水下涵道式螺旋桨推进装置及其使用方法与流程

本发明属于水下设备技术领域，具体涉及一种水下涵道式螺旋桨推进装置及其使用方法。

背景技术：

目前，随着各类高新技术的发展，尤其是超导材料、永磁材料、燃料电池等方面的飞速发展，使得电力技术电动机技术均获得较大进步，从而使得不管是民生领域还是军事领域，在水面和水下舰船上的纯电力推进都处于飞速地发展中，较多的纯电力推进舰船投入实用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水下涵道式螺旋桨推进装置及其使用方法，具有使用方便、静音性好、可靠性强、安装维修方便等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水下涵道式螺旋桨推进装置，该装置包括螺旋桨和动力系统两部分，所述动力系统包括外壳、定子、转子和端部封头，所述定子与外壳内壁之间固定设置，所述转子分布在定子的内侧，所述转子为中空的圆柱结构，所述转子的内壁形成筒状涵道，在所述定子和转子之间留有间隙，由定子、转子和端部封头之间密封形成密封腔室，所述螺旋桨包括桨叶，所述桨叶为一片月牙形的连续叶片，所述桨叶螺旋形缠绕分布在筒状涵道中，所述桨叶的根部与转子的内侧壁固定，所述桨叶的根部于转子的内侧壁上的投影呈螺旋形，在筒状涵道轴线方向，所述桨叶一端起始于转子的一端，桨叶的另一端终止于转子的另一端，在筒状涵道轴线垂直面方向，所述桨叶的分布方式为：从桨叶的起始端到终止端以从无到有、从小到大、然后从大到小、最后从小到无的状态分布，所述桨叶的内边缘螺旋缠绕形成螺旋线，所述螺旋线在筒状涵道的轴线方向形成桨叶中孔，桨叶中孔与转子同轴设置且桨叶中孔轴向贯通。

所述动力系统为电机系统。

所述桨叶为一道或者多道，所述多道桨叶的缠绕方式均相同，多道桨叶之间间隔有间隙且相互平行螺旋缠绕布置。即在筒状涵道内形成类似火炮膛线的多道螺旋桨叶纠缠结构，其多少根据舰船设计性能要求决定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

①本发明采用电力驱动，通过电机工作模式，驱动涵道式螺旋桨旋转，螺旋式桨叶切割水体，利用反作用力，推动舰船。该装置在使用中，减少了传统推进方式中的能量转换环节（大多为机械结构），减少了能量的消耗，相对较为环保，该装置直接较大地减少了传统舰船动力装置中的机械结构，增加了舰船空间利用率，增加了舰船静音性，具有结构简单、使用简单、工作效率高、减少工作噪音、可靠性好、安装维修方便等优点，非常适合各类民用和军用舰船使用。②本发明中涵道式螺旋桨和动力系统中的转子结合为一体，涵道壁外层为转子结构，涵道壁内层为螺旋桨结构，使其兼具转子结构和螺旋桨结构的涵道式螺旋桨完全代替了电机的转子，在使用时，外壳同时也起到整流罩的作用，以利于减少水下运动时的阻力；端部封头起到固定、限位、滑动、密封的作用，定子和转子正常工作中产生的热量通过外壳及涵道，直接与推进装置外和涵道内的水体进行交换，提高了可靠性。③正常工作时，由于桨叶是双向螺旋立体结构，螺旋桨是侧向切割水体，螺旋推进，产生的反作用力推动舰船运动，其反作用力的产生是逐步增加的、可控的，另外，本发明装置中，螺旋桨的转动和推动舰船运动，均是在涵道内进行，使得桨叶在切割水体时产生的噪音不会直接向外传递，须经过本装置的过滤后方才向外传递，如在装置的涵道内壁增设消声设备或材料，则螺旋桨切割水体的噪声将进一步下降，使得舰船在航行过程中的静音效果也相对较好，而由于机械传动结构的减少，同步减少了舰船噪声源，增加了舰船的航行静音性能，尤其是低速运转时，效果更好。此外，涵道中桨叶中孔的设置，使得在高速运转时，也能起到一定的消除超空泡的效果，可以进一步提高舰船的安静性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的a向视图。

图3为本发明整体结构示意图的剖视图。

图4为图3的b向视图。

图5为图3的d-d向视图。

图6为图3中a-a剖面到b-b剖面桨叶的螺旋线走向示意图。

图7为图3中b-b剖面到c-c剖面桨叶的螺旋线走向示意图。

图8为涵道内桨叶根部在转子内壁上的螺旋状投影示意图。

图9为本发明中螺旋桨的透视示意图。

图10为图9的剖视示意图。

图11为本发明螺旋桨的轴向视图。

图12为图11的d-d视图。

图13为本发明中桨叶的缠绕状态分布示意图。

图14为本发明桨叶的展开示意图。

图15为本发明使用方法示意图。

其中：1-外壳，2-定子，3-转子，4-端部封头，5-筒状涵道，6-密封腔室，7-桨叶，71-桨叶的根部，72-桨叶的内边缘，8-螺旋线，9-桨叶中孔，10-固定连接控制结构。

具体实施方式

为了使本发明的特点、技术方案和优点更加清楚明白，结合附图，作进一步说明。

如图1-15所示，本实施例水下涵道式螺旋桨推进装置，该装置包括螺旋桨和动力系统两部分，所述动力系统包括外壳1、定子2、转子3和端部封头4，所述定子2与外壳1内壁之间固定设置，所述转子3分布在定子2的内侧，所述转子3为中空的圆柱结构，所述转子3的内壁形成筒状涵道5，在所述定子2和转子3之间留有间隙，由定子2、转子3和端部封头4之间密封形成密封腔室6，所述螺旋桨包括桨叶7，所述桨叶7为一片月牙形的连续叶片，所述桨叶7螺旋形缠绕分布在筒状涵道5中，所述桨叶7的根部71与转子3的内侧壁固定，所述桨叶7的根部71于转子3的内侧壁上的投影呈螺旋形，在筒状涵道5轴线方向，所述桨叶7一端起始于转子3的一端，桨叶7的另一端终止于转子3的另一端，在筒状涵道5轴线垂直面方向，所述桨叶7的分布方式为：从桨叶7的起始端到终止端以从无到有、从小到大、然后从大到小、最后从小到无的状态分布，所述桨叶7的内边缘72螺旋缠绕形成螺旋线8，所述螺旋线8在筒状涵道5的轴线方向形成桨叶中孔9，桨叶中孔9与转子3同轴设置且桨叶中孔9轴向贯通。

作为优选，本实施例动力系统为电机系统。

作为进一步优选，本实施例桨叶7为一道或者多道，所述多道桨叶的缠绕方式均相同，多道桨叶7之间间隔有间隙且相互平行螺旋缠绕布置。

本实施例水下涵道式螺旋桨推进装置的使用方法，通过固定连接控制结构10将外壳1与舰船相连接，所述固定连接控制结构10中包括电机控制设备。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种水下涵道式螺旋桨推进装置，该装置包括螺旋桨和动力系统两部分，动力系统包括外壳、定子、转子和端部封头，转子为一个中空的圆柱结构，其内壁形成筒状涵道，螺旋桨包括桨叶，其桨叶为一片月牙形连续的叶片，以螺旋方式缠绕分布在筒状涵道中，在涵道轴线方向，桨叶根部在涵道内壁上按螺旋线布置，在垂直轴线方向，桨叶叶面同样螺旋变化，其内边缘在涵道中心形成一个桨叶中孔，桨叶中孔与转子同轴设置。本发明中涵道式螺旋桨和动力系统中的转子结合为一体，使其形成兼具转子结构和螺旋桨结构的涵道式螺旋桨，该装置直接将电能转化为水下动能，减少了能量转换环节，既节约能源、低碳环保，又结构简单、静音性好。

技术研发人员：蔡卫忠
受保护的技术使用者：蔡卫忠
技术研发日：2017.07.18
技术公布日：2017.11.10