CN102320364A - 一种同步推进器装置 - Google Patents

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本发明公开了一种同步推进器装置，它主要包括蹼板(3)和转轮，蹼板(3)的上转动轴(4)通过插入上轴座(6)与上转轮(1)连接，蹼板(3)的下转动轴(5)通过插入下轴座(7)与下转轮(2)连接，蹼板(3)与转轮的转动轴(8)垂直或平行，转动轴(8)直接与动力装置输出轴连接，各蹼板(3)均是对称安装。在转动过程中，蹼板(3)始终是垂直入水的。该装置用途广泛，它可以应用在轮船推进器、水轮机、汽轮机、水力发电或潮汐发电等方面，安装此种推进器的船舶可以在浅水区域航行，同时也可以在水草、漂浮垃圾区、半水污泥区航行，航行区域广，该同步推进器装置造价低，维修简单方便。

Description

一种同步推进器装置
技术领域
本发明涉及推进器领域，具体地说是涉及一种同步推进器装置。
背景技术
最先进的明轮是英国人发明的可变蹼板入水角的明轮，这种“明轮”推进器是船舶早期普遍采用的推进器，适用于在内河、湖面航行的船舶中。整个推进器呈车轮状，轮轴沿船宽方向水平放置并位于船舶吃水线之上，轮的周缘上装有蹼板，但该发明的结构是不对称的，各对应的质点在旋转中的转动贯量不相等，所以转速很低，导致效率低，直径很大，而且蹼板的吃水深度不能超过明轮半径的一半否则明轮转动时会产生增大船舶的抬升力，产生纵向摇摆，同时蹼板在出水时产生拍水现象，阻力大，现已被淘汰。
目前船舶及舰艇普遍采用的推进器是喷水推进器或螺旋桨推进器。喷水推进器由推进泵将水从载体底部吸入，通过喷水口以高速水流向载体后面喷出，利用出流和进流动量变化产生的推力来推动载体前进。具有推进效率高、操纵性和动力定位性能好、工作稳、噪声低等优点，但其造价高，通常运用在高性能船舶及军事领域中，在水草、漂浮垃圾区、半水污泥区域中，适航性不强。
螺旋桨推进器由船舶动力装置获得动力后旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，安装在水线以下才受到保护。浅水船舶中运用螺旋桨推进器，则船舶难以在水草、漂浮垃圾区、半水污泥区航行，容易导致水草、垃圾等附着在螺旋桨上或把螺旋桨打坏，使螺旋桨无法运行；对于水位较低的浅水区域，螺旋桨不能完全浸入水中，不能发挥其作用；这都使得船舶在内河及浅水区域航行受限。
中国专利申请号为：00108435.6，发明名称为：环形蹼带船舶推进器；公开号为：CN1276318A的发明专利申请文件中公开了一种环形蹼带船舶推进器，它是在绕过主动轮和从动轮的环形传动带上按一定间隔装上一个个凹形蹼，利用凹形蹼向后划水推动船舶前进，最适合双体船之用。该发明的推进器虽然提高了总推水面积，推进效率比螺旋桨和仿生企鹅船推进器的高，但结构复杂，适用性不广，不适合在单体艇上运用；在水草、漂浮垃圾区、半水污泥区域中是适航行也不强。
中国实用新型专利号为：200420004746.1，实用新型名称为：船用全浸履带式动蹼板推进器；公开号为：CN 2685232Y的专利中公开了一种安装在船体底部凹陷空间内的船用全浸履带式动蹼板推进器，包括链轮、轮轴、链条、动蹼板、滚轮、凹槽型轨道和密封件。动蹼板通过侧边上的耳片与链条垂直铰接，并在对边的两侧加装耳轴，套装上两个滚轮，分别插入相应的自封闭的凹槽型轨道内，形成凸轮副机构，决定了动蹼板的变倾角运动。两条凹槽形轨道所在的平面与链轮的旋转平面平行。该推进器是对明轮推进器的改进，加工比螺旋桨方便，推力增加，适合在狭窄水道上运行的船。但该推进器结构复杂，所需动蹼板数多，维修困难，同时船舶底部防水性能要求较高。
因此设计一种推进器使安装该种推进器的船舶适航性广，可以在浅水区域稳定航行，并能在水草、漂浮垃圾区、半水污泥区自由航行且结构简单，造价低，维修方便的前景是可观的。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步推进器装置，可安装在船舶上，使船舶在浅水区域、水草、漂浮垃圾区、半水污泥区等区域航行，航行区域广，造价低，结构简单，便于维修。也可作为动力装置。
本发明的同步推进器装置结构如下：
同步推进器装置包括转轮和蹼板。蹼板的上转动轴通过插入上轴座与上转轮连接，蹼板的下转动轴通过插入下轴座与下转轮连接，上、下轴座内装有滚动轴承或滑动轴承。蹼板与转轮的转动轴垂直或平行，转动轴直接与动力装置输出轴或动力输入轴连接，可用于发电机发电。蹼板与上转动轴或下转动轴通过卡接或焊接方式连接。上转轮与下转轮可以通过蹼板连接或通过转动轴连接。安装在同一个推进器上的蹼板，结构相同，对称安装，以确保半浸式同步推进器的动力平衡。
所述转轮的数量为2～3个；形状可以是菱形、圆形、方形和正多边形；转轮是实心或幅条形；直径或边长为0.5～30米。
所述蹼板为矩形，蹼板数量若干，呈对称分布；蹼板数量最好是偶数，如2、4、6、8或10块。
所述蹼板宽为0.1～1.5米，长度为0.3～10米。
同步推进器的作用原理是：通过动力装置带动上转轮的转动轴转动，上转轮转动轴带动上转轮转动，上转轮带动蹼板转动，蹼板带动下转轮转动而实现推进器的运转。蹼板在绕着转轮转动的同时，自身也在转动，蹼板在转动过程中始终是垂直入水的，即水流动方向与蹼板入水方向是始终垂直的，这样产生的机械效率高。
同步推进器可以通过双轮单推、三轮单推的方式安装在双体船、三体船及多体船的艇间；可以通过双轮双推的方式安装在单体船两侧，通过两个推进器间的转速差来改变方向，从而可以去掉舵。通常情况下船速随转轮直径、蹼板的宽度及转轮的转速变化而变化。
本发明的同步推进器装置不仅可以运用在运输船中，也可以运用到娱乐人力艇、游艇、巡逻艇等船舶中。在动力装置的带动下，可以通过提高同步推进器的转动速度来加速船舶航行速度。该装置也可以作为动力机械装置，利用流体对蹼板的作用力，将机械能转变为电能，动能，因此也可以运用到水轮机、汽轮机、水力发电机或潮汐发电机等方面的应用。作为动力装置时，可以将蹼板和转轮加大。采用三轮同步推进器装置作为水轮机时，水力面积大，扭矩大，可以正反转，可从左右上轮输出扭矩，也特别适用于低水头的水力发电及潮汐发电。
本发明的优点：
1.适航行强，安装半浸式同步推进器的船舶可在水位较低的浅水区域及水草、漂浮垃圾、半水污泥等区域航行，不被水草、漂浮垃圾卡住。
2.同步推进器通过双轮双推作用于单体船时，可通过调节两侧推进器的转速差而改变转向，可以去掉舵。
3.结构简单，造价低，运行成本低，安全可靠，维修方便。
4.吃水深度可达到其同步轮半径，增大了水力面积，在相同情况下，推力大。
5.每块蹼板在转动过程中均是垂直入水，垂直出水，不会产生拍水现象，机械效率高。
6.具有很强的陀螺效应，使船舶稳定性好。同步推进器装置是一种对称结构，转动时对应质点的转动惯量是相等的，可达到动力平衡。
7.对水体的干扰小。同步推进器在转动过程中，主要作用于水体表面，在浅水区域有利于保护环境。
8.运用范围广。同步推进器装置可以运用到各类船舶中，同时有发展成为动力装置的可行性，还可以应用于轮船推进器、水轮机、汽轮机、水力发电或潮汐发电等方面。
附图说明
图1是两轮两蹼同步推进器装置的主视图；
图2是两轮四蹼同步推进器装置的侧视图；
图3是幅条形转轮的主视图；
图4是三轮四蹼同步推进器装置的主视图。
附图标记：上转轮1，下转轮2，蹼板3，上转动轴4，下转动轴5，上轴座6，下轴座7，转动轴8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明，但本发明不限制于实施例中。
实施例1
如附图1所示的两轮两蹼的同步推进器装置，蹼板3上端与上转动轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转动轴5通过插入下轴座7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行；上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承。两块矩形蹼板3对称安装，连接方式一样，转动轴8连接动力装置。转轮是由钢板制造成正方形的，通过法兰紧固。转轮直径为5m，两块蹼板结构相同，蹼宽为0.5m，长为3.5m。
实施例2
如附图2所示的两轮四蹼的同步推进器装置，蹼板3上端与上转动轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转动轴5通过插入下轴座7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行；上轴座6和下轴座7内装有滑动轴承，四块蹼板3对称安装，保持动力平衡的结构。转动轴8连接动力装置。转轮是菱形的，由钢板制造而成，通过法兰紧固。
该装置以双轮单推的方式安装于双体艇的艇间，转轮边长均为0.8m，四块蹼板结构相同，蹼宽为0.25m，长为0.35m。双体艇为宽2.5m，长7m，动力装置采用单缸30匹的柴油机。对推进器做空载动平衡实验时，在转速为630r/min，推进器运转正常。在水中航行实验时，同步器转速可达到220r/min，船速可达到14km/h。
实施例3
如附图3所示的三轮四蹼的半浸式同步推进器，该结构的推进器为两个上转轮1，一个下转轮2。蹼板3上端与上转动轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转动轴5插入下轴座7与下转轮2连接，蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行，上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承或滑动轴承。四块蹼板3对称安装，安装方式均相同，转动轴8连接动力装置。转轮由钢板制造成圆形结构，并通过法兰片紧固。
该装置以三轮单推方式安装于双体艇的艇间，同步轮直径均为1.5m，四蹼蹼宽为0.4m，长为0.5m。双体艇宽3.0m，长10m，采用单缸180匹柴油机。柴油机带动上转轮1转动，上转轮1带动蹼板3转动，蹼板3带动下转轮2转动，实现了半浸式同步推进器的运转。在水中航行实验时，各蹼板3均是垂直入水，推进器转速可达到300r/min。
实施例4
采用附图4的幅条形转轮，整体安装结构与附图2一样的两轮四蹼的半浸式同步推进器，蹼板3上端与上转轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转动轴5通过插入下轴座7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行，转动轴8连接动力装置，上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承或滑动轴承。四块蹼板3对称安装，保持动力平衡。
该装置以双轮双推的方式安装于单体艇两侧，转轮直径均为1.2m，推进器采用四蹼结构，蹼板宽为0.3m，长为0.4m。单体艇长13m，艇宽为2m，型高0.7m。采用180马力的柴油机。柴油机带动上转轮1转动，上转轮1带动蹼板3转动，蹼板3带动下转轮2转动，就实现整个装置的运转。在水中航行实验时，蹼板3均是垂直如水，可通过两个推进器间的转速差来改变方向。
单体艇在水中航行，船速也可达到14km/h，推进器吃水深达到0.6m。洪水期间曾六次通过河湾中的垃圾浮游区，均能顺利的进出，对于大的树木、竹子聚集区均能通行。航行时利用人工横向摇摆船身，没有摇摆感。
实施例5
两轮六蹼结构的同步推进器，转轮为六边形。蹼板3上端与上转动轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转轴5通过插入下轴座7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行，上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承或滑动轴承。转动轴8连接动力装置。六块蹼板3对称分布及对称安装，保持动力平衡。
该结构的半浸式同步推进器以两轮单推的方式安装于双体艇的艇间，转轮边长均为4.2m，推进器采用六蹼结构，蹼板宽为0.8m，长为1m。艇长20m，艇宽为3m，型高1.5m。采用3000马力的柴油机。柴油机带动上转轮1转动，上转轮带动蹼板3转动，蹼板3带动下转轮2转动，就实现整个装置的运转。在水中航行实验时，蹼板3始终是垂直如水。
实施例6
三轮八蹼结构的半浸式同步推进器，转轮为幅条形。蹼板3上端与上转轴4采用卡接和焊接的方式连接，上转轴4通过插入上轴套6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转轴5也采用卡接和焊接的方式连接，下转轴5通过插入下轴套7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行，上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承或滑动轴承。转动轴8连接动力装置。八块蹼板3对称安装，保持动力平衡。
该装置的转轮直径均为10m，各蹼板宽为1.0m，长为4.0m，三轮同步推进器装置通过转动轴8连接起来，将其放入5米水头中，可产生80平方米的水力面积，其中一个同步推进器的转动轴8连接发电机的输入轴即可以实现发电。
实施例7
三轮十蹼的同步推进器装置，转轮为幅条形。蹼板3上端与上转动轴4采用焊接的方式连接，上转动轴4通过插入上轴座6与上转轮1连接；蹼板3下端与下转动轴5也采用焊接的方式连接，下转动轴5通过插入下轴座7与下转轮2连接；蹼板3与转轮的转动轴8垂直或平行，上轴座6和下轴座7内装有滚动轴承或滑动轴承。十块蹼板3对称分布及对称安装，保持动力平衡。转动轴8连接发电机。
该装置的转轮直径均为20m，各蹼板宽为1.5m，长为7.0m，三轮同步推进器装置通过转动轴8连接起来，将其放入4米水头中，可产生120平方米的水力面积，其中一个同步推进器的转动轴8连接发电机的输入轴即可以实现发电。

Claims (10)

1.一种同步推进器装置，包括转轮和蹼板(3)，其特征在于：蹼板(3)的上转动轴(4)通过插入上轴座(6)与上转轮(1)连接，蹼板(3)的下转动轴(5)通过插入下轴座(7)与下转轮(2)连接，蹼板(3)与转轮的转动轴(8)垂直或平行，转动轴(8)直接与动力装置输出轴或动力输入轴连接。
2.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述蹼板(3)的数量为若干，蹼板(3)呈对称分布。
3.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述转轮的数量为2～3个。
4.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述蹼板(3)的宽为0.1～1.5m，长为0.3～10m。
5.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述的转轮形状为菱形、圆形、方形和正多边形；转轮是实心、幅条形。
6.根据权利要求1所述的同步推进器装置器，其特征在于：所述的转轮直径或边长为0.5～30m。
7.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述蹼板(3)的安装是对称安装，各蹼板(3)结构相同。
8.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：蹼板(3)与上转动轴(4)或下转动轴(5)通过卡接或焊接方式连接。
9.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：所述的上轴座(6)和下轴座(7)内装有滚动轴承或滑动轴承。
10.根据权利要求1所述的同步推进器装置，其特征在于：它在轮船推进器、水轮机、汽轮机、水力发电或潮汐发电方面的应用。
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