曲線涵道式船用螺旋槳的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種曲線涵道式船用螺旋槳，其涉及一種船用螺旋槳，特別是涉及一種曲線涵道式船用螺旋槳。
【背景技術】
[0002]船用螺旋槳的種類繁多，常見的民用船舶螺旋槳主要有普通螺旋槳、涵道螺旋槳(也稱導流管螺旋槳，簡稱導管螺旋槳)、可調(diào)螺距螺旋槳。
[0003]普通螺旋槳由槳葉和槳轂組成。螺旋槳與船軸聯(lián)接部分稱為槳轂，槳轂是一個截頭的錐形體。為了減小螺旋槳水中阻力，在槳轂后端安裝轂帽，轂帽與槳轂一起形成流線形。普通螺旋槳常為三葉或四葉，槳葉固定在槳轂上。由船尾后面向前看時所見到的螺旋槳槳葉的一面稱為葉面，另一面稱為葉背。槳葉與槳轂聯(lián)接處稱為葉根，槳葉的外端稱為葉梢。螺旋槳正車旋轉時槳葉邊緣在前面者稱為導邊，另一邊稱為隨邊。
[0004]涵道螺旋槳是在普通螺旋槳外安裝一個套筒。套筒可以是固定的，稱為固定導管。套筒也可以是轉動的，稱為轉動導管。一般情況下轉動導管的涵道螺旋槳，其螺旋槳沿著水平的軸線旋轉，轉動導管則沿著垂直的軸線旋轉。轉動導管除了起導流作用外，還起著舵的作用。按照導管對流體速度的影響作用，導管又分為加速導管(也稱漸縮導管)和減速導管(也稱漸擴導管)，加速導管內(nèi)部的流道截面從前向后為漸縮的形狀，減速導管內(nèi)部的流道截面從前向后為漸擴的形狀，兩種類型導管內(nèi)部流道截面最大直徑與最小直徑相差并不大。固定導管和轉動導管均不隨著螺旋槳一起旋轉。導管內(nèi)壁與葉梢的間距很小，容易發(fā)生雜物堵塞和導管內(nèi)壁與葉梢掃膛事故。
[0005]可調(diào)螺距螺旋槳通過螺旋槳變距機構調(diào)整槳距或槳葉安裝角?？烧{(diào)螺距螺旋槳結構復雜，可調(diào)螺距螺旋槳的葉根處厚度增大，使葉根處容易產(chǎn)生空蝕。
[0006]所有的船用螺旋槳都會在葉背的葉梢處產(chǎn)生汽泡，該過程稱為空化，空化能產(chǎn)生噪音和振動，降低螺旋槳的性能?？栈茉斐陕菪龢牧蠐p壞，稱為空蝕，也稱汽蝕或氣蝕。
[0007]為了降低空化對潛艇、軍艦、魚雷等軍用船舶和裝備的危害，常采用大側斜七葉螺旋槳、泵水推進螺旋槳、噴水推進器和復合材料螺旋槳。大側斜七葉螺旋槳、泵水推進螺旋槳和噴水推進器的技術復雜、成本高，較難應用于民用船舶。復合材料螺旋槳正處于研發(fā)階段，采用碳纖維加強型塑料等復合材料，復合材料的強度和剛性遠低于銅、不銹鋼等常規(guī)螺旋槳材料的強度和剛性，普通螺旋槳結構受力不均勻，螺旋槳葉根處應力集中，若增加葉根處槳葉厚度，會使葉根處產(chǎn)生空化，復合材料螺旋槳的應用需要一種滿足其應用條件的新的螺旋槳結構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)民用船舶螺旋槳易于產(chǎn)生空化、受力不均勻、工作效率低、不適合采用復合材料的缺陷，提供一種適用于小型民用船舶的需求，不易于產(chǎn)生空化、受力均勻、工作效率高、適合采用復合材料的曲線涵道式船用螺旋槳。本發(fā)明的實施方案如下:
本發(fā)明總的特征是曲線涵道式船用螺旋槳主要由聯(lián)軸器部件、槳軸、曲線涵道、槳葉、尾錐組成，槳軸、尾錐依次連接在一起，若干個槳葉固定在槳軸上，曲線涵道罩在若干個槳葉外側，曲線涵道內(nèi)表面與若干個槳葉的葉梢連接在一起。聯(lián)軸器部件把曲線涵道式船用螺旋槳與船軸連接在一起。
[0009]曲線涵道呈喇叭形，曲線涵道從前向后分別是涵道前緣、涵道喉部、涵道后緣，涵道前緣的截面直徑最大，涵道喉部的截面直徑最小，涵道后緣的截面直徑略大于涵道喉部的截面直徑，從涵道前緣、涵道喉部至涵道后緣的曲線涵道內(nèi)表面截面軌跡呈圓滑的曲線，該曲線的涵道前緣至涵道喉部的曲率最大，使曲線涵道內(nèi)表面截面軌跡由涵道前緣的最大截面直徑驟降至涵道喉部的最小截面直徑。
[0010]槳軸呈圓柱形，槳軸后端與尾錐連接在一起，槳軸前端有外花鍵，外花鍵朝向尾錐的一側有環(huán)形的定位凹槽，槳軸中間靠近尾錐的外表面有若干個槳葉，槳葉呈螺旋面，槳葉的螺距是定螺距或者變螺距，變螺距槳葉從前向后螺距逐漸減小。槳葉的葉梢軸向輪廓呈喇叭形，槳葉的葉梢與曲線涵道內(nèi)表面連接在一起。槳葉的導邊是凹形曲線導邊或者直線導邊或者凸形曲線導邊，槳葉的隨邊是凹形曲線隨邊或者直線隨邊。
[0011]槳軸、曲線涵道、槳葉、尾錐的材料是以銅、不銹鋼等為代表的金屬材料，或者是以碳纖維加強型塑料為代表的復合材料。
[0012]聯(lián)軸器部件主要由一個聯(lián)軸器套筒、四個半片聯(lián)接環(huán)、若干個螺栓組成。聯(lián)軸器套筒呈圓筒形，聯(lián)軸器套筒內(nèi)表面中間有內(nèi)花鍵，聯(lián)軸器套筒兩個端面有若干個內(nèi)螺紋孔。半片聯(lián)接環(huán)呈半圓環(huán)形，半片聯(lián)接環(huán)中間有半圓環(huán)形的定位凸臺，半片聯(lián)接環(huán)外緣有若干個凹坑，每一個凹坑中有一個螺栓孔。船軸與曲線涵道式船用螺旋槳聯(lián)接的一端有外花鍵，夕卜花鍵朝向船體的一側有環(huán)形的定位凹槽。
[0013]聯(lián)軸器部件裝配時，把槳軸的外花鍵插入聯(lián)軸器套筒的內(nèi)花鍵中，把兩個半片聯(lián)接環(huán)安裝在聯(lián)軸器套筒的一端，使兩個半片聯(lián)接環(huán)的定位凸臺卡在槳軸的定位凹槽中，使螺栓穿過凹坑的螺栓孔，安裝在聯(lián)軸器套筒一端的內(nèi)螺紋孔中，把曲線涵道式船用螺旋槳固定在聯(lián)軸器部件上。把船軸的外花鍵插入聯(lián)軸器套筒的內(nèi)花鍵中，把兩個半片聯(lián)接環(huán)安裝在聯(lián)軸器套筒的另一端，使兩個半片聯(lián)接環(huán)的定位凸臺卡在船軸的定位凹槽中，使螺栓穿過凹坑的螺栓孔，安裝在聯(lián)軸器套筒另一端的內(nèi)螺紋孔中，把船軸固定在聯(lián)軸器部件上。
[0014]船軸帶動曲線涵道式船用螺旋槳按照旋轉方向旋轉，槳葉和曲線涵道跟隨著船軸一起旋轉，槳葉推動涵道喉部內(nèi)腔的壓水區(qū)的水向后流動，由槳葉和曲線涵道內(nèi)表面形成的流道內(nèi)腔截面逐漸縮小，使壓水區(qū)的水壓增大和水流速度增大，水流由涵道后緣內(nèi)腔的排水區(qū)向后高速流動，推動船舶向前行駛。船舶向前行駛時，由于涵道前緣的截面直徑遠大于涵道喉部的截面直徑，涵道前緣產(chǎn)生阻力，使涵道前緣內(nèi)腔的吸水區(qū)水的靜壓增大，從而推延螺旋槳的空泡極限，降低空化程度。凹形曲線導邊和凸形曲線導邊也可以推延螺旋槳的空泡極限，進一步降低噪音、振動和空蝕。當曲線涵道式船用螺旋槳的直徑較小時，可以采用直線導邊。
[0015]曲線涵道式船用螺旋槳的槳葉葉梢與曲線涵道內(nèi)表面連接在一起，確保曲線涵道式船用螺旋槳的結構強度和剛性大，適合采用以碳纖維加強型塑料為代表的復合材料。槳葉的螺距是定螺距時，有利于塑料復合材料的曲線涵道式船用螺旋槳的模具型芯從截面直徑最小的涵道喉部處向涵道前緣和涵道后緣兩個方向，以螺旋方式退出模具型腔，簡化塑料復合材料的曲線涵道式船用螺旋槳的加工工藝。
[0016]曲線涵道式船用螺旋槳的材料是以銅、不銹鋼等為代表的金屬材料時，為了方便曲線涵道式船用螺旋槳的表面精加工，曲線涵道式船用螺旋槳的曲線涵道獨自鑄造后再做表面精加工。槳軸、槳葉、尾錐組成一個部件，鑄造后再做表面精加工。最后把槳軸、槳葉、尾錐組成的部件焊接在曲線涵道內(nèi)表面。
[0017]曲線涵道式船用螺旋槳采用一個槳葉時，吸水區(qū)的水流擾動最小，更有利于降低空化程度。
[0018]曲線涵道式船用螺旋槳采取上述結構和相關技術措施，降低螺旋槳前面吸水區(qū)的水流速度，增加水流的靜壓力，能有效的抑制空化。減少槳葉厚度的同時，增加槳葉寬度，能確保螺旋槳葉根處和葉梢處材料的強度和剛性符合設計要求。增大槳葉過流面積、延長槳葉作用在水流上的時間、減小水流急劇加速或降壓，能有效的提高螺旋槳工作效率。曲線涵道式船用螺旋結構不僅能適合銅、不銹鋼等常規(guī)螺旋槳材料，還適合碳纖維加強型塑料等復合材料，曲線涵道式船用螺旋槳結構能滿足漁船、快艇等小型民用船舶的需求。
【附圖說明】
[0019]說明書附圖是曲線涵道式船用螺旋槳的結構圖和示意圖。其中圖1是曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，由涵道后緣向涵道前緣觀看。圖2是曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，由涵道前緣向涵道后緣觀看，隱藏聯(lián)軸器部件和船軸。圖3是曲線涵道式船用螺旋槳軸測剖視圖，凹形曲線導邊、凹形曲線隨邊。圖4是曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，凹形曲線導邊、凹形曲線隨邊，隱藏曲線涵道、聯(lián)軸器部件和船軸。圖5是曲線涵道軸測圖。圖6是曲線涵道式船用螺旋槳的水流路徑示意圖，隱藏聯(lián)軸器部件和船軸。圖7是曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，直線導邊、直線隨邊，隱藏曲線涵道、聯(lián)軸器部件和船軸。圖8是曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，凸形曲線導邊、凹形曲線隨邊，隱藏曲線涵道、聯(lián)軸器部件和船軸。圖9是兩個定螺距槳葉的曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，隱藏曲線涵道、聯(lián)軸器部件和船軸。圖10是兩個變螺距槳葉的曲線涵道式船用螺旋槳軸測圖，隱藏曲線涵道、聯(lián)軸器部件和船軸。圖11是聯(lián)軸器部件軸測剖視圖。圖12是半片聯(lián)接環(huán)軸測圖。圖13是聯(lián)軸器套筒軸測剖視圖。圖14是船軸端部軸測圖。
[0020]圖1至圖8展示的是一個定螺距槳葉的曲線涵道式船用螺旋槳的結構圖和示意圖。
[0021]圖中標注有船軸1、聯(lián)軸器部件2、吸水區(qū)3、旋轉方向4、槳軸5、曲線涵道6、壓水區(qū)7、槳葉8、尾錐9、排水區(qū)10、外花鍵11、定位凹槽12、葉背13、凹形曲線導邊14、葉面15、凹形曲線隨邊16、涵道前緣17、涵道喉部18、涵道后緣19、水流方向20、直線導邊21、直線隨邊22、凸形曲線導邊23、半片聯(lián)接環(huán)24、定位凸臺25、聯(lián)軸器套筒26、內(nèi)花鍵27、螺栓28、凹坑29、內(nèi)螺紋孔30。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步敘述。
[0023]參照圖1、圖2和圖3，曲線涵道式船用螺旋槳主要由聯(lián)軸器部件2、槳軸5、曲線涵道6、槳葉8、尾錐9組成，槳軸5、尾錐9依次連接在一起，若干個槳葉8固