多凹型面螺旋桨的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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，习惯上称为风扇或栗叶等；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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 现有提尚螺旋奖推进效率的技术方案存在的问题，螺旋奖的推进效率提尚有限等 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。
[0007] 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】
[0008]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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011]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。
[0012] 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 叶片和叶片栗，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】
[0013] 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；
[0014] 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；
[0015] 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，栗叶片，涡轮等；
[0016] 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】
[0017] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。
【具体实施方式】 [0018] 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】 [0019] 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】 [0020] 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】 [0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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%。
[0024] 实验材料：得力3684型6寸电风扇，额定电压5V额定功率3W
[0025] 供电系统：交流市电电网，直流联想THINKPADX230i
[0026]测定工具：希玛AS836手持式分体式数字风速仪测量风速、风温
[0027]优利德UT39C数字万用表测量交流、直流电压
[0028]卡西欧PRG-130测量气压
[0029]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）
[0030]
[0031] 2档风速改造后（测量距离：厘米，风速单位：米/秒）
[0032]
【主权项】
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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】F03D1/06, F04D29/18, B64C11/18, B63H1/26, F03B3/12, F04D29/32
【公开号】CN205044931
【申请号】CN201520580119
【发明人】李清林
【申请人】李清林
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年8月5日