CN100360378C - 仿生平板船舶推进器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种结构简单的仿生平板船舶推进器，它包含相对船舶纵向对称面左右对称的两个相同部分，分别安装在船舶尾部下方两侧。每个部分主要由固定壁、转臂轴、转臂、两个平板桨叶组成。平板桨叶在连续转动中可以与固定壁产生仿生的Weis-Fogh效应，提高了船舶的推进效率。

Description

仿生平板船舶推进器

技术领域：

本发明属于船舶机械与仿生机械技术领域，具体涉及一种可以产生仿生的Weis-Fogh效应的仿生平板船舶推进器。

背景技术：

Weis-Fogh效应是英国生物学家Weis-Fogh.T发现的一种昆虫飞行时产生大升力的机制，这种机制的关键是昆虫翅的一种“相扑与急张”运动。相扑的过程是指双翅在身后接近时以翅的前缘为轴转动合拢成为一片，此时把双翅之间的空气向下挤出。急张的过程是指此后双翅以后缘为轴从合拢状态迅速转动张开，此时双翅之间形成低压区，外界的空气疾速从上部涌入。

国内外对于这种新的升力机制的实际应用都比较注意，利用Weis-Fogh效应进行新型船舶推进器的设计就是一个方向。美国专利4,102,293与申请号为02133483.8的中国专利申请提出的推进船舶的新装置实际就是利用了Weis-Fogh效应；但是这些推进装置都是使桨叶往复摆动的，运动没有很好的连续性，而且与常用的转动发动机之间还需要一套运动转换机构。申请号为97101346.2的中国专利申请虽然提出了一种可以连续转动的桨板，但是它只产生类似船桨的划水动作，没有产生Weis-Fogh效应的机能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构简单的仿生平板船舶推进器，它能产生Weis-Fogh效应，而且它是连续转动工作的可以直接与转动发动机相连。

本发明仿生平板船舶推进器有相对船舶纵向对称面左右对称的两个相同部分，用船尾下部隔开分别安装在船舶尾部下方两侧。每个部分由固定壁、转臂轴、转臂、两个平板桨叶组成，转臂的中部安装转臂轴，转臂的两端分别安装两个平板桨叶，两个平板桨叶的叶面相互垂直，每个平板桨叶的叶面在靠近固定壁时与固定壁平行，平板桨叶的转速是转臂的转速的二分之一，转臂轴4与船甲板平面垂直，转臂轴的安装位置与固定壁尽量靠近但不使桨叶与固定壁触碰。

固定壁与船体固连且与船身纵向对称面平行，固定壁可以是平面也可以按照平板桨叶接近固定壁的侧边的运动轨迹做成曲面，以使平板桨叶的侧边与固定壁之间的间隙最小。

由发动机驱动的转臂轴带动转臂转动，转臂内部有传动装置改变平板桨叶的转速，使得平板桨叶的转速是转臂的转速的二分之一。

结合附图1说明仿生平板船舶推进器的工作原理：开始时平板桨叶1靠近固定壁11处于中间虚线所示的垂直位置，此时平板桨叶10处于外侧的水平位置。随着转臂5的转动，平板桨叶1与固定壁11之间的空间变大，将水流吸入其中，产生Weis-Fogh效应；在继续转动中平板桨叶1、10与水流相互作用产生向前的推力。由于平板桨叶1与10的转速是转臂5的转速的二分之一，所以转臂5转过180度时，在转臂5两端的平板桨叶1与10的位置虽然变化了，但是它们只转动了90度，即平板桨叶1所在的转臂5的端部到达左侧的水平位置时，平板桨叶1转成水平位置；与此同时，开始时处于水平位置的平板桨叶10转动到中间虚线的垂直位置。平板桨叶10与固定壁11相互接近时把两者之间的水向后排出，亦产生推力。如此连续转动，产生对船舶的推进作用。左右两侧的部分转向相反转速相同时，船舶直线前进；一侧转速降低时，船舶向此侧转向；两侧同时同速反转时船舶后退运动。

本发明的优点是：一.能在连续的转动中实现Weis-Fogh效应，可与转动发动机直接相连，便于实际制造运用。二.左右两部分可以独立操作，可以实现对船舶机动灵活的操纵。三.不会像螺旋桨那样造成水的旋转，因此效率较高，而且尾迹较小。四.平板桨叶的制造比曲面的螺旋桨桨叶简单得多。

附图说明：

图1是本发明仿生平板船舶推进器左侧部分的俯视示意图。

图2是本发明仿生平板船舶推进器在船尾安装位置的主视示意图。

图3是本发明仿生平板船舶推进器在船尾安装位置的俯视示意图。

图4是本发明仿生平板船舶推进器在船尾安装位置的左视示意图。

具体实施方案：

如图1所示，本发明仿生平板船舶推进器主要由：转臂轴4，转臂5，平板桨叶1与10，固定壁11及转臂5内部的定轮轴6，定轮7，传动链3与8，动轮2与9组成。固定壁11是船体的一部分，在船尾下部，方向与船体纵向对称面平行，此处的固定壁11按照平板桨叶1或10边缘的运动轨迹做成曲面，也可以采用简单的平面形状，如图3所示。转臂轴4与船甲板平面垂直、靠近固定壁11安装，转臂轴4与固定壁11的距离应使转动时平板桨叶1与10的边缘很接近固定壁11但不触及固定壁11。转臂5的中部与转臂轴4相连接，转臂5的内部有一个是双联链轮的定轮7，两个是单联链轮的动轮2与9，动轮2与9的齿数都是定轮7的齿数的两倍；定轮7和动轮2与9分别用传动链3与8联系。定轮7固连在定轮轴6上，定轮轴6穿过中空的转臂轴4与船体固连，因而定轮7不随转臂5一起转动。动轮2与9分别装在转臂5两端，随转臂5转动。平板桨叶1与10分别安装在动轮2与9上，随动轮2与9一起运动；平板桨叶1与10的叶面要相互垂直，而且每个桨叶的叶面在靠近固定壁11时要与固定壁11平行。

发动机驱动转臂轴4，带动转臂5转动，两个平板桨叶1与10也随之运动；同时由于动轮2与9和定轮7之间的传动关系，平板桨叶1与10的角速度只有转臂5的一半。运转开始后，随着转臂5的转动两个平板桨叶1与10轮流向固定壁11靠近，然后又从固定壁11离开，从而产生Weis-Fogh效应，形成推动船舶前进的力。船尾部右侧部分也同样对称布置，在直线运动时左右两部分以同样的转速反向转动。图1中空心箭头表示船舶前进方向，圆弧箭头表示推进器转动方向。

Claims (2)

1.一种仿生平板船舶推进器，含有左右对称的两个相同部分，每个部分由固定壁[11]、转臂轴[4]、转臂[5]、两个平板桨叶[1]与[10]组成，转臂[5]的中部安装转臂轴[4]，转臂[5]的两端分别安装两个平板桨叶[1]与[10]，两个平板桨叶[1]与[10]的叶面相互垂直，平板桨叶[1]与[10]的叶面在靠近固定壁[11]时与固定壁[11]平行，平板桨叶[1]与[10]的转速是转臂[5]的转速的二分之一，其特征在于：固定壁[11]与船体固连且与船身纵向对称面平行，转臂轴[4]与船甲板平面垂直，转臂轴[4]的安装位置与固定壁[11]尽量靠近但不使桨叶[1]和[10]与固定壁[11]触碰。

2.根据权利要求1所述的仿生平板船舶推进器，其特征在于所说的固定壁[11]可以是平面也可以按照平板桨叶[1]或[10]接近固定壁[11]的侧边的运动轨迹做成曲面。

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