一種螺旋槳及運載工具的製作方法

2023-12-12 11:03:02 1

本發明涉及運輸機械領域，具體而言，涉及一種螺旋槳及運載工具。

背景技術：

通過螺旋槳在流體中的轉動以為運載工具提供前進的動力，是目前常見的運載工具的動力形式。船舶、旋翼機等機械，均廣泛採用了螺旋槳結構。

當運載工具的運行速度與螺旋槳的轉速匹配時，可以具有較高的能量利用率。但這種運載工具在低速前進時，往往具有能量利用率低的弊端。

技術實現要素：

本發明提供了一種螺旋槳及運載工具，旨在解決現有技術中螺旋槳及運載工具存在的上述問題。

本發明是這樣實現的：

一種螺旋槳，包括葉片及轉軸，葉片為螺旋板結構，葉片環設於轉軸且與轉軸相連，葉片的導程方向與轉軸的長度方向一致；

螺旋槳的包絡面包括第一端和第二端，第一端的橫截面尺寸大於第二端的橫截面尺寸。

在本發明的較佳的實施例中，葉片的數量為三片。

在本發明的較佳的實施例中，葉片的弧度跨度為240°到480°。

在本發明的較佳的實施例中，螺旋槳的包絡面所圍成空間的最大橫截面靠近於第一端；

由第一端到最大橫截面，包絡面所圍成空間的橫截面尺寸逐漸增大；

由最大橫截面到第二端，包絡面所圍成空間的橫截面尺寸逐漸減小。

在本發明的較佳的實施例中，螺旋槳的長度與最大橫截面的直徑之比為2:1～4:1。

在本發明的較佳的實施例中，螺旋槳還包括驅動件，轉軸上設有容置空間，驅動件置於容置空間中。

在本發明的較佳的實施例中，驅動件為輪轂電機。

一種運載工具，包括基體和上述的螺旋槳，螺旋槳設於運載工具的尾端，轉軸靠近第一端的端部與基體相連。

在本發明的較佳的實施例中，運載工具上設有偶數個螺旋槳，偶數個螺旋槳在運載工具預設前進方向的兩側對稱布置。

在本發明的較佳的實施例中，位於運載工具預設前進方向兩側的螺旋槳上的葉片的螺旋方向相反。

本發明的有益效果是：本發明通過上述設計得到的螺旋槳，使用時，螺旋槳的包絡面所圍成空間的第一端大於第二端，使第一端連接於運載工具尾端，從而可以使螺旋槳具有良好的流體動力學性能。可以有效降低運載工具在低速前進時，螺旋槳本身產生的阻力，從而提高運載工具在低速前進時的能量利用率，具有節能的作用。

本發明通過上述設計得到的運載工具，其採用了上述的螺旋槳，能夠在低速前進時也具有較高的能量利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施方式中實施例一提供的螺旋槳在第一視角下的結構示意圖；

圖2是本發明實施方式中實施例一提供的螺旋槳在第二視角下的結構示意圖；

圖3是本發明實施方式中實施例一提供的螺旋槳在第三視角下的結構示意圖；

圖4是沿圖3中a-a方向的剖視圖；

圖5是圖4中v部的局部放大圖；

圖6是本發明實施方式中實施例二提供的運載工具在第一視角下的結構示意圖；

圖7是本發明實施方式中實施例二提供的運載工具在第二視角下的結構示意圖。

圖標：100-螺旋槳；110-轉軸；130-第一葉片；150-第二葉片；170-第三葉片；120-包絡面；122-第一端；124-第二端；126-最大橫截面；112-容置空間；114-輪轂電機；010-運載工具；200-基體。

具體實施方式

為使本發明實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施方式的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關係的術語為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之上或之下可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵之上、上方和上面包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵之下、下方和下面包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

請參閱圖1-圖7。

本發明實施方式提供一種螺旋槳100。這種螺旋槳100包括葉片及轉軸110，葉片連接於轉軸110，葉片為螺旋板結構，葉片環設於轉軸110，葉片的導程方向與轉軸110的長度方向一致。螺旋槳100的包絡面120所圍成的空間包括第一端122、第二端124，第一端122的橫截面尺寸大於第二端124的橫截面尺寸。

這種螺旋槳100用於為運載工具010提供前進的動力。在工作過程中，靠近運載工具010前進方向的一端為第一端122，遠離運載工具010前進方向的一端為第二端124。第一端122的橫截面直徑大於第二端124的橫截面直徑，使得螺旋槳100具有較好的尾流流場，從而具備較佳的流體動力學性能，能夠減少螺旋槳100本身所帶來的前進阻力。

進一步的，葉片的數量選擇為三片。既可以避免葉片的轉動產生空泡區，從而可以避免空泡區的產生導致能量利用率的下降，又可以避免在螺旋槳100的轉動過程中，各葉片各自產生的流體運動互相發生幹擾。

進一步的，各葉片的弧度跨度可以選擇為240°到480°。具體的，可以選擇為360°。選擇上述設計的葉片，可以減少葉片轉動過程中所形成的空泡區，進一步提升螺旋槳100的效率。

進一步的，螺旋槳100的包絡面120所圍成空間的最大橫截面126靠近於第一端122。由第一端122到最大橫截面126，包絡面120的橫截面尺寸逐漸增大；由最大橫截面126到第二端124，包絡面120的橫截面尺寸逐漸減小。這種結構設計，使得螺旋槳100整體呈現出兩端相對較小、中間相對較大的前後流線型結構，能夠極大地減小螺旋槳100在流體中隨運載工具010前進的阻力。

進一步的，螺旋槳100的長度與最大橫截面126的直徑之比為4:1～2:1。具體的，螺旋槳100的長度與最大橫截面126的直徑之比為3:1。既可以避免螺旋槳100由於過長而發生折斷，又可以避免螺旋槳100由於橫截面直徑過大而產生較大的阻力。

進一步的，螺旋槳100上的葉片結構具有這樣的特點：由螺旋槳100的第一端122到螺旋槳100的第二端124，葉片的厚度逐漸變薄；由葉片與轉軸110的連接處到葉片遠離轉軸110的邊緣，葉片的厚度逐漸變薄。

進一步的，現有的螺旋槳100與驅動件之間連接有冗雜的傳動機構，凡經過一級傳動機構，即會產生一定的能量損耗，經過多級傳動之後，螺旋槳100的效率不理想。為了進一步提升效率，在螺旋槳100的轉軸110上設置容置空間112，驅動件置於容置空間112中。具體的，驅動件選擇為輪轂電機114。通過驅動件直接帶動螺旋槳100運動，從而減少了用於傳動機構上的能量損耗。

本發明實施方式還提供了一種運載工具010。這種運載工具010包括基體200和上述的螺旋槳100，螺旋槳100設於運載工具010的尾端，轉軸110靠近第一端122的端部與基體200相連。

本發明實施方式提供的運載工具010可以包括任何一種採用上述螺旋槳100提供前進動力的運載工具010，如船舶、旋翼機等。

進一步的，運載工具010上設有偶數個螺旋槳100。偶數個螺旋槳100在運載工具010預設前進方向的兩側對稱布置。

對稱布置的偶數個螺旋槳100，使得運載工具010上各處的前進力均勻，便於前進方向的控制，避免發生偏斜。

進一步的，位於運載工具010預設前進方向兩側的螺旋槳100上的葉片的螺旋方向相反。

單個螺旋槳100在流體中轉動時，不僅僅會產生向前的推力，還會產生側向力。使運載工具010預設前進方向兩側的螺旋槳100上的葉片的螺旋方向相反，則可以使兩側的螺旋槳100所產生的側向力互相抵消，從而可以避免側向力對運載工具010的前進方向控制產生不良影響。

為了清楚說明本發明，本發明實施方式提供了關於螺旋槳100和運載工具010的實施例。

實施例一：

本實施例提供了一種螺旋槳100，請參閱圖1、圖2及圖3，這種螺旋槳100包括轉軸110、第一葉片130、第二葉片150和第三葉片170。

第一葉片130、第二葉片150和第三葉片170均環設於轉軸110且與轉軸110相連。

第一葉片130為螺旋板結構，且第一葉片130的導程方向與轉軸110的長度方向一致。

第一葉片130在垂直於轉軸110方向上的圓周跨度為360°。

第一葉片130、第二葉片150和第三葉片170結構和導程方向相同，且三者在圓周方向上均勻分布。

螺旋槳100的包絡面120所圍成空間包括第一端122和第二端124。第一端122的橫截面直徑大於第二端124的橫截面直徑。

螺旋槳100的包絡面120所圍成空間的最大橫截面126靠近第一端122。由第一端122到最大橫截面126，螺旋槳100的橫截面尺寸逐漸增大；由最大橫截面126到第二端124，螺旋槳100的橫截面尺寸逐漸減小。

螺旋槳100的包絡面120為曲面。

螺旋槳100的長度與最大橫截面126的直徑之比為3:1。

請參閱圖4及圖5，轉軸110靠近第一端122處設有容置空間112。容置空間112中設有輪轂電機114，用於為螺旋槳100提供動力。

實施例二：

請參閱圖6及圖7，本發明實施例提供了一種運載工具010。這種運載工具010包括基體200和兩個實施例一所述的螺旋槳100。

兩個螺旋槳100設於基體200的尾端，且與基體200相連。

兩個螺旋槳100在運載工具010中心線的兩側對稱布置，且兩個螺旋槳100上葉片的螺旋方向相反。

需要說明的是：

在本發明中，轉軸110上容置空間112的作用是便於驅動件與轉軸110的直接相連，從而減少在傳動機構上的耗能，在本發明的其他實施方式中，若受限於轉軸110的直徑或強度，還可以在轉軸110上固定連接一具有空心腔室的連接塊，該連接塊的直徑可以大於轉軸110，從而將輪轂電機114置於該連接塊中；

在本發明中，運載工具010可以是船舶、旋翼機以及其他採用螺旋槳100提供推力的裝置。

以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。