可變導(dǎo)管螺旋槳的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下推進(jìn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及導(dǎo)管螺旋槳，尤其涉及導(dǎo)管出口擴(kuò)張角可調(diào)的導(dǎo)管螺旋槳。
【背景技術(shù)】
[0002]水下推動(dòng)裝置用來(lái)推動(dòng)船舶、船艇、潛水器、深海移動(dòng)工作站、海上工作平臺(tái)等水面/水下載物進(jìn)行航行運(yùn)動(dòng)以及姿態(tài)調(diào)整。導(dǎo)管螺旋槳是一種廣泛使用的水下推動(dòng)裝置，是指在螺旋槳周?chē)由蠈?dǎo)流管，即在普通螺旋槳外圍裝一個(gè)圓形的套筒，套筒可以使固定的也可以是整體轉(zhuǎn)動(dòng)的，相比于普通螺旋槳，由于導(dǎo)管的導(dǎo)流作用，可以提高推進(jìn)力。導(dǎo)管作為導(dǎo)管螺旋槳的關(guān)鍵部件之一，直接影響了導(dǎo)管螺旋槳推進(jìn)器的效率。一般情況下，可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)找到一種效率較高的導(dǎo)管，但在優(yōu)化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)有導(dǎo)管的擴(kuò)張角是固定的，所述擴(kuò)張角是導(dǎo)管翼型的下表面(即內(nèi)側(cè)面)與導(dǎo)管軸線的夾角α，導(dǎo)管的進(jìn)出口面積比也是固定的，擴(kuò)張角較小時(shí)，則在低進(jìn)速工況下推進(jìn)效率較低，擴(kuò)張角較大時(shí)，則在高速航行工況時(shí)推進(jìn)效率下降，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以找到一個(gè)滿足中間要求的擴(kuò)張角，但是常規(guī)導(dǎo)管的優(yōu)化設(shè)計(jì)并不能同時(shí)兼顧低進(jìn)速和正常航行兩種不同工況下均以較佳甚至最佳推進(jìn)效率工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)人針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種可變導(dǎo)管螺旋槳，其能夠確保低進(jìn)速作業(yè)和高速航行兩種不同工況下的高推進(jìn)效率。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
可變導(dǎo)管螺旋槳，包括螺旋槳及套設(shè)在螺旋槳外圍的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括沿螺旋槳軸向串接的固定管段和活動(dòng)管段，固定管段位于所述導(dǎo)管的前端；活動(dòng)管段由多個(gè)帶有翼型截面的葉片沿圓周方向串接形成，葉片與固定管段端面為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)葉片的外壁面鉸接有液壓操縱桿，液壓操縱桿的推桿與葉片鉸接，液壓操縱桿的推桿座與固定管段外壁面鉸接，且液壓操縱桿的軸向與所述導(dǎo)管的母線平行。
[0005]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:
所述固定管段的端面設(shè)有多個(gè)凸部，多個(gè)凸部沿固定管段端面的圓周方向均布，凸部的數(shù)量與葉片的數(shù)量一致，葉片的兩側(cè)設(shè)有球形連接部，凸部的兩側(cè)設(shè)有與球形連接部配合的球形凹槽，球形連接部嵌入球形凹槽，且所有球形連接部的中心位于同一個(gè)圓上。
[0006]所述葉片為“凸”字形結(jié)構(gòu)，球形連接部設(shè)在所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上端兩側(cè)，所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上部為弧形拱部，凸部對(duì)應(yīng)于所述弧形拱面設(shè)有配合的弧形凹槽。
[0007]所述葉片的翼型采用圓頭的對(duì)稱翼型，葉片的翼型后緣采用光滑圓弧曲線來(lái)連接翼型的上表面及下表面，且葉片的翼型上表面及下表面均為平面。
[0008]所述葉片的數(shù)量至少為16片。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果: 本發(fā)明通過(guò)將導(dǎo)管設(shè)置成固定導(dǎo)管和活動(dòng)導(dǎo)管的分體結(jié)構(gòu)，并將活動(dòng)導(dǎo)管設(shè)置成多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)管的擴(kuò)張角可調(diào)，進(jìn)而改變導(dǎo)管的進(jìn)出口面積比，在低進(jìn)速作業(yè)時(shí)，通過(guò)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)增加擴(kuò)張角，保證低進(jìn)速作業(yè)時(shí)的高推進(jìn)效率，在高進(jìn)速航行時(shí)，通過(guò)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)減小擴(kuò)張角，從而提高高進(jìn)速航行時(shí)的推進(jìn)效率，從而適應(yīng)低進(jìn)速作業(yè)和高進(jìn)速航行的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1的左視圖。
[0012]圖3為圖1的A-A剖視圖。
[0013]圖4為圖2的B-B剖視圖。
[0014]圖5為本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6為圖4中C部放大圖。
[0016]圖7為圖3中F放大圖，且示出了本發(fā)明所述葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。
[0017]圖8為本發(fā)明在不同進(jìn)速工作狀態(tài)下的工作效率圖。
[0018]其中:1、螺旋槳；2、固定管段；21、凸部；211、球形凹槽；3、活動(dòng)管段；31、葉片；311、球形連接部；4、液壓操縱桿。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0020]見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明包括螺旋槳1及套設(shè)在螺旋槳1外圍的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括沿螺旋槳1軸向串接的固定管段2和活動(dòng)管段3，固定管段2和活動(dòng)管段3均為環(huán)狀套筒結(jié)構(gòu)，固定管段2位于所述導(dǎo)管的前端；所述前端指螺旋槳1槳軸以及齒輪箱一端，所述齒輪箱將動(dòng)力傳遞至螺旋槳1槳軸；所述活動(dòng)管段3由多個(gè)帶有翼型截面的葉片31沿圓周方向串接形成，葉片31與固定管段2的端面為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)葉片31的外壁面鉸接有液壓操縱桿4，液壓操縱桿4的推桿與葉片31鉸接，液壓操縱桿4的推桿座與固定管段2外壁面鉸接，且液壓操縱桿4的軸向與所述導(dǎo)管的母線平行，優(yōu)選，液壓操縱桿4的推桿鉸接在葉片31寬度(亦即周向長(zhǎng)度)的中間位置上，葉片31的數(shù)量至少為16片。
[0021]見(jiàn)圖5、圖6，具體地，所述固定管段2的端面設(shè)有多個(gè)凸部21，多個(gè)凸部21沿固定管段2端面的圓周方向均布，凸部21的數(shù)量與葉片31的數(shù)量一致，葉片31的兩側(cè)設(shè)有球形連接部311，凸部21的兩側(cè)設(shè)有與球形連接部311配合的球形凹槽211，球形連接部311嵌入球形凹槽211，且所有球形連接部311的中心位于同一個(gè)圓上；葉片31優(yōu)選為“凸”字形結(jié)構(gòu)，球形連接部311設(shè)在所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上端兩側(cè)，所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上部為弧形拱部，凸部21對(duì)應(yīng)于所述弧形拱部設(shè)有配合的弧形凹槽。
[0022]具體地，見(jiàn)圖3、圖7，所述葉片31的翼型采用圓頭的對(duì)稱翼型，葉片31的翼型后緣采用光滑圓弧曲線來(lái)連接翼型的上表面及下表面，且葉片31的翼型上表面及下表面均為平面。
[0023]本發(fā)明的運(yùn)行方式如下:
圖4為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，葉片31的數(shù)量采用16片，通過(guò)控制液壓操作桿4的伸縮運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)葉片31繞球形連接部311的中心旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)管擴(kuò)張角α的調(diào)整，從而改變所述導(dǎo)管進(jìn)出口面積比，圖7示出了葉片31的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)位置，其中，位置D相對(duì)于位置Ε而言，所述導(dǎo)管的擴(kuò)張角α增大。當(dāng)處于低進(jìn)速作業(yè)時(shí)，朝向位置D轉(zhuǎn)動(dòng)葉片31，即增加擴(kuò)張角α，以保證低進(jìn)速作業(yè)時(shí)的高推進(jìn)效率；當(dāng)處于高進(jìn)速航行時(shí)，朝向位置Ε轉(zhuǎn)動(dòng)葉片31，即減小擴(kuò)張角α，從而抑制高速航行時(shí)所述導(dǎo)管外表面的壓力和流速變化，確保高速航行時(shí)能夠以較高的推進(jìn)效率航行。圖8示出了低進(jìn)速采用位置D和高進(jìn)速航行時(shí)采用位置Ε的兩種狀態(tài)下本發(fā)明所述導(dǎo)管螺旋槳的工作效率，圖中橫軸表示進(jìn)速系數(shù)，指代不同進(jìn)速作業(yè)狀態(tài)，數(shù)軸表示螺旋槳工作效率，虛線曲線表示在位置Ε所述擴(kuò)張角情況下從低進(jìn)速至一定高進(jìn)速狀態(tài)下的工作效率，實(shí)線曲線表示在位置D所述擴(kuò)張角情況下從一定低進(jìn)速至一定高進(jìn)速狀態(tài)下的工作效率，比較兩條曲線，可以看出，一方面，在高進(jìn)速狀態(tài)下，減小擴(kuò)張角，螺旋槳工作效率提高，而在低進(jìn)速作業(yè)狀態(tài)下，增加擴(kuò)張角，螺旋槳的工作效率提高；另一方面，采用擴(kuò)張角可調(diào)的本發(fā)明所述導(dǎo)管螺旋槳，相較于常規(guī)導(dǎo)管螺旋槳，可增加不低于2%的工作效率。
[0024]以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可變導(dǎo)管螺旋槳，包括螺旋槳(1)及套設(shè)在螺旋槳(1)外圍的導(dǎo)管，其特征在于:所述導(dǎo)管包括沿螺旋槳(1)軸向串接的固定管段(2)和活動(dòng)管段(3)，固定管段(2)位于所述導(dǎo)管的前端；活動(dòng)管段(3)由多個(gè)帶有翼型截面的葉片(31)沿圓周方向串接形成，葉片(31)與固定管段(2)端面為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)葉片(31)的外壁面鉸接有液壓操縱桿(4)，液壓操縱桿(4)的推桿與葉片(31)鉸接，液壓操縱桿(4)的推桿座與固定管段(2)外壁面鉸接，且液壓操縱桿(4)的軸向與所述導(dǎo)管的母線平行。2.按權(quán)利要求1所述的可變導(dǎo)管螺旋槳，其特征在于:所述固定管段(2)的端面設(shè)有多個(gè)凸部(21)，多個(gè)凸部(21)沿固定管段(2)端面的圓周方向均布，凸部(21)的數(shù)量與葉片(31)的數(shù)量一致，葉片(31)的兩側(cè)設(shè)有球形連接部(311)，凸部(21)的兩側(cè)設(shè)有與球形連接部(311)配合的球形凹槽(211 )，球形連接部(311)嵌入球形凹槽(211)，且所有球形連接部(311)的中心位于同一個(gè)圓上。3.按權(quán)利要求2所述的可變導(dǎo)管螺旋槳，其特征在于:所述葉片(31)為“凸”字形結(jié)構(gòu)，球形連接部(311)設(shè)在所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上端兩側(cè)，所述“凸”字形結(jié)構(gòu)的上部為弧形拱部，凸部(21)對(duì)應(yīng)于所述弧形拱面設(shè)有配合的弧形凹槽。4.按權(quán)利要求1所述的可變導(dǎo)管螺旋槳，其特征在于:所述葉片(31)的翼型采用圓頭的對(duì)稱翼型，葉片(31)的翼型后緣采用光滑圓弧曲線來(lái)連接翼型的上表面及下表面，且葉片(31)的翼型上表面及下表面均為平面。5.按權(quán)利要求1所述的可變導(dǎo)管螺旋槳，其特征在于:所述葉片(31)的數(shù)量至少為16片。
【專利摘要】可變導(dǎo)管螺旋槳，包括螺旋槳及套設(shè)在螺旋槳外圍的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括沿螺旋槳軸向串接的固定管段和活動(dòng)管段，固定管段位于所述導(dǎo)管的前端；活動(dòng)管段由多個(gè)帶有翼型截面的葉片沿圓周方向串接形成，葉片與固定管段端面為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，每個(gè)葉片的外壁面鉸接有液壓操縱桿，液壓操縱桿的推桿與葉片鉸接，液壓操縱桿的推桿座與固定管段外壁面鉸接，且液壓操縱桿的軸向與所述導(dǎo)管的母線平行。本發(fā)明能夠確保低進(jìn)速作業(yè)和高速航行兩種不同工況下的高推進(jìn)效率。
【IPC分類(lèi)】B63H5/15
【公開(kāi)號(hào)】CN105398558
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510747104
【發(fā)明人】翟樹(shù)成, 周劍, 周斌, 馬艷, 鄭巢生
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日