[发明专利]一种提高螺旋推进装置效率的方法

说明书

本发明属于船舶螺旋推进装置制造方法领域。

当前船舶的螺旋推进装置为全浸桨、半浸桨及空泡桨和超空泡桨，这些螺旋推进装置的缺点是：当桨叶背面发生空化时，则在空化的位置上流体的压力会低以致形成临界真空状态，即产生空泡。当这些空泡溃灭时，水的局部压力变化对桨叶产生反向冲击，空泡导致螺旋桨损坏、振动及性能恶化，而高速桨常常被设计成处于全空泡状态下工作，但伴随空化所产生如下问题：空泡在流到桨后部发生溃灭时，对于下方相邻桨叶或桨轴支架、船舵、船表面的剥蚀。此外，空泡的闭合会引起空泡噪音及振动。

本发明的目的在于提供一种无空泡、对桨无反向冲击力、无空泡溃灭时的剥蚀、无空泡噪声且可提高工作效率和工作转速的螺旋推进装置的制造方法。

本方法导入气体至螺旋桨叶背以及发生空泡区域，进而消除空泡的方法，具体方法为：对螺旋桨轴套开通道，并导入气体可接空气，也可接入经减压后的、封在密封压力溶器内的无腐蚀、不燃烧、不爆炸的其它气体，还可以是经过增压设备压缩过的气体，或者是经过降温、过滤后的发动机的排气。使气体通过桨轴壁上开孔道进入桨轴通道，通过单向逆止阀进入桨毂，使气体通过且对应桨叶背位置，在桨轴及桨毂上开的通孔道进入桨背，在桨背沿桨叶边、环边和其它部分背部、分别开通孔道，使桨毂上孔道与此道口对应开通，使气体进入桨背通道，桨背通道上有盖板，盖板上开有垂直孔道，使气体从孔道中到达桨背，以及发生空泡区域，进而消除空泡，导入的气体压力与效率的提高成正比。

因为采用了本发明以导入气体来消除空泡，气体是由于螺旋桨工作时桨叶背产生的负压而导入的，因为导入气体后桨叶背流体压力比发生空泡时的桨叶背流体压力高，因此导入气体压力是优于空化的压力，从而使导入气体桨消除空泡的产生，并提高了螺旋推进装置的工作转速，随着桨叶上的气体导入即将要发生空化的区域，这时所导入的气体能完全消除将要发生的空泡溃灭现象，与空化现象不同的是：空化产生了临界真空的空泡，而导入气体为正压不会发生溃灭，使将要空化的区域降低了负压，所以桨的工作转速提高效率不仅不降低而且提高。此时导入气体桨叶的表面绕流状态与超空泡桨的绕流状态有相似之处，但比超空泡桨功耗小，并消除了空泡溃灭现象带来的振动、表面剥蚀以及水下噪音。

现有螺旋桨在船后工作时，桨的吸水作用使船尾水流速度增大，根据伯努力定理，流速增大则压力下降，因而船尾水流速度增加将导致船尾压力重新分布，尾部压力降低，首部压力不变，船增加了额外的阻力。此外，由于尾部流速增大，摩擦阻力也增加，这样螺旋桨工作对船的影响主要是，船尾水流速增大，对船的影响主要是使船的总体阻力增加，导入气体后螺旋桨的排水量相对减小，也就减小了对船体阻力、摩擦力，提高了整船的效率。

本发明的优点及积极效果是：

1、因为空泡的消除使效率提高，增加了船舶的续航能力；

2、因为空泡的消除使螺旋推进装置的工作转速提高，所以可减去发动机与螺旋桨之间的减速齿箱，且可以使螺旋桨的直径减小，节约了材料，减轻了重量，降低了成本，又少用了船体空间；

3、因为导入气体压力的增高有助于消除空泡，所以导入气体的压力与提高效率成正比；

4、因为空泡的消除，不会使提高转速的螺旋桨效率下降，反而会在提高转速时提高效率；

5、因为空泡的消除，使螺旋桨工作转速提高，功率增大所以相同功率下，螺旋桨直径减小，由于桨直径的减小所以轴的扭矩减小，直径减小，节约了材料，由于桨直径的减小可使船对航道的要求减小，增加通航能力，使小吨位的码头停靠大吨位船舶，也就使建造码头的成本降低；

6、因为空泡的消除，在不降低螺旋推进装置效率的条件下，使船舶的速度得到提高；

7、由于空气的导入，使行船的水域溶氧量增加，降低了水中的BOD、COD值；

8、采用本发明专利后的桨，各项技术指标均优于表面桨。

附图说明：

图1、为主视剖面图，图2、为螺旋桨局部放大剖视图，图3、为桨叶放大结构剖视图，图3—1为图3、90度旋转主视剖面图；

a为空气入口，a′为工作气体入口，b为桨轴套开口通道，c为桨轴开孔通道，d为桨轴开口通道，d′为桨轴安装螺旋桨端通道，e为单向逆止阀，f为桨轴和桨毂对应桨叶背的开口通道，g为桨叶背面，h为盖板螺丝，l为吸气孔，n为气体通向桨叶背为气道，o为气道盖板，x为桨毂，y为桨键，z为空心桨轴截面。

结合附图对本发明的最佳实施例，做如下说明：