一体式节能鳍及推进装置的制作方法

本实用新型涉及船舶的动力性能领域，具体地，涉及一体式节能鳍及推进装置。

背景技术：

船舶阻力有粘滞阻力、压差阻力和兴波阻力，其中，压差阻力是指一个物体，前后所处环境的压力差导致的阻力，如：将一个物体在水中拉动，其前部水压比后部水压更大，前后会形成因压差而产生阻力。

影响船舶螺旋桨推进效率的因素除了螺旋桨参数、螺旋桨前来流外，另外一个很重要的因素就是螺旋桨附近因船体流大小引起的涡流大小；涡流越大，螺旋桨效率越低。

目前，一般船舶的固定螺旋桨推进和转向装置为：螺旋桨、毂帽、舵。如图4所示，其特点为螺旋桨中心和舵叶中心基本处于一条线上，舵叶截面为水滴形或机翼型。这种传统的设计方式，在螺旋桨后形成较大的漩涡损失，以及在毂帽后部产生较大的压差损失，舵叶全部处于螺旋桨后的紊流水流中，在舵叶前部后后部形成很大的压差损失，三处的能力损失叠加后，导致推进效率不高。例如：经检索发现，申请号为86108092的中国专利公开了一种船舶导流罩推力鳍组合式节能装置，具有导流罩、舵推力鳍，浆毂后的导流罩与舵推力鳍形成组合体。推力鳍装于舵上的导流罩外水平两侧，相应于螺旋桨轴中心线处。该专利的螺旋桨中心与舵叶中心基本处于一条线上，而且该导流罩与舵推力鳍为分体式，安装复杂。检索中还发现，申请号为201280036176.1的中国专利，公开了一种螺旋桨毂帽，包括设置在推进船舶的螺旋桨的毂帽的周边处的多个鳍，其中，在每个鳍的端部处形成有端板，在毂帽的周边处形成的鳍在前缘和后缘具有不同的高度，在鳍的端部处形成的端板在鳍的端部处局部地形成。但是这种结构仍旧相对复杂。

另外一个典型设计是在螺旋桨后加消涡鳍，可以一定程度减少上述的漩涡损失，但推进效率提高十分有限。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一体式节能鳍及推进装置，能回收部分螺旋桨的漩涡损失以及减小舵叶的阻力，提高推进效率。

根据本实用新型第一个方面，提供一体式节能鳍，包括锥形毂帽，所述锥形毂帽的轴截面为等腰三角形，靠近所述锥形毂帽的底面的外壁上设有鳍片，所述锥形毂帽与所述鳍片为一体结构。

优选地，所述鳍片的底端与所述毂帽的外壁预制为一体，所述鳍片的外沿轮廓呈桨叶形。

优选地，所述锥形毂帽的底面用于连接或锁紧螺旋桨，所述锥形毂帽的顶端为自由端。

优选地，所述锥形毂帽的底面沿周向设有多个注油孔。

根据本实用新型第二个方面，提供一种推进装置，包括舵叶和上述一体式节能鳍，所述舵叶设置于所述一体式节能鳍的锥形毂帽的上方，所述一体式节能鳍沿所述锥形毂帽的轴向水平设置，且所述一体式节能鳍与所述螺旋桨同轴安装，所述螺旋桨中心和舵叶中心不处于一条水平直线上。

优选地，所述舵叶呈梯形状，所述舵叶的宽度与所述锥形毂帽的轴向长度相适应，所述舵叶顶边靠近船舶的下方，所述舵叶底边位于所述锥形毂帽的上方，且所述舵叶顶边的长度大于所述舵叶底边的长度。

优选地，所述舵叶位于轴向水平设置的所述锥形毂帽的顶端上方，所述螺旋桨安装于靠近轴向水平设置的所述锥形毂帽的底面的一端，所述舵叶底边的下表面为斜面，所述斜面与所述锥形毂帽的侧面相匹配。

优选地，所述舵叶为薄板状。

与现有技术相比，本实用新型具有如下至少一种的有益效果：

本实用新型上述一体式节能鳍，其结构简单，将毂帽、鳍设计为一个整体构件，实现了将毂帽和鳍的两步安装工艺合并为一步，与传统的毂帽、鳍采用分体式结构相比，简化了安装步骤；且在具有锥形结构的毂帽的外壁上设置一组鳍片，该整体结构即可达到较好的导流效果，简化了现有技术中带鳍毂帽构件的组成部件，降低成本，同时也便于安装。上述实施例中通过对毂帽的结构改进，即摒弃了现有技术中的半圆形结构，使毂帽整体结构呈锥形结构，靠近舵叶一端的毂帽形成锥形导流帽，能使该端的水流平稳，形成的压差损失小，且在锥形导流帽与鳍片的配合作用下，一体式节能鳍的两端同时达到最佳的导流效果，使螺旋桨附近的涡流较小，从而提高系统整体推进效率。

本实用新型上述推进装置，将舵叶设置于一体式节能鳍的上方，通过一体式节能鳍与舵叶配合，能使舵叶大部分不在螺旋桨紊流中，从而减小了舵叶的阻力，使能量损失变小，提高系统整体推进效率。进一步，采用了梯形结构的舵叶，使舵叶形成上大下小的安装结构，减小了舵叶处于螺旋桨紊流中面积，能进一步减小舵叶的阻力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型一优选实施例的一体式节能鳍的剖视图；

图2为图1所示的一体式节能鳍的后视图；

图3是本实用新型一优选实施例的推进装置结构示意图；

图4是现有技术中推进装置的结构示意图；

图中标记分别表示为：1为螺旋桨、2为一体式节能鳍、3为舵叶；

20为锥形毂帽、21为鳍片、22为固定孔、23为注油孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

参照图1所示，为本实用新型一优选实施例一体式节能鳍的剖视图，图中包括锥形毂帽20，该锥形毂帽20的轴截面为等腰三角形，靠近锥形毂帽20的底面的外壁上设有一组鳍片21，锥形毂帽20以及鳍片21为一体铸造；锥形毂帽20的顶端为自由端，锥形毂帽20的底面用于连接或锁紧螺旋桨1。

在图1所示的具体实施例中，锥形毂帽20整体为一圆锥形状，锥形毂帽20的外侧表面为光滑表面。锥形毂帽20的轴截面为等腰三角形，其中等腰三角形的顶角(顶端的轴截面对应的夹角)为锐角，更好地，等腰三角形的另外两个底角(底面的轴截面对应的夹角)的角度也为锐角。当然，在其他实施例也可以根据实际情况进行设置。轴截面的顶角越小，有利于锥形导流，形成的压差损失也小。

在图1所示的具体实施例中，鳍片21可以只有一组，比如4个鳍片，4个鳍片可以中心对称设置在锥形毂帽20的外壁，该整体结构即可达到较好的导流效果，简化了现有技术中带鳍毂帽构件的组成部件，降低成本，同时也便于安装。锥形毂帽20作为一体式节能鳍的主体结构，使得一体式节能鳍整体也呈锥形，有利于在使用中形成导流鳍。当然，在其他实施例中也可以根据实际情况来设置鳍片21的数量。

作为一优选实施例，参照图1所示，鳍片21为薄片状结构，呈桨叶形。鳍片21沿锥形毂帽20轴向延伸，鳍片21的底端与锥形毂帽20的外壁预制为一体。鳍片21的外沿轮廓为弧形，图中所示，优选为椭圆弧，从而形成具有桨叶形的鳍。采用弧形的薄片状的鳍片21，也有利于与锥形毂帽20配合达到更好导流效果。

在具体实施时，将锥形毂帽20与螺旋桨1同轴安装，锥形毂帽20的底面与螺旋桨1连接或锁紧，锥形毂帽20与螺旋桨1的连接方式可以采用螺纹连接或螺栓连接。当然，也可以是其他的连接方式。由于一体式节能鳍2与螺旋桨1同轴安装，并与螺旋桨1同角速度转动，在螺旋桨1尾形成了导流鳍，能消除螺旋桨1尾部漩涡，回收部分能量，从而提高推进效率。

本实施例中，将锥形毂帽20、鳍设计为一个整体构件，实现了将毂帽和鳍的两步安装工艺合并为一步，与传统的毂帽、鳍采用分体式结构相比，简化了安装步骤。

上述实施例中摒弃了现有技术中的半圆形结构，采用锥形毂帽20，使靠近舵叶3一端的锥形毂帽20形成锥形导流帽，能使该端的水流平稳，形成的压差损失小，且在锥形导流帽与鳍片21的配合作用下，一体式节能鳍2的两端同时达到最佳的导流效果，使螺旋桨1附近的涡流较小，从而提高系统整体推进效率。且在锥形毂帽20的外壁上仅需设置一组鳍片21，该整体结构即可达到较好的导流效果，简化了现有技术中带鳍毂帽构件的组成部件，降低成本，同时也便于安装。

作为一优选实施例，参照图2所示，在锥形毂帽20的底面的侧壁设有用于穿过螺栓的固定孔22。该固定孔22用于锥形毂帽20与螺旋桨1通过螺栓来进行固定以及锁紧。固定孔22数量可以为复数个，复数个固定孔22优选对称设置，具体数量根据锥形毂帽20与螺旋桨1的大小以及整体所需推进力来确定。另外，在锥形毂帽20的底面(端部)沿周向布置多个注油孔23，用于注油，起到润滑作用。多个注油孔23也优选对称设置。当然，在其他实施例不对称设置也是可以的。

在另一实施例中，参照图3所示，为本实用新型一优选实施的推进装置的结构示意图，包括舵叶3和一体式节能鳍2，一体式节能鳍2整体呈锥形，一体式节能鳍2沿锥形毂帽20的轴向水平设置，并与螺旋桨1同轴安装，舵叶3设置于锥形毂帽20的上方。图中可以看出，锥形毂帽20的顶端、底面是沿轴线水平设置，即整体呈锥形的一体式节能鳍2水平设置。螺旋桨1中心和舵叶3中心不处于一条水平直线上。舵叶3与锥形毂帽20配合，使舵叶3的下部处于螺旋桨1形成的紊流水流中，舵叶3的上部处于船尾的平流水流中，减小了舵叶3的阻力，从而使舵叶3的能量损失减小，提高系统整体推进效率。克服了传统结构的因舵叶3全部处于螺旋桨1后的紊流水流中，在舵叶3前部后部形成很大的压差损失，而导致推进效率不高的缺陷。

在其他部分优选实施例中，舵叶3为具有足够强度的薄板。该薄板呈近似梯形状，梯形状的薄板上大下小，该薄板顶边(即：长边)靠近船舶的下方，薄板底边(即：短边)位于锥形毂帽20的上方。且舵叶3的宽度与锥形毂帽20的轴线长度相适应。舵叶3采用上大下小的梯形结构，位于上部面积较常规舵叶3大，从而使舵叶3大部分结构处于船底平流水流，小部分处于螺旋桨1后的紊流水流，舵叶3前后压差小，减小了舵叶3的阻力。改善了螺旋桨1附近的涡流，可进一步提高螺旋桨1效率。

在其他部分优选实施例中，舵叶3底边位于锥形毂帽20上方，参照图3所示，舵叶3底边的下表面贴近锥形毂帽20的顶部侧面，但两者之间有空隙。作为一优选，舵叶3底边的下表面为斜面，斜面与锥形毂帽20的侧面相匹配，使得水流在舵叶3处被合理地导流，有助于阻止导流帽尾部涡流的形成，提高推进效率。

上述实施例附图中，相同的附图标记代表相同的零部件或作用同等的零部件，且描述中使用的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“大”、“小”等类似的术语仅指相对于图形而言，目的是为了方便地描述本实用新型。

上述实施例所有附图仅仅是为了便于解释说明本实用新型的技术内容；构成最优实施方式所采用的数字、零部件的位置、零部件之间的相互关系以及零部件的尺寸等技术特征不构成对技术方案本身的限定，而应延伸至该技术领域所覆盖的整个领域。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在互不冲突的情况下，上述实施例及实施例中的特征可以相互组合。