CN102923285B - 桨毂消涡鳍 - Google Patents

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马艳
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张海民
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China Shipbuilding Shanghai Energy Conservation Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及桨毂消涡鳍，包括毂帽，毂帽呈锥形圆柱体，所述锥形体内为一空腔；所述锥形体包括前端面及后端面；所述锥形体靠近前端面的圆周分布有凹槽，凹槽的内壁与前端面之间开有螺栓孔；凹槽的底部与空腔通过通孔连通；后端面的中央内凹，形成凹坑，凹坑的底部设有吊装孔；毂帽的圆周分布有鳍叶；本发明能够吸收螺旋桨生产的毂涡，提高螺旋桨的推力。

Description

桨毂消涡鳍
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及螺旋桨。
背景技术
船舶运输作为商品物流的主要运输力量，在航运过程中消耗大量不可再生能源并排放大量污染气体和温室气体，针对这种情况，国际海事组织推出了船舶设计能效指标（EEDI），并于2013年强制执行，因此，发展船舶节能技术迫在眉睫。
桨毂消涡鳍为安装在桨后，吸收毂涡能量的装置，螺旋桨工作时，每个桨叶与水流相互作用，以桨叶基线为涡的中心线，形成了一串附着涡，由于这些涡片环量沿径向是变化的，随后在桨叶的随边形成了泻出涡，即常说的尾涡。梢涡和毂涡都是尾涡的形式之一，而毂涡是由于在叶片根部由螺旋桨诱导产生的切向速度在桨毂后方汇集在一起形成了一股很强的涡流，由于涡核中压力最低，故易形成空泡，称为毂涡空泡。
专利文件《带鳍板的螺旋桨桨毂盖》（CN 1031975A）在螺旋桨上设置了一个带鳍板的螺旋桨毂盖。该专利直接在传统的圆锥状导流鳍上安装鳍板，回收毂涡能量的效果有限。
发明内容
本申请人针对上述现有技术中的缺点，提供一种桨毂消涡鳍，能够吸收螺旋桨生产的毂涡，提高螺旋桨的推力。
本发明所采用的技术方案如下：
桨毂消涡鳍，包括与螺旋桨桨毂连接的毂帽，毂帽呈锥形体，所述锥形体内为一空腔；所述锥形体包括前端面及后端面；所述锥形体靠近前端面的圆周分布有凹槽，凹槽的内壁与前端面之间开有螺栓孔；凹槽与空腔通过通孔连通；后端面的周边为直端面，后端面的中央内凹形成凹坑，凹坑的底部设有吊装孔；毂帽的圆周分布有鳍叶，鳍叶均匀分布于毂帽圆周上且数量与所述螺旋桨桨毂上分布连接的螺旋桨桨叶的数量相同；鳍叶的长度为螺旋桨桨叶长度的15%～25%；鳍叶的螺距角与螺旋桨桨叶根部几何螺距角的差值为-18°～10°；鳍叶的反侧斜角20°～60°；
进一步的技术方案如下：
所述凹槽均匀分布在毂帽的圆周面上；
所述通孔位于相对的两个凹槽底部。
本发明的有益效果在于：将传统毂帽后端做成直端面，并且内凹，有利于毂帽压力恢复；消涡鳍叶片采用反侧斜，并与螺旋桨负荷分布相匹配的变螺距形式，提高对毂涡的回收效率，提高螺旋桨的推力。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明安装于螺旋桨上的立体图。
图4为图3的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1至图4所示，本发明包括毂帽8，毂帽8呈锥形体，所述锥形体内为一空腔3；所述锥形体包括前端面10及后端面9；所述锥形体靠近前端面10的圆周分布有凹槽5，凹槽5的内壁与前端面10之间开有螺栓孔2，螺栓孔2的数量与相应螺旋桨桨毂12小端面上的开孔数量相同；任意两个相对的凹槽5与空腔3分别通过通孔4相通；后端面(9)的周边为直端面，后端面9的中央内凹形成凹坑6，凹坑6的设置有利于毂帽8的压力恢复，凹坑6的底部设有吊装孔7；毂帽8的圆周分布连接有鳍叶1，鳍叶1均匀分布于毂帽8圆周上且数量与螺旋桨的桨毂12上分布连接的螺旋桨桨叶11的数量相同；鳍叶1的长度为螺旋桨桨叶11长度的15%～25%，最佳值取20%；鳍叶1的螺距角与螺旋桨桨叶11根部几何螺距角的差值为-18°～ 10°；鳍叶1的反侧斜角为20°～ 60°，反侧斜角的角度随鳍叶1数量的不同而变化；在毂帽8借助桨毂12小端面上的开孔、螺栓孔2以及螺钉安装至桨毂12上后，鳍叶1处于两相邻桨叶11根部随边13中间，保证螺旋桨桨叶11根部随边13至鳍叶1根部导边14的轴向距离与螺旋桨直径的比值在0.030～0.045之间；
本发明的作用原理如下：
在将消涡毂安装于螺旋桨后方，使得桨叶11根部脱落的涡沿着桨毂12处向后运动时，遇到鳍片1并与鳍片1相互作用，同时也被鳍片1产生的旋涡部分所抵消；此时桨叶11根部的切向速度被减弱，不能形成很强的毂涡，由毂涡诱导的周向速度下降，整个流场变得平和稳定，涡的强度减弱，与涡相关联的能量因而得以在桨毂12上恢复；因此消涡鳍的作用机理为：1）降低扭矩的作用：通过接收带诱导角的桨毂12的来流，产生了鳍片1的扭矩和推力。鳍片1的扭矩朝着螺旋桨的旋转方向，所以螺旋桨总扭矩降低；2）增加螺旋桨***整体推力的作用：消涡鳍自身受到摩擦力，产生负推力，但由于消涡鳍对螺旋桨伴流场的干涉作用，使得螺旋桨桨叶11本身的推力增加，同时由于消除了毂涡，使螺旋桨后方的压力减小，从而降低了桨毂12的阻力，使整个螺旋桨***的推力增加，以此减少了桨毂12的能量损失，提高了螺旋桨的推进效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (3)

1.桨毂消涡鳍，其特征在于：包括与螺旋桨桨毂连接的毂帽（8），毂帽（8）呈锥形体，所述锥形体内为一空腔（3）；所述锥形体包括前端面（10）及后端面(9)；所述锥形体靠近前端面（10）的圆周分布有凹槽(5)，凹槽(5)的内壁与前端面（10）之间开有螺栓孔(2)；凹槽(5)与空腔（3）通过通孔(4)连通；后端面(9)的周边为直端面，后端面(9)的中央内凹形成凹坑(6)，凹坑(6)的底部设有吊装孔(7)；毂帽（8）的圆周分布有鳍叶(1)，鳍叶(1)均匀分布于毂帽（8）圆周上且数量与所述螺旋桨桨毂上分布连接的螺旋桨桨叶(11)的数量相同；鳍叶(1)的长度为螺旋桨桨叶(11)长度的15%～25%；鳍叶(1)的螺距角与螺旋桨桨叶(11)根部几何螺距角的差值为-18°～10°；鳍叶(1)的反侧斜角20°～60°。
2.如权利要求1所述的桨毂消涡鳍，其特征在于：凹槽(5)均匀分布在毂帽（8）的圆周面上。
3.如权利要求1或2所述的桨毂消涡鳍，其特征在于：通孔(4)位于相对的两个凹槽(5)底部。
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