带鳍板的螺旋浆浆毂盖制造技术

在螺旋桨上设置了一个带鳍板的螺旋桨毂盖，用以提高螺旋桨特性，特别是提高其效率。由于毂盖上有鳍板，毂盖后面的水流被导流以减小所产生的毂涡流，因此增大了螺旋桨效率。鳍板应满足以下条件：（１）其数量相对于每个桨叶片是相等的。（２）－２０°≤α—ε≤３０°，鳍板前沿位于两相邻桨叶根部之间。（３）鳍板是大直径大于桨毂的毂盖安装端的直径，但不超过螺旋桨直径的３０％。这样，通过较简单的经济实用的装置可以大大改善螺旋桨的特性。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种螺旋浆的浆毂盖，具体地说是涉及一种带有鳍板的螺旋浆浆毂盖。为了改善螺旋浆的特性，特别是螺旋浆效率，工程师们已经对叶片的数量、形状，展开面积，螺距等方面的技术设计进行了广泛和深入的研究，目前，产生的研究成果实际上已经达到近乎最大的极限。因此，对这些项目的研究，很难期望对螺旋浆的性能获得新的重大改善。从另一方面来说，人们已经知道螺旋浆的效率在浆毂附近是很低的。为此，曾经多次建议，在主螺旋浆的下游侧设置小直径的浆，以使浆毂附近的螺旋浆效率得以提高，这些可参见日本实用公开30，195/1981和139，500/82。不过，在实际上这种构思似乎并不成功，可能是因为当转矩增大时，推进力的增加并不很大，因此螺旋浆效率并没有获得予期的改进。因此，本专利技术的目的是提供一种新技术，通过对螺旋浆附加一个带鳍板的浆毂盖，可以在很大程度上提高螺旋浆的性能，特别是螺旋浆的效率。在附图的图3所示的先有技术中，平常的螺旋浆31包括若干个叶片33，等距离环绕配置在浆毂32外周，并通过浆毂32与旋转传动轴34相连。在与传动轴34相对的另一端装有锥形毂盖35，以尽量减少在浆毂32下游所产生的涡流。本专利技术人把注意力集中到这样的事实，即甚至在这种螺旋浆毂盖的下游，也产生了很大的毂涡流36。考虑到先有技术的小直径附加螺旋浆会增大这种毂涡流，曾进行深入的研究以试图寻找其它装置来减小这种毂涡流。最后终于发现，在螺旋浆上附加一个带鳍板的毂盖，可以减小这种毂涡流，并有效地增加螺旋浆的效率。这样，在本专利技术中，把一个毂盖安装在螺旋浆的浆毂上，毂盖有鳍板应满足下列条件。(1).对于每个螺旋浆叶片来说，鳍板的数目相同。(2).鳍板的“α”倾角与螺旋浆叶根部的几何螺距角“ε”角的差值在从-20°+30°的范围内，也即-20°≤α-ε≤30°，并且其导缘位于两相邻的浆叶根部之间。(3)它们的最大直径大于浆毂的毂盖安装端的直径，并且不超过螺旋浆直径的33%。根据本专利技术，所配置的鳍板并不是靠其自身来产生推力，而是对毂盖后面的水流进行导向，以减少所产生毂涡流。由于这种导流作用，毂盖后面的毂涡流被扩散，这样，涡流对螺旋浆平面所引起的阻力就被减小，结果，螺旋浆的性能，特别是螺旋浆效率可以大大提高而不需要显著增加转矩。因此，总的趋向是，本专利技术可使具有较高螺距比H/D的螺旋浆获得特别高的效率，而这种螺旋浆会产生较大的毂涡流。如下文中本专利技术的实施例所示，可以使鳍板相对于毂盖具有倾角，或者有正的或负的曲度。附面说明如下附图说明图1是一个螺旋浆的前视图，浆上装有本专利技术的一个带有鳍板的浆毂盖的实施例;图2是图1的侧视图;图3是类似于图2的侧视图，但所示为先有技术中的螺旋浆和不带鳍板的毂盖，以及在毂盖后面所产生的毂涡流，图4是在试验时所使用的螺旋浆特性测量装置的局部侧剖视图;图5是显示在试验中所使用鳍板的平面形状的平面视图;图6是显示鳍板在螺旋浆毂盖上的位置的侧视图;图7显示试验一所获得的螺旋浆特性曲线;图8-10分别表示在试验二到四中，浆叶根部与鳍板的相对位置的示意图;图11是表示在试验五中的鳍板倾角的侧视图;图12是沿图11中A-A线的剖视图;图13是类似于图8-10的示意图，但所示是在试验六中的浆叶根部与鳍板的相对位置;图14是表示试验七的结果的曲线图。下文参照附图详述本专利技术的一些实施例。试验是在水槽内进行，所使用的螺旋浆试样的数据表1所示。该水槽是环流式的，其监测部分的尺寸是长5.0米×宽2.0米×深1.0米。最大流速是2.0米/秒，流速均匀度在1.5%以内。表1型号CP24CP26直径(mm)220.0220.0螺距比0.81.2叶片展开面积比0.550.55毂径比0.180.18叶片厚度比0.050.05叶片断面形状MAU型MAU型叶片数目44图4所示为螺旋浆特性测量装置的局部侧剖视图。该装置被放置在上述水槽的监测部分内，把其螺旋浆开式船体41固定到位于水槽上方的刚性托架(图中未示)上。船体41有传动机构43，以转动一个以可拆卸的方式安装在船体末端的螺旋浆42;船体还有推力探测器44和转矩探测器45。虽然在图4中没有表示，螺旋浆的转速是用数字计数器TM-225(日本奥野(Ono)测量仪器公司的产品)测量的，而流速是用日本工业标准JIS型皮托管和压差转换器DLPU-0.02(日本东洋-宝云公司(ToyoBoldwinCompany)的产品)联合测量的。这些推力、力矩和流速的模拟信号由压差等反映出来，它们通过放置在单独的控制器中的微处理机内的模拟数字转换器(A/DConverter)转换成数字信号，并处理成实际数据，然后再用打印机打印出或由绘图机标绘出来。推力系数(KT)和转矩系数(KQ)是在不同前进系数(J)下测量的，后者的调节是靠改变流速并同时保持螺旋浆转速基本恒定在每秒钟7.5-9.0转内实现的。螺旋浆中心在水中的深度是300mm，水流方向如图4中的箭头所示。当螺旋浆试样要安装毂盖时，要制备圆锥形的毂盖，使其底部直径为3.5mm，高度为25.6mm。毂盖可以用任何已知的装置安装在螺旋浆上，在本实验中使用了螺栓-螺母联接。当毂盖上要设置鳍板时，用1mm厚的平板按下列2所示的尺寸，制成如图5的平面图中所示的六种不同的三角形形状(A)-(F)。表2鳍板形状宽高(X轴轴向)(Y轴轴向)(A)20mm20mm(B)26mm16.5mm(C)26mm21mm(D)26mm28.5mm(E)26mm34mm(F)26mm39.5mm图6显示了鳍板与毂盖的相对位置。在图6中，螺旋浆叶片61根部62的尾端0设在螺旋浆轴线63上，作为基淮点。在本说明书中，从鳍板64前端，到包含基淮点0及螺旋浆轴线63的平面的圆周距离称为“a”(顺箭头所示的螺旋浆旋转方向为正)。从鳍板64前端到包含基淮点0的圆周边的表面距离称为“b”。鳍板64对垂直于螺旋浆轴线的平面的夹角称为“α”角。螺旋浆叶片根部62的几何螺距角称为“ε”角。在本说明书中，浆叶根部的几何螺距角“ε”角是一个基于浆叶根部的首尾线(nose-tailline)角度。更准确地说，要考虑两个表面，一个是其轴线在螺旋浆轴线上其半径等于浆毂半径的圆柱面，另一个是浆叶表面或其延伸的假想面。将这两个表面之间的交线所截取的圆柱面，即圆柱断面在一个平面上展开。在展开的视图中，展开的圆柱断面所限定的叶片断面的首尾线与一条垂直于圆柱面母线的直线的夹角相当于“ε”角。当没有给出倾角时，鳍板以垂直于图6纸面的方向安装在毂盖上。在这些试验中进行安装时，在毂盖上切削出槽来，把鳍板的底部插入槽内，借助于粘接进行固定，当然有可能并且在实际情况下最好将毂盖与鳍板做成一个整体。在图5中所示的鳍板底部的虚线，表示把鳍板安装到毂盖之后，该两表面之间的交线。试验一使用CP26型螺旋浆(ε＝67.4°)和图5(c)所示的鳍板进行水槽试验。鳍板总数为四个，每个浆叶一个，它们安装在毂盖上的位置为a＝10mm，b＝5mm，α＝66°在这种情况下，鳍板的最大直径，即鳍板离浆轴线的最远端与浆轴线之间的距离(在鳍板安装到毂盖上之后)的双倍(2r)与螺旋浆直径(2R)的比r/R是0.23。图1所示为这样构成的螺旋浆1、浆毂2、浆叶片3、轴4、毂盖5以及鳍板6的前视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安装在螺旋浆浆毂上的毂盖，其特征在于该毂盖上的鳍板满足下列条件：（１）鳍板的数目相对于每个浆叶片是相等的，（２）鳍板的倾角α相对于浆叶根部几何螺距角“ε”的差值在－２０°到＋３０°的范围内，即－２０°≤α－ε≤３０°，并且其 导缘位于两相邻浆叶根部之间，（３）鳍板的最大直径大于浆毂的毂盖安装端的直径，但不超过螺旋浆直径的３３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：小仓理一，恋初，竹下利则，河野嘉雄，大内一之，盐津高志，
申请(专利权)人：大阪商船三井船舶株式会社，株式会社西日本流体技研，米长多推进器有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]