舵球式对转螺旋桨的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种舵球式对转螺旋桨，包括舵体、舵球、主螺旋桨和辅螺旋桨，舵球中心线与主螺旋桨轴心线重合，辅螺旋桨位于舵球上；主螺旋桨由船舶主机驱动，辅螺旋桨由内置于舵内的小型集成电机驱动，与主螺旋桨组合形成对转形式。本发明节能效果显著，兼具舵球和对转桨的优点，可使船舶整体推进效率提高3％～8％。在船舶需要转向操控打舵时，辅螺旋桨产生的推力有利于船舶转向，可减小船舶回转半径，提高操纵性。
【专利说明】舵球式对转螺旋桨
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶螺旋桨【技术领域】，尤其涉及一种基于舵球式的对转螺旋桨。
【背景技术】
[0002]进入二十一世纪，环境和能源问题形势越来越严峻。船舶运输作为商品物流的主要运输力量，在航运过程中消耗大量不可再生能源并排放大量污染气体和温室气体，针对这种情况，国际海事组织推出了船舶设计能效指标(EEDI)，已于2013年强制执行，因此，发展船舶水动力节能技术迫在眉睫。船舶水动力节能的主要措施包括:1)船体线型优化；2)采用新型高效推进形式；3)加装水动力节能附体。船体线型优化只能在新造船舶上实施，已经历了近百年的发展，提升空间有限。
[0003]对转桨是一种公认的高效推进形式，可减小推进器尾流旋转能量损失，相比普通螺旋桨推进效率可提高5%?10%左右。但由于轴系结构复杂，需要由内外轴分别驱动前桨和后桨，传统的对转桨在三大主流船型上鲜有应用。舵球安装简单，成本低廉，是一种常用的水动力节能附体装置，通过打散螺旋桨毂涡吸收尾涡能量，恢复桨毂后端面压力，提高螺旋桨推力，节能效果一般在1%?3%左右。哈尔滨工程大学的发明专利201010235336.8公开了一种《基于舵球式推力鳍的船舵装置》，通过直接在舵球的左右两侧各安装一片固定不动的推力鳍，推力鳍本身并不旋转，安装角度约为4?7度。该方案可对尾流旋转能量的回收起到一定作用，但效果有限。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种舵球式对转螺旋桨，通过辅螺旋桨与主螺旋桨形成新型对转桨形式，提高船舶的推进效率和操纵性，适用于散货船、集装箱船和油船等三大主流船型。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种舵球式对转螺旋桨，包括主螺旋桨、舵体、安装在舵体上的舵球以及安装在舵球上的辅螺旋桨；所述舵球为椭圆形回转体，安装在舵体的前方，正对主螺旋桨桨轴中心，舵球的直径为主螺旋桨桨毂小端面直径的0.8?1.5倍；所述辅螺旋桨位于舵球上，直径为主螺旋桨直径的0.2?0.5倍，由内置的小型集成电机驱动，与主螺旋桨旋向相反，其叶数与主螺旋桨相同或为主螺旋桨叶数±1。
[0007]还包括桨帽，所述桨帽安装在主螺旋桨正对舵球的桨毂端部。
[0008]本发明的有益技术效果是:
[0009]I)舵球部分通过打散毂涡，吸收毂涡能量，使桨毂端面压力得到恢复，提高推进效率；2)安装于舵球上的辅螺旋桨由内置集成电机驱动，辅螺旋桨与主螺旋桨形成新型对转桨，可减小尾流旋转能量损失，对尾流旋转能量的回收效果更好，提高推进效率；3)辅螺旋桨可以作为辅助转向装置，提高船舶操纵性。
[0010]本发明的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是舵球式对转螺旋桨的三维造型示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0013]图1为本发明舵球式对转螺旋桨的三维造型示意图。如图1所示，整个舵球式对转螺旋桨系统由主螺旋桨I (含桨叶和桨毂)及其桨帽2、辅螺旋桨3、舵球4和舵体5组成。舵球4的中心线与主螺旋桨I的轴心线重合，辅螺旋桨3位于舵球4上。主螺旋桨I由船舶主机驱动，辅螺旋桨3由内置于舵内的小型集成电机驱动，与主螺旋桨I组合形成对转形式。
[0014]舵球4为椭圆形回转体，安装在舵体5的前方，正对主螺旋桨I桨轴中心，舵球4的直径约为主螺旋桨I桨毂小端面直径的0.8?1.5倍。辅螺旋桨3位于舵球4上，其直径约为主螺旋桨I直径的0.2?0.5倍，由内置的小型集成电机驱动，与主螺旋桨I旋向相反，其叶数可与主螺旋桨I相同也可不同。
[0015]本发明舵球式对转螺旋桨的工作原理如下:
[0016]当主螺旋桨I安装桨帽2后，在桨帽2后方会形成强烈的毂涡，在舵体5上安装舵球4后，可以打散毂涡，吸收毂涡能量，使桨帽2的表面压力得到恢复，这样主螺旋桨I和桨帽2的整体推力得到增加，从而提高推进效率。舵球4的直径约为主螺旋桨I桨毂小端面直径的0.8?1.5倍较合适，其主要位置参数与主螺旋桨或桨帽的距离有关，一般距离越近越好，距离限制主要出于实际安装工艺考虑，应方便主螺旋桨I和桨帽2的拆装。
[0017]在主螺旋桨I工作时，除了会产生毂涡外，整个尾流区的水流均会产生周向的旋转速度，在舵球4上安装辅螺旋桨3后，辅螺旋桨3由内置的集成电机驱动，其旋向与主螺旋桨I相反，与主螺旋桨I共同组成一种新型的对转桨系统，可以吸收主桨尾流旋转能量损失，从而提高整个推进系统的效率。辅螺旋桨3的直径约为主螺旋桨I的0.2?0.5倍较合适，不宜过大，直径约大，重量也越大，从而使舵球4和舵体5的连接处产生较大的应力，出现结构强度问题。另外辅螺旋桨3直径越大，内置集成电机的功率和体积相应的也越大，将增加整个舵球式对转桨系统的技术难度。辅螺旋桨3的旋向应与主螺旋桨I相反，叶数与主螺旋桨I相当(相同或为主螺旋桨I的叶数土 I)。
[0018]在船舶转向操纵过程中，辅螺旋桨3、舵球4和舵体5作为一个整体单元随舵轴转动，此时辅螺旋桨3产生的推力，有助于整个船舶的转向，从而减小船舶回转半径，提高船舶操纵性。
[0019]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种舵球式对转螺旋桨，其特征在于:包括主螺旋桨、舵体、安装在舵体上的舵球以及安装在舵球上的辅螺旋桨；所述舵球为椭圆形回转体，安装在舵体的前方，正对主螺旋桨桨轴中心，舵球的直径为主螺旋桨桨毂小端面直径的0.8?1.5倍；所述辅螺旋桨位于舵球上，直径为主螺旋桨直径的0.2?0.5倍，由内置的小型集成电机驱动，与主螺旋桨旋向相反，其叶数与主螺旋桨相同或为主螺旋桨叶数±1。
2.根据权利要求1所述的舵球式对转螺旋桨，其特征在于:还包括桨帽，所述桨帽安装在主螺旋桨正对舵球的桨毂端部。
【文档编号】B63H25/38GK104443333SQ201410712712
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】韩用波, 辛公正, 马艳, 周剑, 曾志波 申请人:中国船舶重工集团公司第七○二研究所