專利名稱：在前向和后向運動中抑制葉片和在后向運動中控制葉片間距的順位螺旋槳的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選為船用的變距類型的螺旋槳，即能夠在運行期間自動改變葉片的流體動力間距以確保在不同使用條件下的高性能的螺旋槳。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有自動變距功能的螺旋槳，所述螺旋槳也可用于后向驅動的航行。
背景技術：
有人使用可進行后向驅動航行的螺旋槳已有一段時間，特別是位置可在適于前向航行的第一葉片間距和適于后向航行的第二葉片間距之間交替的螺旋槳。螺旋槳的葉片位于一角度，這個角度能夠使推進器的旋轉方向相對于使船只前向運動的旋轉方向反轉。例如，屬于Massimiliano Bianchi的專利文件IT1052002公開了如何制造特別用于帆船的螺旋槳，其中驅動軸和螺旋槳管筒通過兩個與該螺旋槳的軸共面且垂直的齒相互耦合。當螺旋槳靜止時，葉片處于只產生最小阻力的“順”位，驅動軸的齒和螺旋槳管筒的齒互相間隔開，這使得接下來沿一個方向和另一個方向對驅動軸的旋轉驅動會致使驅動軸在一定的角度范圍內空轉，在具有小齒輪和大齒輪的適當?shù)倪\動機構的作用下，所述空轉對應于葉片相對于圓柱形管筒的旋轉。

當驅動軸到達與螺旋槳管筒接觸的位置時，它們之間的相對旋轉被阻止，葉片定位在預設的流體動力間距。通過這種方式，根據(jù)驅動軸相對于螺旋槳管筒的旋轉方向，螺旋槳的葉片可到達第一間距繼而到達適于船只前向運動的一定迎角，也可到達適于船只后向運動的第二間距。然而，使用上述類型的螺旋槳，在螺旋槳的運行條件改變時不可能得到離散變化的或者連續(xù)變化的流體動力間距。也就是說，一旦在設計階段確定了用于驅動船只前進的最適合的葉片間距和用于后向驅動船只的最適合的葉片間距，則操作員在操作螺旋槳期間不能夠再改變旋轉角度以改變葉片間距。換句話說，使用這種類型的螺旋槳，只能夠到達一個用于前向運動的葉片間距和一個用于后向運動的葉片間距，在設計階段已經(jīng)提前確定這兩個葉片間距。由于這個原因，當這些螺旋槳安裝在與它們設計時對應的推進器不同的推進器上時，在效率上會降低螺旋槳的性能。事實上，也可根據(jù)推進器的性質(特別是可輸送的扭矩和可達到的旋轉速度)來確定螺旋槳的用于前向驅動和后向驅動的最優(yōu)葉片間距。在這種情況下，只能通過拆卸螺旋槳和更換輪轂或者螺旋槳管筒來處理螺旋槳的內部以改變螺旋槳的葉片間距，或者通過機械加工這些元件來改變螺旋槳的葉片間距。只有通過執(zhí)行這些操作，驅動軸相對于螺旋槳管筒的相對旋轉才能根據(jù)安裝和使用要求使葉片處于所需的間距。當然，螺旋槳的使用者不能夠獨自拆卸螺旋槳和替換或者機械加工它的部件，由于這個原因，需要專業(yè)的操作員來操作或者必須將螺旋槳送至制造商。在現(xiàn)有技術中，還存在這樣的螺旋槳，在這些螺旋槳中，通過螺旋槳驅動器可使葉片的流體動力間距自動變化。一般來說，這種螺旋槳包括:圓柱形螺旋槳管筒，螺旋槳葉片以與螺旋槳管筒的軸橫向垂直的方向樞設在螺旋槳管筒上，或者更一般地說，以垂直于螺旋槳的前向軸的方向樞設在螺旋槳管筒上；以及與螺旋槳管筒共軸耦合的驅動軸。螺旋槳還配置有用于將旋轉運動從驅動軸傳送至螺旋槳管筒的裝置，以及運動機構，該運動機構用于調整每一葉片相對于其樞設在螺旋槳管筒上的軸的旋轉運動，并優(yōu)選地適于將驅動軸的旋轉運動轉換成每一葉片繞其樞轉軸的旋轉運動。為了使上述運動機構的運行可將驅動軸的旋轉轉換成葉片的旋轉，該運動傳送裝置允許驅動軸在至少一段預設的角度范圍內相對于螺旋槳管筒空轉。由于上述運動機構的調整/轉換，驅動軸在該角度范圍內相對于螺旋槳管筒的空轉，會致使葉片相對于螺旋槳管筒旋轉，因此會改變葉片相對于流體的迎角，從而改變流體動力間距。屬于Max Pro p S.r.1.的專利文件W02008/075187描述了這種類型的螺旋槳，其中驅動軸相對于螺旋槳管筒的相對旋轉通過設于它們之間的彈性元件來調整，該彈性元件可在運行期間連續(xù)調整葉片間距。特別地，該彈性元件可使葉片在運行期間位于最佳的間距，以平衡作用在螺旋槳上的力(主要是推進器產生的驅動力矩，以及阻力矩)，直到達到平衡位置。雖然可保證船只在前向運動期間的效率高性能，但是這種類型的螺旋槳不能夠用于后向驅動航行，這是因為后向驅動的葉片間距值與前向驅動的葉片間距值相關聯(lián)。換句話說，這兩個葉片間距不是相互獨立的，由于這個原因，不能夠調整后向驅動航行的葉片間距，因為這種調整會改變前向驅動的葉片間距，使得其不再是最佳值。本發(fā)明的一目的是提供一種變距螺旋槳，所述變距螺旋槳可在前向驅動期間自動調整葉片間距，而不具有上述的現(xiàn)有技術中存在的限制和缺點，還可用于后向驅動航行。本發(fā)明的另一目的是提供一種螺旋槳，所述螺旋槳可在前向驅動期間自動調整葉片間距，同時允許使用者快速和簡單地改變后向驅動航行的葉片間距，而不需要拆卸螺旋槳或機械加工螺旋槳的內部部件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的這些和其它目的通過如第一項獨立權利要求和后面的從屬權利要求所述的變距螺旋槳來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的變距螺旋槳包括:可旋轉地樞設在圓柱形螺旋槳管筒上的至少一個葉片；驅動軸，所述驅動軸耦合至推進器且共軸地設于螺旋槳管筒內；耦合至驅動軸或者螺旋槳管筒、和上述葉片的運動機構，所述運動機構用于調整一個或多個葉片繞其樞設在螺旋槳管筒上的軸的旋轉運動；以及用于將驅動軸旋轉耦合至螺旋槳管筒的裝置；所述螺旋槳配置成提供一個或多個葉片繞其樞轉軸相對于螺旋槳管筒作旋轉運動的至少一個非空角度范圍，或者反之亦然。用于將驅動軸旋轉耦合至所述螺旋槳的圓柱形管筒的裝置包括:設于驅動軸和圓柱形管筒之間的至少一個彈性元件，所述彈性元件優(yōu)選為至少在推進器驅動所述驅動軸按照至少一個旋轉方向旋轉時起作用；和設于驅動軸和圓柱形螺旋槳管筒之間的至少一個中間元件。所述中間元件配置有與驅動軸接觸的第一和第二接觸表面，第一接觸表面和第二接觸表面互相隔開一角度空間，以便驅動軸相對于中間元件旋轉。優(yōu)選地,驅動軸沿逆時針方向的旋轉用于驅動前向航行，而沿順時針方向的旋轉用于驅動后向航行。但是，系統(tǒng)在具有相對于圖1所示的實施例的鏡像圖的剖面時也可同等地運作。在這種情況下，驅動軸沿順時針方向的旋轉用于驅動前向航行，而沿逆時針方向的旋轉用于驅動后向航行。根據(jù)一可能的實施例，驅動軸配置有至少一個驅動部分，螺旋槳管筒的內部配置有至少一個從動齒，中間元件的形狀配置成可直接或間接地設于驅動部分和從動齒之間。彈性元件設于中間元件和從動齒之間，從而在驅動軸繞兩個旋轉方向旋轉時調整驅動軸和圓柱形管筒之間的相對旋轉；驅動部分配置成分別與中間元件的第一和第二接觸表面哨合。當沿逆時針方向驅動推進器時，S卩如上所述優(yōu)選地用于驅動前向航行，驅動軸到達與中間元件的第一接觸表面嚙合的位置，以使中間元件相對于圓柱形螺旋槳管筒旋轉，從而克服被壓縮的彈性元件帶來的阻力。驅動軸和中間元件相對于圓柱形螺旋槳管筒的相對旋轉會使葉片相對于圓柱形螺旋槳管筒旋轉至最佳的迎角，從而得到適合給定的運行條件的最佳流體動力間距。事實上，彈性元件可平衡作用在螺旋槳上的力，特別能夠平衡推進器產生的驅動力矩以及由于摩擦和流體的阻力而產生的阻力矩。優(yōu)選地，所述同一彈性元件還可吸收螺旋槳在前向驅動運行期間所受到的任何沖擊。當推進器驅動驅動軸沿順時針方向旋轉(優(yōu)選地用于驅動后向航行)時，驅動軸到達與中間元件的第二接觸 表面嚙合的位置。 在驅動軸和中間元件之間的角度空間內，驅動軸相對于中間元件的相對旋轉可實現(xiàn)適合后向驅動航行的流體動力間距。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳可選擇和改變適合后向驅動航行的葉片間距，不需要拆卸或更換輪轂、驅動軸或螺旋槳管筒。事實上，螺旋槳配置有用于調整驅動軸相對于中間元件的旋轉的角度空間的裝置，從而比較容易調整最適合后向驅動航行的一個或多個葉片的流體動力間距。優(yōu)選地，這些用于調整旋轉角度空間的裝置設于驅動軸的驅動部分和中間元件的第二接觸表面之間，以在驅動軸沿第二旋轉方向旋轉時限制驅動軸和圓柱形螺旋槳管筒之間的旋轉。根據(jù)一優(yōu)選實施例，用于調整驅動軸相對于中間元件的旋轉角度空間的裝置包括安裝在插件上的至少一個校準棒。可更換校準棒，以便使用者快速和簡單地選擇和改變用于后向驅動航行的葉片的流體動力間距，而省去拆卸螺旋槳的麻煩。事實上，校準棒被限制在插件上，該插件比較易于安裝，和/或可通過移除螺旋槳的頂殼或尾殼來簡單更換插件。根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳的另一實施例，用于調整驅動軸和中間元件之間的相對旋轉角度的裝置包括一個或多個金屬銷，所述一個或多個金屬銷安裝在驅動軸的驅動部分和中間元件的第二接觸表面之間的角度空間內。


下面將結合范例和以下附圖來描述本發(fā)明，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將更加顯而易見。其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的一可能實施例的螺旋槳在垂直于輪轂的平面上的截面圖；圖2和2A是根據(jù)本發(fā)明的兩個可能實施例的安裝有用于調整角度α的裝置的螺旋槳在垂直于輪轂的平面上的截面圖；圖3是根據(jù)圖2的螺旋槳的后部的分解圖；圖4是根據(jù)圖2的螺旋槳的后部的分解圖更換插件的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一可能實施例的螺旋槳在垂直于輪轂的平面上的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一可能實施例的螺旋槳在垂直于輪轂的平面上的截面圖；以及圖7A-7D所示為根據(jù)本發(fā)明的四個可能實施例的螺旋槳的彈性元件。
具體實施例方式圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的變距螺旋槳，所述變距螺旋槳優(yōu)選用于海事用途，并可用于后向驅動航行。

與屬于Massimiliano Bianchi的專利文件ΙΤ1052002中所描述的螺旋槳相同，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳包括中空的圓柱形管筒3和由推進器驅動的驅動軸(附圖中未示出)?？筛鶕?jù)已知的方法將驅動軸約束在輪轂2上，或者輪轂2可包括驅動軸的一端。螺旋槳輪轂2共軸地耦合至圓柱形管筒3，以將旋轉運動從驅動軸傳送至圓柱形管筒，這將在下面更詳細地描述。螺旋槳葉片(附圖中也未示出)樞設在螺旋槳管筒上，從而螺旋槳葉片可繞它們的樞轉軸旋轉；換句話說，葉片可沿與螺旋槳輪轂2所限定的軸垂直的軸旋轉，所述螺旋槳輪轂2限定的軸與螺旋槳在前向和后向運動過程中的驅動方向一致。根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳還包括運動機構，所述運動機構用于將驅動軸的旋轉運動(從而將被約束在驅動軸上的螺旋槳輪轂的旋轉運動)轉換成每一所述葉片繞其樞設在所述螺旋槳管筒上的軸的旋轉運動。具體而言，當驅動軸、從而輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉非空角度(或者反之亦然)時，所述運動機構使葉片繞它們的樞轉軸旋轉，從而改變相對于流體的迎角(從而改變流體動力間距)。例如，用于轉換旋轉運動的運動機構(附圖中未示出)屬于這樣的類型，即包括截錐形小齒輪，所述截錐形小齒輪集成在每一葉片的根部(即葉片位于螺旋槳管筒內的端部)。螺旋槳輪轂配置有集成有一中央截錐形小齒輪的大齒輪，所述中央截錐形小齒輪與相應葉片的小齒輪永久嚙合，以致于中央小齒輪相對于圓柱形螺旋槳管筒的旋轉致使葉片繞其各自樞設在螺旋槳管筒上的軸相應旋轉，或者反之亦然。每一葉片繞它的軸的旋轉會改變相對迎角，從而改變螺旋槳的流體動力間距。因此，驅動軸或輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3的旋轉會使葉片按照一角度旋轉，所述角度自然地是輪轂2與圓柱形螺旋槳管筒3之間的相對旋轉角度的函數(shù)。當然，上述的運動機構可被同等功能的裝置取代，通過驅動軸、從而輪轂2與圓柱形螺旋槳管筒3之間的相對旋轉，所述裝置可改變流體動力間距，將驅動軸的旋轉運動轉換成葉片繞它們的樞轉軸的旋轉，反之亦然。從圖1可看出，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳包括裝置8、10、11和12，當推進器驅動驅動軸、從而驅動螺旋槳輪轂2沿兩個方向旋轉時，這些裝置用于將驅動軸旋轉耦合至圓柱形
管筒3.下面將更明顯的是，用于將驅動軸旋轉耦合至圓柱形螺旋槳管筒3的裝置8、10-12，使驅動軸和圓柱形螺旋槳管筒3之間可在非空角度范圍內相對旋轉，從而改變螺旋槳的葉片間距。這些用于旋轉耦合的裝置10-12包括設于輪轂和螺旋槳管筒3之間的中間元件11。中間元件配置有與輪轂2接觸的(或者直接與驅動軸接觸的)第一和第二接觸表面20和21，所述第一和第二接觸表面互相隔開一角度空間，以便輪轂相對于中間元件旋轉，所述角度空間在附圖中標示為a。驅動軸相對于中間元件11旋轉的所述角度空間(角度α )可通過適當?shù)难b置來調整，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳配置有所述裝置，下面將特別根據(jù)圖2和2Α詳細描述所述裝置。根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳的輪轂2或者驅動軸包括驅動部分10，即圓周直徑比輪轂2更大的扇形部分，其適于通過中間元件11與設置在圓柱形螺旋槳管筒3的內表面上的從動齒12嚙合。中間元件11設于螺旋槳輪轂2和圓柱形螺旋槳管筒3之間的圓周間隙內，并且部分占據(jù)所述圓周間隙。所述間隙使得輪轂2、從而驅動軸可相對于圓柱形螺旋槳3在一定的角度范圍內旋轉，以便可通過用于轉換旋轉運動的運動機構來改變葉片的流體動力間距。從附圖中可看出，驅動部分10在兩個不同的位置與中間元件11嚙合。換句話說，中間元件11配置成包括取決于驅動軸以及因此輪轂2的旋轉方向而與驅動部分10接觸的兩個接觸表面20和21。第一表面20設定為:當驅動軸以及因此螺旋槳輪轂2被驅動而沿逆時針方向旋轉時,第一表面20與驅動部分10接觸。相反，當推進器的旋轉方向反轉時，輪轂20的驅動部分10沿順時針方向到達與中間元件11的第二表面21接觸的位置。優(yōu)選地，沿逆時針方向的旋轉用于前向運動，而順時針方向的旋轉用于后向驅動運動。使用者可調整中間元件11的兩個接觸表面20和21之間的角度空間α，由于所述角度空間α，使用者可快速和簡單地改變葉片間距以用于后向驅動航行，這將在下面更詳細地描述。當推進器驅動螺旋槳輪轂沿逆時針方向旋轉(優(yōu)選為用于船只的前向運動)時，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳可自動和連續(xù)地改變葉片的流體動力間距，從而保證在使用過程中的高性能。事實上，用于將驅動軸旋轉耦合至圓柱形螺旋槳管筒3的裝置8、10_12還包括彈性元件8，所述彈性元件8設于螺旋槳管筒和驅動軸之間的耦合位。彈性元件8可自動調整螺旋槳的流體動力間距，這是因為彈性元件8可在不同使用條件下調整輪轂和圓柱形管筒之間的相對旋轉，平衡作用在螺旋槳上的力，特別是平衡推進器所產生驅動力矩和作用在螺旋槳葉片上的流體動力所產生的阻力矩。從圖1可以看出，彈性元件8設于中間元件11和集成在圓柱形螺旋槳管筒上的從動齒12之間的圓周間隙內，在推進器使驅動軸沿逆時針方向旋轉時，所述彈性元件8抑制驅動軸或輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3的旋轉，反之亦然。特別地，所述彈性元件可由彈簧8構成，其端部被約束在中間元件11的凸出部15和螺旋槳管筒3的從動齒12上。通過抑制輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3的旋轉，彈簧8可使輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3的角位移隨著作用在彈簧8上的力而變化，從而隨著驅動軸的驅動力矩和通過葉片傳送至所述圓柱形螺旋槳管筒3的阻力矩而變化。因此，通過彈簧8，驅動軸以及因此輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉的角度范圍可隨螺旋槳I的運行狀態(tài)而變化，當然也可隨所述彈簧的彈性性質而變化。具體而言，當推進器輸送沿逆時針方向的旋轉時，驅動部分10與中間元件11的第一接觸表面20的至少一部分嚙合，并且擠壓彈簧8，從而抑制輪轂2和螺旋槳管筒3之間的相對旋轉。如上所述，由于驅動軸(或輪轂2)與圓柱形螺旋槳管筒3之間相對旋轉的角度相應地決定了葉片旋轉的迎角，當外部條件、特別是作用在葉片上的阻力矩以及驅動力矩發(fā)生改變時，彈簧8的彈性響應會相應地發(fā)生變化，因此驅動軸相對于圓柱形螺旋槳管筒3的可能旋轉角度也會改變。這使得當這些外部條件改變時，葉片連續(xù)地旋轉，并相應地改變葉片相對于驅動方向的迎角，所述驅動方向對應于驅動軸的軸線。此外，由于葉片以可繞其樞轉軸自由旋轉的方式被約束在圓柱形螺旋槳管筒3上，并以集成的方式被旋轉約束在驅動軸或輪轂2上，當不存在驅動力矩時，作用在葉片上的流體動力應力、以及彈簧8向其未形變狀態(tài)的彈性恢復作用傾向于使驅動軸或輪轂旋轉至如圖1所示的初始位置。在設計階段所限定的所述初始的或“未運行時”的位置可對應于葉片的“順”位，即葉片可提供最少流體動力阻力的位置；例如，如果螺旋槳安裝在帆船的推進器上，并因此在關閉馬達的推進力時要求提供盡可能少的對前向運動的阻力，則該位置特別便利。一般來說，當驅動部分10位于中間元件11的接觸表面20和21之間的角度空間α的中間位置時，可得到葉片的“順”位。在“未運行”位置，葉片相對于輪轂處于預設的位置，所述預設的位置稱為“基”間距或初始間距，其可由使用者通過在現(xiàn)有技術中已知的調整裝置來手動地確定和調整。此外，必須注意的是，在如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例的螺旋槳中，當螺旋槳沒有運行且處于“未運行”狀態(tài)時，彈性元件8 (特別是設于中間元件11和從動齒12之間的彈簧)配置成在未形變狀態(tài)下被拉伸，以致于當沒有驅動力矩施加在驅動軸上時，中間元件11的凸出部15不會到達與螺旋槳管筒3的從動齒12嚙合的位置。請再次參考圖1，當推進器的旋轉方向反轉以優(yōu)選地進行后向驅動航行、從而輪轂2沿順時針方向旋轉時，螺旋槳可實現(xiàn)適于后向驅動航行的葉片間距。具體而言，由如圖1所示的“未運行”位置開始，輪轂2沿順時針方向旋轉一角度(如圖中所標示的α )，直到到達與中間元件11的第二接觸表面21接觸的位置。

如上所述，輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉，特別是驅動部分10相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉角度α，直到驅動部分10到達與中間元件11的第二表面21接觸的位置，這可改變葉片的間距以得到適于后向驅動航行的間距。螺旋槳的用于后向驅動航行的所述葉片間距是預先確定的，其取決于輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3沿順時針方向的旋轉角度α。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳使得使用者可改變適于后向驅動航行的葉片間距，而不需要完全拆卸螺旋槳，也不需要通過更換或機械加工驅動軸、輪轂或螺旋槳管筒來對螺旋槳的內部進行處理。事實上，使用者可通過改變驅動軸(或輪轂2)相對于螺旋槳管筒3的旋轉角度α，即改變輪轂2的驅動部分10要達到與中間元件11的第二表面21接觸的位置所需的旋轉角度，來人工改變適于后向驅動航行的葉片間距。事實上，從圖2和2Α可看出，螺旋槳配置有用于改變驅動軸(從而輪轂)相對于中間元件11的旋轉角度空間α的裝置。如圖2、3和4所示，用于調整角度α的所述裝置優(yōu)選為包括校準棒30，所述校準棒30安裝在驅動部分10和中間元件11之間。通過這種方式，可減小輪轂2的驅動部分10到達與中間元件11的第二表面21嚙合的位置所需的旋轉角度α。可通過增加或減小與所安裝的校準棒30的尺寸相等的角度Y，來改變輪轂2相對于螺旋槳管筒3的旋轉角度α。因此，根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳在輪轂沿逆時針方向旋轉時可自動改變葉片的間距，而在輪轂沿順時針方向旋轉時，葉片可達到適于后向驅動航行的預設的流體動力間距，在使用前可通過改變校準棒30來簡單和快速 地改變所述流體動力間距。事實上，如圖2所示，螺旋槳的使用者可通過在驅動部分和中間元件11的第二表面之間安裝不同尺寸的校準棒來改變選擇的迎角，從而改變輪轂和圓柱形螺旋槳管筒之間的旋轉角度α。當然，在本說明書的此處顯而易見的是，在設計階段，可以通過減小或增大中間元件11或驅動部分10的尺寸，從而基本上改變輪轂在到達與中間元件11的第二表面21接觸的位置之前可旋轉的圓周間隙(如圖1所示的角度α )，來確定適于后向驅動航行的葉片間距。使用者可根據(jù)個人使用要求和螺旋槳所要耦合的推進器，進一步簡單和快速地改變用于后向驅動航行的葉片間距，特別是不需要拆卸螺旋槳的部件。從圖3和4可以看出，更換校準棒30的操作非常簡單，不需要專業(yè)的技工來操作。事實上，圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳的后部的分解圖，其中校準棒30被緊固在插件31上，插件31通過一對螺絲32和33或類似的裝置被約束在端部40上。使用者可選擇多個插件，每一插件配置有一校準棒，每一插件所配置的校準棒的尺寸互不相同。通過簡單移除螺旋槳的頂殼而容易從外面接觸到螺旋槳的端部(附圖中未示出)。由于這個原因，使用者可通過一些簡單的操作，即將插件31更換為另一個配置有所需尺寸的校準棒的插件，來調整適于后向驅動航行的流體動力間距。特別地，如圖4所示，一旦已經(jīng)移除螺旋槳的頂殼，使用者可自由接觸用于約束插件31的所述端部。接下來，移除用于將插件約束在端部的螺絲，然后拉出插件。為了方便拉出插件的操作，可設置套管34以從端部移除插件。最后，使用者可插入配置有所需尺寸的校準棒30的新的插件31，最后通過螺絲32和33來固定插件31。如圖2A所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的螺旋槳，用于調整驅動軸相對于中間元件11的旋轉角度α的裝置包括一個或多個由金屬材料制成的銷25，所述銷安裝在螺旋槳輪轂2的驅動部分10和中間元件11的第二接觸表面21之間的角度空間內。如前述的與校準棒30相關的內容，請參考如圖2所示的實施例，可通過增大或減小與所安裝的金屬銷25的尺寸相等的角度Y，來改變輪轂2相對于中間元件11的旋轉角度α?，F(xiàn)在將概述根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳的運行原理。從如圖1和2所示的“未運行”位置開始，將驅動力施加在驅動軸上從而施加在輪轂2上，以使輪轂2相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉。在輪轂2逆時針旋轉的情況下，驅動部分10位于與中間元件11的第一表面20的至少一部分接觸的位置，以使中間元件相對于螺旋槳管筒3旋轉，克服彈簧8帶來的阻力，并從而擠壓彈簧8。輪轂2和中間元件11相對于由于慣性和外摩擦而大致保持靜止的圓柱形螺旋槳管筒3的旋轉會使葉片相對于圓柱形螺旋槳管筒3旋轉，并使葉片朝向一迎角，從而得到最優(yōu)流體動力間距。事實上，彈性元件8可平衡作用在螺旋槳上的力，特別是平衡推進器所產生的驅動力矩和由摩擦和流體阻力產生的阻力矩。事實上，當平衡驅動力矩、葉片上的阻力矩和彈性元件8由于形變而產生的阻力時，對位于中間元件11和螺旋槳管筒的從動齒12之間的彈簧8的擠壓停止，而輪轂2處于相對于圓柱形螺旋槳管筒3的一定的角度位置上。因此，彈性元件8處于不發(fā)揮彈性的狀態(tài)，從而將旋轉運動從輪轂2或驅動軸傳送至圓柱形螺旋槳管筒3，從而抑制葉片相對于圓柱形螺旋槳管筒3繞它們的樞轉軸旋轉，從而達到適于給定的運行條件的最優(yōu)流體動力間距。如果失去了達到的平衡條件，例如由于阻力矩增加，彈性元件8會受到更大的力，這會進一步擠壓彈性元件8，使輪轂2和圓柱形管筒3之間處于新的相對角度位置，從而得到適于新的運行條件的另一流體動力間距。在由于阻力矩減小而失去達到的平衡條件的情況下，作用在彈性元件8上的力會減小，這會使彈性元件8拉長一定的長度，而使輪轂2和圓柱形管筒3之間處于新的相對位置。當推進器驅動驅動軸沿順時針方向旋轉以進行后向驅動航行時，驅動部分10到達與中間元件11的第二表面21嚙合的位置。輪轂2的驅動部分10和中間元件11的第二表面21之間的相對旋轉(等于角度α )可實現(xiàn)適于后向驅動航行的流體動力間距。如前所述，使用者通過使用調整裝置，特別是通過簡單安裝配置有具有所需尺寸的校準棒30或者一個或多個金屬銷25的插件，容易設定適于后向驅動航行的流體動力間距。圖5和6所示為根據(jù)本發(fā)明的另外兩個可能實施例的螺旋槳。因此，如前所述，并參考 圖1、2和2Α，驅動軸或輪轂2相對于中間元件11的旋轉角度空間α的存在，使得可配置葉片的位置以使葉片達到最適合后向驅動航行的間距。特別地，使用者可改變適于后向驅動航行的流體動力間距，不需要拆卸螺旋槳和機械加工螺旋槳的部件。事實上，使用者可通過適當?shù)恼{整裝置30、25，改變驅動軸(或者輪轂2)相對于螺旋槳管筒3的旋轉角度α (即輪轂2的驅動部分10到達與中間元件11的第二表面21接觸的位置所需的旋轉角度)，來手動地改變適于后向驅動航行的流體動力間距。必須注意的是，與如圖1、2、2Α和5所示的螺旋槳不同，在如圖6所示的實施例的螺旋槳中，當沒有驅動力矩施加在驅動軸上且螺旋槳處于“未運行”位置(不運行)時，彈性元件8處于未形變條件下的拉伸狀態(tài)，以使中間元件11的凸出部15位于與圓柱形螺旋槳管筒3的從動齒12嚙合的位置。此外，在如圖6所示的可能實施例中，中間元件11的第一接觸表面20的位置對應于 中間元件11的凸出部15的至少一部分。相反，容易看出，在如圖1、2、2Α和5所示的其它可能實施例中，中間元件11的第一接觸表面20沒有制造成對應于中間元件11的凸出部15的表面。當然，盡管在圖5和6中，用于調整驅動軸相對于中間元件11的旋轉角度空間α的裝置包括金屬銷25，但是 如前所述，請參考圖2、3和4，在根據(jù)本發(fā)明的這些實施例的螺旋槳中，也可使用校準棒30。圖7A-7D所示為一些可能實施例的彈性元件，所述彈性元件可用于根據(jù)本發(fā)明的螺旋槳。特別地，圖7Α和7Β所示為兩個可能實施例的葉片彈簧，所述葉片彈簧配置有多個凹部、且適當?shù)貜澢孕纬蓮椥砸r套。在圖7Α中，彈性元件上所配置的凹部縱向延伸，即沿平行于螺旋槳的軸的方向延伸，而在圖7Β中，凹部沿會聚于螺旋槳中心的方向徑向延伸。圖7C和7D所示為兩個特定實施例的彈性元件的凹部。在圖7C中，凹部具有連續(xù)的輪廓，其可通過已知的加工工藝得到，諸如電火花加工、激光噴射切割和水射流切割等。不同的是，如圖7D所示的彈性元件的凹部配置成具有階梯式的和非連續(xù)的輪廓，其可使用諸如具有逐漸減小深度的銑刀的機器工具加工得到。
權利要求
1.一種變距螺旋槳，該類型的變距螺旋槳包括:至少一個葉片，所述葉片可旋轉地樞設在圓柱形螺旋槳管筒(3)上；驅動軸，所述驅動軸耦合至推進器且共軸地設于所述螺旋槳管筒內；運動機構，所述運動機構耦合至所述驅動軸或所述螺旋槳管筒、且耦合至所述至少一個葉片，所述運動機構用于調整所述至少一個葉片繞其樞設在所述螺旋槳管筒上的軸的旋轉運動；以及用于將所述驅動軸旋轉耦合至所述螺旋槳管筒(3)的裝置，所述螺旋槳配置成提供所述至少一個葉片繞其樞轉軸相對于所述螺旋槳管筒相對旋轉的至少一個非空角度范圍，或者反之亦然； 其特征在于，用于將所述驅動軸旋轉耦合至所述螺旋槳管筒(3)的所述裝置(8、10、11、12)包括設于所述驅動軸和所述圓柱形管筒(3)之間的至少一個彈性元件(8)、和設于所述驅動軸和所述圓柱形螺旋槳管筒(3)之間的至少一個中間元件(11)，所述中間元件(11)配置有用于與所述驅動軸接觸的第一接觸表面(20)和第二接觸表面(21)，所述第一接觸表面(20)和所述第二接觸表面(21)互相隔開角度空間(α )，以便所述驅動軸相對于所述中間元件旋轉。
2.如權利要求1所述的螺旋槳，其特征在于，所述螺旋槳包括用于調整用于所述驅動軸相對于所述中間元件(11)的旋轉的角度空間(α )的裝置(25、30)。
3.如權利要求2所述的螺旋槳，其特征在于，所述用于調整用于所述驅動軸相對于所述中間元件(11)的旋轉的角度空間(α )的裝置包括至少一個校準棒(30)，所述校準棒(30)安裝在插件(31)上。
4.如權利要求2所述的螺旋槳，其特征在于，所述用于調整用于所述驅動軸相對于所述中間元件(11)的旋轉的角度空間(α )的裝置包括至少一個金屬銷(25)。
5.如權利要求1或2所述 的螺旋槳，其特征在于，所述驅動軸配置有至少一個驅動部分(10)，所述螺旋槳管筒(3)的內部配置有至少一個從動齒(12)，所述中間元件(11)的形狀設置成可直接地或間接地設于所述驅動部分和所述從動齒之間。
6.如權利要求2和4所述的螺旋槳，其特征在于，所述用于調整用于所述驅動軸相對于所述中間元件(11)的旋轉的角度空間(α )的裝置設在所述驅動部分(10)和所述中間元件(11)的所述第二表面(21)之間，以在所述驅動軸沿第二旋轉方向旋轉時限制所述驅動軸和所述圓柱形管筒之間的旋轉。
7.如權利要求1和5所述的螺旋槳，其特征在于，當所述驅動軸根據(jù)第一旋轉方向和第二旋轉方向旋轉時，所述第一接觸表面(20)和所述第二接觸表面(21)分別處于與所述驅動軸的所述驅動部分(10)嚙合的位置。
8.如權利要求1和5所述的螺旋槳，其特征在于，所述至少一個彈性元件(8)設于所述中間元件(11)和所述從動齒(12)之間，以在所述驅動軸沿所述第一旋轉方向和所述第二旋轉方向旋轉時調整所述驅動軸和所述圓柱形管筒之間的相對旋轉，所述驅動部分分別處于與所述中間元件(11)的所述第一接觸表面(20)和所述第二接觸表面(21)嚙合的位置。
9.如前述的權利要求中任一項所述的螺旋槳，其特征在于，所述中間元件(11)的形狀設置成包括至少一個凸出部(15)以直接地或間接地與所述從動齒(12)嚙合。
10.如權利要求9所述的螺旋槳，其特征在于，所述彈性元件圓周地設于所述中間元件(11)的所述至少一個凸出部(15)和所述圓柱形螺旋槳管筒(3)的所述從動齒(12)之間。
11.如前述的權利要求中任一項所述的螺旋槳，其特征在于，所述彈性元件(8)配置有沿平行于所述螺旋槳的軸的方向延伸的凹部。
12.如前述的權利要求中任一項所述的螺旋槳，其特征在于，所述彈性元件(8)配置有沿會聚于螺旋槳的旋轉中心的徑向方向延伸的凹部。
13.如前述的權利要求中任一項所述的螺旋槳，其特征在于，所述彈性元件(8)配置有具有連續(xù)的輪廓的凹部。
14.如前述的權利要求中任一項所述的螺旋槳，其特征在于，所述彈性元件(8)配置有具有階梯式輪 廓的凹部。
全文摘要
本發(fā)明描述一種變距螺旋槳，包括可旋轉地樞設在圓柱形螺旋槳管筒(3)上的至少一個葉片；耦合至推進器且共軸地設于螺旋槳管筒內的驅動軸；耦合至驅動軸或螺旋槳管筒且耦合至葉片的運動機構，用于調整一個或多個葉片繞其樞設于螺旋槳管筒的軸的旋轉運動；和用于將驅動軸旋轉耦合至螺旋槳管筒的裝置。所述螺旋槳被配置成提供一個或多個葉片繞其樞轉軸相對于螺旋槳管筒旋轉的至少一個非空角度范圍，或反之亦然。用于將驅動軸旋轉耦合至圓柱形螺旋槳管筒的所述裝置包括設于驅動軸和圓柱形管筒(3)之間的至少一個彈性元件(8)，其優(yōu)選地至少在推進器驅動驅動軸沿至少一個旋轉方向旋轉時起作用。所述螺旋槳還包括設于驅動軸和圓柱形螺旋槳管筒之間的至少一個中間元件(11)，其配置有用于與驅動軸接觸的第一接觸表面(20)和第二接觸表面(21)，這兩者互相隔開一角度空間，以便驅動軸相對于中間元件旋轉。
文檔編號B63H3/00GK103228532SQ201080069104
公開日2013年7月31日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權日2010年7月15日
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