CN102530211B - 水中用动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水中用动力装置，相比于常见的螺旋桨通过高速旋转，把螺旋桨前部的流体强烈吸入从后部喷出来产生一次推动力，而本发明在螺旋桨桨叶内部设有中空供流体顺畅通过流体通道，流体通道设有流体导入口和流体导出口与外界相通，使前后部形成极大的压力差，通过压力差产生的转移，产生第一次流体压力差向前产生推动力，在后部流体推动产生第二次反作用力的推动力，使船运动速度大大提高，所以本发明比传统螺旋桨更节能，推动力更大。本发明在现在螺旋桨同等功率条件下，能产生二次推动力，而现有运动体只能产生一次反作用推动力，所以本发明能产生更大的推动力，使在水面和水中的运动体速度提高，同时能耗降低。

Description

水中用动力装置

技术领域

本发明涉及一种动力装置，尤其指一种用于推动船舶和潜艇运动的水中用动力装置。

背景技术

自从以螺旋桨为动力来推动船舶在水面运动已200多年，推动潜艇运动也有几十年，100多年以来，以螺旋桨为水中用动力装置，直到今天，其外形和基本结构也几乎没有改变，所以在水面和水中运动的船舶和潜艇能耗都很大，速度很难提高，有必要寻找一种产生更大推动力的水中用动力装置。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种在水中能产生更大推动力的水中用动力装置系统。

本发明的目的是这样实现的：一种水中用动力装置，它包括螺旋桨，所述螺旋桨包括罩体与桨叶，所述桨叶沿长度方向上设有内部中空供流体顺畅通过的流体通道，所述桨叶上设有的至少一个流体导入口和至少一个流体导出口，所述流体通道与流体导入口、流体导出口相连，通过其与外界相通；

上述结构中，所述螺旋桨的桨叶由前部壳体与后部壳体组成，其前部壳体上沿长度方向上设有至少一个所述的流体导入口，所述桨叶的后部壳体上在长度方向边缘，设有至少一个所述的流体导出口；

上述结构中，所述流体导入口的开口形状为：圆孔形、长条形、菱形、椭圆形或蛇形，流体导入口间呈分别或重复排列设置；

上述结构中，所述流体导入口的开口形状中心线与螺旋桨旋转角度平行；

上述结构中，所述流体导出口沿所述螺旋桨中心沿桨叶长度方向到边缘设置，在后部壳体上设置流体导出口；

上述结构中，所述流体导出口与螺旋桨旋转方向相反的桨叶边缘的后部壳体上一侧设置；

上述结构中，所述流体通道为延长流体路径的凹凸流线形；

上述结构中，它还包括吸水马达及吸水管，所述吸水马达设置在螺旋桨的罩体内，吸水马达通过吸水管与流体通道相通，所述的吸水管内壁为以延长流体经过路径的螺旋形；

上述结构中，所述吸水马达包括喷水口，所述喷水口设置在罩体后部中间；

上述结构中，所述流体通道内沿长度方向设有上下两层相通的通道，所述的上层通道与所述的流体导入口相通，所述的下层通道与所述的吸水马达相通。

与现在的船和潜艇，都是通过水中用动力装置产生一次反作用力来推动水中运动相比，本发明的有益效果在于通过在螺旋桨后部和前部形成极大的压力差，从而压力差产生的转移，使流体压力向前对船体产生第一次推动力，同时在水中用动力装置喷出流体产生第二次反作用力的推动下，船运动速度大大提高，即通过使用本发明在同等功率大小的水中用动力装置，能产生2次推动力，使在水中运动体推动力大大提高。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明实施例一侧视结构示意图；

图2为本发明实施例一螺旋桨结构示意图；

图3为图2的A-A剖视结构示意图；

图4为本发明实施例二侧视结构示意图。

1-船；101-螺旋桨；102-吃水线；2-桨叶；201-前部壳体；202-后部壳体；203-流体导入口；204、205-流体导出口；206-弧形导流块；207-中心线；3-流体通道；301-扰流面；302-通口；303-上层；304-下层；4-罩体；401-转轴；6-吸水马达；601-吸水管；602-喷水口；603-隔板；604-开口处。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例一

如图1-3所示：为一种应用了水中用动力装置的船1，船1上有吃水线102。

本发明的水中用动力装置，它包括螺旋桨101，所述螺旋桨101包括罩体4与桨叶2。通常的，螺旋桨101由多个桨叶2组成，通过罩体4连接并固定各桨叶2。与传统不同是，桨叶2壳体内沿其长度设置有流体通道3，流体通道上设有流体导入口203和流体导出口205与外界相通，在各桨叶2沿其长度方向在前部壳体201上(即与螺旋桨流体喷出方向相反一面)平衡设有多个流体导入口203，各桨叶都平衡设有流体导入口，不影响螺旋桨的平衡转动。在各桨叶2的后部壳体202(即与螺旋桨喷出同方向)边缘附近(即螺旋桨中心沿长度到各桨叶周边)，设有流体导出口205和204，流体导入口和流体导出口都与流体通道3相通。流体导入口与流体导出口方向相反设置，螺旋桨把前部流体从流体导入口吸入后，从后部流体导出口排出，同时形成推动船1的动力。

作为一实施例，流体导入口为：圆孔形、长条形、菱形、椭圆形或蛇形，流体导入口间呈分别或重复排列设置。

流体导入口开口形状的中心线207与螺旋桨旋转角度相对平行，便于螺旋桨旋转时，把流体从流体导入口导入流体通道内。圆形和长条形除外。

本实施例结构螺旋桨101工作时，螺旋桨101快速转动产生很大的离心力，通过各桨叶2前部壳体201上平衡设置的至少一个流体导入口203，犹如把桨叶前部壳体201上附近的流体强烈吸入流体通道3内，使桨叶2的前部壳体201表面的流体，与彼此相通的流体通道3内形成二层彼此相通的运动速度很高的流体层，在螺旋桨101高速转动时，产生很大的离心力，与流体导入口、流体通道和流体导出口方向一致，都是以螺旋桨为中心把流体从内向外排出，所以螺旋桨转速有多快，产生的离心力就有多大，通常强大的离心力没有任何用处。本发明利用高速运动的离心力，犹如产生很大吸力和流体压力，使前部壳体各流体导入口203把附近流体高速吸入流体通道3内，再从流体导出口204或205排出。此时，流体经过很长的路径，路径长，流速快，使各桨叶前部壳体201和流体通道3内外在高速转动中形成流速很高的二层流体层，与后部壳体等同与螺旋桨速度产生很大的前后压力差。

由于流体导出口205设在桨叶后部壳体的边缘上，其开口向后部，因为各导入口在离心力产生吸力和推动力作用下，经过路径很长，所以流速很快，当流体经弧形导流块206，流体从流体导出口205与桨叶后部方向高速喷出后，速度之快于螺旋桨产生的流体速度，同时都向后部高速喷出，所以与螺旋桨喷出流体一齐，产生更大流体推动力。

流体导出口204设在桨叶前后部交界处附近的后部壳体一侧上，与桨叶旋转方向相反一侧，流体从弧形导流块206把流体导向流体导出口204，(螺旋桨垂直方向)以小于90度向后部喷出，与螺旋桨排出流体一齐，产生更大的流体推动力，同时因其流速快于螺旋桨产生的流体速度，各桨叶都从流体导出口204一侧同时，同角度，喷出高速流体，共同产生一定推动力，推动或辅助螺旋桨更好的更快的运动。

该螺旋桨101快速转动时在前面形成高速运动的圆形流体层，远远快于螺旋桨101后部等同于螺旋桨速度的圆形流体层，前后部流体因流速不同而产生极大的压力差，后部等同于螺旋桨产生流速度较慢但压力很高的流体层，必然向前部速度快压力低的流体层转移压力差，前后部两层流体层的运动速度相差越大，产生的压力差越大，转移速度就越快，在此基础上，螺旋桨向前对船产生的推动力就越大，所以船的行驶速度就越快。就如落差很大的水流，从很高处落下，水位差越大，压力差越大，水流的运动速度越快，所产生的推动力就越大，这些都是自然规律，虽然也有些传统螺旋桨的前后表面为弧面和平面，但弧面和平面流体经过路径相差很小，压力差也小。通常桨叶的长度是宽度的5倍左右，所以桨叶内的流体通道是其宽度5倍左右，流体导入口与流体通道相通后在离心力强大作用下，使前部壳体表面与流体通道内外，形成二层被彼此相通的，流速相对平衡的快速流体层，流体经过前部壳体表面来到各流体导入口，再经过流体通道后从流体导出口喷出，其流体经过的路径又大于其桨叶宽度5倍左右，前部壳体的表面和流体通道内形成的二层流体层，其流速又是桨叶后部壳体表面的5倍左右，相差5倍以上的流体流速，就产生5倍的流体压力差，从后向前作用于船尾部产生很大推动力，为第一次推动力。于此同时，螺旋桨把吸入的流体与流体导出口向后部高速喷出的流体一起，共同产生更大反作用力，为第二次推动力。现在的水中用动力装置，都是产生一次反作用力来推动水中运动体运动，而本发明在同等功率大小的水中用动力装置，能产生2次推动力，使在水中运动体推动力大大提高，值得一提的是，本发明并没有增加其它能耗来提高推动力，而仅仅是通过螺旋桨前后形成更大压力差来产生，完全不同于现有水中用动力装置的方法和结构。

本实施例在前部壳体上设流体导入口，造成螺旋桨前后部流体层产生极大的压力差快速转移。因为本发明不但用吸排水产生推动力，同时还有很大压力差产生更大推动力，比传统螺旋桨仅用大功率的发动机只能通过大量的吸水和喷水产生的推动力更大，速度更快，也为在水面和水中运动的船舶和潜艇开辟一个全新的方向。

实施例二

如图2、3所示：与以上不同是：把凹凸流线形扰流面301，设在流体通道内，以延长流体通过路径，在罩体4内设吸水马达6，它的吸水管601设在桨叶2的流体通道3内，它的喷水口602设在罩体4中间与螺旋桨喷水一面同方向。

当螺旋桨和吸水马达6同时工作时，离心力和吸水马达同时产生很大的吸力，把桨叶2前部壳体上各流体导入口附近流体更高速吸入流体通道3内，由于吸水管601的开口处604设在桨叶内的后部与流体通道相通，所以在离心力和吸水马达同时作用下，使流体极快的进入桨叶后部，由于没有流体导入口，流体只能通过吸水管开口处排出，所以离心力转变成流体压力，帮助把流体从开口处压入吸水管内，同时吸水马达6极强的吸力把流体吸入后从罩体中间的喷水口602高速喷出，此时，由于流体从前部壳体表面，经流体导入口203，进入流体通道3内，因为凹凸流线形扰流面301增加流体经过的路径，又经吸水管601的路径等同于流体通道3内的路径，流体经过的路径很长，流速自然极快，在桨叶前部壳体表面与流体通道内形成彼此相通的很高速度的二层流体层，于是在螺旋桨前后部就形成更大的压力差，然后吸水马达6把高速吸入的流体从罩体中间喷水口602向后部高速喷出，使螺旋桨产生的慢于它的流体，围绕在它周围，以形成更大推动力。

由此可见本实施例中流体经过的路径是实施例一中流体经过路径的一倍以上，(凹凸扰流面延长了路径，吸水管延长流体通道3的一倍路径)，实施例一使螺旋桨前后部产生5倍左右的压力差，该结构就至少产生10倍左右的流体压力差，也就是说大于螺旋桨产生的10倍左右的流体压力差，从后向前部对船尾产生第一次更大的推动力，同时，由于吸水马达从喷水口602高速喷出的流体，使螺旋桨排出较慢流体，层次分明的围绕它周围，向后部产生第二次更大的反作用的推动，所以，本实施例所产生二次更大的推动力、所以更节能、速度更快。

本实施例只采用不大功率的吸水马达，就使流体压力差成倍增加，吸水管又延长一倍的流体经过路径，如吸水管601为蛇形管后，还可增加更长的流体经过路径，在吸水马达强大吸力作用下，使螺旋桨前后部产生更大压力差。如传统水中用动力装置要达到这样的推动力，就要增加大得多的功率，也不一定达到这样的推动力。

另一实施例，如图4可见，与以上不同的是：把吸水马达6设在船内，通过吸水管601穿过中空的螺旋桨的转轴401，于密封中空的罩体4相连接，吸水马达的喷水口602从船后部喷出。其它与以上一样，该实施例特点是，把吸水马达6设在船内，避免了设在罩体内，螺旋桨转动产生的平衡问题，同时因吸水马达不在罩体内，所以功率和体积都可增加，以产生更大的吸力，使螺旋桨前后部产生更大的流体压力差。

另一实施例，与上不同是：吸水管变为隔板603，使流体通道3内形成上下二层通道，流体从流体导入口导入上层303流体通道内，经后部通口302流到下层304空间内，在吸水马达强大吸力作用下，使流体通道上、下层304内的流速大大增加。在螺旋桨前后部形成更大的压力差。

综上所述，本发明的优点在于：

1、相比与传统螺旋桨产生推动力的来源，即通过螺旋桨的高速旋转，把螺旋桨前部的流体强烈吸入从后部喷出来产生推动力，所以螺旋桨功率越大，吸入和排出的流体量和速度越快，产生的推动力越大。本发明不同在于产生推动力的另一主要来源不是流体排出量和速度，而是螺旋桨后部和前部形成极大的压力差，压力差越大，螺旋桨后部低流速产生的高压力区，向前部高流速产生的低压力区转移的速度越快，就如水流从高处向下落下，落差形成的压力差越大，速度越快，所以水向低处流，高压力向低压力区转移，是自然规律。在此状态中，就用普通螺旋桨经改造后，用同等的能耗也能产生很大的推动力。

2、传统螺旋桨大部分前后表面流体经过的路径差不多，也有些前后两面，为弧面和相对平面，但前后两面的弧面和相对平面流体经过的路径相差很小，所以产生的压力差很小，而本发明使螺旋桨前后部形成极大的压力差，只需在桨叶的前部壳体上设流体导入口与流体通道相通，使流体经过的路径增加，就加快几片桨叶一面的流速，没有耗费额外的动力，产生的压力差确极大，压力差从低向高转移速度很快，产生的推动力很大，再配合螺旋桨喷出大量流体，产生更大的推动力，使在水面和水中的运动体速度提高，同时能耗降低。

3、传统螺旋桨和本发明共同点是：产生推动力的动力来源都是向后喷出大量高速运动的流体产生第一次推动力，不同的是，本发明在螺旋桨前后部形成很大压力差，向前对船尾产生的压力差转移，很大的流体压力差从后向前方对船体产生很大推动力，为第一次推动，使船运动速度大大提高。螺旋桨喷出流体向后产生反作用力为第二次推动力，本发明的水中用动力装置与现有水中用动力装置相比，现有水中用动力装置只能产生一次推动力，而本明产生二次推动力，本发明比现有水中用动力装置产生更大的推动力，所以本发明比传统螺旋桨更节能，推动力更大。本发明为未来螺旋桨的发展开辟一个新的方向。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，本发明不但适合于水面上行驶的各类船舶和舰艇，也适合于在水中运动的潜水艇和各类潜水器，本发明的推动装置适合于在水面和水中的所有运动体。使各类在水面和水中的运动体提高速度，同时也节能。因此，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水中用动力装置，它包括螺旋桨，所述螺旋桨包括罩体与桨叶，其特征在于：所述桨叶沿长度方向上设有内部中空供流体顺畅通过的流体通道，所述桨叶上设有的至少一个流体导入口和至少一个流体导出口，所述流体通道与流体导入口、流体导出口相连，通过其与外界相通。

2.如权利要求1所述的水中用动力装置，其特征在于：所述螺旋桨的桨叶由前部壳体与后部壳体组成，其前部壳体上沿长度方向上设有至少一个所述的流体导入口，所述桨叶的后部壳体上在长度方向边缘，设有至少一个所述的流体导出口。

3.如权利要求1所述的水中用动力装置，其特征在于：所述流体导入口的开口形状为：圆孔形、长条形、菱形、椭圆形或蛇形，流体导入口间呈分别或重复排列设置。

4.如权利要求3所述的水中用动力装置，其特征在于：所述流体导入口开口形状的中心线与螺旋桨旋转角度平行。

5.如权利要求2所述的水中用动力装置，其特征在于：所述流体导出口沿所述螺旋桨中心沿桨叶长度方向到边缘设置，在后部壳体上设置流体导出口。

6.如权利要求2所述的水中用动力装置，其特征在于：所述流体导出口与螺旋桨旋转方向相反的桨叶边缘的后部壳体上一侧设置。

7.如权利要求1所述的水中用动力装置，其特征在于：所述流体通道为延长流体路径的凹凸流线形。

8.如权利要求1所述的水中用动力装置，其特征在于：它还包括吸水马达及吸水管，所述吸水马达设置在螺旋桨的罩体内，吸水马达通过吸水管与流体通道相通，所述的吸水管内壁为以延长流体经过路径的螺旋形。

9.如权利要求1-8任意一项所述的水中用动力装置，其特征在于：所述吸水马达包括喷水口，所述喷水口设置在罩体后部中间。

10.如权利要求1-8任意一项所述的水中用动力装置，其特征要于：所述流体通道内沿长度方向设有上下两层相通的通道，所述的上层通道与所述的流体导入口相通，所述的下层通道与所述的吸水马达相通。

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