螺旋桨的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种叶片装置，如螺旋桨。
[0002]通常，螺旋桨被使用在如飞机、船只、涡轮机的设备中和广泛多样配置的其它类似装置，用于通过将旋转运动转换成推力或流体流动来传送动力。
[0003]螺旋桨通常由两个或两个以上连接到中心柱或毂的叶片构成，随着叶片弯曲、扭曲、或其它的变形，在叶片的前、后表面之间产生压力差，用以推动流体(如水或空气)流过叶片。叶片的形状、侧伏角和扭曲是螺旋桨的工作效率所有因素。
[0004]已经有不少的尝试，通过改变叶片设计来提高螺旋桨性能。这样的方法已经在一定程度上成功了，但往往导致螺旋桨具有性能局限，例如限制可实现的斜度和侧伏角。这有必要提供一种螺旋桨，其与传统的螺旋桨相比较，具有改进的性能。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供了一个螺旋桨，其从叶片的侧面部分向螺旋桨的旋转轴和从螺旋桨的前面向后面向内拉动空气。螺旋桨具有与旋转轴重合的中心柱，和一个或多个叶片配置在中心柱周围。每个叶片具有远端和近端。叶片包括顶部部分、底部部分和侧面部分，侧面部分配置在远端或朝向远端。一个或多个叶片的顶部部分和底部部分在它们的近端连接在一起，并从中心柱径向向外延伸。在中心柱与叶片的顶部部分和底部部分的连接处之间，有一个间隙，其中，一旦螺旋桨旋转，空气即被压缩。叶片顶部部分与中心柱在叶片顶部部分交角处与中心柱相交，叶片底部部分在叶片底部部分交角处与中心柱相交。当从垂直于螺旋桨纵轴的线测量时，叶片底部部分交角大于叶片顶部部分交角。顶部叶片部分与底部叶片部分可以是非对称的。
[0006]螺旋桨叶片可以是环形的，其中，每个环形叶片在同一旋转平面上旋转。至少一个叶片部分可以展示出非零叶片角。叶片的横截面可以是翼型的。叶片在其远端比在其近端更宽。叶片具有可以是直线的或者弯曲的中间线，与叶片的扭曲不相关。
[0007]螺旋桨可以围绕旋转轴具有一对或多对彼此相对的叶片。一对相对的叶片可以形成单一的、连续的环。相对的叶片之间相对于旋转轴的交角可以是不同的。
[0008]螺旋桨可以一个在一个之上于其间有空间或无空间的被堆叠。而且，螺旋桨可以由围绕中心柱螺旋配置的多个叶片组成。
[0009]螺旋桨叶片在旋转轴附近可以具有大致的侧伏角，从旋转轴径向向外延伸并减少侧伏角。叶片的侧面部分展示出非零侧伏角。
[0010]本发明也包括一个具有任何披露的螺旋桨的设备。
[0011]本发明进一步包括螺旋桨的制造方法，包括:选择气流的所需方向，选择所需数值的推力，和选择叶片曲率，叶片和叶片交角的组合，以产生选择的气流和推力。
【附图说明】
[0012]有关本发明的示例性实施例进一步的详情，结合以下图解，可参考如下提供的详细描述:
[0013]图1是表示根据本发明示例性实施例的螺旋桨的原理侧视图。
[0014]图2描绘了根据本发明示例性实施例的具有两个相对叶片的螺旋桨。
[0015]图3A是根据本发明示例性实施例的环形叶片的侧视图。
[0016]图3B和3C是根据本发明示例性实施例的如图3A所示的叶片的选择性剖视图。
[0017]图3D和3E是根据本发明示例性实施例的图3所示的叶片的选择性视图。
[0018]图4是根据本发明示例性实施例的具有两个相对的叶片的螺旋桨的剖视图。
[0019]图5描绘了根据本发明示例性实施例的具有连接上、下叶片部分的支柱的螺旋桨。
[0020]图6A示出了根据本发明示例性实施例的三环螺旋桨。
[0021]图6B描绘了根据本发明示例性实施例的三环螺旋桨的侧视图。
[0022]图7A描绘了根据本发明示例性实施例的四环螺旋桨。
[0023]图7B是根据本发明示例性实施例的四环螺旋桨的侧视图。
[0024]图8示出了根据本发明示例性实施例的多环螺旋桨。
[0025]图9是底部叶片部分未连接的两环螺旋桨的等轴视图。
[0026]图10是根据本发明示例性实施例的堆叠的螺旋桨的等轴视图。
[0027]图11描绘了根据本发明示例性实施例的螺旋桨。
[0028]图12描绘了根据本发明示例性实施例的堆叠的螺旋桨。
[0029]图13A-B分别描绘了根据本发明示例性实施例的具有开放环叶片的螺旋桨的顶视图和侧视图。
【具体实施方式】
[0030]通常，本发明包括具有一个或多个“叶片”的螺旋桨，其中，叶片被制成产生从螺旋桨侧面向旋转轴的向内的气流的形状，例如，在垂直于旋转轴的平面上，也可以在旋转轴的纵向上产生一个气流，比如从螺旋桨的“前”到“后”。叶片被制成以下形状:使得空气通过叶片的外部或“支撑”被向内拉动，并且在螺旋桨中心的附近被压缩。从而，当螺旋桨旋转时，叶片依次在中心区产生压力，其产生较大的推力。相反地，在相反的旋转方向上旋转时，螺旋桨将产生反推力。在本发明的示例性实施例中，反推力的数值可以与推力产生的值不相等。
[0031]在此使用的术语“叶片”仅仅是指定一个组件，该组件围绕轴旋转，用以产生所需的气流，并不是要表示一个特定的形状，比如一个扁片。
[0032]在本发明示例性实施例中，叶片包括三个部分:顶部、底部和侧面。作为螺旋桨可以以不同角度布置，使用这些术语的例子如图1所示，值得留意的是，例如，如果螺旋桨102在垂直面内旋转，“顶部”和“底部”则不能与这些术语的传统意义相关联。螺旋桨102具有两个叶片104，106。叶片106具有顶部部分、与顶部108相对的底部部分110、和侧面112。侧面部分112位于叶片108的远端，并连接顶部部分108和底部部分110。在这个特定的实施例中，侧面部分112是顶部部分和底部部分之间的叶片的一般区域。在其他实施例中，叶片的侧面部分可以是叶片的独立部分，如图5中的侧面部分516。
[0033]当使用在以度测量时，术语“叶片角”被定义为叶片的横向的横截面和旋转面的角度。术语“侧伏角”在此与“叶片角”可交换的被使用。本发明的实施例提供一种具有至少一个部分展示出非零的叶片角的叶片。
[0034]当关于螺旋桨使用时，术语“前”是指定螺旋桨的侧面/表面，在被查看时，其将显示逆时针方向运动的螺旋桨。术语“后”是相对的一侧。当螺旋桨旋转时，气流方向优选是由前向后。
[0035]在本发明的示例性实施例中，从中心柱到叶片前缘114的远端的长度大于从中心柱到叶片后缘116的远端的长度。与无此特征的类似螺旋桨设计相比，从叶片的前远端边缘的长度到叶片的后远端边缘的长度的叶片长度的减少，可以产生更大的空气压缩和更大的推力。
[0036]图2是根据本发明示例性实施例的螺旋桨的正视图。这个实施例包括两个彼此相对的环形叶片202，204。这里使用的“环”限定了叶片具有连续的弯曲表面。螺旋桨包括与叶片连接的中心柱206。中心柱与螺旋桨的旋转轴重合。值得留意的是，在此使用的术语“柱”不是表示一个特定形状或结构，仅仅是表示一个与叶片连接的组件，或叶片与其彼此固定的组件。在这个示例性实施例中，每个环的近端部分210的宽度小于远端部分212的宽度。宽度比的一个说明性的例子是大约为2:1。如图，如曲线箭头所示，螺旋桨逆时针方向旋转。这产生了从侧面向螺旋桨中心的空气流，如图中右边和左边三个箭头所示。对于示出的螺旋桨逆时针方向旋转的结构，空气也会流到页面中(由前到后)。
[0037]如图所示的多个例子，与平叶片相比，通过提供弯曲叶片，空气流动会更直接。虽然图中显示叶片通常为全环形式，但是叶片可在较小的程度上弯曲，使得不形成闭合环，只要产生所需的气流。
[0038]图3A描绘了根据本发明示例性实施例的环形的叶片。图3A描绘了根据本发明示例性实施例的与螺旋桨的中心柱306连接的叶片302。本实施例中，叶片302的旋转轴与中央柱306的纵轴线重合。叶片302具有顶部部分308和底