一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构的制作方法

：本发明专利涉及属于船用螺旋桨领域，具体涉及的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，可以增强叶片强度，减少螺旋桨空泡激振桨叶，延长运转周期。

背景技术：

0、技术背景

1、从21世纪开始，以美国为首，各军事大国纷纷开始研制划时代的无轴泵喷推进器。英国“机敏”级、“特拉法尔加”级、美国“海狼”级、“弗吉尼亚”级等多型西方核潜艇都已经采用了泵喷推进器。所谓无轴泵喷推进就是取消了传统驱动轴，将螺旋桨叶片安装在环状导管(罩子)内侧，将动力装置集成在潜艇外部的环状导管内部，由电机带动整个环状导管内部桨叶一起旋转，从根本上杜绝了驱动轴这个最大潜艇的噪音源。德国百年企业福伊特(voith)建造了当今世界上最大的用于丹麦近海自升式海上船舶的横向推进器，其直径达到了7.5英尺(2，28.6mm)。

2、无轴泵推的优势：第一、根据试验数据，同等体积的无轴泵推和传统的七叶大侧斜桨相比，推进效率高出20％左右，但是整体噪音却要小15分贝以上，对于以噪音大小判断先进程度的潜艇来说，这简直就是划时代的进步。第二、无轴泵推将电机集成在潜艇外部的环形导管(罩子)内部，有效节省了潜艇内部空间，不仅能够让潜艇装载更多的导弹鱼雷，还能改善艇员的生活环境，而这些都是战斗力！

3、2017年5月30日我国院士团队无轴泵推有了新进展，并在这一领域已经领先美国十年以上，我国下一代潜艇必将结合全电综合推进，运用全新的无轴泵喷推进器，届时我国的核潜艇综合水平终于能够站上世界之巅！

4、所谓的无轴，其实就是把螺旋桨的轴取消，将叶片直接固定在导流管内侧，取消了中心高速旋转的轴，叶片布置在导流管内部之后，从中心驱动的方式变为四周驱动。其实就是将电机做成空心转子，螺旋桨外面加个罩子(环状导管)，以屏蔽螺旋桨(转子)旋转产生的噪声，并通过定子和导管改善进流条件，使流场更均匀、流速更快，从而提高推进效率。

5、电动机不是安装到潜艇的中心轴线，而是布置在环状导管内，不需要中心驱动轴，螺旋桨(转子)也不再是一体式的，而是由多个单独的叶片组成，从中心驱动变成了四周驱动，所以叫无轴泵喷。

6、无轴泵喷推进技术要得到实际应用，还要解决几个难点问题：

7、潜艇动力系统的综合全电推进技术。因为无轴泵喷的转子叶轮是使用电机驱动，要进行热能或化学能-电能-机械能的转换，功率损失较大，所以需要综合电力控制技术对艇上的电能进行更精确、更有效率的分配。

8、驱动电机的体积和功率。无轴泵喷的核心就是安装在环状导管内的驱动电机，为降低阻力和流体噪声，环状导管和桨叶的剖面被设计成机翼形状，而且都不能太厚，这就限制了驱动电机的尺寸，也限制了无轴泵喷推进器的推力。所以必须研制出体积更小，功率更大的驱动电机，才能让潜艇真正用上无轴泵喷推进器。

9、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，就是要解决桨叶中心漏流问题；提高桨叶承载能力；改变轴承安装位置，延长轴承运转周期；可以解决直径更大、功耗更低的无轴泵喷设备。

技术实现思路

1、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构。其特征在于导流筒两端的导流罩(1)、轴承(2)导流筒(3)、电机定子(4)、电机转子(5)、螺旋桨主桨叶叶(6)、辅助叶片(7)、立筋(8)等零部件组成，见附图1。

2、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，螺旋桨主桨叶(6)中间到叶端的上方，增加了一个1/2长的的辅助叶片(7)，辅助叶片(7)的宽度是主桨叶宽度的1/2。辅助叶片(7)的长度是主桨叶长度的60％。

3、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，特别适用于大型的轴向流叶轮，可以以提高效率、降低叶轮的功率，减少因空泡造成的振动和噪音。辅助叶片有消除主桨叶后方发生的流动剥离现象产生的空泡，减少螺旋桨空泡激振桨叶，剥蚀损伤和船尾强烈振动使螺旋推进器的功率降低。

4、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)数量根据无轴泵喷的转子直径增大可选取9片。

5、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)的基本几何形状采用螺旋面桨型或扭曲桨型，方便数控机床加工；桨叶截面根据桨叶的长度选取，长度短的可以用模具压制，桨叶长的可参照飞机机翼的变截面形状。

6、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于解决桨叶承载能力，扩大转子直径范围：7.87英尺～14.43英尺(2.400mm～4,400mm)，配装相应功率、转速的电机，就可以超过德国百年企业福伊特(voith)建造的，用于丹麦近海自升式海上船舶的，横向推进器直径7.5英尺(2，28.6mm)的，当今世界上最大的记录。

7、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)与辅助叶片(7)，在与转子连接端由单叶片变为组合截面，大大提高了螺旋桨叶的抗弯能力，桨叶因此改变可以减薄。也适用于扩大转子直径范围的扩大，桨叶增加长度。

8、一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，特别适用于大型的轴向流叶轮，可以提高效率、降低叶轮的功率，减少因空泡造成的振动和噪音。辅助叶片有消除主桨叶后方发生的流动剥离现象产生的空泡，减少螺旋桨空泡激振桨叶，剥蚀损伤和船尾强烈振动使螺旋推进器的功率降低，见图2。

9、螺旋桨主桨叶(6)数量要根据无轴泵喷的直径增大可选取9片。

10、螺旋桨主桨叶(6)的基本几何形状采用螺旋面桨型或扭曲桨型，方便数控机床加工；桨叶截面根据桨叶的长度选取，长度短的可以用模具压制，桨叶长的可参照飞机机翼的变截面形状。

11、导流筒(3)的两端加导流罩(1)，可以降低水阻。

技术特征：

1.一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构。其特征在于由：导流筒两端的导流罩(1)、轴承(2)导流筒(3)、电机定子(4)、电机转子(5)、螺旋桨主桨叶叶(6)、辅助叶片(7)、立筋(8)等零部件组成。

2.根据权利要求1所述的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)中间到叶端的上方，增加了一个60％长的的辅助叶片(7)，辅助叶片(7)的宽度是主桨叶宽度的1/2。辅助叶片(7)的长度是主桨叶长度的60％。

3.根据权利要求1所述的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)的数量，根据无轴泵喷的转子直径增大可选取9片。

4.根据权利要求1所述的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)的基本几何形状采用螺旋面桨型或扭曲桨型，方便数控机床加工；桨叶截面根据桨叶的长度选取，长度短的可以用模具压制，桨叶长的可参照飞机机翼的变截面形状。

5.根据权利要求1所述的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于转子直径范围：7.87英尺～14.43英尺(2,400mm～4,400mm)，配装相应功率、转速的电机(见下表)，就可以超过德国百年企业福伊特(voith)建造的，用于丹麦近海自升式海上船舶的，横向推进器直径7.5英尺(2，28.6mm)的，当今世界上最大的记录。

6.根据权利要求1所述的一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构，其特征在于螺旋桨主桨叶(6)与辅助叶片(7)，在与转子连接端由单叶片变为组合截面，大大提高了螺旋桨叶的抗弯能力，桨叶因此改变可以减薄。也适用于扩大转子直径范围的扩大，桨叶增加长度。

技术总结本发明专利涉及一种无轴泵喷主桨叶上增加辅助叶片的新结构。其特征在于导流筒两端的导流罩(1)、轴承(2)导流筒(3)、电机定子(4)、电机转子(5)、螺旋桨主桨叶叶(6)、辅助叶片(7)、立筋(8)等零部件组成，见附图1。在螺旋桨主桨叶(6)中间到叶端的上方，增加了一个60％长度的辅助叶片(7)，辅助叶片(7)的宽度是主桨叶宽度的1/2。螺旋桨主桨叶(6)与辅助叶片(7)，在与转子连接端由单叶片变为组合截面，大大提高了螺旋桨叶的抗弯能力，桨叶因此改变可以减薄。也适用于扩大转子直径范围的扩大，桨叶增加长度。辅助叶片(7)有助于消除主桨叶空泡造成的振动和噪音。技术研发人员：段利,孟明,孟阗受保护的技术使用者：海南海派克工程技术咨询有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5