CN115009488B - 桨后节能装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及船舶技术领域，尤其是涉及桨后节能装置。桨后节能装置，包括桨帽和叶片；桨帽设置在靠近舵叶侧的螺旋桨的旋转轴上；桨帽从靠近旋转轴的一端朝向靠近舵叶的一端呈渐缩结构；叶片设置有多个，多个叶片间隔排布于桨帽的周向侧壁上。呈渐缩结构的桨帽能够减缓水流由桨根流向桨后方空缺空间，减少能量损失；当螺旋桨旋转时，会在桨帽后方形成大量涡流，本申请中当螺旋桨旋转时，桨帽和叶片会跟随螺旋桨同时转动时，叶片可以阻挡涡流的集中，即实现对涡流的分流，从而提高船桨舵一体的推进效率。

Description

桨后节能装置
技术领域
本申请涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种桨后节能装置。
背景技术
螺旋桨是使船产生推力的重要部件；当螺旋桨旋转时，叶片不断把大量空气(推进介质)向后推去，在叶片上产生一向前的力，即推进力，致使船能向前运动。
然而，仅通过螺旋桨的旋转使船运动，其推进效率低，不能满足当代需求。
因此，亟需一种桨后节能装置，在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种桨后节能装置，以在一定程度上解决现有技术中螺旋桨的推进效率低的技术问题。
本申请提供了一种桨后节能装置，包括桨帽和叶片；
所述桨帽设置在靠近舵叶侧的螺旋桨的旋转轴上；所述桨帽从靠近所述旋转轴的一端朝向靠近所述舵叶的一端呈渐缩结构；
所述叶片设置有多个，多个所述叶片间隔排布于所述桨帽的周向侧壁上。
在上述技术方案中，进一步地，所述桨帽为圆台结构；设所述螺旋桨的旋转轴的直径为D1，所述桨帽靠近所述旋转轴一端的直径为D2，所述桨帽靠近所述舵叶一端的直径为D3；则有如下关系式：
D1＝D2
D3＝0.67D1。
在上述技术方案中，进一步地，所述桨帽的母线与所述旋转轴之间的夹角设置在0°-45°之间。
在上述技术方案中，进一步地，靠近所述舵叶一端的所述桨帽呈圆倒角结构。
在上述技术方案中，进一步地，所述桨帽的高度设置在300mm-700mm之间。
在上述技术方案中，进一步地，所述叶片的一端设置于所述桨帽且另一端沿螺旋桨的叶片延伸方向延伸。
在上述技术方案中，进一步地，所述叶片具有顺次连接的第一边沿、第二边沿以及第三边沿；
所述第三边沿呈弧形结构且贴合于所述桨帽。
在上述技术方案中，进一步地，定义：所述第一边沿交所述第三边沿于A点；所述第一边沿交所述第二边沿于B点；所述第二边沿交所述第三边沿于C点；沿着船高方向，经过所述螺旋桨的叶片的最高点且垂直于所述螺旋桨的旋转轴的平面为基准面；
所述B点与所述C点之间的距离L1满足L1＝0.075D2；
所述A点到所述基准面的距离L2满足L2＝0.127D2；
所述B点到所述基准面的距离L3满足L3＝0.007D2。
在上述技术方案中，进一步地，所述叶片的平面轴线与所述旋转轴之间的角度设置在0°-90°之间。
在上述技术方案中，进一步地，所述叶片的数量与螺旋桨的桨片数量相同。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的一种桨后节能装置，包括桨帽和叶片；所述桨帽设置在靠近舵叶侧的螺旋桨的旋转轴上；所述桨帽从靠近所述旋转轴的一端朝向靠近所述舵叶的一端呈渐缩结构；
所述叶片设置有多个，多个所述叶片间隔排布于所述桨帽的周向侧壁上。
具体地，一方面，呈渐缩结构的桨帽能够减缓水流由桨根流向桨后方空缺空间(螺旋桨与舵叶之间的空间距离)，减少能量损失；另一方面，当螺旋桨旋转时，会在桨帽后方形成大量涡流，本申请中当螺旋桨旋转时，桨帽和叶片会跟随螺旋桨同时转动时，叶片可以阻挡涡流的集中，即实现对涡流的分流，从而提高螺旋桨的推动力。除此之外，叶片能够对桨轴位置水流的产生有利干扰，使桨后的涡量大大降低，减小能量损失，提高船桨舵一体的推进效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的桨后节能装置的结构示意图；
图2为本申请提供的桨后节能装置设置于旋转轴上的结构示意图；
图3为本申请提供的桨后节能装置中的桨帽的正视图；
图4为本申请提供的桨后节能装置设置于旋转轴上的侧视图；
图5为本申请提供的桨后节能装置中叶片的结构示意图；
图6为本申请提供的桨后节能装置中叶片的正视图。
附图标记：
100-桨帽；102-叶片；103-螺旋桨的叶片；104-桨帽的母线；105-旋转轴；107-第一边沿；108-第二边沿；109-第三边沿；110-圆倒角结构。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或***的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或***的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或***的诸多可行方式中的一些方式。
在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。
因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
下面参照图1至图6描述实施例一中所述桨后节能装置。
结合图1和图2所示，本申请提供一种桨后节能装置，包括桨帽100和叶片102；所述桨帽100设置在靠近舵叶侧的螺旋桨的旋转轴105上，安装时保证桨帽100以及螺旋桨二者共旋转轴105设置，即当旋转轴105旋转时，桨帽100协同螺旋桨一起旋转，二者之间不会发生相对运动；其中，所述桨帽100从靠近所述螺旋桨的一端朝向靠近所述舵叶的一端呈渐缩结构；其中，所述叶片102设置有多个，多个所述叶片102间隔排布于所述桨帽100的周向侧壁上。
综上，一方面，呈渐缩结构的桨帽100能够减缓水流由桨根流向桨后方空缺空间(螺旋桨与舵叶之间的空间距离)，减少能量损失；另一方面，当螺旋桨旋转时，会在桨帽100后方形成大量涡流，本申请中当螺旋桨旋转时，桨帽100和叶片102会跟随螺旋桨同时转动时，叶片102可以阻挡涡流的集中，即实现对涡流的分流，从而提高螺旋桨的推动力。除此之外，叶片102能够对桨轴位置水流的产生有利干扰，使桨后的涡量大大降低，减小能量损失，提高船桨舵一体的推进效率。
值得注意的是：根据不同的船型，在将桨帽100安装于螺旋桨的旋转轴105上时，桨帽100相对于螺旋桨的位置是可调的，即桨帽100安装时与螺旋桨存在一定相位角，此相位角设置在15°-75°之间，优选地，相位角为27°；安装后，桨帽100相对于螺旋桨的位置保持不变，协同螺旋桨一起旋转。
在该实施例中，结合图3所示，所述桨帽100为圆台结构，桨帽100的高平行于螺旋桨的旋转轴105，桨帽100的底面贴合于螺旋桨的旋转轴105，与底面相对的底面朝向舵叶；设所述旋转轴105的直径为D1，所述桨帽100靠近所述旋转轴105一端的直径为D2，所述桨帽100靠近所述舵叶一端的直径为D3；则有如下关系式：
D1＝D2
D3＝0.67D1。
在该实施例中，对于不同船型，经过流体力学仿真计算，将所述桨帽的母线104与所述螺旋桨的旋转轴105之间的夹角设置在0°-45°之间，以保证呈渐缩结构的桨帽100能够减缓水流由桨根流向桨后方空缺空间(螺旋桨与舵叶之间的空间距离)，减少能量损失，提高船桨舵一体的推进效率。
优选地，所述桨帽的母线104与所述螺旋桨的旋转轴105之间的夹角为20°。
在该实施例中，结合图3所示，靠近所述舵叶一端的所述桨帽100呈圆倒角结构110，采用圆倒角过渡的方式，减缓水流对桨帽100的冲击，提高桨帽100的使用寿命。
在该实施例中，结合图3所示，对于不同船型，经过流体力学仿真计算，将所述桨帽100的高度H设置在300mm-700mm之间。
优选地，所述桨帽100的高度为500mm。
在该实施例中，结合图2、图4和图6所示，所述叶片102的一端设置于所述桨帽100且另一端沿螺旋桨的叶片103延伸方向延伸。值得注意的是：这里面所述螺旋桨的叶片103的延伸方向是指叶片102垂直于螺旋桨的延伸方向并不是叶片102贴合与螺旋桨的延伸方向；换句话说，叶片102是立起于桨帽100的。
具体地，所述叶片102具有顺次连接的第一边沿107、第二边沿108以及第三边沿109；考虑到桨帽100是圆柱形，所以将所述第三边沿109设置为弧形结构，弧形结构的第三边沿109能够贴合于所述桨帽100。
具体地，结合图4所示，对于不同船型，经过流体力学仿真计算，得出以下结论：定义：所述第一边沿107交所述第三边沿109于A点；所述第一边沿107交所述第二边沿108于B点；所述第二边沿108交所述第三边沿109于C点；沿着船高方向，经过所述螺旋桨的叶片的最高点且垂直于所述螺旋桨的旋转轴105的平面为基准面；
所述B点与所述C点之间的距离L1满足L1＝0.075D2；
所述A点到所述基准面的距离L2满足L2＝0.127D2；
所述B点到所述基准面的距离L3满足L3＝0.007D2。
具体地，所述叶片的平面轴线与所述旋转轴105之间的角度设置在0°-90°之间；优选地，所述叶片的平面轴线与所述旋转轴105之间的角度为45°。
在该实施例中，所述叶片102的数量与螺旋桨的桨片数量相同，以使每一个螺旋桨的叶片103都能有相对的一个叶片102。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种桨后节能装置，其特征在于，包括桨帽和叶片；
所述桨帽设置在靠近舵叶侧的螺旋桨的旋转轴上；所述桨帽从靠近所述旋转轴的一端朝向靠近所述舵叶的一端呈渐缩结构；
所述叶片设置有多个，多个所述叶片间隔排布于所述桨帽的周向侧壁上；
所述桨帽为圆台结构；设所述螺旋桨的旋转轴的直径为，所述桨帽靠近所述旋转轴一端的直径为/>，所述桨帽靠近所述舵叶一端的直径为/>；则有如下关系式：
=/>
=0.67/>；
所述叶片的一端设置于所述桨帽且另一端沿螺旋桨的叶片延伸方向延伸；
所述叶片具有顺次连接的第一边沿、第二边沿以及第三边沿；所述第三边沿呈弧形结构且贴合于所述桨帽；
定义：所述第一边沿交所述第三边沿于A点；所述第一边沿交所述第二边沿于B点；所述第二边沿交所述第三边沿于C点；沿着船高方向，经过所述螺旋桨的叶片的最高点且垂直于所述螺旋桨的旋转轴的平面为基准面；
所述B点与所述C点之间的距离满足/>；
所述A点到所述基准面的距离满足/>；
所述B点到所述基准面的距离满足/>；
所述叶片的平面轴线与所述旋转轴之间的角度设置在0°-90°之间。
2.根据权利要求1所述的桨后节能装置，其特征在于，所述桨帽的母线与所述螺旋桨的旋转轴之间的夹角设置在0°-45°之间。
3.根据权利要求1所述的桨后节能装置，其特征在于，靠近所述舵叶一端的所述桨帽呈圆倒角结构。
4.根据权利要求1所述的桨后节能装置，其特征在于，所述桨帽的高度设置在300mm-700mm之间。
5.根据权利要求1所述的桨后节能装置，其特征在于，所述叶片的数量与螺旋桨的桨片数量相同。
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