CN102050219A - 可变螺距船用螺旋桨 - Google Patents
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Abstract
弹性叶根变螺距船用螺旋桨，包括浆毂和多个浆叶，各浆叶下端固定的连接件插入浆毂的安装孔中可转动，浆毂的安装孔底端固定紧固环，紧固环与连接件之间留有间隙，弹性叶根两端分别插入连接件和固紧环中且固定连接。在主机功率加大或螺旋桨来流速度下降时，螺旋桨负荷将加大，推力也变大，使浆叶发生微调旋转，弹性叶根扭转变形，改变了螺距角，使螺距减小，负荷因而下降。在螺旋桨负荷减小时，弹性叶根依弹性力恢复螺距角。所述的螺旋桨可自适应船舶工况调整螺距，可使浆叶在旋转过程中，对不同旋转角度下的不同流速做出自适应调整，使负荷在一周的运动中更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及船用螺旋桨，特别是可变螺距的船用螺旋桨。
背景技术
本发明所述的螺距是指螺旋桨的面螺距：螺旋桨的浆叶面是旋转面。任何与螺旋桨共轴的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一段，圆柱面与浆叶相截得到浆叶的切面，即，浆叶的切面处于圆柱面与叶面相交的螺旋线上，浆叶两端的轴向距离等于该螺旋线的螺距。（参见《船舶推进》1985年版 第10-11页）。
船舶的运行工况有较大变化，例如满载工况或压载工况分别代表了船舶的最大承载量或最轻承载量。螺旋桨的螺距是按工况的某一特定点设计的，当船舶运行于非特定设计点时（如承载量、航速、转速变化），定螺距浆所设定的螺距不能与运行点匹配，则导致螺旋桨的工作效率下降。
现有液压调距螺旋桨，可根据工况调整螺距，以保持螺旋桨的较高工作效率。采用液压调距浆需在机舱内设置液压系统及伺服系统，还需在螺旋桨轴内加装液压管路，以使液压力传递给浆叶使其以叶轴为心转动，从而调整螺距。显然，为控制液压调距浆，所需的系统复杂且昂贵。由于其价格昂贵，目前仅在豪华游轮或机动性要求很高的特种船舶上使用，而主要的运输船舶如散货船、集装箱船、油轮等船舶都难以应用。
发明内容
本发明旨在给出一种结构简单，成本低，可自适应船舶工况的弹性叶根变螺距船用螺旋桨。
本发明所述的弹性叶根变螺距船用螺旋桨，包括浆毂和多个浆叶，各浆叶下端固定的连接件插入浆毂的安装孔中可转动，浆毂的安装孔底端固定紧固环，紧固环与连接件之间留有间隙，弹性叶根两端分别插入连接件和固紧环中且固定连接。
本发明所述的弹性叶根变螺距船用螺旋桨，其弹性叶根采用工程塑料或橡胶，弹性叶根两端分别与连接件和紧固环固定连接，紧固环相对浆毂不可转动，连接件及浆叶可相对浆毂转动。即，在浆叶受外扭力时，浆叶可以以叶轴为心转动，而紧固环不可转动，则弹性叶根被扭转。弹性叶根扭转即浆叶以叶轴为心扭转，浆叶的扭转改变了螺距角，即改变了螺距。
如图6所示，螺旋桨工作时，螺旋桨的推力中心点P与浆叶的叶轴9有一个偏心距d，叶根部受到扭矩。在主机功率加大或螺旋桨来流速度下降时，螺旋桨负荷将加大，推力也变大，使浆叶发生微调旋转，弹性叶根扭转变形，改变了螺距角，使螺距减小，负荷因而下降。在螺旋桨负荷减小时，弹性叶根依弹性力恢复螺距角。本发明以简单结构、很低的成本，即可实现价格昂贵、系统复杂的液压调距螺旋桨的技术效果；且所述的螺旋桨可自适应船舶工况调整螺距，可使浆叶在旋转过程中，对不同旋转角度下的不同流速做出自适应调整，使负荷在一周的运动中更加均匀。
附图说明
图1是弹性叶根变距螺旋桨的结构剖视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图1的C-C剖视图。
图5是图1的D-D剖视图。
图6是一个浆叶的主视示意图。
具体实施方式
弹性叶根变螺距船用螺旋桨，包括浆毂2和多个浆叶1，用螺栓3将各浆叶1下端固定连接件4，连接件4插入浆毂2的安装孔中可转动，浆毂2的安装孔底端固定紧固环7，紧固环7与连接件4之间留有间隙，弹性叶根6两端分别插入连接件4和固紧环7中且固定连接。弹性叶根6的材料可以使用PP-中熔脂类工程塑料型号SP179，或使用天然橡胶型号SCR5、或合成橡胶BR9000顺丁橡胶。当螺旋桨1所受扭矩增大或减小时，弹性叶根6可扭转变形或恢复原状，使螺旋桨1绕叶轴9转动。
为使螺旋桨适应船舶的工况变化，应确定弹性叶根适当的弹性系数。弹性系数的确定通过常规的设计计算可得到：
1）计算满载工况及压载工况下单片浆叶上的推力；
2）计算满载工况及压载工况下浆叶的叶根受到的扭矩Q1、Q2；
3）通过满载工况及压载工况的螺距差,确定两工况之间浆叶需调整的角度Δθ；
4）确定弹性系数k＝(Q1-Q2)／Δθ。
弹性体弹性系数的确定，可通过改变弹性体材质、直径、紧固环与连接件之间的间隙等，调整弹性体的弹性系数值，并通过试验使弹性体的弹性系数满足设计计算的要求。
固紧环7与浆毂2连接可以是过盈配合，也可以如图5所示，用固定销8相连。弹性叶根6与连接件4或固紧环7的固紧连接可以是过盈配合，也可以在弹性叶根与连接件或固紧环之间插入多个固紧销。
为降低连接件4与浆毂2的磨损，在浆毂的安装孔中嵌入衬套5，连接件4插入衬套5中可转动。
Claims (4)
1.可变螺距船用螺旋桨，包括浆毂（2）和多个浆叶（1），其特征在于，各浆叶（1）下端固定的连接件（4）插入浆毂（2）的安装孔中可转动，浆毂（2）的安装孔底端固定紧固环（7），紧固环（7）与连接件（4）之间留有间隙，弹性叶根（6）两端分别插入连接件（4）和固紧环（7）中且固定连接。
2.根据权利要求1所述的可变螺距船用螺旋桨，其特征在于，在浆毂（2）的安装孔中嵌入衬套（5），连接件（4）插入衬套（5）中可转动。
3.根据权利要求1所述的可变螺距船用螺旋桨，其特征在于，弹性叶根（6）的材料是工程塑料或橡胶。
4.根据权利要求1所述的可变螺距船用螺旋桨，其特征在于，弹性叶根（6）与连接件（4）或固紧环（7）的连接是过盈配合。
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