[实用新型]高性能螺旋桨

说明书

本发明涉及一种螺旋桨，特别是涉及一种桨叶叶端有弧形叶边或单边弧形叶边的螺旋桨。

现有的螺旋桨桨叶由于诱导阻力的影响，最大压力点在0.7叶长附近，主要工作区在0.7叶长附近。从0.7叶长到叶端是桨叶运动速度最快的区域，按面积，该区域占整个螺旋桨旋转面积的一半左右，按产生的作用力，该区域应产生70％左右的作用力。普通螺旋桨在这一区域，由于叶端损失的影响，桨叶正压力面与负压力面的压差反而下降。在叶端，压差几乎降到零，有效作用力贡献几乎为零的位置。叶端是桨叶运动速度最快的位置，但却是普通螺旋桨损耗最大。现有螺旋桨桨叶正压力面与负压力面之间，以及与周围介质之间没有一个稳固的界面，造成叶端损失严重，有效能量转换效率低。现有较大展弦比的桨叶增加叶边的设计型式，由于桨叶本身诱导阻力相对比较小，叶展较长，力臂长，力矩大，桨叶易变形，易使叶边产生大的形状阻力，节能效果相对较小。现有桨叶有叶边的设计型式，叶边没有倾角，叶边影响流体的补充，减少与螺旋桨作用流体的数量。

本发明的目的是提供一种高性能螺旋桨，它能弥补现有螺旋桨的上述不足。

本发明的螺旋桨有一个轮毂和多个桨叶，其特征是各桨叶的叶端有弧形叶边或单边弧形叶边。

本发明的螺旋桨具有小的诱导阻力损耗，能将离心力转换为有效推力，提高桨叶叶端附近的压力输出，增大桨叶的作用力。本发明的螺旋桨的弧形叶边1或单边弧形叶边9，几乎没有形状阻力，而且，使桨叶3流体动力特性趋向展弦比为无穷大的桨叶特性，在这特性条件下，增加桨叶弦长，提高桨叶抗变形能力，增加桨叶面积，诱导阻力不会增加。因此，应用增加桨叶面积，降低排出流体速度和温度，以及其它节能原理，相对目前技术，能较大幅度的提高效率。本发明螺旋桨相对螺旋桨轴向有倾角的弧形叶边1或单边弧形叶边9，能够增加与桨叶作用流体的数量，增加产生的作用力或增加流体输送量。

下面通过附图和实施例进一步说明本发明。

附图1为本发明的螺旋桨的结构示意图。

附图2为其桨叶叶端结构示意图

附图3为有环形加强筋的本发明的螺旋桨结构示意图。

附图4为有外倾角的单边弧形叶边结构示意图。

附图5为生涡带的结构和位置示意图。

附图6为有环形加强筋的本发明的螺旋桨叶端展开图。

实施例一：在空气中使用的推进用途高性能螺旋桨

本发明的螺旋桨如图3所示，有轮毂2和多只桨叶3，其特点是各桨叶3叶端固定有弧形叶边1。在桨叶3之间有环形加强筋8。本发明的螺旋桨的弧形叶边1，使桨叶3流体动力特性趋向展弦比为无穷大的桨叶特性，因此认为桨叶展弦比为无穷大(λ≈∞)。

本发明的螺旋桨直径0.8米，有效冲角14度，升力系数L取1，形状展弦比为4，桨叶面积与螺旋桨旋转面积相等，弧形叶边高度平均为桨叶弦长的26％，弧形叶边没有外倾角，环形加强筋8位置在旋桨叶端，桨叶轴向宽度之外，如图6所示。弧形叶边和环形加强筋面积占螺旋桨叶端旋转面积的50％。根据计算和测试结果证明，采用环形加强筋，提高螺旋桨结构强度70％。桨叶没有振颤。

取海平面以上大气条件，用美国IHPTET计划要达到的，压气机叶端速度550(米/秒)的技术指标，不考虑气体可压缩性的影响，计算本发明的螺旋桨理论上能产生的静态推力F为：

F=推力(公斤力)               A=本发明的螺旋桨桨叶面积0.5(平方米)

r=转速219(转/秒)             V_(m)=叶端部速度550(米/秒)ρ=空气密度0.125(公斤.秒²/米⁴)    L=1升力系数R=本发明的螺旋桨半径0.4(米)本发明的螺旋桨产生的推力F为：推力F=0.25LρAV²_(m)=4726(公斤力)=46320(牛顿力)

[如果升力系数取1.6面积系数取1.4，那么F=1037568牛顿力]计算本发明的螺旋桨弧形叶边和环形加强筋产生的摩擦阻力Z：

本发明的螺旋桨比普通螺旋桨增加了弧形叶边和环形加强筋部分的摩擦阻力，下面计算弧形叶边和环形加强筋产生的摩擦阻力，以及相对推力的比例数，评估影响。