CN104812665A - 船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶 - Google Patents

Abstract

在安装于螺旋桨的螺旋桨轴毂(2)的后侧的螺旋桨轴毂罩(5)设置翼片(6)，并且将该翼片(6)配置在螺旋桨翼(3)之间的后方，在这样的船舶的推进装置(1)中，关于翼片(6)的形状，以相对于翼片(6)的根部(6bf至6ba)而翼片(6)的顶端侧(6tf至6ta)的前缘部(6tf)成为后方侧、后缘部(6ta)成为前方侧的方式，在翼片(6)设置扭转而形成。由此，在由使用了带翼片的螺旋桨轴毂罩(5)的螺旋桨形成的船舶的推进装置中，与使用带现有技术的翼形状的翼片的螺旋桨轴毂罩(5)的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶相比，更加提高推进器效率。

Description

船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶

技术领域

本发明涉及一种使用螺旋桨的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶，更详细而言，涉及在安装在螺旋桨的轴毂上的轴毂罩(boss cap)上设置翼片从而提高螺旋桨的推进性能的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶。

背景技术

大多船舶使用螺旋桨作为其推进器，提高其推进器效率等的螺旋桨特性大大地有助于燃油效率的提高。因此，作出了螺旋桨的翼数、翼的形状、展开面积、螺距角、斜交角等关于螺旋桨的翼的研究，开发出了各种翼形状。

为了该螺旋桨特性的提高，例如，如日本申请的特公平7-121716号公报中所记载的那样，开发出了如图9至12所示那样的带整流翼片的轴毂罩5，其在螺旋桨轴毂2的附近，通过减少螺旋桨轴毂罩5的尾流中的轴毂涡流而提高推进器效率。

在该带整流翼片的轴毂罩5中，令安装在轴毂罩5上的翼片6的个数(在图9中为4个)与各螺旋桨叶片(螺旋桨翼)3的个数(在图9中为4个)相等。另外，如图10中所示，关于翼片6的安装角度α，其相对于螺旋桨叶片3的根部的几何学的螺距角ε具有(-20°≤α-ε≤+30°)的关系。关于翼片6的长度方向，翼片6的前缘与螺旋桨叶片3的根部的后缘在螺旋桨前后方向上相等，或者比该后缘靠后方(b≥0)。另外，设置在邻接的螺旋桨叶片3的根部的间隙的位置(a＞0)。更进一步，如在图11和图12所示，翼片6的从轴毂罩5主体的轴线的最大直径(2r)比螺旋桨轴毂2的罩安装端部2a的直径Dba大，并且为螺旋桨直径(2R)的33%以下。

关于该带整流翼片的轴毂罩5的作用效果，整流翼片6在自身中不产生推力，起到减少轴毂罩5的尾流中的毂涡流的产生的整流板的作用，通过该整流作用，轴毂罩5的尾流的毂涡流扩散而减少螺旋桨叶片(螺旋桨翼)3的翼面上的因涡旋导致的诱导阻力，结果，不会增大扭矩，获得螺旋桨特性(推进器效率)的大幅提高。

另外，例如，如日本申请的专利第3491890号公报所记载的那样，提出了一种具有毂涡流消除装置的船舶的螺旋桨，其在具有消除该整流翼片等的来自螺旋桨轴毂的旋涡的毂涡流消除装置的船舶的螺旋桨中，以令毂涡流消除装置充分地发挥其作用的方式提高螺旋桨的整体效率，并在强度方面也获得有利性为目的，使螺旋桨中的翼根部的螺距或者弯度比螺旋桨的中间部的螺距或者弯度更大。

另外，例如，如在日本申请的实开平5-7599号公报和日本申请的实开平7-34795号公报中所记载的那样，提出了一种带翼片的螺旋桨轴毂，其将翼片不设置在轴毂罩，而在螺旋桨轴毂的螺旋桨的叶片的下游将与叶片相同数目的多片整流翼片设置在除去轴毂罩外的轴毂部的侧周面。

另一方面，本发明的发明者们考虑，使用带整流翼片的轴毂罩的船舶的推进装置是否能够通过翼片的形状而进一步地谋求推进器效率的提高，使用以各种构思为基础设想的翼片的大量形状而进行水槽实验，提出了能进一步提高推进器效率的、如下面那样的使用螺旋桨的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶。

作为这样的一种，在日本申请的特开2010-215187号公报中提出了：为了提高推进器效率，并且提高工作性，而且轻量化，在端面形成轴毂罩的后端面，或者，将后端部的形状收在从周边部起的螺旋桨轴毂罩的全长的20%的范围内，并且令全长为罩前端部的直径的0.28倍至0.76倍，令螺旋桨轴毂罩的后端部的直径为螺旋桨轴毂罩的前缘部的直径的0.35倍至0.95倍。

此外，本发明的发明者们得到下面的见识而提出翼片的改良。即，由于现有技术的翼片平面地形成，因而在根部和顶端侧，相对于螺旋桨轴的角度变为相同的。但是，根据数值流体力学计算(CFD(计算流体力学)计算)，分析翼片表面的流动，结果得到以下见识：流入翼片的流动的方向在翼片的根部和顶端侧中不同，该平面形状的翼片的外周后缘侧成为阻力。

以该见识为基础考虑通过切除翼片的外周后缘侧的部分从而提高推进器效率，在日本申请的特开2010-234861号公报中，提出了：为了提高推进效率，并且提高工作性而轻量化，以螺旋桨轴毂罩的前端部直径为基准直径，令翼片的后半部的形状形成为：前述翼片的根部的前端和后端的中央中翼片的直径为前述基准直径的2.0倍，在前述翼片的最后端位置中直径为前述基准直径的1.5倍。

根据前述事实，本发明的发明者们进一步地推进研究，通过考虑流入翼片的流动的方向的变化而设定翼片形状，从而得到能够更积极地增加翼片的顶端侧的升力，能谋求推进器效率的进一步提高的翼片形状，确信这一点而实现本发明。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本申请的特公平7-121716号公报

专利文献2：日本申请的专利3491890号公报

专利文献3：日本申请的实开平5-7599号公报

专利文献4：日本申请的实开平7-34795号公报

专利文献5：日本申请的特开2010-215187号公报

专利文献6：日本申请的特开2010-234861号公报。

发明内容

[发明要解决的问题]

本发明的目的在于，提供一种在由使用带翼片的螺旋桨轴毂罩的螺旋桨形成的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶中，与使用带有现有技术的翼片形状的翼片的螺旋桨轴毂罩的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶相比，能更加提高推进器效率的船舶的推进装置和具备该推进装置的船舶。

[用于解决问题的方案]

用于达成上述目的的船舶的推进装置，在安装于螺旋桨的螺旋桨轴毂的后侧的螺旋桨轴毂罩设置翼片，并且将该翼片配置在螺旋桨翼之间的后方，其特征在于，关于前述翼片的形状，以相对于前述翼片的根部而前述翼片的顶端侧的前缘部移动至后方侧且后缘部移动至前方侧的方式，在前述翼片设置扭转而形成。

根据该构成，考虑流入翼片的顶端侧的流动的方向，由于以相对于翼片的根部而翼片的顶端侧的前缘部变为后方侧且后缘部变为前方侧的方式在翼片设置扭转，所以能防止翼片的顶端侧变为阻力，并且能增加翼片的顶端侧的升力，因而能谋求推进器效率的进一步的提高。

在上述的船舶的推进装置中，如果令相对于前述翼片的前述扭转的根部的、顶端侧的扭转角度为0度以上且20度以下的范围内的角度，那么以比较简单的基准在大部分的船舶中，能防止翼片的顶端侧成为阻力，并且能增加翼片的顶端侧的升力。

另外，用于达成上述目的的船舶的推进装置，代替将前述翼片设置在前述螺旋桨轴毂罩，将前述翼片设置在螺旋桨的螺旋桨轴毂的螺旋桨翼的后方部分而构成。这是因为，翼片效果通过与螺旋桨翼的位置关系而决定，所以也存在根据螺旋桨轴毂和螺旋桨轴毂罩的位置关系，将翼片不设置在螺旋桨轴毂罩上而设置在螺旋桨轴毂的情况。

另外，用于达成上述目的的船舶具备上述的船舶的推进装置而构成。由此，能提供一种船舶，其与具备使用带有使用现有技术的翼片形状的翼片的螺旋桨轴毂罩的船舶的推进装置的船舶相比，提高推进器效率。

[发明的效果]

根据本发明的船舶的推进装置，在由使用了带翼片的螺旋桨轴毂罩的螺旋桨形成的推进装置中，考虑流入翼片的流动的方向的变化，以相对于翼片的根部而翼片的顶端侧的前缘部成为后方侧且后缘部成为前方侧的方式在翼片设置扭转，从而能增加翼片的顶端侧的升力，并谋求推进器效率的进一步的提高。

另外，根据具备本发明的船舶的推进装置的船舶，由于使用推进器效率高的船舶的推进装置，因而能谋求推进效率的提高。如果能即使一点点也提高该推进效率，那么在航行的期间为十几年以上以及消耗大量的燃料的船舶中，能成为非常大的燃料的节约。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的船舶的推进装置的构成的从后方看的图。

图2是图1的船舶的推进装置的侧视图。

图3是示出翼片的扭转状态和扭转角度的螺旋桨轴毂罩的侧视图。

图4是示出翼片的扭转状态和扭转角度的螺旋桨轴毂罩的部分透视图。

图5是示出翼片的倾斜角度的从后方看的图3的A-A剖视图。

图6是示出扭转角度为10度的情况下的翼片的螺旋桨轴毂罩的部分透视图。

图7是示出扭转角度为0度的情况下的翼片的螺旋桨轴毂罩的部分透视图。

图8是示出扭转角度为-10度的情况下的翼片的螺旋桨轴毂罩的部分透视图。

图9是在示出现有技术中的船舶的推进装置的构成的船舶中从后方看的图。

图10是图9的船舶的推进装置的侧视图。

图11是示出现有技术中的螺旋桨轴毂罩的形状的侧视图。

图12是示出现有技术中的螺旋桨翼和翼片的位置关系的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图而说明本发明涉及的船舶的推进装置及具备该推进装置的船舶的实施方式。在此，虽然用将配置在螺旋桨翼的后方的翼片配置在螺旋桨轴毂罩的例子进行了说明，但是本发明也能适用于将翼片设置在螺旋桨轴毂的螺旋桨翼的后方部分的情况下。此外，图1至图5和图6至12以易于理解的方式改变螺旋桨轴毂、螺旋桨翼、螺旋桨轴毂罩、翼片等的形状或尺寸而示出，这些形状或尺寸与实际的不同。另外，在图3、图5、图10及图12中，为了易于观察，在作图及说明方便的基础上，省略显而易见的螺旋桨翼和翼片而示出。

如在图1至图5中所示，本发明的实施方式的船舶的推进装置1用由螺旋桨轴毂(螺旋桨毂)2和安装在该螺旋桨轴毂2的螺旋桨翼片3、在螺旋桨轴毂2的后端连接的螺旋桨轴毂罩(螺旋桨毂罩)5、以及设置在该螺旋桨轴毂罩5的翼片6构成的螺旋桨构成。

另外，螺旋桨轴毂罩5由以螺旋桨旋转轴Pc为旋转轴的旋转体形成，并且以端面形成该螺旋桨轴毂罩5的后端部5a。该旋转体以光滑的曲线或直线形成旋转的母线并且朝向后方尖端细的形状形成。

在此，如在图3中所示，以螺旋桨轴毂罩5的前端部直径Dcf作为基准直径Ds，同时，令该螺旋桨轴毂罩5的全长Lc优选地为基准直径Ds的0.28倍至0.76倍，令该螺旋桨轴毂罩5的后端部5a的直径Dca优选地为基准直径Ds的0.35倍至0.95倍。此外，该前端部5f的直径Dcf相当于螺旋桨轴毂罩5的凸缘直径。

另外，如在图3中所示，在使形成螺旋桨轴毂罩5的外周面5b的旋转体的母线为直线的情况中，螺旋桨轴毂罩5的形状成为圆锥台，变得非常容易地制造。另外，虽然未图示，但是即使在使母线为光滑的曲线的情况下，作为从前方朝向后方而光滑地尖端细的形状，优选地，令螺旋桨轴毂罩5的后端部5a的形状在垂直于螺旋桨旋转轴Pc的截面中，从圆锥台的形状的偏差为螺旋桨轴毂罩5的长度Lc的20%以内。

另外，螺旋桨轴毂罩5的前端部5f的端面由于接合螺旋桨轴毂2的后端面2a的关系而平面形状地形成。另一方面，螺旋桨轴毂罩5的后端部5a的端面如在图3中所示，虽然从工作上的观点来看优选地以平面形成，但是也可以在以近似平面的圆锥或者旋转体等来形成。即使在该情况下，使后端部5a的形状构成为将周边部和中心部的前后方向的距离收在螺旋桨轴毂罩5的全长Lc的20%的范围内。

如在图1至图4中所示，翼片6设置在安装于螺旋桨1的螺旋桨轴毂2的后侧的螺旋桨轴毂罩5，并且该翼片6配置在螺旋桨翼3之间的后方。即，从螺旋桨轴Pc的前方向看向后方向时，翼片6的根部(6bf至6ba)的前端6bf配置在螺旋桨翼3的根部的后端彼此之间。另外，在从侧面看时，翼片6的根部(6bf至6ba)的前端6bf比螺旋桨翼3的根部的后端靠后方地配置。虽然该翼片6也可以具有正负的弯度而形成，但是从工作上的简便性和制作成本的消减方面来看，平板形状适用。另外，该翼片6也可以带有正负的倾斜角而安装。

此外，关于翼片6的长度，因为翼片6的根部(6bf至6ba)的前端6bf和后端6ba有必要配置在螺旋桨轴毂罩5，所以由于与相对于螺旋桨轴毂罩5的旋转中心线的翼片6的安装角度α的关系，自然地受到限制。例如，翼片6的根部(6bf至6ba)的前缘6bf关于螺旋桨轴毂2的前后方向，与螺旋桨翼3的根部的后缘相等或与该后缘相比靠后方。

另外，关于翼片6的安装的角度α，与现有技术同样地，如在图10中所示，相对于螺旋桨叶片3的根部的几何学的螺距角ε，具有(-20°≤α-ε≤+30°)的关系而安装。另外，设置在邻接的螺旋桨翼3的根部的间隙的位置。作为翼片6的安装角度α，与带现有技术的翼片的螺旋桨轴毂罩5相同，也可以带有如在图5中示出的倾斜角γ而安装。该图5是示出以翼片6的倾斜角γ为0安装的情况和以正的角度(+γ)或负的倾斜角(-γ)安装的情况的图。

另外，关于翼片6的厚度方向，虽然用平板为均等厚度的方面使工作容易，但是以即使一点也以提高性能为目标的情况中，为翼形状。另外，也能弯曲平板而设置弯度或者以翼形状设置弯度，在设置该弯度的情况中，考虑与螺旋桨轴毂罩5的形状的关系而在翼片6的根部中，在与螺旋桨翼3的弯度不同的方向上设置弯度，优选地产生与螺旋桨翼3所产生的扭矩Qp为反方向的扭矩Qf。

而且，在本发明中，如在图3和图4中所示，翼片6，考虑流入翼片6的根部(6bf至6ba)和顶端侧(6tf至6ta)的流动的方向，以相对于翼片6的根部(6bf至6ba)而翼片6的顶端侧(6tf至6ta)的前缘部6tf成为后方侧、后缘部6ta成为前方侧的方式，在翼片6设置持有扭转角δ的扭转而形成。另外，取决于船尾的流动和螺旋桨等，在通常多数的情况中，翼片6的扭转角度优选为0度(degree)以上且20度以下的范围内的角度。因为如果比0度小那么扭转导致的升力增加效果变少，如果比20度大那么阻力增加，所以优选地使其在该范围内。此外，该扭转角度δ的正负与安装角α的正负相反。

根据该构成，能防止翼片6的顶端侧(6tf至6ta)、特别是顶端侧(6tf至6ta)的后缘部6ta的附近变为阻力，并且能增加翼片6的顶端侧(6tf至6ta)的升力。

此外，与在作为现有技术的特开2010-234861号公报中记载的后缘切除型的翼片的一个示例相对，将未包含扭转的翼片(扭转角度δ=0度)与本发明的包含扭转的翼片(扭转角度δ=10度)的比较变更翼片高度(横轴)同时试着一系列计算，得到与未包含扭转的翼片相比包含扭转的翼片一方能更加提高推进器效率η的结果。

此外，仅为了参考，图6中示出扭转角度δ=10度的部分透视图，图7中示出扭转角度δ=0度的部分透视图，图8中示出扭转角度δ=-10度的部分透视图。此外，正如从扭转角度δ的范围所判明，图7和图8的翼片的构成为参考，是本发明的范围外的翼片的构成。

根据上述的船舶的推进装置1，对于翼片6的形状，考虑流入翼片6的顶端侧(6tf至6ta)的流动的方向，以相对于翼片6的根部(6bf至6ba)而翼片6的顶端侧(6tf至6ta)的前端部6tf成为后方侧、后缘部6ta成为前方侧的方式，在翼片6设置扭转而能增加翼片6的顶端侧(6tf至6ta)的升力，因而能谋求船舶的推进装置1的推进器效率的进一步的提高

另外，本发明也适用于将翼片6设置在螺旋桨轴毂5的螺旋桨翼3的后方部分的情况。在设置在该螺旋桨翼3的后方部分的情况中，将基准直径作为螺旋桨轴毂中的螺旋桨翼3的后端的根部的直径。在将翼片6安装在轴毂罩5的情况中，因为轴毂罩5设置在螺旋桨翼3的后方这样的物理的限制，虽然翼片6的前缘与螺旋桨翼3的根部的后缘螺旋桨在前后方向是相等的或者比该后缘靠后方(b≥0)，但是在将翼片6设置在螺旋桨轴毂2的螺旋桨翼3的后方的情况中，翼片6的前端也可以配置在螺旋桨翼之间。该情况中，b也可以为负数，优选地-0.5×Dcf＜b＜0即可。通过这样做，能够即使一点点也减短螺旋桨轴毂5的长度而谋求轻量化。

具备本发明的船舶的推进装置的船舶具备上述的船舶的推进装置1而构成。根据该船舶，因为使用上述的船舶的推进装置1，所以能谋求推进效率的提高。

        产业上的可利用性        

本发明的船舶的推进装置是在由使用带翼片的螺旋桨轴毂罩的螺旋桨形成的推进装置中，考虑流入翼片的流动的方向的变化，以相对于翼片的根部而翼片的顶端侧的前缘部成为后方侧、后缘部成为前方侧的方式在翼片设置扭转，增加翼片的顶端侧的升力，从而能谋求推进器效率的进一步的提高，所以能作为船舶的推进装置来利用。

另外，具备本发明的船舶的推进装置的船舶能谋求推进效率的提高而能节约燃耗，并且能够有推进装置的轻量化导致的推进轴和推进轴的支撑构造的轻量化，所以能作为大量的船舶而利用。

        符号说明        

1、1X  船舶的推进器

2  螺旋桨轴毂

2a  螺旋桨轴毂的后端面

3  螺旋桨翼

5  螺旋桨轴毂罩

5a  螺旋桨轴毂罩的后端部

5b  螺旋桨轴毂罩的外周面

5f  螺旋桨轴毂罩的前端部

6  翼片

6ba  翼片的根部的后端

6bf  翼片的根部的前端

6ta  翼片的顶端侧的后端

6tf  翼片的顶端侧的前端

a  翼片前端与螺旋桨叶片的旋转方向距离

b  螺旋桨叶片后端与翼片前端的螺旋桨前后方向距离

Dca  螺旋桨轴毂罩的后端部的直径

Dcf  螺旋桨轴毂罩的前端部的直径

Ds  基准直径

Lc  螺旋桨轴毂罩的长度

Pc  螺旋桨旋转轴

α  翼片的安装角度

ε  螺旋桨叶片的根部的几何学螺距角

γ  翼片的安装倾斜角度

δ  翼片的扭转角度。

Claims (4)

1. 一种船舶的推进装置，在安装于螺旋桨的螺旋桨轴毂的后侧的螺旋桨轴毂罩设置翼片，并且将该翼片配置在螺旋桨翼之间的后方，其特征在于，关于所述翼片的形状，以相对于所述翼片的根部而所述翼片的顶端侧的前缘部移动至后方侧且后缘部移动至前方侧的方式，在所述翼片设置扭转而形成。

2. 根据权利要求1所述的船舶的推进装置，其特征在于，令相对于所述翼片的所述扭转的根部的、顶端侧的扭转角度为0度以上且20度以下的范围内的角度。

3. 根据权利要求1或2所述的船舶的推进装置，其特征在于，代替在所述螺旋桨轴毂罩设置所述翼片，将所述翼片设置在螺旋桨的螺旋桨轴毂的螺旋桨翼的后方部分。

4. 一种船舶，其特征在于，具备根据权利要求1、2或3所述的船舶的推进装置。