轮辋驱动式无毂螺旋桨结构设计

这款无毂螺旋桨采用轮辋驱动的结构形式，打破了传统中心轴驱动螺旋桨的设计局限，在管道流体输送、水下推进、分布式动力发电等场景中具备独特的应用优势。从实际工程应用角度看，传统带毂螺旋桨运行时，中心轮毂位置会形成流体绕流死区，不仅降低流体通过效率，还容易在轮毂与叶片连接处缠绕纤维类杂质，在污水处理、长距离浆体输送等工况下会大幅提升运维清理频率，而无毂结构彻底取消了中心轮毂部件，叶片直接与外圈轮辋集成，流道中心完全贯通，流体通过时无中心遮挡，过流面积相比同外径传统螺旋桨提升15%以上，同时从根源上避免了杂物缠绕中心轴的问题。

设计过程中，叶片的翼型截面经过多轮流体仿真迭代，每个截面的安装角沿径向做渐变处理，靠近轮辋的叶根位置线速度更高，翼型采用大弯度低阻剖面，靠近中心的叶尖位置线速度更低，翼型调整为高升力剖面，保证整个叶片展向的载荷分布均匀，避免局部载荷过大导致的结构共振，同时降低运行时的流体脉动噪声。外圈轮辋采用双层嵌套结构，外层作为与安装基座配合的固定支撑，内层与叶片固连作为转动部件，两层之间预留密封件安装槽与轴承配合位，可根据工况适配滑动轴承或者滚动轴承，密封结构可根据输送介质特性选择机械密封或者填料密封，满足清水、含杂质流体、腐蚀性介质等不同场景的使用要求。

安装边界方面，该螺旋桨的外圈轮辋外径可直接与标准管道法兰内径匹配，安装时无需额外设计变径连接结构，直接嵌入管道段或者推进器筒体内即可完成装配，轴向安装尺寸仅为同功率传统轴驱螺旋桨的60%，可大幅缩减配套设备的整体轴向长度，在空间受限的安装场景下优势明显。驱动动力通过轮辋外圈的齿轮啮合传递，轮辋外侧预留齿圈安装位，可与周边布置的多个小齿轮同时啮合，实现分布式动力输入，相比单轴驱动可传递更大扭矩，同时动力输入点沿圆周均匀分布，转动时的径向受力更平衡，可降低轴承的径向载荷，延长转动部件的使用寿命。在发电工况下，流体冲击叶片带动轮辋转动，通过轮辋外侧的齿圈将扭矩传递给外接发电机，相比中心轴驱动的发电结构，无中心轴的设计可让流体中的大直径杂质直接通过流道，不会出现卡滞堵转的问题，在低水头水流发电、工业余压能量回收场景中具备更高的运行可靠性。