[发明专利]基于提升使用性能的桨叶结构及其应用方法、螺旋桨

说明书

本发明公开了一种基于提升使用性能的桨叶结构及其应用方法、螺旋桨，属于水动力流体力学设计技术领域。其包括桨叶，所述桨叶所属的翼型族为层流翼型，且所述桨叶分别具有桨尖端和桨根端；沿着所述桨尖端至所述桨根端的方向，所述桨叶的横截面形状逐渐变化。解决了现有流线型设计桨叶对于提升动力效率带来的帮助有限，而导致的螺旋桨结构整体尺寸设计及重量偏大，携带运输不便，以及限制了电机功率更大限度地转化为推进功率，提升了能耗，螺旋桨结构难以发挥到最优性能的技术问题。

技术领域

本发明涉及水动力流体力学设计技术领域，具体而言，涉及一种水面、水下航行器用基于提升使用性能的桨叶结构及其应用方法、螺旋桨。

背景技术

目前，水翼板的螺旋桨结构均是由柱状的桨杆以及铲状的桨叶组合而成。其中，桨叶通常具有特定的流线型，即，桨叶的截面形状会随着其与桨杆之间距离的不断变化而同步进行改变，以实现在常规叶片的基础上增加动力效率。

但是，当需要满足某一动力效率的要求时，由于现有的流线型设计对于提升动力效率带来的帮助有限，因此不得不选择增大桨叶的尺寸来实现效率提升，从而导致现有流线型设计的桨叶在实际应用中仍存在有尺寸设计较大，螺旋桨结构的整体重量较大的问题，进而造成携带运输不便，以及限制了电机功率更大限度地转化为推进功率，提升了能耗，螺旋桨结构难以发挥到最优性能。

发明内容

为此，本发明提供了一种基于提升使用性能的桨叶结构及其应用方法、螺旋桨，以解决现有技术中的流线型设计桨叶对于提升动力效率带来的帮助有限，而导致的螺旋桨结构整体尺寸设计及重量偏大，携带运输不便，以及限制了电机功率更大限度地转化为推进功率，螺旋桨结构难以发挥到最优性能的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于提升使用性能的桨叶结构，包括桨叶，所述桨叶所属的翼型族为层流翼型，且所述桨叶分别具有桨尖端和桨根端；

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述桨叶的横截面形状逐渐变化。

在上述技术方案的基础上，对本发明做如下进一步说明：

作为本发明的进一步方案，所述桨叶的形状为卡普兰系列外形，所述桨尖端为平头。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶形成一个外涵道，所述桨尖端与所述外涵道之间平行对应。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶的两面分别一一对应具有压力表面和吸力表面，所述压力表面与所述吸力表面之间为相背离设置，且所述吸力表面为平滑的外凸面。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶分别具有截面翼型最大厚度和截面翼型弦长，所述截面翼型最大厚度为所述截面翼型弦长在其法线方向上的翼型最大厚度，且所述截面翼型最大厚度与所述截面翼型弦长之间的比值形成翼型的相对厚度数值。

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述截面翼型弦长逐步减小，所述翼型的相对厚度数值的逐步变化顺序为先增大后减小。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶形成的螺旋桨外径为0.12m，所述桨叶形成的螺旋桨半径为所述螺旋桨外径的一半，所述螺旋桨半径为0.06m。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶具有一个螺距，所述螺距为所述桨叶的所处平面在非流动介质中旋转一圈经过的距离，所述螺距与所述螺旋桨外径之间的比值形成进速系数。

沿着所述桨根端至所述桨尖端的方向，所述桨叶处于桨尖端与桨根端之间实时位置的横截面形状逐渐变化，所述截面翼型弦长与所述螺旋桨外径之间的比值逐步减小，所述进速系数的逐步变化顺序为先减小后增大再减小。

作为本发明的进一步方案，所述桨叶还具有桨叶角、侧斜角和纵倾角。