用于船舶的螺旋桨的制作方法

1.本发明涉及根据权利要求1的前序部分的螺旋桨。此外，本发明涉及螺旋桨组合以及船舶。
2.本发明可以用于船舶推进应用。尽管本发明将针对舟船进行描述，但本发明不限于这种特定的船舶，而是还可以用于其它船舶，诸如轮船、潜艇等。此外，本发明可以用于不一定与船舶推进相关的应用中。


背景技术：

3.包括一个或多个螺旋桨的螺旋桨组件通常用于推进船舶，诸如舟船。围绕旋转轴线旋转的螺旋桨可以生成在螺旋桨下游延伸的所谓滑流。滑流可以具有锥体的形状，其包络面可以遵循抛物线函数，如沿平行于旋转轴线延伸的平面中的螺旋桨的侧平面视图所见。
4.这种滑流可能导致不希望的效应，诸如生成滑流的螺旋桨的空化效应和/或位于生成滑流的螺旋桨下游的另一螺旋桨的空化效应。
5.为了减轻这种空化效应，us 2007/0098559 a1提出下游螺旋桨的直径可以小于上游螺旋桨的直径，以确保下游螺旋桨的包络位于由上游螺旋桨生成的滑流锥体内。此外，us 2007/0098559 a1提出上游螺旋桨配备有平行于螺旋桨的旋转轴线延伸的外缘。
6.尽管由us 2007/0098559 a1提出的螺旋桨组合在许多应用中可能非常有用，但仍然需要改进用于船舶的螺旋桨。


技术实现要素：

7.本发明的第一方面的目的是提供一种螺旋桨，该螺旋桨可以产生足够的推进力，但同时与相对低的空化问题风险相关联。
8.该目的通过根据权利要求1的螺旋桨来实现。
9.因此，本发明的第一方面涉及一种用于船舶的螺旋桨。螺旋桨包括多个螺旋桨叶片。螺旋桨适于围绕旋转轴线旋转。
10.螺旋桨叶片中的每一个螺旋桨叶片包括边缘，如沿螺旋桨叶片的边缘所见，该边缘进而包括前缘、后缘以及位于前缘与后缘之间的外缘。从前缘到外缘的过渡发生在第一过渡点处，并且从外缘到后缘的过渡发生在第二过渡点处。
11.如在平行于旋转轴线延伸的平面中的螺旋桨叶片的侧平面视图中所见，从第一过渡点到第二过渡点的直线与外缘重合或至少部分地位于螺旋桨叶片的外侧。
12.根据本发明的第一方面，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离小于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离，并且其中，如在所述螺旋桨叶片的所述侧平面视图中所见，所述外缘沿所述旋转轴线的长度等于或大于螺旋桨叶片沿所述旋转轴线的最大长度的20％，其中，当在所述平面中观察时，过渡点中的每个过渡点布置在外缘的端部处，在外缘的端部处外缘的延伸部与直线不重合，并且在外缘的端部处边缘朝向旋转轴线弯曲，以形成所述前
缘或所述后缘中的一个。
13.这意味着如果外缘遵循直线，则这将导致当螺旋桨旋转时外缘遵循假想锥体的包络的一部分。如果从所述第一过渡点到所述第二过渡点的直线至少部分地位于外缘的外侧，则这将意味着当螺旋桨旋转时外缘遵循包络面，该包络面可以遵循抛物线函数。
14.由于从第二过渡点到旋转轴线的最小距离小于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离这一事实，所以外缘的一部分经历不期望的空化现象的风险降低，例如由于由螺旋桨本身或位于相关螺旋桨上游的另一螺旋桨引起的滑流。
15.可选地，第一过渡点是螺旋桨叶片的如从旋转轴线在径向方向上所见的最外点。因此，外缘延伸到螺旋桨叶片的径向最外部之外，从而进一步降低了空化问题的风险。
16.可选地，第一过渡点和第二过渡点为曲率半径小于螺旋桨的直径的1/10或者优选地小于螺旋桨的直径的1/50的拐角。以这种方式，布置有两个相对尖锐的过渡点，以提供与前缘和后缘明显不同的外缘，从而能够降低空化问题的风险。
17.等于或大于螺旋桨叶片沿所述旋转轴线的最大长度的20％的长度意味着螺旋桨叶片的相对较大部分可以形成外缘的一部分，因此意味着可以从螺旋桨获得适当的推进效果。
18.可选地，如在螺旋桨叶片的侧平面视图中所见，外缘沿旋转轴线的长度等于或小于螺旋桨叶片沿旋转轴线的最大长度的50％。等于或小于50％的长度意味着螺旋桨叶片的相对较大部分可以设计为侧重于推进效果而不是避免空化。
19.可选地，如在螺旋桨叶片的侧平面视图中所见，外缘沿旋转轴线的长度等于或小于螺旋桨叶片沿旋转轴线的最大长度的40％。等于或小于40％的长度意味着螺旋桨叶片的相对较大部分可以设计为侧重于推进效果而不是避免空化。
20.可选地，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离等于或小于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的99％。如上定义的最小相对距离意味着与第二过渡点相邻的外缘的一部分遇到空化相关效应的风险降低。
21.可选地，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离等于或小于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的95％。如上定义的最小相对距离意味着与第二过渡点相邻的外缘的一部分遇到空化相关效应的风险降低。
22.可选地，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离等于或大于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的70％。如上定义的最小相对距离意味着可以从螺旋桨获得适当的推进效果。
23.可选地，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离等于或大于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的75％。如上定义的最小相对距离意味着可以从螺旋桨获得适当的推进效果。
24.本发明的第二方面涉及一种螺旋桨组合，该螺旋桨组合包括前螺旋桨和后螺旋桨，该螺旋桨适于围绕旋转轴线在相反方向上旋转，前螺旋桨和后螺旋桨中的至少一个是根据本发明的第一方面的螺旋桨。
25.可选地，前螺旋桨和后螺旋桨中的每一个是根据本发明的第一方面的螺旋桨。
26.可选地，后螺旋桨的从第一过渡点到旋转轴线的最小距离小于前螺旋桨的从第二过渡点到旋转轴线的最小距离。
27.本发明的第三方面涉及一种船舶，该船舶包括根据本发明的第一方面的螺旋桨和/或根据本发明的第二方面的螺旋桨组合。
附图说明
28.参考附图，下面对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。
29.在附图中：
30.图1是船舶的示意透视图，
31.图2是螺旋桨的实施例的示意图，
32.图3是螺旋桨的另一实施例的示意图，以及
33.图4是螺旋桨组合的实施例的示意图。
具体实施方式
34.下面将针对舟船10(诸如图1中所示的舟船)形式的船舶描述本发明。舟船10应被视为可以包括根据本发明的螺旋桨和/或螺旋桨组合的船舶的示例。然而，本发明可以在多种不同类型的船舶中实施。仅作为示例，本发明可以在轮船、潜艇或用于半潜式单元的推力器中实施。
35.图1的舟船10包括船体12和牵引机型驱动器14。图1中所示的驱动器14被构造成安装到船体12的船尾16，但也可以设想到其它实施方式的驱动器可以被构造成安装到船体的其它部分。驱动器14包括至少一个拉动式(或牵引机)螺旋桨，该拉动式螺旋桨可以被构造为包括前螺旋桨18和后螺旋桨20的螺旋桨组合，其安装到齿轮箱22的前端。在所示实施例中，前螺旋桨18和后螺旋桨20是一对安装在同轴旋转轴上的反向旋转螺旋桨。然而，还设想到本发明可以应用于单个螺旋桨。此外，设想到本发明可以应用于推动式单个螺旋桨或推动式螺旋桨组合。
36.图2示出了根据本发明的第一方面的螺旋桨20的实施例。仅作为示例，图2的螺旋桨20可以适于形成拉动式(或牵引机)螺旋桨或螺旋桨组合(诸如图1的螺旋桨组合)或者推动式螺旋桨或螺旋桨组合的一部分。
37.不考虑螺旋桨20的预期用途，螺旋桨20包括多个螺旋桨叶片24、26。在图2的视图中，两个螺旋桨叶片是可见的，但可以设想到螺旋桨的实施例可以包括至少三个螺旋桨叶片。螺旋桨20适于围绕旋转轴线a旋转。
38.参考图2中的螺旋桨叶片24、26中的一个叶片24，螺旋桨叶片24、26中的每一个包括边缘28，该边缘进而包括前缘30、后缘32以及位于前缘30与后缘32之间的外缘34，如沿螺旋桨叶片24的边缘28所见。从前缘30到外缘34的过渡发生在第一过渡点36处，并且从外缘34到后缘32的过渡发生在第二过渡点38处。
39.此外，如图2所示，如在平行于旋转轴线a延伸的平面p中的螺旋桨叶片24的侧平面视图中所见，从第一过渡点36到第二过渡点38的直线与外缘34重合或至少部分地位于螺旋桨叶片24的外侧。在图2的螺旋桨20的实施例中，外缘34遵循基本直线。这意味着当外缘遵循直线时，这将导致当螺旋桨旋转时外缘遵循假想锥体的包络的一部分。图3示出了螺旋桨的另一实施例，其中，外缘24具有抛物线形状，如在平行于旋转轴线a延伸的平面p中所见。
40.此外，从第二过渡点38到旋转轴线a的最小距离d2小于从第一过渡点36到旋转轴
线a的最小距离d1。如图2所示，最小的距离可以是分别在平行于径向轴线r的方向上从旋转轴线a到第一过渡点36和第二过渡点38的距离。
41.当在所述平面p中观察时，过渡点36、38中的每个布置在外缘34的端部处，在外缘的端部处外缘的延伸部与直线不重合，并且在外缘34的端部处边缘朝向所述旋转轴线a弯曲，因此，该边缘现在形成所述前缘30或所述后缘32中的一个。
42.此外，在图2的实施例中，第一过渡点36是螺旋桨叶片24的如从旋转轴线在径向方向上所见的最外点。换句话说，从第一过渡点36到旋转轴线a的最小距离d1大于从螺旋桨叶片24的边缘28上的任何其它点到旋转轴线a的最小距离。
43.此外，第一过渡点和第二过渡点为曲率半径小于螺旋桨直径的1/10或者优选地小于螺旋桨直径的1/50的拐角。因此，优选地布置有两个相对尖锐的过渡点。这提供了通过相应的第一过渡点和第二过渡点与前缘和后缘明显不同的外缘。布置清晰的过渡点将为外缘提供根据本发明的更纯粹的功能，这将能够降低空化问题的风险。
44.作为非限制性示例，如在螺旋桨叶片的侧平面视图中所见，外缘34沿旋转轴线a的长度l
l
可以等于或大于螺旋桨叶片24沿旋转轴线a的最大长度l
tot
的5％，优选地等于或大于螺旋桨叶片24沿旋转轴线a的最大长度l
tot
的20％。
45.此外，虽然仅作为示例，但如在螺旋桨叶片的侧平面视图中所见，外缘34沿旋转轴线a的长度l
l
等于或小于螺旋桨叶片24沿旋转轴线a的最大长度l
tot
的50％，优选地等于或小于螺旋桨叶片24沿旋转轴线a的最大长度l
tot
的40％。
46.作为另一非限制性示例，从第二过渡点38到旋转轴线a的最小距离d2可以等于或小于从第一过渡点36到旋转轴线a的最小距离d1的99％，优选地等于或小于从第一过渡点36到旋转轴线a的最小距离d1的95％。
47.此外，尽管仅作为示例，从第二过渡点到旋转轴线的最小距离d2可以等于或大于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的70％，优选地等于或大于从第一过渡点到旋转轴线的最小距离的75％。
48.距离d1、d2与外缘34的长度l1之间的比率可以基于由螺旋桨本身或由位于螺旋桨的上游的另一部件(诸如另一螺旋桨)生成的预测滑流形状来选择。仅作为示例，距离d1、d2以及可能还有长度l1可以使得外缘34在预测的滑流内，从而降低与空化相关的扰动的风险，但靠近滑流从而获得较大的螺旋桨面积。
49.图4示出了螺旋桨组合40的实施例，该螺旋桨组合包括前螺旋桨18和后螺旋桨20。螺旋桨18、20适于围绕旋转轴线a在相反方向上旋转。前螺旋桨18和后螺旋桨20中的至少一个是根据本发明的第一方面的螺旋桨，例如如以上参考图2或图3所例示的。在图4的实施例中，前螺旋桨18和后螺旋桨20中的每一个是根据本发明的第一方面的螺旋桨。
50.此外，如图4的实施例所示，后螺旋桨20的从第一过渡点到旋转轴线a的最小距离d1小于前螺旋桨18的从第二过渡点到旋转轴线a的最小距离d2。
51.应当理解，本发明不限于上述和附图所示的实施例；相反，本领域技术人员将认识到可以在所附权利要求书的范围内进行许多改变和修改。