用于半浸桨船舶的螺旋桨及半浸桨船舶的制作方法

1.本技术涉及半浸桨船舶技术领域，特别是涉及一种用于半浸桨船舶的螺旋桨及半浸桨船舶。


背景技术：

2.随着经济发展，对船舶运输速度的要求逐渐提高。具有半浸式螺旋桨(surface piercing propeller，spp，简称半浸桨，又称表面桨)的推进装置被越来越多的高速船舶所采用。半浸桨是一种在高速运转时只有一半桨叶浸入水中而能正常工作的螺旋桨。现有半浸桨船舶的螺旋桨结构一般沿用传统的中低速船舶中的全浸式螺旋桨，对于半浸桨船舶，传统螺旋桨结构会带来较大的运动、调节阻力，增加了空泡现象的产生，影响船舶的起滑性能，影响船舶推进装置的工作效率。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用于高速半浸桨船舶的、改善空泡现象、缩短起滑时间、提高船舶工作效率的螺旋桨及船舶。
4.一方面，提供了一种用于半浸桨船舶的螺旋桨，所述螺旋桨能够在驱动组件作用下绕第一轴线旋转，且所述螺旋桨能够在调节组件作用下以所述螺旋桨的一端为枢转点进行转动，所述螺旋桨包括：桨杆，连接所述驱动组件，所述桨杆能够在所述驱动组件的作用下绕所述第一轴线旋转；
5.桨叶，连接所述桨杆，包括连接所述桨杆的连接部、均匀分布在所述连接部上的多个第一叶片以及连接于所述第一叶片外侧的第二叶片；所述第二叶片能够沿径向方向相对于所述第一叶片运动；
6.导向件，一侧连接所述第一叶片，另一侧连接所述第二叶片；所述导向件能够对所述第二叶片的运动方向进行导向；
7.所述船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，所述第二叶片能够通过运动调整所述桨叶的直径，使所述桨叶直径与所述船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。
8.在一些实施例中，所述桨叶直径大于或等于400mm且小于或等于1000mm。
9.在一些实施例中，所述桨叶包括叶面，在所述桨叶的周向剖面处的所述叶面为拱形。
10.在一些实施例中，所述桨叶包括随边，所述随边与所述第一轴线的夹角大于或等于60
°
且小于或等于85
°
。
11.在一些实施例中，所述桨叶包括随边和导边，所述随边的厚度大于所述导边的厚度。
12.在一些实施例中，所述第一叶片具有远离所述连接部的端部和朝向所述连接部的根部，在所述随边处，所述端部到所述根部的厚度逐渐变大。
13.一方面，提供了一种半浸桨船舶，包括上述的螺旋桨，所述船舶还包括检测元件和连接所述检测元件的控制元件，所述检测元件用于检测所述船舶的额定航速，当所述额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，所述检测元件输出信号至控制元件，所述控制元件能够根据信号控制所述第二叶片运动，以调整所述桨叶的直径，使所述桨叶直径与所述船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。
14.在一些实施例中，所述调节组件包括纵倾机构和转舵机构，所述纵倾机构和转舵机构一端均连接所述螺旋桨，另一端连接所述船舶的尾板；所述纵倾机构能够调节所述螺旋桨在第一平面内相对于水面的升降角度；所述转舵机构能够调节所述第一平面相对于所述第一轴线的摆动角度；所述第二轴线和所述纵倾机构的中轴线相交形成所述第一平面。
15.在一些实施例中，所述升降角度大于或等于5
°
且小于或等于30
°
，所述摆动角度大于或等于5
°
且小于或等于75
°
。
16.在一些实施例中，所述桨叶包括至少4个所述第一叶片和至少4个所述第二叶片。
17.上述半浸桨船舶的螺旋桨，应用于叶片出水、入水更加频繁的中高速船舶时，叶片直径与船舶的长度相匹配，可以改善该类船舶的空泡现象，缩短起滑时间，提高该类船舶推进装置的工作效率；本技术可以实时地根据航速调整螺旋桨的直径，能够使船舶适应多种推进形式的需求。
附图说明
18.图1为本技术第一实施例的半浸桨推进装置安装在尾板的部分剖视图；
19.图2为本技术第一实施例的半浸桨推进装置去除部分驱动组件的立体示意图；
20.图3为本技术第一实施例的图半浸桨推进装置去除部分驱动组件的前视图；
21.图4为本技术第一实施例的图半浸桨推进装置去除部分驱动组件的俯视图；
22.图5为本技术第一实施例的螺旋桨的局部结构示意图；
23.图6为本技术第二实施例的螺旋桨桨叶的正视图；
24.图7为本技术第二实施例的螺旋桨桨叶的侧视图；
25.图8为本技术第二实施例的螺旋桨桨叶的径向剖面示意图。
具体实施方式
26.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
29.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.参阅图1，图1示出了本技术第一实施例中的双联式半浸桨推进装置安装在尾板2的剖视图，本实施例提供的半浸桨推进装置1适用于水上交通运输工具，设于水上交通运输工具的尾板2处。半浸桨推进装置1包括驱动组件10、推进组件20、调节组件30以及控制组件40。推进组件20与驱动组件10活动连接，驱动组件10提供给推进组件20动作的动力，推进组件20动作以驱动水上交通运输工具运动。进一步的，驱动组件10包括输出驱动力的输出轴(图中未示出)，输出轴绕第一轴线101旋转，推进组件20连接输出轴，在输出轴的作用下绕第二轴线203旋转。调节组件30的两端分别活动连接推进组件20和尾板2，调节组件30用于调节推进组件20的动作形态，以调节水上交通运输工具的运动速度、方向等运动状态。控制组件40与驱动组件10及调节组件30电连接，控制组件40控制驱动组件10以及调节组件30的工作并使其互相配合以使水上交通运输工具按照所需的运动方式运动。
33.具体的，驱动组件10包括原动机12、传动单元13以及驱动件14。原动机12用于输出驱动力，原动机12可以是柴油发动机、汽油发动机、电动机等，在此不做限制。传动单元13连接原动机12，传动单元13用于将原动机12输出的驱动调整至所需的范围内，例如：将原动机12输出的速度、扭矩、驱动方向根据实际需要进行调整以满足使用需求。驱动件14连接在传动单元13和推进组件20之间，用于将传动单元13输出的动力传递至推进组件20，使推进组件20按照实际需求进行动作。原动机12、传动单元13和驱动件14均沿所述第一轴线依次连接，在本实施例中，驱动件14的输出端作为驱动组件10的输出轴活动连接推进组件20的一端。
34.在其他实施例中，也可以不设置传动单元13、驱动件14中的一个或多个，将原动机12的输出端与推进组件20直接连接，通过电子控制方式实现原动机12输出的转速、扭矩、运动方向的调整。
35.半浸桨推进装置1至少具有工作状态和停机状态两种状态，半浸桨推进装置1在工
作状态时，驱动组件10和推进组件20工作，调节组件30可以工作也可以不工作。半浸桨推进装置1在停机状态时，驱动组件10、推进组件20以及调节组件30均不工作，半浸桨推进装置1可以维持图2所示的初始状态，此时第一轴线101和第二轴线203平行或重合。
[0036]“半浸”指的是半浸桨推进装置1在工作状态时推进组件20至少部分位于水面之上。推进组件20至少包括一个在驱动组件10的驱动作用下运动的螺旋桨，螺旋桨可以具有桨叶，桨叶与水作用以产生驱动水上交通运输工具运动的推力。半浸桨推进装置与其他类型的推进装置相比，具有较高的推进效率，桨叶高速运动时，其不但可获得较高的敞水效率，而且由于桨轴等附件露出水面，从而大大减小了附体阻力，另外，桨叶的直径可以不受其他结构的限制。进一步的，桨叶在水中运行时，桨叶的叶背压力降低形成吸力面，若某处的压力降至该处水的饱和蒸气压时，由水中逸出的蒸汽及其他气体即形成气泡附着在桨叶表面，形成空泡。空泡现象是螺旋桨表面剥蚀、振动、噪音以及性能恶化的主要原因。半浸桨桨叶运转时交替入水，所产生的空泡会被桨叶出入水时吸入桨叶附近的空气腔所代替，形成“通气”状态，空泡无法顺利形成，避免了桨叶表面被空泡剥蚀的现象，减少了桨叶的水下振动和噪音，提高了桨叶的使用寿命。
[0037]
参照图2所示，推进组件20与驱动组件10的输出轴连接，推进组件20至少包括两个并列设置的第一推进组件201和第二推进组件202。本技术揭示的实施例中，驱动组件10设置为两个，两个驱动组件10分别与第一推进组件201和第二推进组件202对应连接设置。在本实施例中，第一推进组件201和第二推进组件202结构、尺寸对应相同，因此，下文仅以其中一个推进组件为例进行介绍，对于相同结构不过多赘述。对应的，驱动组件10可以包括独立驱动第一推进组件201运动的第一驱动组件11和独立驱动第二推进组件202运动的第二驱动组件15，第一驱动组件11、第二驱动组件15结构类似。
[0038]
在其他实施方式中，也可以仅设置一个原动机12，相应的，驱动组件10还包括匹配一个原动机12的两套互相独立的传动单元及驱动件，原动机12同时输出相同方向、功率的驱动力，两套独立的传动单元可以根据需要改变驱动力的功率和方向，并通过驱动件将驱动力传递至推进组件20。
[0039]
第一推进组件201包括与输出轴传动连接的连接座220和与连接座220活动连接的螺旋桨210。连接座220内设有传动结构，以传递驱动组件10的驱动力至螺旋桨210。螺旋桨210在驱动组件10作用下绕第二轴线203旋转而与水作用，以推动水上交通运输工具前进。同时，螺旋桨210与连接座220转动连接，螺旋桨210整体能够通过连接座220在绕第二轴线203旋转运动的同时通过调节组件30实现多自由度的转动。
[0040]
螺旋桨210包括螺旋桨叶211、桨壳体212和桨杆213。螺旋桨叶211设置在桨杆213的一端，桨杆213另一端与连接座220活动连接，桨杆213受驱动力作用旋转，以带动螺旋桨叶211旋转。桨壳体212套设在桨杆213外部，一端靠近桨杆213，另一端靠近或活动连接至连接座220。螺旋桨叶211至少为4片，在本实施例中，如图5所示，桨叶为6片。
[0041]
螺旋桨叶211可以与桨杆213一体成型，也可以通过紧固组件214与桨杆213固定连接。进一步的，紧固组件214包括紧固座2142和紧固销2141。紧固座2142套设在桨杆213的末端，螺旋桨叶211设于紧固座2142和桨壳体212之间。紧固销2141与桨杆213固定连接，并将紧固座2142抵靠至螺旋桨叶211，以使紧固座2142限制螺旋桨叶211沿第二轴线203方向上的位置。紧固销2141能够防止紧固座2142朝远离螺旋桨叶211的方向运动。紧固座2142上设
有若干紧固槽2142a，桨杆213上设有贯穿桨杆213末端的连接孔2131，若干紧固槽2142a中的两个与连接孔2131位置对应，使得紧固销2141穿设于连接孔2131和紧固槽2142a形成的路径上。紧固销2141至少一端的直径均大于连接孔2131和紧固槽2142a的直径，以防止紧固销2141脱离。
[0042]
桨壳体212上设有加强鳍216和稳定鳍217。加强鳍216设于桨壳体212和调节组件30的连接处，即加强鳍216自第四连接头215处延伸。加强鳍216的两侧还对称地固定连接有加强筋，加强筋的材质可以选择与加强鳍216或桨壳体212不同的、强度更高的材质。稳定鳍217设于桨壳体212接触水面的一侧，在半浸桨推进装置1的工作状态，稳定鳍217部分或全部位于水中。稳定鳍217被固定或一体化到桨壳体212上，稳定鳍217能够在水上交通运输工具转弯等动作时辅助对抗螺旋桨210的动作。
[0043]
调节组件30包括纵倾机构310、转舵机构320以及联桨杆330。第一推进组件201和第二推进组件202的一端在水上交通运输工具尾板2的固定位置，第一推进组件201和第二推进组件202的另一端通过联桨杆330相互连接在一起。进一步的，联桨杆330连接在第一推进组件201和第二推进组件202的螺旋桨210之间，联桨杆330使得相邻的螺旋桨210的位姿可以同时被调节。相邻的螺旋桨210可以基本平行设置，联桨杆330与螺旋桨210垂直或异面设置。
[0044]
调节组件30至少包括两组，每组调节组件30包括纵倾机构310和转舵机构320。每组调节组件30分别对应第一推进组件201和第二推进组件202设置。纵倾机构310一端活动连接尾板2，一端活动连接螺旋桨210。转舵机构320一端活动连接尾板2，一端活动连接螺旋桨210。纵倾机构310能够进行伸缩运动，以用于调节螺旋桨210相对于水面的夹角，该夹角为螺旋桨210的升降角度，即纵倾机构310用于调节螺旋桨210在第一平面内的升降角度的大小，第二轴线203和纵倾机构310的中轴线相交形成第一平面。应当知道的是，第二推进组件202能够定义上述第一平面，在此不进行赘述。纵倾机构310通过控制螺旋桨210的升降，进而控制螺旋桨210浸入水中部分的体积从而控制阻力和推力。转舵机构320能够进行伸缩运动，以用于调节第二轴线203相对于第一轴线101在水平方向上的夹角，即调节第一平面相对于第一轴线101的夹角，该夹角为螺旋桨210的摆动角度。转舵机构320通过控制螺旋桨210的摆动来控制螺旋桨210相对于水上交通运输工具前进方向的夹角，进而使半浸桨推进装置1产生偏斜与前进方向的推力以使水上交通运输工具转向。
[0045]
纵倾机构310和转舵机构320的伸缩运动相互配合，使螺旋桨210能够以螺旋桨210的一端为枢转点转动，并使螺旋桨210定位在所需的预设位置。当需要螺旋桨210定位在所需的预设位置，即需要将摆动角度和升降角度固定为预设角度时，纵倾机构310和转舵机构320的伸缩运动过程能够固定在与所需预设角度相对应的伸缩行程处。具体的，升降角度的最大值小于或等于摆动角度的最大值，螺旋桨210与连接座220的连接的一端作为枢转点，使得螺旋桨210的另一端即自由端在椭圆形路径所限定的区域范围内绕第一轴线101转动，以调整到所需的位置。纵倾机构310伸缩运动的总行程小于或等于转舵机构320伸缩运动的总行程，以使升降角度的最大值小于或等于摆动角度的最大值。升降角度的最大值小于或等于摆动角度的最大值，可以使得调节组件30在对推进组件20的调节更加稳定，即使是在工作状态中，纵倾机构310和转舵机构320需要同时进行调节以完成水上交通运输工具不同运动状态的调整，例如偏转航线的同时需要提升推力加速，也可以保证水上交通运输工具
运动过程稳定，改善失控、运动不准确等问题。升降角度大于或等于5
°
且小于或等于30
°
，所述摆动角度大于或等于5
°
且小于或等于75
°
。进一步的，升降角度大于或等于10
°
且小于或等于20
°
，所述摆动角度大于或等于15
°
且小于或等于60
°
。在上述角度范围内，调节组件30的纵倾机构310和转舵机构320可以同时完成调节，且使得水上交通运输工具运动状态的切换更加稳定，克服阻力小，受力稳定，调节效率高。
[0046]
所述纵倾机构310和/或转舵机构320包括活塞杆和油缸，活塞杆一端连接油缸，另一端连接水上交通运输工具的尾板2或螺旋桨210，油缸一端连接活塞杆，另一端连接水上交通运输工具的尾板2或螺旋桨210，活塞杆能够在油缸中进行直线往复运动，以调节螺旋桨210的升降角度和摆动角度。在本实施例中，纵倾机构310和转舵机构320为液压装置，通过活塞杆在液压油缸中的往复运动带动螺旋桨210的运动。液压装置还包括泵、电源、储液器等，均设置在水上交通运输工具内部，即设置在尾板2远离螺旋桨210的对侧，液压装置还包括流体导管，流体导管穿过尾板2连接至液压油缸。
[0047]
转舵机构320与尾板2的连接处在竖直方向上的高度低于纵倾机构310与尾板2的连接处的高度。进一步的，纵倾机构310与尾板2通过第一连接座311连接，第一连接座311提供给纵倾机构310多自由度转动的连接结构，例如第一连接座311可设有球形关节、枢接结构等。转舵机构320与尾板2通过第二连接座321连接，与第一连接座311类似，第二连接座321提供给纵倾机构310多自由度转动的连接结构。第二连接座321在竖直方向上的高度低于第一连接座311在竖直方向上的高度。第二连接座321在竖直方向上的高度高于停机状态下推进组件20的位置。由于摆动角度的范围大于升降角度的范围，所以当第二连接座321位置更低时，能够保证调节过程的稳定性更高，转舵机构320、纵倾机构310与螺旋桨210的连接处受力方向、大小更均衡。
[0048]
在停机状态时，纵倾机构310与螺旋桨210设置在同一竖直平面内，即在此时，第一平面为一竖直平面，此时第一轴线101与第二轴线203平行或重合。纵倾机构310的中轴线与第一轴线101具有夹角α。转舵机构320设置在螺旋桨210远离联桨杆330的一侧。转舵机构320的中轴线在螺旋桨210所在平面内的投影与第一轴线101具有夹角β。夹角α与夹角β之比大于或等于0.9且小于或等于1.1。在夹角α与夹角β的比值范围内，纵倾机构310、转舵机构320与螺旋桨210三者延伸方向形成基本对称结构，调节过程中，上述三个结构的连接处受力更加稳定。结合上述第二连接座321的高度，也节省了转舵机构320伸缩结构的行程设置，以较短的行程实现较大的角度范围。
[0049]
纵倾机构310、转舵机构320和联桨杆330中的一个或多个通过连接组件340与螺旋桨210连接在同一位置。在本实施例中，纵倾机构310、转舵机构320和联桨杆330共同通过连接组件340连接至螺旋桨210的连接位置。如图3所示，连接位置与尾板2的距离为l1，推进组件20总长度(也可以为推进组件20位于尾板2外部的长度)为l。l1与l之比大于或等于0.5且小于或等于0.7，使得连接位置位于推进组件20的中部，进一步的，连接位置位于推进组件20的中部偏远离尾板2的部分。连接位置构成调节组件30调节过程中螺旋桨210动作的支点，支点位于中部偏后位置可以使调节过程中纵倾机构310和转舵机构320的动作更加省力，延长了纵倾机构310、转舵机构320以及连接组件340的寿命，增加了推进装置的结构稳定性。
[0050]
连接组件340包括第一连接头341、第二连接头342和第三连接头343。第一连接头
341连接纵倾机构310的一端，桨壳体212上还形成有第四连接头215，第一连接头341与第四连接头215活动连接，以使螺旋桨210和纵倾机构310活动连接。第一连接头341上还设有若干连接耳3411，第二连接头342和第三连接头343与连接耳3411活动连接，以使转舵机构320和联桨杆330最终与螺旋桨210活动连接。连接第二连接头342和第三连接头343的若干连接耳3411对称设置，以使调节过程中螺旋桨210的受力均衡。在其他实施例中，连接耳3411也可以设置在第四连接头215上。
[0051]
第二连接头342和第三连接头343结构相似，以第二连接头342为例，第二连接头342包括连接头本体3420、第一贯穿孔3421、第二贯穿孔3422和连接销3424。第一贯穿孔3421和第二贯穿孔3422形成于连接头本体3420的两端，第一贯穿孔3421和第二贯穿孔3422的延伸方向相互异面。连接销3424连接第二贯穿孔3422和连接耳3411。第一贯穿孔3421连接转舵机构320的一端。第一贯穿孔3421中部形成开口3423，开口3423朝向方向与第一贯穿孔3421延伸方向不同。开口3423与第一贯穿孔3421朝向垂直，使开口3423与第一贯穿孔3421的截面呈t形。联桨杆330或转舵机构320的一端与第一贯穿孔3421连接的一端相应也呈t形，t形的横向段与第一贯穿孔3421配合，t形的竖向段连接联桨杆330或转舵机构320，联桨杆330或转舵机构320一端设置在开口3423和第一贯穿孔3421中，该结构使得联桨杆330或转舵机构320与连接坚固、稳定。
[0052]
图6示出了第二实施例中的半浸桨船舶的螺旋桨的桨叶，本实施例与上一实施例相同的部件采用相同标号，在此不再进行赘述。本实施例的螺旋桨包括桨杆(图中未示出)和桨叶500。桨杆连接驱动组件20，能够在驱动组件20的作用下绕第一轴线501旋转。桨叶500连接桨杆，并跟随桨杆旋转绕第一轴线501旋转。
[0053]
船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节，且桨叶500的直径r与船舶的船身长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。进一步的，船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节，且桨叶500的直径r与船舶的船身长度之比大于或等于0.05且小于或等于0.12。对于传统的全浸式螺旋桨结构，一般只适用于低速大型船舶，全浸式的桨叶结构不能适用于半浸桨船舶。对于半浸桨船舶，推进过程与桨叶入水、出水过程的受力情况相关，不同的船舶尺寸所需的推力不同，需要针对船舶尺寸对桨叶的尺寸进行设计。进一步的，针对高速的半浸桨船舶，桨叶高速旋转下频繁的进行出水、入水操作，这对对桨叶的尺寸设计要求更高。上述尺寸的桨叶500针对中高速半浸桨船舶设计，降低了空泡现象的产生，结构稳定，且具有较高的推进效率。具体的，桨叶500直径r可以大于或等于400mm且小于或等于1000mm。进一步的，桨叶500直径r可以大于或等于500mm且小于或等于800mm。
[0054]
桨叶500包括连接桨杆的连接部520、均匀分布在连接部520上的多个第一叶片510和连接于第一叶片510外侧的第二叶片530。如图6所示，第二叶片530能够沿径向方向相对于第一叶片510运动，该径向方向为第一叶片510相对于桨杆的延伸方向。船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，第二叶片530能够通过运动调整桨叶的直径，使桨叶500直径与船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。对于半浸桨船舶，航速在不同阶段变化时，对于推进装置尤其是螺旋桨的提出了更高的要求，螺旋桨桨叶直径是影响推进效果的关键因素，实时地根据航速调整螺旋桨的直径，能够使船舶适应多种推进形式的需求，不需要更换螺旋桨就能实现同一船身结构下，航速、推进形式的相互适应，使得半浸桨推进装置及船舶的适应性更广。
[0055]
第一叶片510和第二叶片530之间还设有导向件540。导向件540一侧连接第一叶片510，另一侧连接第二叶片530。导向件540能够对第二叶片530的运动方向进行导向。在本实施例中，导向件540包括连接第一叶片510和第二叶片530中一个的滑轨、以及连接第一叶片510和第二叶片530中另一个的滑块。在其他实施例中，也可以是能够使第一叶片510和第二叶片530滑动连接的其他结构，在此不做限制。
[0056]
船舶还包括检测元件和电性连接检测元件的控制元件(图中未示出)，检测元件用于检测船舶的额定航速，当额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，检测元件输出信号至控制元件，控制元件能够根据信号控制第二叶片530运动，以调整桨叶500的直径，使桨叶500直径与船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。可以理解的是，桨叶500上还设有驱动件，用于根据控制元件的信号驱动第二叶片530运动。进一步的，多个第二叶片530可以分别被控制元件和驱动件控制，多个第二叶片530可以运动相同的距离或者不同的护理，可以使桨叶500的外周上形成非圆形的轮廓，满足半浸桨船舶在变速、转向等多种航行情况下的需要。
[0057]
第二叶片530的结构与第一叶片510相同，并匹配第一叶片510的外周形状。第二叶片530可以为半叶形结构，半叶形结构的长度与第二叶片530可运动的范围相适应。
[0058]
如图7、8所示，下面以第一叶片为例，介绍叶片的具体结构。第一叶片510至少为4片，在本实施例中，第一叶片510为5片。应当知道的是，在符合上述桨叶500直径比例的基础上，第一叶片510片数可以根据需要调整相应的间距，以保持第一叶片510的均匀分布。连接部520形成有贯穿的安装孔521，连接部520连接桨杆时，安装孔521套设于桨杆的一端。连接部520具有一定轴向宽度，第一叶片510呈螺旋形展开，并连接或一体成型在连接部520的外表面。
[0059]
第一叶片510包括叶面513、叶背514、随边511以及导边512。叶面513为由船舶尾部朝向船舶时所看到的桨叶500的一面，叶背514为相对叶面513的另一侧。桨叶500旋转时先接触水面或者在前的一侧面或侧边缘为导边512，与导边512相对的一侧面或侧边缘为随边511。在本实施例中，第二叶片530连接于第一叶片510的叶背514处，并且能够在叶背514上沿径向方向运动，以降低第二叶片530运动时，对于螺旋桨流场的影响。
[0060]
推进组件20至少包括两个并列设置的第一推进组件201和第二推进组件202，第一推进组件201和第二推进组件202分别包括两个螺旋桨210，联桨杆330连接两个螺旋桨210。在本实施例中，在驱动组件的作用下，相邻的两个螺旋桨分别朝向不同的方向旋转，以推动船舶前进，两个螺旋桨的桨叶关于镜像设置。
[0061]
对第一叶片510作周向剖面，周向剖面为与桨杆共轴的圆柱面与桨叶500相截所得的截面，也称为桨叶切面。第一叶片510的周向剖面大致为月牙形，即在周向剖面上，叶面513和叶背514的至少部分朝向同一个方向弯曲形成拱形。与传统桨叶结构不同，本实施例半浸桨桨叶的随边的厚度d大于导边的厚度。进一步的，在同一周向位置，叶片210从随边511到导边512之间的厚度先增加后减小或者至少部分逐渐减小。半浸桨运动时，桨叶吸力面从部分通气到全通气转变过程中有一个过渡区，在此区流动形态急剧变化，而且很不稳定，吸力面同时有空化和通气，喷溅加剧，在桨叶入水部分更加显著，推力系数下降很多。过渡区的脉动力很大，设计半浸桨时应避免工作在此区，即使要经过此区，也需要很快越过。因此，在上述结构中，桨叶在不同的浸水深度下都具有较为相似的效率，当桨叶处于过渡区
时，减小了螺旋桨推力和扭矩下降幅度，缩短了起滑时间，同时改善了倒车性能，提高了推进效率。
[0062]
进一步的，如图8所示，随边511与第一轴线具有夹θ,夹角θ大于或等于60
°
且小于或等于85
°
，使得第一叶片510整体上朝向远离船舶的一侧倾斜，改善了船舶倒车性能，提高了推进效率。
[0063]
第一叶片510还包括远离连接部520的端部515和朝向连接部520的根部516。随边511处在端部515的厚度到随边511在根部516的厚度逐渐增加，以增加第一叶片510的稳定性。
[0064]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0065]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准本技术。

技术特征：
1.一种用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述螺旋桨能够在驱动组件作用下绕第一轴线旋转，且所述螺旋桨能够在调节组件作用下以所述螺旋桨的一端为枢转点进行转动，所述螺旋桨包括：桨杆，连接所述驱动组件，所述桨杆能够在所述驱动组件的作用下绕所述第一轴线旋转；桨叶，连接所述桨杆，包括连接所述桨杆的连接部、均匀分布在所述连接部上的多个第一叶片以及连接于所述第一叶片外侧的第二叶片；所述第二叶片能够沿径向方向相对于所述第一叶片运动；导向件，一侧连接所述第一叶片，另一侧连接所述第二叶片；所述导向件能够对所述第二叶片的运动方向进行导向；所述船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，所述第二叶片能够通过运动调整所述桨叶的直径，使所述桨叶直径与所述船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。2.根据权利要求1所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶直径大于或等于400mm且小于或等于1000mm。3.根据权利要求1所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶包括叶面，在所述桨叶的周向剖面处的所述叶面为拱形。4.根据权利要求1所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶包括随边，所述随边与所述第一轴线的夹角大于或等于60
°
且小于或等于85
°
。5.根据权利要求1所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶包括随边和导边，所述随边的厚度大于所述导边的厚度。6.根据权利要求5所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述第一叶片具有远离所述连接部的端部和朝向所述连接部的根部，在所述随边处，所述端部到所述根部的厚度逐渐变大。7.一种半浸桨船舶，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的螺旋桨，所述船舶还包括检测元件和连接所述检测元件的控制元件，所述检测元件用于检测所述船舶的额定航速，当所述额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，所述检测元件输出信号至所述控制元件，所述控制元件能够根据信号控制所述第二叶片运动，以调整所述桨叶的直径，使所述桨叶直径与所述船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。8.根据权利要求7所述的半浸桨船舶，其特征在于，所述调节组件包括纵倾机构和转舵机构，所述纵倾机构和转舵机构一端均连接所述螺旋桨，另一端连接所述船舶的尾板；所述纵倾机构能够调节所述螺旋桨在第一平面内相对于水面的升降角度；所述转舵机构能够调节所述第一平面相对于所述第一轴线的摆动角度；所述第二轴线和所述纵倾机构的中轴线相交形成所述第一平面。9.根据权利要求8所述的半浸桨船舶，其特征在于，所述升降角度大于或等于5
°
且小于或等于30
°
，所述摆动角度大于或等于5
°
且小于或等于75
°
。10.根据权利要求1所述的用于半浸桨船舶的螺旋桨，其特征在于，所述桨叶包括至少4个所述第一叶片和至少4个所述第二叶片。

技术总结
本申请涉及一种用于半浸桨船舶的螺旋桨及半浸桨船舶，所述螺旋桨包括：桨杆；桨叶，连接所述桨杆，包括连接桨杆的连接部、均匀分布在所述连接部上的多个第一叶片以及连接于第一叶片外侧的第二叶片；第二叶片能够沿径向方向相对于所述第一叶片运动；船舶额定航速大于或等于30节且小于或等于80节时，第二叶片能够通过运动调整所述桨叶的直径，使桨叶直径与船舶长度之比大于或等于0.03且小于或等于0.15。本申请通过叶片结构设计与船舶的长度匹配，应用于额定航速在一定范围内的船舶时，可以改善该类船舶的空泡现象，缩短起滑时间，提高该类船舶推进装置的工作效率；本申请可以实时地根据航速调整螺旋桨的直径，能够使船舶适应多种推进形式的需求。推进形式的需求。推进形式的需求。


技术研发人员：周剑 史宗鹰 辛公正 丁恩宝 周伟新
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1