[实用新型]中心轴在水上的推进器

说明书

本实用新型属于船舶推进器类。

船舶在水中航行，靠的是螺旋桨旋转，产生桨叶推水的反作用力。船用螺旋桨现均设计在水下，且要求一定的沉没深度。由于设计在水下，为防止尾轴部分进水，需设置复杂的尾轴密封机构，推进器的传递部分及螺旋桨长期处于水中，特别是海洋船舶，极易被水侵蚀损坏，坏后则需大修。不仅修理费用高，且费时费力。

现在船用推进器的螺旋桨叶一般为3－4叶，桨叶从根部到梢部逐渐变窄，叶梢呈尖弧状，桨叶厚且短。

船在水中靠螺旋桨叶推水的反作用力前进。水对桨叶的作用力P可分解为阻止桨旋转的阻力Px和推动船前进的推动力Py（见图4）：

Px＝Psinα

Py＝Pcosα

从式中看，只要适当减小α值，即可增加推力Py，减小阻力Px。现在常用螺旋桨根部的螺距角α＝40°－60°。

本实用新型的目的是为提高推进效率，并针对现有推进器的中心轴设置在水下，为防尾轴部进水，而需复杂的密封机构及相应增加大修费用等问题，设计一种中心轴及部分螺旋桨叶处在水面上的船用推进器。采用本推进器推力大、船速快、节约能源，能延缓船舶大修，节约修理费用。

本实用新型的目的是以下述方式实现的，中心轴在水上的推进器，由中间轴、齿轮箱、轴承、桨轴、螺旋桨组成，桨轴5位于水面上，根部螺距角α＝20°－30°，螺旋桨叶为8叶，叶梢呈园弧状，其参数为：

螺旋桨直径（桨叶长）

叶入水处中心厚 δ₂＝（1.0－1.9％）D

叶根中心厚 δ₁＝（1.3－1.5）δ₂

桨叶入水中部宽 bm＝ (H)/(1.6677－1.1434)

桨叶入水处宽        b1＝0.909bm

叶梢理论宽        b2＝1.0909bm

桨椭园角半径 r＝ (b2)/3

螺距 H＝ (V1)/(n)

式中：n螺旋桨转速

计算船速        V1＝B1V

式中V已知船速，B1＝1.5－1.8（客船）B1＝1.6－2.0（货船）B1＝1.7－2.3（拖船）。

下面参照附图详述本实用新型内容。

图1本实用新型结构示意图

图2螺旋桨叶剖视图

图3螺旋桨叶顶视图

图4水对桨叶的作用力状态图

参照附图，1船体、7舵、8桨罩，本实用新型将桨轴5装置在水面上，从而减少了尾轴密封机构，节约修理费用，提高了船舶的完好率和利用率。由于桨轴处于水面之上，必然有部分桨叶也处在水面上，这样必然减少了处于水下桨叶推水的实面积，故而减少推力。为解决此问题，本实用新型将螺旋桨叶6设计为8叶，在螺旋桨旋转时保证有足够叶面积处于水下。螺旋桨根部螺距角一般α＝20°－30°。桨叶叶梢变宽，有利于增加推力。桨叶叶厚减小，减少了对水的阻力，从而降低了发动机的功率消耗。按以上设计，使本实用新型实际推水面积并未减少，而旋转到水上的桨叶面积，实际上是按原设计增加的面积，因此桨叶对水的推力并未减少，不影响船速。这从以下计算也可看出：

例如，已知某2×150HP拖轮，航速14KM／h（V＝3.888m／sec），螺旋桨径D＝3.4m，桨心与吃水面距离l1＝0.5m，桨叶入水长l2＝1.2m，则：

计算速度V1＝B1V＝2×3.888＝7.777m／sec

桨中径dm＝2l1＋l2＝2.2m

螺距    H＝0.6677dm＝0.6677×2.2＝1.469m

桨转速n＝ (V1)/(H) ＝ 7.777/1.469 ＝5.294rps

减速比δ＝ (N)/(60n) ＝ 1500/(60×5.294) ＝4.72

螺距比 (H)/(D) ＝ 1.469/3.4 ＝0.432

主机传给桨的扭距M＝ (716.2HPn)/(60n) ＝ (716.2×150×0.97)/(60×5.294) ＝328.06kg－M

式中轴系转动效率0.96－0.98

桨叶实面积A＝ ( M )/(B2dm²n²) ＝ 328.06/( 4.4819×2.2²×5.294²) ＝0.5396m²