一种水下串联式同转螺旋桨装备的制作方法

本实用新型属于船舶技术领域，特别是涉及一种水下串联式同转螺旋桨装备。

背景技术：

当前，应用最为广泛的船舶推进装置为螺旋桨推进器。螺旋桨是一种盘形螺旋面的推进装置，通常由桨毂和固定在桨毂上相邻的间隔角度相等的桨叶组成，由主机获得动力使螺旋桨开始转动，桨叶向后拨水而受到反作用力，反作用力通过桨轴和推力轴承传递至船体推动船舶前进。现如今，应用在船舶上的螺旋桨推进器多为单桨结构装置。随着船舶行业的不断发展，船舶规模不断增大，船体排开水的量级也逐渐增大，传统形式单轴单桨推进器逐渐暴露出推力小，效率低，易产生空泡现象，引发船体振动等缺点。针对上述问题，串联式螺旋桨推进器以其较高的水动力效率，振动，噪音较小等优点，得以生产应用(q.sun,y.gu,tandempropellersforhighpoweredships,transactionofrina133(1991)347-362)。串联式螺旋桨推进器是指在同一轴上装有前后两个或多个相同旋向的螺旋桨。对负荷较大的船舶，在推进器直径由于吃水而受到限制的情况下，可产生较高的推力，并具有较高的效率。此外，还能够改善单轴单螺旋桨推进器引起的船尾振动和空泡现象。现阶段得以应用的串联式螺旋桨推进器前，后桨叶直径大小相同，所产生的推力，所具有的效率只是得到小部分的提高。鉴于上述存在的问题以及缺陷，有必要对现有的串联式螺旋桨推进器的设计提出新的改进。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种水下串联式同转螺旋桨装备。本实用新型的特征在于，串联式螺旋桨推进器的后桨直径小于前桨直径，前、后桨螺距直径比相等。在设计工况下，减弱空泡对螺旋桨水动力性能的影响，提高推力的同时，大幅度提高效率。

为了达到上述技术目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种水下串联式同转螺旋桨装备，包括桨毂和桨叶，所述桨叶包括前桨叶和后桨叶，所述前桨叶和后桨叶沿桨轴a方向顺序排列，叶错角为零。

作为对上述方案的进一步改进，后桨叶直径为前桨直径的0.95倍；前、后桨叶之间的轴向距离大小为前桨叶直径的0.30倍。

本实用新型的显著优点是：提供一种船用串联式螺旋桨推进器，包括桨毂和前、后桨叶，后桨直径为前桨直径的0.95倍，前、后桨轴向距离大小为前桨直径的0.30倍，叶错角为零。后桨处于前桨产生的尾流中，对前桨的所产生的尾涡的能量具有良好的吸收，并对前桨产生的尾流有收缩作用；效率与前，后桨叶直径相等的串联式螺旋桨推进器相比，大幅提高。

附图说明

图1为现有技术剖面结构示意图一；

图2为现有技术剖面结构示意图二；

图3为本实用新型剖面结构示意图一；

图4为本实用新型剖面结构示意图二；

图5为两桨轴向距离比对串联式螺旋桨推进器水动力效率的影响；

图6为两桨直径比对串联式螺旋桨推进器水动力效率的影响。

图中：1桨毂；2前桨叶；3后桨叶。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示的现有技术，传统单轴单螺旋桨中，其桨轴为a’，其不足之处在于，在设计工况下，所产生的推力以及效率较低。

参照图3-图4，一种船用串联式螺旋桨推进器，包括桨毂1和桨叶，桨叶包括前桨叶2和后桨叶3，所述前桨叶2和后桨叶3沿桨轴a方向前后顺序排列，且叶错角为零。

后桨叶直径为前桨叶直径大小的0.95倍，前桨叶与后桨叶轴向距离大小为前桨叶直径的0.30倍，前桨叶与后桨叶螺距直径比相等。

参照图5-图6，可以发现串联式螺旋桨水动力效率分别在l/df＝0.30；da/df＝0.95时，取得最大值。其中，图5为探究前、后桨叶直径大小相等时，前、后桨叶轴向距离大小对串联式螺旋桨水动力效率的影响；图6为探究前、后桨叶轴向距离大小为前桨叶直径的0.29倍条件下，前、后桨叶直径比大小对串联式螺旋桨水动力效率的影响。l为前桨叶与后桨叶之间轴向距离，df为前桨叶直径，da为后桨叶直径，η0为串联式螺旋桨水动力效率，j为串联式螺旋桨进速系数。

本实用新型应用可使用在以下两个方面：

由于串联式螺旋桨推进器的效率与单轴单螺旋桨推进器效率相比明显增加，所以当想提高船舶螺旋桨推进器原有效率，可以把单桨转换为串联式螺旋桨。

当船舶吃水较低导致船舶螺旋桨直径大小有所限制时，可以把单螺旋桨改为串联式螺旋桨以增大推力，提高效率，但是需注意船尾纵向空间大小。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种水下串联式同转螺旋桨装备，包括桨毂(1)和桨叶，其特征在于，所述桨叶包括前桨叶(2)和后桨叶(3)，所述前桨叶(2)和后桨叶(3)沿桨轴方向顺序排列，叶错角为零；所述后桨叶(3)直径为前桨叶(2)直径的0.95倍。

2.根据权利要求1所述的一种水下串联式同转螺旋桨装备，其特征在于，前桨叶(2)与后桨叶(3)之间的轴向距离为前桨叶(2)直径的0.30倍。

技术总结
一种水下串联式同转螺旋桨装备，属于船舶技术领域。该船用串联式螺旋桨推进器包括桨毂和桨叶，桨叶包括前桨叶和后桨叶，所述前桨叶和后桨叶沿桨轴A方向顺序排列，叶错角为零。后桨直径为前桨直径的0.95倍；前、后桨轴向距离大小为前桨直径的0.30倍。后桨处于前桨产生的尾流中，对前桨的所产生的尾涡的能量具有良好的吸收，并对前桨产生的尾流有收缩作用；效率与前、后桨叶直径相等的串联式螺旋桨推进器相比，大幅提高，具备良好的应用前景。

技术研发人员：刘杨;宫庆伟
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2020.05.12
技术公布日：2021.01.01