类棱台型节能毂帽的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种类棱台型节能毂帽。


背景技术：

2.现有所有民用运营船舶中，螺旋桨是应用最广泛的推进形式。以螺旋桨为推进器的前提下，从水动力特点出发，船舶节能装置节能原理一共分为三类。其一，改变螺旋桨前来流，从而提高整个推进系统的效率，比如桨前导叶，桨前导管等；其二，改变螺旋桨本身的设计形式，如纵倾优化，新叶切面设计形式等；其三，回收螺旋桨尾涡中的旋转能量损失。本设计则是应用了第三种节能原理。现有回收尾涡能量损失的节能装置主要有扭曲舵、毂帽鳍、舵附推力鳍等。但众多尾涡回收节能装置的结构复杂，工艺要求高，维护不易，设计难度也较大，同时现有节能装置都要做原有结构基础上附加新的结构，这也提高了相应成本。
3.现有技术中，对于螺旋桨尾涡旋转能量回收的装置中，主要分为两种附体形式。
4.第一种附体为毂帽鳍，该节能附体固定于螺旋桨轴末端，随螺旋桨进行旋转，通过其上叶片对水流进行扰动来实现节能的目的。其节能目标主要由其上叶片实现，叶片设计过程中需要考虑多种径向分布，如拱度、叶宽、螺距、纵倾、侧斜等等，需要上述分布合理，才能够产生可观的节能效果，若不够合理，甚至可能会产生负效果，其设计难度较大。同时，根据强度要求，叶片的厚度径向分布也要经过合理的设计，甚至需要进行复杂的有限元强度分析以确保其实船应用时的安全，这无疑也加大了设计难度和设计周期。此外，根据试验测量结果，该节能附体的节能效果通常为1％左右，通过复杂的设计过程却并没有取得很高的性能提升，可以说是具有较低的性价比。
5.第二种是附着在舵上的附体结构，如舵球、扭曲舵等。该类结构为固定结构物，不需要旋转，因此也就不需要动力驱动，其节能的主要原理在于使附体在螺旋桨尾流中旋转时受到的附加推力大于因其存在而引起的阻力，或因其本身存在而使舵收到的阻力减小，但究其根本是通过增加附体或改变形状来适应螺旋桨的旋转尾流。然而此类因其刚性固定于舵叶上，
6.在试验测量时大都采用直航进行，可以捕捉到其节能效果，然而在实船航行过程中，为平衡螺旋桨致偏效应，以及转向等航行需求，舵需要打一定舵角来运行，在此类工况下，该类节能装置失效，而且在失效的基础上较不加装状态还增加了附体阻力。因此综合考虑该类节能装置，其节能效果要在试验测量基础上打折扣。此外，由于其结构为内部骨架外部蒙皮的特征及其与舵的刚性连接形式，使得兼顾强度的结构设计形式也成为其限制因素之一。此类节能装置的节能效果约为1％。
7.此外，以上两种形式复杂的尾涡回收节能装置因其设计特点，其设计周期较长，需要经过大量计算验证，从而获得相对理想方案。这也是现有技术的弊端之一。


技术实现要素：

8.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种类
棱台型节能毂帽。
9.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
10.一种类棱台型节能毂帽，其设于船舶上螺旋桨的后方；其包括环向分布的侧壁和用于封住侧壁后端开口的后壁；侧壁和后壁围成容置腔；侧壁的前端为圆形端部，后壁为具有倒圆角的多边形，该多边形的相邻两边的相交处为倒圆角结构；该多边形的边数和螺旋桨的桨叶数量相同；侧壁和后壁为一体成型。
11.后壁为具有倒圆角的正多边形。
12.后壁的面积小于侧壁前端的圆形端部的面积。
13.侧壁的外表面为从侧壁前端的圆形端部向后壁的多边形结构延伸的过渡面。
14.侧壁的外表面为外凸的过渡面。
15.侧壁的外表面为内凹的过渡面。
16.侧壁的外表面为平直的过渡面。
17.侧壁的前端设有螺栓槽；螺栓槽沿侧壁的外表面周向分布。
18.螺栓槽的槽壁内开设有螺栓孔。
19.所述棱台型节能毂帽固接于螺旋桨后方时，后壁的多边形的各个顶点与螺旋桨桨叶的位置存在相位对应关系。
20.本实用新型的有益效果在于：本实用新型的类棱台型节能毂帽通过减弱毂涡旋转能量损失的方式来实现节能，可以获得0.5-1％的节能收益；其结构简单，便于设计和制造。本实用新型的类棱台型节能毂帽可以获得与其他同类型节能装置更高的节能效果，同时解决了设计困难、结构复杂、无法持久工作于节能状态、以及设计周期较长等四个弊端，是更为合理的新型节能装置。
附图说明
21.图1为本实用新型较佳实施例的立体示意图。
22.图2为本实用新型较佳实施例的前视图。
23.图3为本实用新型较佳实施例的后视图。
具体实施方式
24.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
25.如图1、图2和图3所示，一种类棱台型节能毂帽，其设于船舶上螺旋桨的后方；其包括环向分布的侧壁10和用于封住侧壁后端开口的后壁20；侧壁10和后壁20围成容置腔。侧壁和后壁围成的容置腔为用于容纳液压螺母的腔体。
26.侧壁10的前端为圆形端部，后壁20为具有倒圆角的多边形，该多边形的相邻两边的相交处为倒圆角结构。该多边形的边数和螺旋桨的桨叶数量相同。
27.侧壁10和后壁20为一体成型。
28.本实施例中，后壁20为具有倒圆角的正四边形。
29.后壁20的面积小于侧壁10前端的圆形端部的面积。
30.侧壁10的外表面为从侧壁前端的圆形端部向后壁的多边形结构延伸的过渡面。
31.该过渡面可以有多种形式。本实施例中，侧壁的外表面为内凹的过渡面。在其他的
一个实施例中，侧壁的外表面为平直的过渡面。在其他的另一个实施例中，侧壁的外表面为外凸的过渡面。
32.侧壁10的前端设有螺栓槽11；螺栓槽沿侧壁的外表面周向分布。螺栓槽11的槽壁内开设有螺栓孔12。
33.棱台型节能毂帽固接于螺旋桨后方时，后壁的多边形的各个顶点与螺旋桨桨叶的位置存在相位对应关系。
34.该类棱台节能毂帽为铸造而成，是一体成型的结构物。
35.本实用新型的类棱台型节能毂帽，通过螺栓固定于螺旋桨后方，与螺旋桨刚性连接并同步转动，该毂帽可以将位于容置腔内的液压螺母有效保护起来，对整个轴系末端进行保护。同时，该毂帽外形摒弃了常见的圆台形状，而使用了类棱台的形状，从而达到节能的目标。
36.当螺旋桨运转时，其桨毂附近位置处的水流形式也呈现出与桨叶数相同的类多边形分布，该流动特征到达类棱台型节能毂帽时，通过类棱台节能毂帽的侧壁的与轴向成一定倾角的凸脊或凹槽时，侧壁有力作用于水流，该力降低了毂涡中的旋转运动，相应的，水流也对侧壁产生了力的作用，使毂帽回收了一部分转矩驱动螺旋桨转动，这部分转矩的回收实现了节能的目标。
37.本实用新型的类棱台型节能毂帽通过减弱毂涡旋转能量损失的方式来实现节能。经数值分析，本实用新型的类棱台型节能毂帽可以获得0.5-1％的节能收益。
38.本实用新型的类棱台型节能毂帽，存在结构简单的特点，其不存在形状复杂的叶片，因此不需要考虑叶片六要素的径向分布形式，更谈不上有限元强度校核因此其设计难度得到了大幅度降低。这解决了现有技术中的结构形式及设计流程复杂的弊端。
39.本实用新型的类棱台型节能毂帽通过螺栓固定于螺旋桨后方，与螺旋桨刚性连接并同步转动。该连接形式避免了如躲球、扭曲舵等固定于舵叶的连接形式，从而使其能够持续稳定的工作于螺旋桨正后方，进行能量的回收。
40.本实用新型的类棱台型节能毂帽可以获得与其他同类型节能装置更高的节能效果，同时解决了设计困难、结构复杂、无法持久工作于节能状态、以及设计周期较长等四个弊端，是更为合理的新型节能装置。
41.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。