多凹型面螺旋槳的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及船舶技術領域，尤其是一種多凹型面螺旋槳。
【背景技術】
[0002] 螺旋槳作為推進或能量轉換裝置，在現實中具有廣泛的應用。按工作方式可分為 以下幾類：一、利用對流體的反作用力推進，如船舶、飛機等使用螺旋槳推進，習慣上稱為螺 旋槳；二、對流體施加能量來完成空氣和水等流體的輸送，習慣上稱為風扇或泵葉等；三、 吸收利用流體的動能將其轉化為機械能，習慣上稱為風力、水力發電的葉片或渦輪等。
[0003] 螺旋槳是現有船舶推進技術中最廣泛使用的一種推進方式，螺旋槳一般由槳轂和 槳葉組成，較大型螺旋槳葉片一般為翼型或弓型，小型螺旋槳或風扇等的葉片也有薄片型。
[0004] 螺旋槳的工作原理是在螺旋槳旋轉時，葉片向后推水（或空氣等流體），水（或空 氣等流體）對葉片的反作用力產生推力。螺旋槳推力面形成高壓區，吸力面形成低壓區。
[0005] 為了提高螺旋槳的推進效率，人們提出了各種方法，包括多種形狀的槳葉設計，如 鄧真根ZL95101084. 0 "船用等升角螺旋槳" 1995. 01. 18 ;田潤軍ZL200410022947. 9 "凹 凸葉片及凹凸葉片螺旋槳"2004. 03. 03 ;三菱電機株式會社ZL200980157715. 5 "螺旋 槳式風扇"2009. 04. 28 ;李仕清ZL201110125013. 8 "一種高效螺旋槳"2011. 05. 06 ;哈 爾濱工程大學ZL201210149467. 3 "導緣凹凸螺旋槳"2012. 05. 15 ;三星電子株式會社 ZL201310437318. 1 "螺旋槳式風機"2013. 09. 24 ;包括可改變角度的槳葉（可變螺距螺旋 槳），在槳葉上加裝防繞流條等多種方案，如北京航空航天大學ZL92102778. 8 "槳刀式螺旋 槳" 1992. 04. 23 ;大金工業株式會社ZL200980101462.X"螺旋槳式風扇"2009. 01. 05 ;江蘇 科技大學ZL201310626569. 4 "防徑向擾流船舶螺旋槳"2013. 12. 02 ;以及各種外置裝置，如 在槳轂后加裝消渦鰭，在螺旋槳前加裝擾流板，在螺旋槳外加裝導流管等多種外置裝置方 案。
[0006] 現有提尚螺旋獎推進效率的技術方案存在的問題，螺旋獎的推進效率提尚有限等 問題，所以實踐中沒有得到廣泛的推廣，實踐上絕大多數商船安裝的是普通定距螺旋槳，現 有技術方案螺旋槳主要有MU型和B型槳，葉片為翼型或弓型，推力面在徑向上均為一個小 曲率曲面。
[0007] 根據流體力學[1]原理，[1]賈保賢、周軍偉?《流體力學》?北京，化學工業出版 社.2014. 1，不同形狀的物體的阻力系數是不同的，同樣投影面積的凹型面的阻力系數大 于平面，如相同投影面積的平面阻力系數為1. 1，相同投影面積的半圓形凹面的阻力系數為 1.4,也就是說在相同投影面積下，凹型面前的壓力比平面更大，所以相同投影面積的多凹 型面相比平面可以獲得更大的推力。
【發明內容】
[0008]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種多凹型面螺旋槳，具有在相同 的投影面積下提供較大的推力，并且可以減少徑向繞流，所以可以提供較高的推進效率的 螺旋槳。
[0009] 本發明所采用的技術方案是：螺旋槳葉片推力面在徑向上是由多個凹型面組成， 螺旋槳葉片剖面形狀呈波浪型或鋸齒型。因為螺旋槳需要旋轉才能做功，為使旋轉的方向 上阻力盡可能的小，各凹型面自導邊向隨邊方向呈凹槽型。
[0010] 本發明螺旋槳葉片推力面在徑向上由多個凹型面組成，相同投影面積的多凹型面 相比平面可以獲得更大的推力，具有更高的推進效率。
[0011] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：在相同的投影面積下提供較大的推力，并 且可以減少徑向繞流，所以可以提供較高的推進效率的螺旋槳。相同直徑的螺旋槳，本發明 的多凹型面螺旋槳可以提供更大的推力；需要提供相同的推力，本發明的多凹型面螺旋槳 可以使用更小的直徑。這尤其對于受到尺寸限制或要保證螺旋槳浸水率的超大型船舶具有 重要意義。
[0012] 本發明也可應用于作為推進器裝置的飛機螺旋槳，作為流體輸送裝置的風扇葉片 和葉片泵，作為能量轉換裝置的風力、水力發電機的葉片和渦輪等。
【附圖說明】
[0013] 圖1為；螺旋槳葉片為翼型或弓型，具有后傾角的螺旋槳，推力面為多凹型面，適 用于大型船舶螺旋槳；
[0014] 圖2為；螺旋槳葉片為翼型或弓型，具有后傾角的螺旋槳，推力面和吸力面均為多 凹型面，適用于大型船舶螺旋槳；
[0015] 圖3為；無傾角的薄片型螺旋槳，葉剖面本體為多凹型面；適用于小型船舶螺旋 槳，或者風扇葉片，泵葉片，渦輪等；
[0016] 圖4為；螺旋槳葉片為翼型或弓型，具有后傾角的，葉面流線改進型螺旋槳，推力 面為多凹型面；適用于大型船舶螺旋槳。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發明進一步說明。
【具體實施方式】 [0018] 1，如圖1所示，螺旋槳葉片為翼型或弓型，葉片推力面在徑向上由 多個凹型面組成，各凹型面的剖面呈圓弧形，深度相等，寬度相等，各凹型面組成同心圓狀。
【具體實施方式】 [0019] 2,如圖2所示，螺旋槳葉片為翼型或弓型，葉片推力面在徑向上由 多個凹型面組成，各凹型面的剖面呈圓弧形，深度相等，寬度相等，各凹型面組成同心圓狀； 葉片吸力面與推力面凹凸位置相對應，吸力面對應凹型槽也組成同心圓狀。
【具體實施方式】 [0020] 3,如圖3所示，螺旋槳葉片為薄片型，葉片本體在徑向上由多個凹 型面組成，各凹型面的剖面呈圓弧形，深度相等，寬度相等，各凹型面組成同心圓狀。
【具體實施方式】 [0021] 4,如圖4所示，螺旋槳葉片為翼型或弓型，葉片推力面在徑向上由 多個凹型面組成，各凹型面的剖面呈圓弧形，下凹深度自葉根向葉梢逐漸減少，凹型面寬度 自導邊向隨邊逐漸增大，各凹型面排列組成螺旋線形狀。
[0022] 以上所述僅是本發明的實施方式，本發明中凹型面的剖面形狀也可以是橢圓弧 形、拋物線形、雙曲線形、懸鏈線形、旋輪線形、漸開線形、倒置梯形等形狀；凹型面的下凹深 度白葉根向葉梢也可以是逐漸增加的，還可以是先增加而后又減少的；凹弧寬度自導邊向 隨邊也可以是逐漸減少的；凹型面也可以排列為漸開線形、阿基米德螺線形等形狀；多凹 型面的形狀、深度、寬度，多凹型面的排列組合方式還可以進一步做合理的改變。
[0023] 實驗驗證如下：在一臺得力3684型風扇扇葉推力面雕刻了十條凹型槽，各凹型槽 的剖面呈圓弧形，深度相等，寬度相等，各凹型槽組成同心圓狀（手工雕刻，有一定誤差）。 在驅動電機、風扇盤面大小、風扇螺距等其它條件均未改變情況下。對比雕刻凹型槽前后風 速，在30厘米距離內按照平均值計算，最大值平均增加量為4. 37%，平均值平均增加量為 4. 60% ;考慮風速隨距離增大而衰減，如果取10厘米內數據，最大值平均增加量為4. 39%， 平均值平均增加量為5. 16%，如果只取5厘米數據，最大值平均增加量為5. 16%，平均值平 均增加量為6. 24%。 實驗材料：得力3684型6寸電風扇，額定電壓5V額定功率3W供電系統：交流市電電網，直流聯想THINKPADX230i 測定工具：希瑪AS836手持式分體式數字風速儀一測量風速、風溫 優利德UT39C數字萬用表測量交流、直流電壓 卡西歐PRG-130測量氣壓 實驗地點：北京市豐臺區南四環西路128號院諾德中心3號樓802室2檔風速改造前 (測量距離：厘米，風速單位：米/秒）
【主權項】
1. 一種多凹型面螺旋槳，由槳轂和槳葉組成，螺旋槳葉片為翼型、弓型或者薄片型，其 特征在于：螺旋槳葉片推力面在徑向上是由多個凹型面組成，該凹型面的剖面形狀為圓弧 形，各凹型面自導邊向隨邊方向呈凹槽型，各凹型槽圍繞軸心組成同心圓狀。2. 根據權利要求1所述的一種多凹型面螺旋槳，其特征在于：吸力面也有凹型槽與推 力面凹凸位置相對應。3. 根據權利要求1所述的一種多凹型面螺旋槳，其特征在于：螺旋槳葉片為薄片型，葉 片本體在徑向上由多個凹型面組成。4. 根據權利要求1所述的一種多凹型面螺旋槳，其特征在于：各凹型面下凹深度自葉 根向葉梢逐漸減少，凹弧寬度自導邊向隨邊逐漸增大，各凹型面圍繞軸心排列組成螺旋線 形狀。5. 根據權利要求1所述的一種多凹型面螺旋槳，其特征在于：凹型面的剖面形狀是圓 弧形、橢圓弧形、拋物線形、雙曲線形、懸鏈線形、旋輪線形、漸開線形、折線形或者倒置梯 形；凹型面的下凹深度自葉根向葉梢是逐漸減少的，或者是逐漸增加的，或者是先增加而后 又減少的；凹型面寬度自導邊向隨邊是逐漸增加的，或者是逐漸減少的；凹型面排列成同 心圓形狀，或者排列為漸開線形、阿基米德螺線形等形狀；多凹型面的形狀、深度、寬度，多 凹型面的排列組合方式可以進一步做合理的改變。
【專利摘要】本發明公開了一種多凹型面螺旋槳。該多凹型面螺旋槳，由槳轂和槳葉組成，螺旋槳葉片推力面在徑向上是由多個凹型面組成。與現有技術相比，本發明的有益效果是：螺旋槳葉片推力面在徑向上是由多個凹型面組成，相同的投影面積下提供較大的推力，并且可以減少徑向繞流，所以可以提供較高的推進效率的螺旋槳。
【IPC分類】B63H1/26, F04D29/32, F04D29/18, F03D1/06, F03B3/12, B64C11/18
【公開號】CN104986313
【申請號】CN201510472052
【發明人】李清林
【申請人】李清林
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年8月5日