòu)成;后槳由5、6兩部分構(gòu)成，而后槳由3中 的電機(jī)M驅(qū)動(dòng);前后槳共軸線，8表示該軸線;7標(biāo)出了一段正弦曲線，這條正弦曲線是本實(shí)用 新型的核心，它的形狀設(shè)計(jì)決定了槳轂附近區(qū)域的水流節(jié)能與否。
[0025]常規(guī)對(duì)轉(zhuǎn)槳的前槳槳轂采用圓臺(tái)的形狀，大端在船首方向，小端在船尾方向，本設(shè) 計(jì)創(chuàng)新采用圓柱形槳轂2,相較于大端在前的情況，更利于節(jié)能，相對(duì)于大端在后的情況有 更大的強(qiáng)度以及合理的重量分配;前槳槳葉1與槳轂2-體，前槳槳帽4安裝于前槳槳轂2的 船尾方向一端，其船首方向端直徑與前槳槳轂直徑相等，其側(cè)面重合于曲線7繞槳軸線8旋 轉(zhuǎn)所形成的曲面;在槳帽4的末端邊緣通過半徑為0.4%D的面倒圓光順過度(D表示前槳直 徑，下同）；吊艙3中的電動(dòng)機(jī)M帶動(dòng)后槳槳轂5連同后槳槳葉6轉(zhuǎn)動(dòng)，后槳槳轂5的側(cè)面同樣重 合于曲線7繞槳軸線8旋轉(zhuǎn)所形成的曲面，其船首方向端采用半徑為1.2%D的面倒圓來光順 過度;確保前槳槳帽4與后槳槳轂5之間的間隙為1%D。
[0026] 對(duì)于正弦曲線段7的形狀確定主要由吊艙3船首方向端的半徑R以及前槳槳轂2船 尾方向端的半徑r以及這兩個(gè)端面之間的距離L共同確定。在XOY坐標(biāo)系中，原點(diǎn)0位于吊艙3 船首方向端面圓的圓心位置，X軸正方向指向船首，Y軸正方向垂直向上，則其形狀可以表達(dá) 為：
[0027]
[0028] 正弦曲線平滑光順，上一個(gè)波峰到最近的波谷過程中起伏平緩，從而不會(huì)導(dǎo)致過 多的能量損失，同時(shí)曲線首尾端的切線與螺旋槳的軸線8平行可保證與前后結(jié)構(gòu)物的過度 光順，如附圖1、3所示。
[0029] 本實(shí)用新型為特定形狀的設(shè)計(jì)，于工程實(shí)用安裝后，為主機(jī)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所帶動(dòng) 的結(jié)構(gòu)物，無需特別操作。
[0030] 當(dāng)驅(qū)動(dòng)前槳的主機(jī)工作時(shí)，前槳槳轂帶動(dòng)槳葉及槳帽轉(zhuǎn)動(dòng)，槳葉產(chǎn)生推力，同時(shí)向 后推出旋轉(zhuǎn)尾流，前槳槳轂附近流動(dòng)貼合前槳槳帽流向后槳槳轂;驅(qū)動(dòng)后槳的電動(dòng)機(jī)工作 時(shí)，后槳轉(zhuǎn)動(dòng)回收前槳旋轉(zhuǎn)尾流，從而回收能量，前槳槳帽的來流平順流過，不產(chǎn)生過多渦 旋耗散。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，其特征在于： 包括共軸設(shè)置的前槳、后槳;前槳由船體內(nèi)部的燃?xì)廨啓C(jī)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后槳由其尾部的 電動(dòng)機(jī)吊艙(3)驅(qū)動(dòng)； 所述前槳包括前槳槳葉（1)、前槳槳轂(2)、前槳槳帽（4);所述后槳包括后槳槳轂(5)、 后槳槳葉(6); 所述后槳槳轂(5 )、前槳槳帽(4 )、前槳槳轂(2)的橫截面均為圓形； 后槳槳轂(5)與前槳槳帽(4)的母線為一段連貫的正弦曲線段(7)，其中后槳槳轂(5)直 徑大于前槳槳帽(4)的直徑； 正弦曲線段(7)曲線首尾端的切線與螺旋槳的軸線(8)平行； 當(dāng)驅(qū)動(dòng)前槳的主機(jī)工作時(shí)，前槳槳轂(2)帶動(dòng)前槳槳葉（1)及前槳槳帽(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，前槳槳 葉（1)產(chǎn)生推力，同時(shí)向后推出旋轉(zhuǎn)尾流，前槳槳轂(2)附近流動(dòng)貼合前槳槳帽(4)流向后槳 槳轂(5);驅(qū)動(dòng)后槳的電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，后槳槳葉(6)轉(zhuǎn)動(dòng)回收前槳旋轉(zhuǎn)尾流，從而回收能量， 前槳槳帽(4)的來流平順流過，不產(chǎn)生過多渦旋耗散。2. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前槳槳轂(2)呈 圓柱形，其直徑與所述前槳槳帽(4)的前端相同，兩者平滑對(duì)接。3. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前槳槳葉（1)與 前槳槳轂(2)為一體式結(jié)構(gòu)。4. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:設(shè)前槳的直徑為D，在 前槳槳帽(4)的末端邊緣通過半徑為0.4%D的面倒圓光順過度;在后槳槳轂(5)的前端邊緣 采用半徑為1.2%D的面倒圓來光順過度;前槳槳帽(4)與后槳槳轂(5)之間的間隙為1%D。5. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)轉(zhuǎn)槳前后槳槳轂連接結(jié)構(gòu)，其特征在于： 對(duì)于正弦曲線段（7)的形狀確定由電動(dòng)機(jī)吊艙（3)船首方向端的半徑R以及前槳槳轂 (2)船尾方向端的半徑r以及這兩個(gè)端面之間的距離L共同確定;在XOY坐標(biāo)系中，原點(diǎn)O位于 電動(dòng)機(jī)吊艙(3)船首方向端而_的_心份詈，X軸iF方向指向船首，Y軸正方向垂直向上，則 正弦曲線段(7)形狀表達(dá)爻
【文檔編號(hào)】B63H5/10GK205440823SQ201620007849
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日
【發(fā)明人】劉洋浩, 周志勇, 吳小平, 張雨新
【申請(qǐng)人】上海船舶研究設(shè)計(jì)院