横轴型转子的制作方法

本发明涉及一种用于船舶的推进器的高性能的横轴型转子，所述横轴型转子在不改变动力扭矩的情况下改变速度，由此容易实现船舶的前进或后退。

背景技术：

专利文献1公开了一种使水流朝向螺旋桨的轴线汇集的推进器。

现有技术文献

专利文献1：日本特开第2007-125914号公报

技术实现要素：

所解决的技术问题

对于专利文献1所描述的螺旋桨，桨叶的尖端部朝向背面弯曲而形成弓形部。专利文献1描述了固定到浆毂的桨叶，但没有提及桨叶的浆距角的改变。

本发明提供了一种横轴型转子，所述横轴型转子能够在宽的范围内改变桨叶的浆距角，并在不改变推进动力的情况下改变速度，由此容易实现船舶的前进或后退。

解决问题的方案

本发明的具体内容如下所述。

(1)一种横轴型转子，在所述横轴型转子中，从升力式桨叶的叶根突出的支撑杆可旋转地嵌装在浆糓中并与旋转轴轴线正交，使得从所述前缘延伸到后缘的平坦面作为背面，所述升力式桨叶的前缘的最大厚度为弦长的20％至30％，所述支撑杆通过任意的旋转装置进行旋转，所述升力式桨叶的位置能够改变，使得所述升力式桨叶的所述前缘能够从相对于旋转方向为0度的浆距角分别在45度的范围内向前和向后转向。

(2)如上述(1)所述的横轴型转子，其中，在后视图中，所述升力式桨叶使所述弦长从所述叶根到叶端逐渐增加，所述升力式桨叶从最大弦长部开始形成为尖端朝向所述背面倾斜的倾斜部，且在处于直立状态的所述升力式桨叶的平面图中，连接所述倾斜部的所述尖端和所述支撑杆的轴线的直线与连接所述升力式桨叶的所述前缘和所述后缘的直线正交。

(3)如上述(1)所述的横轴型转子，其中，连接处于直立状态的所述升力式桨叶的所述前缘和所述后缘的直线能够相对于旋转方向在4度至30度的范围内朝向前面转向。

(4)如上述(1)-(3)中任一项所述的横轴型转子，其中，当所述升力式桨叶的相对于旋转方向的所述浆距角为0度时，从所述叶根延伸到所述叶端的所述背面与所述旋转轴轴线s正交。

(5)如上述(1)-(4)中任一项所述的横轴型转子，其中，所述升力式桨叶的转向以与速度的调整联动的方式被自动地控制。

本发明的有利效果

根据本发明，可获得下述示例的有益技术效果。

在上述(1)中说明的升力式桨叶正交地并可旋转地嵌装在浆毂中。通过传动装置传输旋转装置的旋转力，升力式桨叶的方向可改变，使得升力式桨叶的前缘可从固定位置分别在45度的范围内向前和向后转向。因此，当升力式桨叶在保持在相对于旋转方向为0(零)度的浆距角的固定位置的同时进行旋转时，设置有这种升力式桨叶的船舶可通过由升力式桨叶的周面上的科安达效应产生的水流平缓地向前直行。

当升力式桨叶的前缘的方向以45度角朝向背面转向且转子旋转时，在相对于行进方向的左前方向上推动水流。由此，船舶的尾部必然朝向后退方向移动，从而能够容易地使船体后退。

通过调整浆距角以使升力式桨叶转向，即使转子轴的转动速度相同的情况下，也能够改变推进力。

对于上述(2)中描述的升力式桨叶，在后视图中，弦长从其叶根到其叶端逐渐增加，并且最大弦长部的尖端部形成为朝向背面倾斜的倾斜部。因此，能够通过升力式桨叶的旋转在离心区域中送出大量水，以不会在倾斜部中消散，从而增加推进力。

在处于直立状态的升力式桨叶的平面图中，连接倾斜部的尖端和支撑杆的轴线的直线与连接升力式桨叶的前缘和后缘的直线正交。由此，通过倾斜部推出的水流在沿着旋转轴线的方向上高速流动，从而增加推进力。

在上述(3)中说明的处于直立状态的升力式桨叶中，连接升力式桨叶的前缘和后缘的直线相对于旋转方向使前缘在4度至10度的范围内朝向前面倾斜。由此，随着转子的转动，水流在升力式桨叶的后缘处被朝向背面推出，从而产生推进力。

当水流撞击升力式桨叶的背面时，转子反向旋转。由此，转子可用于水力涡轮机。

在上述(4)中说明的升力式桨叶的背面在旋转方向或径向方向上没有扭转。因此，既不会产生旋转时的涡穴现象，也不会发生旋转力的损耗。能够充分利用旋转力。

由于在上述(5)中说明的升力式桨叶能够以与速度调节联动的方式自动转向，所以即使在动力扭矩相同的情况下，也可通过调整升力式桨叶的浆距角来自动调整速度。

附图说明

图1是示出了本发明的实施例的后视图。

图2是示出了图1所示的处于直立位置的桨叶的平面图。

图3是示出了图2所示的桨叶的示出了浆距转向装置的侧视图。

图4是示出了图2所示的桨叶的前缘朝向背面转向45度的状态的平面图。

图5是示出了图2所示的桨叶的前缘朝向前面转向45度的状态的平面图。

图6是类似于图3的示出了本发明的示例2的侧视图。

图7是图6所示的桨叶的平面图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例。

示例1

在图1中，从多个升力式桨叶3(在下文中仅将其称为“桨叶”)的叶根3c朝向向心方向突出的支撑杆4在向心方向上可旋转地嵌装在位于船舶(未图示)的推进器轴的后端部上的浆毂2的周面中。

如图1所示，升力式桨叶3的弦长在后视图中从叶根3c到叶端3d逐渐增大，且尖端部从最大弦长部3e开始逐渐变细或变窄而形成弧形。

图2是示出了图1所示的处于直立位置的桨叶3的平面图，其右侧为前面3g且左侧为背面3f；背面3f在前缘3a与后缘3b之间形成直线。对于连接桨叶3的前缘3a和后缘3b的中心线u，桨叶3的相对于旋转方向t的浆距角为0(零)度。

桨叶3的前缘3a的最大厚度在弦长的20％至30％的范围内，且朝向后缘3b逐渐变薄。与浆毂2的旋转轴轴线s正交且嵌装有支撑杆4的桨叶3在平面图中大体上形成为鱼形。

桨叶3的背面3f(图2的左侧)在前缘3a和后缘3b之间形成为平坦面。前面3g(图2的右侧)绘制出平缓弧线。对于前缘3a和后缘3b之间的长度，前面3g大于背面3f。

因此，在从桨叶3的前缘3a流向后缘3b的水流之中，沿着前面3g流动的水流的速度大于沿着背面3f流动的水流的速度，从而根据科安达效应(coandaeffect)产生在图2所示的箭头a的方向上流动的水流。

由此，如图2所示，即使具有相对于其旋转方向的零(0)度的浆距角的桨叶3进行旋转，根据科安达效应，沿着前面3g且在由图2所示的箭头a表示的方向上产生水流。因此，设置有这种桨叶3的船舶平缓前进。

当浆距角变大时，即使动力扭矩相同，船舶的速度也发生变化。浆距角的调整可自动地控制速度的调整。

此外，当调整速度时，桨叶3的浆距角设定成以与速度的调整联动的方式被自动地调整。

图3是图2的侧视图。桨叶3的前面3g和背面3f大体上与旋转轴线s正交但不扭转。从叶根3c的端部向下方突出的支撑杆4在向心方向上可旋转地嵌装在浆毂2的周面中。

例如，作为传动装置5的蜗轮固定到支撑杆4上，并且作为传动装置6的蜗杆布置成与蜗轮联动。

例如，使用伺服电动机作为用于传动装置6的旋转装置7。伺服电动机由计算机(未图示)控制或手动地控制。

对于其它旋转装置，可使用液压缸或其它公知的装置。将速度的调整设定成以与桨叶3的浆距角的调整联动的方式被自动地控制。

在图3中，通过旋转装置7使传动装置5、6旋转，如图4所示，桨叶3可使前缘3a在45度的范围内朝向背面3f(图4的下侧)转向。反之，如图5所示，前缘3a可在45度的范围内朝向前面3g(图5的上侧)转向。

图4所示的水流被相对于设置有桨叶3的船舶以45度的角度朝向箭头b在右斜前方的方向上推出，以产生推进力，由此使船舶后退。由此，在使用方向舵或不采取大幅度转向的情况下就能够在后退之后改变诸如前进等航向。

当桨叶3的方向改变成处于图5所示的状态时，水流被相对于设置有桨叶3的船舶以45度的角度朝向箭头c在右斜后方的方向上推出，以产生推进力，由此使船体前进。在此情况下，尽管在图2中进行慢速前进，但由于水流量增加，即使动力相同，也能够在如图5所示的状态下进行高速前进。

示例2

图6是类似于图3的示例2的横轴型转子的侧视图。对于与示例1中相同的部件，采用了相同的附图标记和符号，因此省略了对这些部件的详细说明。

示例2中的桨叶3从最大弦长部3e开始形成为尖端朝向下游倾斜的倾斜部3h。

桨叶3的倾斜角在30至45度的范围内。如图7所示，在处于直立位置的桨叶3的平面图中，连接倾斜部3h的叶端3d和支撑杆4的轴线的直线v设定成与连接桨叶3的前缘3a和后缘3b的直线u正交。在图7中，相对于浆毂2的旋转轴线s，直线v朝向前缘3a倾斜约10度。

因此，在图7中，通过由桨叶3的旋转产生的桨叶3的旋转离心力，水流朝向叶端3d移动，并在倾斜部3h处被抑制，从而朝向图7所示的箭头c流动，而在图6中，水流沿着浆毂2的旋转轴线s朝向箭头c流动，从而通过反作用力提高桨叶3的旋转效率。

虽然在上文中对用于船舶的推进单元的桨叶进行了说明，但本发明还可用于水力发电机的水力涡轮机。

图6和图7中的背面3f用作接收水流的正面。

可以在4度至30度的范围内改变桨叶3的浆距角。在低流速时，浆距角变小，而在高流速时，浆距角增加，从而增加扭矩。于是，能够获得转子的适用于水路的最佳旋转速度，从而能够高效率地产生电力。

工业实用性

根据本发明，桨叶在旋转方向上的浆距角可取值为零(0)度，且其前缘可在向前或向后的方向上分别在45度范围内转向。能够获得具有下述性能的实用推进装置：可在不改变旋转轴的速度的情况下改变推进力，而且可以在不改变转子轴的旋转方向的情况下进行后退操作等。

符号说明

1横轴型转子2浆毂3升力式桨叶

3a前缘3b后缘3c叶根

3d叶端3e最大弦长部3f背面

3g前面3h倾斜部4支撑杆

5传动装置(蜗轮)6传动装置(蜗杆)7旋转装置(伺服电动机)

s浆毂的旋转轴线t旋转方向线u桨叶的中心线

v倾斜部的引线