專利名稱：有輪邊的槳扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于主動對流體作功的漿扇。
現(xiàn)有的漿扇一般由轉(zhuǎn)軸及固定在其上的漿葉所組成。它的主要工作區(qū)在0.7個葉長處，從0.7葉長處到葉端是運動速度最快的區(qū)域，按面積，該區(qū)域占整個漿扇旋轉(zhuǎn)面積的一半左右，按產(chǎn)生的作用力，該區(qū)域占75％以上。普通的螺旋漿在這一區(qū)域，由于葉端損失，漿葉正壓面與負壓面的壓差反而下降，在葉端處幾乎降到0。葉端是漿葉運動速度最快的位置，但卻是普通漿扇損耗最大有效功率貢獻為零的位置，葉端損失嚴重，因此現(xiàn)有漿扇的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化為流體軸向動能的效率較低，并且還有漿葉厚，原材料用量大，葉端正負壓葉面之間以及與周圍介質(zhì)之間均無穩(wěn)固界面易受外界條件影響的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種有輪邊的漿扇，它能彌補現(xiàn)有漿扇的上述不足。
本發(fā)明的漿扇，有一旋轉(zhuǎn)軸，上面裝有漿葉，其特征是通過各漿葉的葉端固定一圓形輪邊。
本發(fā)明的漿扇旋轉(zhuǎn)阻力小，作用力集中，方向性好，完全消除了葉端損失，使?jié){葉的主要工作區(qū)從0.7葉長處擴展到葉端，將轉(zhuǎn)軸上真實功轉(zhuǎn)換成流體中通流功的效率提高了40％以上，在超音速條件下將軸的旋轉(zhuǎn)力高效地轉(zhuǎn)換為推力，其效率比渦噴渦扇發(fā)動機高約60％，同時還提高了結(jié)構(gòu)強度。
下面通過實施例和


本發(fā)明。
附圖為本發(fā)明的漿扇結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1本發(fā)明的漿扇有旋轉(zhuǎn)軸(2)，上面裝有漿葉(3)，轉(zhuǎn)角為45°，將其置于沖壓成型的具有相應(yīng)內(nèi)徑的薄圓筒即輪邊(1)內(nèi)，后者焊接在各漿葉(3)的葉端上。輪邊(1)的寬度為0.1米，內(nèi)徑為0.8米，其板面與旋轉(zhuǎn)軸(2)平行，環(huán)繞后者一圈。輪邊(1)是一個表面十分光滑的回轉(zhuǎn)體，它與帶動它旋轉(zhuǎn)的軸(2)同心。工作時輪邊(1)在旋轉(zhuǎn)方向上只產(chǎn)生摩擦阻力，后者損耗的功率只占漿扇輸出功率的千分之幾到百分之幾。而且隨轉(zhuǎn)速的提高，這部分損耗還會相對減少。實驗已經(jīng)證明，本產(chǎn)品的阻力小于相同尺寸的普通漿扇的阻力。
本發(fā)明的產(chǎn)品在形狀上是軸對稱的，所以徑向作用于輪邊(1)上的力相互抵消，合力為零(重力除外)。由于漿葉(3)、輪邊(1)和輪彀(2)連成了多個三角形和工字形，因而大大地增強了本漿扇的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性和承載能力。與普通螺旋漿比較，可以減薄漿葉厚度，這樣既減輕了重量，又降低損耗。
下面從理論上按已知的下述公式計算一下本實施例以大氣為介質(zhì)的靜態(tài)推力FF＝PAV平V平式中P為空氣密度0.125公斤秒2/米4，A為輪形漿扇的面積0.5米2(漿扇的直徑為0.8米)，V平為空氣平均流速。在本實施例設(shè)葉尖速度V尖為550米/秒，這是美國IRPTET計劃達到的壓氣機葉尖的速度。計算中未考慮氣體可壓縮性的影響。在本實施例中葉尖速度最大，中心為零，因此用上述公式計算F時其中的速度應(yīng)取其平均值，可以證明在此情況下V平2＝0.5V尖2。于是得出F＝0.5PAV尖2＝9453(公斤力)再用已知的平板阻力公式{參照許維德著《流體力學(xué)》(國防工業(yè)出版社79年12月出版)P253 P259摩擦阻力計算公式}計算本裝置輪邊產(chǎn)生的阻力Z，以便估計輪邊損耗占輸出功率的百分數(shù)Z＝0.5CPVVM式中C為阻力系數(shù)，P為空氣密度，V為V尖，M為輪邊面積，輪邊展開即為一長方形板，其長L＝2πR＝2.5米，它的內(nèi)外表面積之和M＝0.5平方米。上式中的阻力系數(shù)可由下式求出C=0.455(lgR)2.58=0.0021]]>其中R為雷諾數(shù)可由下式求出R=L×V1.45×0.00001=2.5×5501.45×0.00001=94827586]]>于是Z＝0.5CPV尖2·M＝0.5×0.0021×0.125×5502×0.5＝19.85(公斤力)如不考慮力矩因素，則輪邊阻力與總推力之比
從以上粗略估算不難得出結(jié)論，即使輪邊的阻力比以上估計值大到10倍，它的阻力也不過是總推力的2.1％而已。
實施例2 在水槽中，用直徑150MM的漿扇以海水為介質(zhì)做試驗，漿扇的輪邊用0.5MM厚金屬沖壓制成，無焊縫，漿葉葉端與輪邊用錫焊固定，輪邊寬20MM，輪形漿扇轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分，據(jù)此可以得出V尖＝10.8米，于是用下述公式可以算出F＝0.5PAV尖2＝107(公斤力)其中P為海水密度104公斤秒2/米4，A為漿扇的面積，在本實施例中
下面仿照實施例1計算出本漿扇的輪邊產(chǎn)生的阻力ZZ＝0.5CPV尖2M＝0.388公斤力，在本實施例中輪邊的長度L＝π·0.15米＝0.47米，輪邊面積M＝2×0.47米×0.020米＝0.0188米2。
最后，仿照實施例1估算出輪邊阻力與總推力之比
這就是說，在介質(zhì)為海水的情況下，輪邊的推力只占總推力的3.6‰。
本發(fā)明的漿扇用作風扇時，在輪邊(1)上設(shè)有風扇減壓孔(4)。
權(quán)利要求
1.一種有輪邊的漿扇，有一旋轉(zhuǎn)軸(2)，上面裝有漿葉(3)，其特征是通過各漿葉(3)的葉端固定一圓形輪邊(1)。
2.如權(quán)力要求1所述的漿扇，其特征是所述的輪邊(1)為一表面光滑的圓形回轉(zhuǎn)體，它與旋轉(zhuǎn)軸(2)同心。
3.如權(quán)力要求1所述的漿扇，其特征是所述的輪邊(1)上有減壓孔(4)。
全文摘要
一種有輪邊的槳扇,有一旋轉(zhuǎn)軸(2),上面裝有槳葉(3),其特征是通過各槳葉(3)的葉端固定一圓形輪邊(1)。本發(fā)明的槳扇旋轉(zhuǎn)阻力小,作用力集中,方向性好,完全消除了葉端損失,使槳葉的主要工作區(qū)從0.7葉長處擴展到葉端,將轉(zhuǎn)軸上真實功轉(zhuǎn)換成流體中通流功的效率提高了40%以上,在超音速條件下將軸的旋轉(zhuǎn)力高效地轉(zhuǎn)換為推力,其效率比渦噴渦扇發(fā)動機高約60%,同時還提高了結(jié)構(gòu)強度。
文檔編號F04D19/00GK1172218SQ9710602
公開日1998年2月4日 申請日期1997年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月4日
發(fā)明者韓瑋, 韓琳, 李向宇, 李向群 申請人:韓瑋