CN102490882A - 一种船舶推进装置 - Google Patents
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Abstract
船舶推进装置由固定箱体，链传动机构、双曲柄机构、桨叶和输入链轮组成。当外力矩驱动输入链轮作顺时针转动时，则同时带动箱体内的上、下两个链轮在链条的传动下作顺时针的同步转动，也同时带动箱体外部两侧上下链轮支承轴上的双曲柄，围绕各自轴心线作顺时针的转动，而两两一组的双曲柄转动端转动销，在固连的一片桨叶限制下双双围绕各自转动副的中心作逆时针方向的旋转，则带动与其固连的桨叶，始终以垂直的状态围绕链传动机构的中心作圆周平面运动。当把本推进装置在船舶的尾端或两侧固定之后进行驱动，就可高效、节能、环保地推动船舶前进，如逆时针方向驱动输入链轮时，则会使船舶以同样的特点后退。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶推进装置，特别是由链轮机构和双曲柄机构组合而成的船舶推进装置。
背景技术
自从人类发明船舶以来，推进装置的优劣直接关系到船舶行进速度的快慢与工作效率的高低。近年来对环境的影响程度又成为一项重要的技术指标。当前，常见的船舶推进装置主要有手划桨、手摇橹、手撑篙、风帆、明轮及螺旋桨等。其中，使用最广泛的还属螺旋桨推进装置。其特点是结构简单、体积小、使用方便。但其缺点是，在高速运转时会产生空泡现象，严重地阻碍了船舶向高速化发展。特别是螺旋桨船舶推进装置通常都安装在船舶尾端的下方，必须完全潜入水中，因此，不宜在浅水的航道中使用。特别在内河航道的冬季，由于枯水期引起航道河水很浅，造成螺旋桨推进的船舶无法正常航行。此外螺旋桨推进装置中每一片叶片的形状是空间螺旋曲面，其在工作时会产出X、Y、Z三个方向的分力，其中除一个方向的分力可产生推进船舶前进的有效动力之外，其余二个分力均在做不利于船舶前进的搅水运动，不但消耗了大量的能源在做无用功，尤其危害的是船过之处会将沉淀在河道底部的污泥浊水泛上水面，严重地污染了河面的整洁。因此，一般城市的河道普遍都不允许螺旋桨推进的船舶在其上高速航行。
传统的明轮推进装置，由于其多个桨叶均呈辐射状分布在传动轴的周围，每一片桨叶在工作时从入水到出水的全过程均要经过压水、划水和提水三个阶段，只有当每一片桨叶转动到与水面呈垂直阶段时，该桨叶工作状态所产生的划水效率是最高的。再继续转动时，该 桨叶由于已不再与水平面相垂直了，其上有一部分力在做提水工作，这是不利于船舶的正常航行的。同样当相邻的另一工作桨叶片进入水中时，由于此时该桨叶尚未转动到与水平面呈垂直的阶段，其在水中划水的过程中会有一部分力在作压水运动，这也是阻碍船舶正常工作的不利因素。由于，每一片桨叶在工作中从入水到出水的整个过程中不能始终与水面呈垂直的工作状态，故明轮推进装置的推进效率也不太高。所以，目前应用该装置作为推进器的船舶已鲜为少见了。
发明内容
本发明的目的是提供一种类似人类游泳时自由泳架式，但又与其有本质区别的新型高效，节能又环保的船舶推进装置。
本发明的技术方案是，该装置是由箱体、链条、链轮及其支承轴、四根曲柄、两片桨叶，一个张紧轮和驱动链轮组成，箱体内为封闭的空腔，其上部有2-4个内螺纹孔用于固定在船舶的尾部或两侧(应用两套本推进装置)，其内部上下布置一对齿数相同的链轮由一根链条将它们构成一组旋转方向一致并且运转速度同步的传动机构，在链轮的内孔各固定着一根支承轴，该支承轴两端的轴颈部分与箱体前后两侧的箱壁之间为转动配合并设有密封装置，而支承轴的两端均伸在箱体箱壁之外，其前后两侧上下支承轴的伸出端上各与一根曲柄的固定端固定连接，其同侧的上下两根曲柄呈同向布置，但前后两侧的两组双曲柄其相位正相差180°，二片桨叶分别固定在箱体外前后两侧上下两根曲柄的转动端的转动销中，张紧轮位于箱体内部上下两个链轮之间链条一侧的松边上，用于调节链条在工作时的松紧度，在箱体前侧的上支承轴曲柄固定端与箱壁之间的轴颈伸出部分同时固连着一个链轮，用于在外力矩作用下驱动整个推进装置正常工作。
而组成箱体外侧的前后两组双曲柄机构其每根曲柄的长度和形状必须相同，每根曲柄的转动端上各与一个转动销构成转动副，其转动销的向外一侧均开有沟槽，其宽度大于桨叶的厚度，在与沟槽垂直 的方向布置一个穿通的内螺纹孔，用于各自在螺钉的作用下穿过桨叶上的通孔，每对曲柄转动端上的转动销可固定住一片桨叶，并且每根曲柄的外形长度必须小于上下两个链轮中心轴线之间的距离，否则在运转时会发生干涉现象。
在本装置中两片桨叶均是四周为圆角的长方形薄片，其厚度必须略小于曲柄转动端销轴一侧沟槽的宽度，其与曲柄转动端转动销沟槽配合一侧的相应位置上开有二个直径略大于紧固螺钉直径的圆孔，并且该两孔之间的中心距离必须严格等于上下两个链轮中心轴线间的距离，这样在箱体外两侧均有上下两个曲柄和两个曲柄转动端上的转动销及固定在转动销沟槽中的一片桨叶，在紧固螺钉的连接下构成前后两组完整的双曲柄机构，但前后两侧的两片桨叶的相位相差180°。
当外力矩驱动链轮顺时针旋转时，则带动上支承轴及其上的上链轮顺时针旋转，上链轮通过链条传递到下链轮及下支承轴也同时同向同步顺时针旋转，而固定在上下支承伸出端上的曲轴固定端也同时围绕各支承轴的轴心线作顺时针旋转，而上下两根曲轴的转动端中转动销均围绕自己的转动副中心作同步逆时针旋转，这就使得呈上下垂直水平面布置的桨叶作平面运动，当外力矩驱动上下链轮及支承轴顺时针围绕各自的轴心线作360°一周的转动时，则带动其上的上下两根曲柄也各自围绕其固定端轴心线作360°的圆周运动，但是上下两根曲柄的转动端上的转动销却围绕自己的转动副中心作逆时针转动360°，这样就带动桨叶在始终垂直于水平面的状态下，围绕上下链轮轴心线连线的中点O点作平面运动。如果将这套装置置于上下两链轮轴心线连接中点O点相同或略高出一点的水面上工作，则位于箱体前后两侧的两片桨叶就可此起彼伏地在水平面之下作垂直划水的运动，就可以始终以最高效率的状态推动船舶前进。虽然每片桨叶从水中出来有半周时间是在空气中工作，产生的是阻力作的是负功。但空气的密度仅仅只是水密度的六百分之一，其损耗是小得可以忽略不计 的。如果把整个箱体比作人的躯干，前后两侧的双曲柄与桨叶比作人的双臂和手掌，因此该装置在工作时产生类似于人类的“自由泳”方式的推进。
由于本装置有一半要浮出水面之上，只有一半在水中工作，故其吃水深度较浅，又由于该装置的桨叶始终是在水面的上层作垂直状态的划水工作，不会将水底的污泥浊水带上来造成水面污染，所以说采用此推进装置不仅效率高、节约能源而且还能保护环境的干净整洁。
附图说明
图1为本发明主视图的示意图
图2为本发明左视图的示意图
具体实施方式
如图1、图2所示本发明船舶推进装置是由固定箱体(1)上链轮(2)下链轮(3)链条(4)张紧轮(5)、上链轮支承轴(6)、下链轮支承轴(7)、四根曲柄(8)、两片桨叶(9)及输入链轮(10)构成。固定箱体(1)的上端设有二至四个内螺纹孔，可使整套推进装置固定在所需推动的船舶的尾部或船舷两侧(采用两套本发明的推进装置)但必须使本装置的工作面A-A置于水平面平齐或之上。当外力矩驱动箱体外的链轮(10)作顺时针转动时，则同时带动箱体(1)内的上链轮(2)和箱体(1)外部的曲柄(8)都围绕固定在上链轮支承轴(6)的中心轴线作同步顺时针方向的旋转，同时在链条(4)的带动下，下链轮(3)、下链轮支承轴(7)与其上的曲柄固定端也围绕下链轮支承轴(7)的中心轴线也作同步顺时针方向的旋转，而箱体外同侧一组双曲柄机构中的曲柄转动端中的两个转动销，在桨叶(9)及其固定沟槽中的紧固螺钉固定之下同步作逆时针方向旋转。这样就造成垂直于水平面设置的前后两个桨叶(9)在箱体(1)前后的一对双曲柄作用下，始终垂直于水平面围绕上下链轮中心轴线的连线之中点O点作圆周平面运动，由于箱体(1)前后两侧的桨叶呈180 °相位差的布置，在连续驱动链轮(10)作顺时针方向旋转时，就使得该两片桨叶(9)在水面上下此起彼伏地连续推进船舶向前进。如果逆时针方向驱动输入链轮(10)旋转，本发明船舶推进装置的桨叶就会推动船舶后退，并且每片桨叶(9)从入水到出水的全部作功过程中，也始终保持桨叶(9)与水平面呈垂直工作的方式，故可产生最大的效率。由于本推进装置的一半是浸没在水中，故可对固定箱体及内部零配件起到冷却的作用。
本发明由链传动机构+双曲柄机构组成的船舶推进装置的出现，不仅能大大地提高船舶推进的效率，使船舶在高速平稳地行驶时还可以节约能源消耗。特别是解决了船舶在内河航道上枯水季节也能正常航行的难题。尤其可贵的是该推进装置的桨叶在工作时仅仅只在水面的上层工作，不会造成河底的污物上泛，因此能保持船行之后河面的干净整洁。
可以毫不夸张地说本发明船舶推进器的发明是对目前常用的明轮推进器和螺旋桨推进器的一个挑战，如果能开发转化推广、应用必将为我国和世界船舶的高速化产生重大而深远的现实意义。
Claims (3)
1.船舶推进装置其特征是由箱体、链条、链轮及其支承轴、四根曲柄、两片桨叶一个张紧轮和驱动链轮组成，箱体内为封闭的空腔，其上部有2-4个内螺纹孔用于固定在船舶的尾部或两侧(应用两套本推进装置)，其内部上下布置一对齿数相同的链轮由一根链条将它们构成一组旋转方向一致并且运转速度同步的传动机构，在链轮的内孔各固定着一根支承轴，该支承轴两端的轴颈部份与箱体前、后侧的箱壁之间为转动配合，并设有密封装置，而支承轴的两端均伸在箱体箱壁之外，其前后两侧上、下支承轴的伸出端各与一根曲柄的固定端固定连接，其同侧的上、下两根曲柄呈同向布置，但前后两侧的两组曲柄其相位正好相差180°，二片桨叶分别固定在箱体外前后两侧上、下两根曲柄的转动端的转动销中，张紧轮位于箱体内部上下两个链轮之间链条一侧的松边上，用于调节链条在工作时的松紧度，在箱体前侧的上支承轴曲柄固定端与箱壁之间的轴颈伸出部分同时固连一个链轮，用于在外力矩作用下驱动整个推进装置正常工作。
2.根据权利要求书1所述的船舶推进装置其特征是：组成箱体外侧的前后两组双曲柄机构，其每根曲柄的长度和形状必须相同，每根曲柄的转动端上各与一个转动销构成转动副，其转动销的向外一侧均开有沟槽，其宽度大于桨叶的厚度，在与沟槽垂直的方向布置一个穿通的内螺纹孔，用于各自在螺钉的作用下穿过桨叶上的通孔，箱体同侧每对曲柄的转动端上的转动销可固定住一片桨叶，并且每根曲柄的外形长度，必须小于上下链轮中心轴线间的距离。
3.根据权利要求书1所述的船舶推进装置其特征是：桨叶是四周为圆角的长方形薄片，其厚度必须小于曲柄转动端销轴上沟槽的宽度，其与曲柄转动销沟槽配合一侧的相应位置上开有二个直径大于紧固螺钉直径的圆孔，并且该两孔之间的中心距必须严格等于上下两个链轮中心轴线间的距离，这样在箱体外两侧均有上下两个曲柄和两个曲柄转动端上的转动销及固定在转动销沟槽中的一片桨叶，在紧固螺钉的连接下构成前后两组完整的双曲柄机构。
Priority Applications (1)
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| CN2011103795045A CN102490882A (zh) | 2011-11-25 | 2011-11-25 | 一种船舶推进装置 |
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| CN102490882A true CN102490882A (zh) | 2012-06-13 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN102490882A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105443938A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-03-30 | 沈阳建筑大学 | 一种可实时在竖直平面内调整位置的电脑支架 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120613 |