提高螺旋桨水动力性能的微栅结构的制作方法

本发明涉及船舶，特别涉及一种提高螺旋桨水动力性能的微栅结构。

背景技术：

1、在船舶航行过程中，螺旋桨需克服各类阻力；螺旋桨在与水相互作用的过程中，因摩擦阻力而损失的效率高达20％，造成不必要的能源消耗。另一方面，螺旋桨在与水相互作用的过程中，桨叶表面压力的下降还会导致空泡现象。空泡溃灭时会对叶片产生腐蚀，进而缩短螺旋桨的服役寿命，亦不利于降噪和船体隐身。

2、现有的通过改性螺旋桨表面，来提高水动力性能的方法，主要是基于仿生学思想，如在桨叶表面加设与鲨鱼皮类似的结构。这些呈沟槽状的非光滑表面，有利于抑制黏性底层上涡的横向迁移，是诱发减阻的主要因素。还有相关研究者将沟槽结构简化为微小的凹坑和凸起，也可以达到类似减阻增速的效果。

3、但是，现有技术存在如下问题：

4、(1)需要设计旋转机构，支架等，造成设备结构复杂，加工成本高，同时实际航行中的稳定性也难以得到保障；

5、(2)在叶根部位磨削出微小单元，在一定程度上会降低螺旋桨的强度，尤其在重载高速的工况下，缩短其使用寿命；

6、(3)仅针对螺旋桨的减阻，并没有考虑对空泡的影响。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种提高螺旋桨水动力性能的微栅结构。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，螺旋桨叶片表面设有微栅结构体，微栅结构体包括若干横向薄壁和若干纵向薄壁，横向薄壁和纵向薄壁相交接并组成多个单元槽，横向薄壁和纵向薄壁的厚度均为a，单元槽的槽长为b，单元槽的槽深为h，单元槽的槽宽为s，其中，a/s为1/25～1/20，b/s为8～10，h/s为0.8～1.2。

4、相邻的纵向薄壁之间的距离相同；相邻的纵向薄壁之间的距离为单元槽的槽长。

5、相邻的横向薄壁之间的距离相同；相邻的横向薄壁之间的距离为单元槽的槽宽。

6、横向薄壁和纵向薄壁的高度相同，横向薄壁或纵向薄壁的高度为单元槽的槽深。

7、单元槽的槽宽不大于1mm。

8、纵向薄壁和横向薄壁相固接。

9、横向薄壁和纵向薄壁均固接于螺旋桨叶片表面。

10、横向薄壁垂直于纵向薄壁，单元槽为矩形。

11、螺旋桨叶片的两端分别为叶片根部和叶稍；微栅结构体设于叶稍和螺旋桨叶片中部之间的区域内。

12、优选方案，微栅结构体设于叶稍周围的螺旋桨叶片的三分之一区域内。

13、本发明的有益效果在于：本发明在常规螺旋桨叶片的上半部，加设微栅结构体，可同时起到降低摩擦阻力和抑制空泡腐蚀的作用，提高螺旋桨的综合水动力性能。本发明不依赖于繁琐的机构，降低成本；同时，根据结构参数，微栅的加工具有高度的可控性和可重复性，有助于技术推广；微栅结构体布置在螺旋桨叶片的上1/3部分，未涉及根部，可保证螺旋桨叶片的强度；可以同时达到减阻和降低空泡腐蚀的效果。

技术特征：

1.一种提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，螺旋桨叶片表面设有微栅结构体，微栅结构体包括若干横向薄壁和若干纵向薄壁，横向薄壁和纵向薄壁相交接并组成多个单元槽，横向薄壁和纵向薄壁的厚度均为a，单元槽的槽长为b，单元槽的槽深为h，单元槽的槽宽为s，其中，a/s为1/25～1/20，b/s为8～10，h/s为0.8～1.2。

2.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，相邻的纵向薄壁之间的距离相同；相邻的纵向薄壁之间的距离为单元槽的槽长。

3.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，相邻的横向薄壁之间的距离相同；相邻的横向薄壁之间的距离为单元槽的槽宽。

4.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，横向薄壁和纵向薄壁的高度相同，横向薄壁或纵向薄壁的高度为单元槽的槽深。

5.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，单元槽的槽宽不大于1mm。

6.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，纵向薄壁和横向薄壁相固接。

7.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，横向薄壁和纵向薄壁均固接于螺旋桨叶片表面。

8.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，横向薄壁垂直于纵向薄壁，单元槽为矩形。

9.如权利要求1所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，螺旋桨叶片的两端分别为叶片根部和叶稍；微栅结构体设于叶稍和螺旋桨叶片中部之间的区域内。

10.如权利要求9所述的提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，其特征在于，微栅结构体设于叶稍周围的螺旋桨叶片的三分之一区域内。

技术总结
本发明公开了一种提高螺旋桨水动力性能的微栅结构，螺旋桨叶片表面设有微栅结构体，微栅结构体包括若干横向薄壁和若干纵向薄壁，横向薄壁和纵向薄壁相交接并组成多个单元槽，横向薄壁和纵向薄壁的厚度均为a，单元槽的槽长为b，单元槽的槽深为h，单元槽的槽宽为s，其中，a/s为1/25～1/20，b/s为8～10，h/s为0.8～1.2。本发明同时起到降低摩擦阻力和抑制空泡腐蚀的作用，提高螺旋桨的综合水动力性能。

技术研发人员：刘鹏,邹康,刘洋浩,孙海素
受保护的技术使用者：上海斯达瑞船舶海洋工程服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16