本发明专利技术通过一种揭示等螺距螺旋桨使船舶产生振动，使桨叶产生气蚀的原因的“气室效应”理论，对其作出否定后，发明专利技术了等升角螺旋桨。并对等升角桨的最佳剖面升角进行了理论推导。 本发明专利技术在经理论推导和实际计算求得最大升距升角（气蚀临界升角）与最经济条件下的最佳升角的基础上进行本《等升角螺旋桨》的创新设计。故其优点是除具有提高推进效率和使船舶振动减少等明显较强的综合性能外，还因其与水流的配合好，故可大幅度提高转速以适应现代化高速之需要。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本《等升角螺旋桨》专利技术属船舶工业
，是船舶推进器械。在此之前，对船舶起推进作用的螺旋桨都是用螺距作为主要的也可以说是唯一真正的技术参数的量纲。因此，几乎所有的叶片固定式螺旋桨都是采用等螺距或以等螺距为主只是在叶根和叶梢稍加改变的形式，于是它们都不可避免地承袭了等螺距的弊病，因而推进振动大、效率低下，且在桨片根部有空泡腐蚀现象发生。本《等升角螺旋桨》专利技术的目的是针对上述等螺距螺旋桨的弊端，在理论研究地基础上设计出一种船舶振动小、安全舒适、推进速度大、效率高，且无空泡腐蚀现象发生的新型螺旋桨。本专利技术的指导思想是从理论上否定现行等螺距螺旋桨，同样从理论上建立新型的螺旋桨。本专利技术的核心是以升角作为船舶推进用螺旋桨的主要技术参数的量纲。本专利技术特点是等升角。根据一学习、二否定、三创新的三阶段原则，在经过认真学习的基础上，对等螺距螺旋桨提出如下否定首先，用同心园a和b轴向剖切等螺距螺旋桨，如附图说明图1。当a→b时得到一剖面a，并用同样方法取得剖面m和n，且将它们在平面上展开，由于是等螺距，所以Sm＝Sa＝Sn又因Dm＜Da＜Dn于是根据知在这三个剖面的关系上αm＞αa＞an接着，如图2所示将这三个持有位于剖面内与剖面平行的内源力P的剖面，按以剖面垂直于水平面的方式置入条件为自然敞水的流体领域中，并在此流域中众多剖面所在的同一平面内取一与内源力方向平行的轴为X轴，以在此平面内与内源力方向垂直的轴为Y轴的平面直角坐标系，于是一个供作研究的既有流体，又有在流体中持一定的内源力按既定方向作运动的物体(剖面)的流场系统X0Y成。在进行研究前要强调的是研究中必须确认同一流场系统中运动物体只有一个最佳升角，流场流束只有一个最佳绕流系统的“唯一”原则。至于有关该原则的理论就不在此论述了。在确认上述“唯一”原则下知，图2所示m、a、n三个剖面中只有一个是较好升角。但在确认剖面a的升角是全桨叶上最佳升角时，以m和n代表的其余所有剖面的升角均是非佳或称不良升角。最佳升角的优点是在最经济的条件下具有最大升距。图3说明这是因为该剖面在持有最经济的内源力的条件下，能与流场中由流束分流线与合流线和分流线上分流点与合流线上合流点的位置所决定的流束绕流系统有着最佳的吻合，由连接分，合流点Q，Q′和剖面首尾两点A和B所组成的基本分流线与合流线所描述的最佳流束绕流系统使水流均匀连续而和谐地在其吸压两面上进行有序的滑移。在这种滑移过程中，流场水流只有为产生剖面升距的相互压力传递，没有不和谐的现象发生。图3还说明在最佳升角剖面的两侧的非佳剖面各自有着不同于最佳剖面的不同情况。从叶根部分非佳剖面M上看，由于αm＞αa所以流场中的分流线向靠近平板中心0的方向下移，而合流线则相应地上移，分，合流点Q，Q′则在分合流点线上距平板的距离加大，致使在最经济条件下具有最大升距的流场绕流系统丧失，新的绕流系统与最佳绕流系统相比，发生了因绕流系统与剖面不吻合而产生的不和谐现象。对于剖面m来说在压力面的随边上出现了剖面与流水间的相互干涉区，区内发生了因附加压力的出现而产生的水锤水击现象。在吸力面的随边上出现了剖面与水流的相互吸引区，区内发生了因附加负压力的出现而产生的负水锤水击现象。这种现象随着愈往叶片根部走愈为明显强烈。水锤水击导致桨叶发生振动、负水锤水击致使桨叶产生气蚀。气蚀的成因是剖面水流相互吸引的负压区是一个变化极大的有限气室，气室边沿流经水流在正常压力状况下所含的空气分子至此全部骤然释放，但又因气室是绝大部分时间处于负压状态，所以从水中释放出来的空气分子一时难以逸出以致在气室中作急骤涡旋迥转，以极高的速度冲击叶片，一旦空气分子冲出气室，新流经水流中释放出来的空气分子又会进入气室，以此不断，经过一段时间当超过材料的疲劳强度时，叶片被局部剥夺，于是气蚀现象产生。这种现象是气室室容变化效应的一种反映。对于水流来说，在剖面压力面随边上的剖面水流干涉区内剖面所承受的水锤水击力的直作用力使区间边沿的水分子发生一种方向与剖面垂直的压力传递，即流场发生了除产生剖面升距传递外的耗功干涉兴波力。在剖面吸力面随边上的剖面水流吸引区内气室使流经气室边沿的水流释放它们在正常状况下所含的空气分子后才离去，不断的流经水流不断地释放，这样终于有使气室被气体充满的时候。在气室被空气充满的过程中，气室的压力也逐步升高，一旦气室被充满压力升高到气体可逸的临界压力时，气体以高速破室而出，在流场敞水总静压力的作用下，在此瞬间气室骤然消失。接着又在剖面水流的相互吸引下，新的气室很快产生，并按此规律不断地循环。负压吸引区内的气室不是都能对螺旋桨叶片起气蚀作用，而是在一定的径长以内才会有气蚀产生。但是气室的室容变化却是从最佳剖面的邻近剖面起到桨叶根部的全长上均有产生，室容变化的主要效应是在敞水总静压力作用下，气室的消失本应由水流在气室空间所有的边沿点上向中心压来合拢而完成。然而，由于气室的部分边沿是桨叶的吸引力面，而在该吸力面部分相应的压力面上同时又有附加压力的增加，故使桨叶在此一瞬间产生了参入消除气室的瞬时增速，瞬时增速的桨叶与消除气室的瞬时高速合拢的水流激烈相撞、相撞的结果是使水流与船舶均发生瞬间反弹，这种反弹又受到敞水总静压力与继来水流的升力的限制而控制在一定限度内，但对水流来说有规则的受激飞溅，对船舶来说在前进方向上的有规律的振动已经产生，特别是船舶的振动规律与桨叶根部全长上的气室室容变化的规律相同。又由于桨叶根部全长上的气室室容变化规律相似，都是具有同一频率的脉动循环，如图4。该脉动循环的频率就是船舶系统在前进方向上振动的主频率。从叶梢部分非佳剖面n上来看，由于αn＜αa所以流场中的分流线向离开平放中心0的方向上移，而合流线则相应地下移，分，合流点Q，Q′在分，合流线上距平板的距离减小，同样使在最经济条件下具有最大升距的流场绕流系统丧失，新的绕流系统与最佳绕流系统相比，同样发生了因绕流与剖面不吻合而产生的不和谐现象。对于剖面n来说在压力面的随边上出现了剖面与水流间的压力下降区，区内发生了水流泄流现象。在吸力面的随边上出现了剖面与水流间的吸力下降区，区内发生了水流受阻现象。这种现象随着愈往叶片梢部走愈为明显强烈。泄流与水流受阻现象均使剖面产生附加压力下降，这种下降除使剖面升距下降外，它们还与根部产生的附加压力上升相呼应在桨叶上形成一种径向有害力偶，如图5这力偶在气室效应的影响下，以与气室变化相同的频率、动态地弯折桨叶，使桨叶产生整体振动。对于水流来说在剖面压力面随边上的压力下降区的泄流会使流场水分子产生一种与泄流方向一致的压力传递，即水流产生了一种耗功泄流兴波力。在剖面吸力面的随边上的吸力下降区受阻水流会因冲击桨叶使区间边缘的水流减速同时作非升方向的压力传递。泄流兴波与非升方向的压力传递均使水流消耗功率，这种消耗在桨叶作用区抵消了部分自然敞水的总静压力使水流降低了对气室室容变化现象的整体制约防御能力，反之，倒为其提供了条件。接着，从桨叶整体上看，由于等螺距螺旋桨桨叶上的诸多剖面中的升角各不相同，所以受激水流流场系统在各个剖面上产生的升力也各不相同。于是在桨叶吸、压两面的径向全长上桨叶、水流相互作用的水流压力作用区内均有水流水分子间的径向压力传递发生，这种传递对压力面来说是正本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探索物体在水运动时的受力情况和水流受物体激励后的变化状态的研究方法。其特征在于它是在用坐标系界定的水流流域中，对符合条件的水流在持一定内源力，以一定的速度，按一定的方向作运动的物体的激励下的整个流场系统进行研究。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓真根，
申请(专利权)人：邓真根，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]
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