一种螺旋桨及运载工具的制作方法

本发明涉及运输机械领域，具体而言，涉及一种螺旋桨及运载工具。

背景技术：

通过螺旋桨在流体中的转动以为运载工具提供前进的动力，是目前常见的运载工具的动力形式。船舶、旋翼机等机械，均广泛采用了螺旋桨结构。

当运载工具的运行速度与螺旋桨的转速匹配时，可以具有较高的能量利用率。但这种运载工具在低速前进时，往往具有能量利用率低的弊端。

技术实现要素：

本发明提供了一种螺旋桨及运载工具，旨在解决现有技术中螺旋桨及运载工具存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种螺旋桨，包括叶片及转轴，叶片为螺旋板结构，叶片环设于转轴且与转轴相连，叶片的导程方向与转轴的长度方向一致；

螺旋桨的包络面包括第一端和第二端，第一端的横截面尺寸大于第二端的横截面尺寸。

在本发明的较佳的实施例中，叶片的数量为三片。

在本发明的较佳的实施例中，叶片的弧度跨度为240°到480°。

在本发明的较佳的实施例中，螺旋桨的包络面所围成空间的最大横截面靠近于第一端；

由第一端到最大横截面，包络面所围成空间的横截面尺寸逐渐增大；

由最大横截面到第二端，包络面所围成空间的横截面尺寸逐渐减小。

在本发明的较佳的实施例中，螺旋桨的长度与最大横截面的直径之比为2:1～4:1。

在本发明的较佳的实施例中，螺旋桨还包括驱动件，转轴上设有容置空间，驱动件置于容置空间中。

在本发明的较佳的实施例中，驱动件为轮毂电机。

一种运载工具，包括基体和上述的螺旋桨，螺旋桨设于运载工具的尾端，转轴靠近第一端的端部与基体相连。

在本发明的较佳的实施例中，运载工具上设有偶数个螺旋桨，偶数个螺旋桨在运载工具预设前进方向的两侧对称布置。

在本发明的较佳的实施例中，位于运载工具预设前进方向两侧的螺旋桨上的叶片的螺旋方向相反。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的螺旋桨，使用时，螺旋桨的包络面所围成空间的第一端大于第二端，使第一端连接于运载工具尾端，从而可以使螺旋桨具有良好的流体动力学性能。可以有效降低运载工具在低速前进时，螺旋桨本身产生的阻力，从而提高运载工具在低速前进时的能量利用率，具有节能的作用。

本发明通过上述设计得到的运载工具，其采用了上述的螺旋桨，能够在低速前进时也具有较高的能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式中实施例一提供的螺旋桨在第一视角下的结构示意图；

图2是本发明实施方式中实施例一提供的螺旋桨在第二视角下的结构示意图；

图3是本发明实施方式中实施例一提供的螺旋桨在第三视角下的结构示意图；

图4是沿图3中a-a方向的剖视图；

图5是图4中v部的局部放大图；

图6是本发明实施方式中实施例二提供的运载工具在第一视角下的结构示意图；

图7是本发明实施方式中实施例二提供的运载工具在第二视角下的结构示意图。

图标：100-螺旋桨；110-转轴；130-第一叶片；150-第二叶片；170-第三叶片；120-包络面；122-第一端；124-第二端；126-最大横截面；112-容置空间；114-轮毂电机；010-运载工具；200-基体。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1-图7。

本发明实施方式提供一种螺旋桨100。这种螺旋桨100包括叶片及转轴110，叶片连接于转轴110，叶片为螺旋板结构，叶片环设于转轴110，叶片的导程方向与转轴110的长度方向一致。螺旋桨100的包络面120所围成的空间包括第一端122、第二端124，第一端122的横截面尺寸大于第二端124的横截面尺寸。

这种螺旋桨100用于为运载工具010提供前进的动力。在工作过程中，靠近运载工具010前进方向的一端为第一端122，远离运载工具010前进方向的一端为第二端124。第一端122的横截面直径大于第二端124的横截面直径，使得螺旋桨100具有较好的尾流流场，从而具备较佳的流体动力学性能，能够减少螺旋桨100本身所带来的前进阻力。

进一步的，叶片的数量选择为三片。既可以避免叶片的转动产生空泡区，从而可以避免空泡区的产生导致能量利用率的下降，又可以避免在螺旋桨100的转动过程中，各叶片各自产生的流体运动互相发生干扰。

进一步的，各叶片的弧度跨度可以选择为240°到480°。具体的，可以选择为360°。选择上述设计的叶片，可以减少叶片转动过程中所形成的空泡区，进一步提升螺旋桨100的效率。

进一步的，螺旋桨100的包络面120所围成空间的最大横截面126靠近于第一端122。由第一端122到最大横截面126，包络面120的横截面尺寸逐渐增大；由最大横截面126到第二端124，包络面120的横截面尺寸逐渐减小。这种结构设计，使得螺旋桨100整体呈现出两端相对较小、中间相对较大的前后流线型结构，能够极大地减小螺旋桨100在流体中随运载工具010前进的阻力。

进一步的，螺旋桨100的长度与最大横截面126的直径之比为4:1～2:1。具体的，螺旋桨100的长度与最大横截面126的直径之比为3:1。既可以避免螺旋桨100由于过长而发生折断，又可以避免螺旋桨100由于横截面直径过大而产生较大的阻力。

进一步的，螺旋桨100上的叶片结构具有这样的特点：由螺旋桨100的第一端122到螺旋桨100的第二端124，叶片的厚度逐渐变薄；由叶片与转轴110的连接处到叶片远离转轴110的边缘，叶片的厚度逐渐变薄。

进一步的，现有的螺旋桨100与驱动件之间连接有冗杂的传动机构，凡经过一级传动机构，即会产生一定的能量损耗，经过多级传动之后，螺旋桨100的效率不理想。为了进一步提升效率，在螺旋桨100的转轴110上设置容置空间112，驱动件置于容置空间112中。具体的，驱动件选择为轮毂电机114。通过驱动件直接带动螺旋桨100运动，从而减少了用于传动机构上的能量损耗。

本发明实施方式还提供了一种运载工具010。这种运载工具010包括基体200和上述的螺旋桨100，螺旋桨100设于运载工具010的尾端，转轴110靠近第一端122的端部与基体200相连。

本发明实施方式提供的运载工具010可以包括任何一种采用上述螺旋桨100提供前进动力的运载工具010，如船舶、旋翼机等。

进一步的，运载工具010上设有偶数个螺旋桨100。偶数个螺旋桨100在运载工具010预设前进方向的两侧对称布置。

对称布置的偶数个螺旋桨100，使得运载工具010上各处的前进力均匀，便于前进方向的控制，避免发生偏斜。

进一步的，位于运载工具010预设前进方向两侧的螺旋桨100上的叶片的螺旋方向相反。

单个螺旋桨100在流体中转动时，不仅仅会产生向前的推力，还会产生侧向力。使运载工具010预设前进方向两侧的螺旋桨100上的叶片的螺旋方向相反，则可以使两侧的螺旋桨100所产生的侧向力互相抵消，从而可以避免侧向力对运载工具010的前进方向控制产生不良影响。

为了清楚说明本发明，本发明实施方式提供了关于螺旋桨100和运载工具010的实施例。

实施例一：

本实施例提供了一种螺旋桨100，请参阅图1、图2及图3，这种螺旋桨100包括转轴110、第一叶片130、第二叶片150和第三叶片170。

第一叶片130、第二叶片150和第三叶片170均环设于转轴110且与转轴110相连。

第一叶片130为螺旋板结构，且第一叶片130的导程方向与转轴110的长度方向一致。

第一叶片130在垂直于转轴110方向上的圆周跨度为360°。

第一叶片130、第二叶片150和第三叶片170结构和导程方向相同，且三者在圆周方向上均匀分布。

螺旋桨100的包络面120所围成空间包括第一端122和第二端124。第一端122的横截面直径大于第二端124的横截面直径。

螺旋桨100的包络面120所围成空间的最大横截面126靠近第一端122。由第一端122到最大横截面126，螺旋桨100的横截面尺寸逐渐增大；由最大横截面126到第二端124，螺旋桨100的横截面尺寸逐渐减小。

螺旋桨100的包络面120为曲面。

螺旋桨100的长度与最大横截面126的直径之比为3:1。

请参阅图4及图5，转轴110靠近第一端122处设有容置空间112。容置空间112中设有轮毂电机114，用于为螺旋桨100提供动力。

实施例二：

请参阅图6及图7，本发明实施例提供了一种运载工具010。这种运载工具010包括基体200和两个实施例一所述的螺旋桨100。

两个螺旋桨100设于基体200的尾端，且与基体200相连。

两个螺旋桨100在运载工具010中心线的两侧对称布置，且两个螺旋桨100上叶片的螺旋方向相反。

需要说明的是：

在本发明中，转轴110上容置空间112的作用是便于驱动件与转轴110的直接相连，从而减少在传动机构上的耗能，在本发明的其他实施方式中，若受限于转轴110的直径或强度，还可以在转轴110上固定连接一具有空心腔室的连接块，该连接块的直径可以大于转轴110，从而将轮毂电机114置于该连接块中；

在本发明中，运载工具010可以是船舶、旋翼机以及其他采用螺旋桨100提供推力的装置。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。