CN104015903B - 船用鼓动推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种船用鼓动推动器，包括往复式主轴和两个鼓动叶片，还包括旋转轴，每个所述鼓动叶片的一侧有两个联接环，旋转轴与往复式主轴的一端固定连接，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转轴上。本发明通过改善推进器后方尾流，避免产生尾旋流及横向流，减少能量损失，提高推进效率，相对传统的螺旋桨推进器而言，本发明所提出的推进器不产生尾旋流，能量损失少，推进效率高，在现如今节能减排的大背景下，本发明具有很好的实际应用前景。

Description

船用鼓动推进器
技术领域
本发明涉及一种推进装置，尤其涉及一种船用鼓动推进装置。
背景技术
现有的推进器主要是依靠螺旋桨做旋转运动，在推动流体向后运动的同时使流体产生了旋转运动。推动流体向后运动是螺旋桨产生推力所必须的，而螺旋桨所产生的尾流的旋转运动完全是一种能量浪费。尾流旋转运动所消耗的能量通常能够达到主机功率的15％以上。此外，普通螺旋桨普遍存在转速高噪声大，迎水面积大对船舶产生较大的阻力，工艺复杂加工制造难度大。
国内外已经有很多关于船舶推进器方面的专利，例如美国专利US4102293公布的Devicefor propelling ships，依靠往复轴和叶片的配合运动，可以为船舶提供向前的推力。但依然存在些许不足，首先由于船体向前运动，在推进器张开时逆流前行时，产生较大的阻力，其次在“相扑与急张”的过程中，易产生横向流，这就与螺旋桨旋转流会产生尾旋流相同，也是一种能量的损失，并且其结构相对复杂。
在现如今大力倡导节能减排的大的背景下，开发新型节能推进装置来避免产生不必要的旋转流及横向流成为船舶节能的重要研究课题。
发明内容
本发明的目的是为了减少能量损失，提高推进效率，而提供一种船用鼓动推进器。
本发明的目的是这样实现的：包括往复式主轴和两个鼓动叶片，还包括旋转轴，每个所述鼓动叶片的一侧有两个联接环，旋转轴与往复式主轴的一端固定连接，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转轴上。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述旋转轴包括内轴、安装在内轴外部的旋转轴外壳和固定连接在内轴中间位置处的平衡针，所述鼓动叶片套在旋转轴上是指鼓动叶片套在内轴上。
2.在往复式主轴两侧的两个联接环中间安装有扭转弹簧。
3.两鼓动叶片上与往复式主轴对应的位置有叶片卡槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相对传统的螺旋桨推进器而言，本发明的推进器采用往复式主轴、两个鼓动叶片和旋转轴共同作用，两个鼓动叶片在水流作用下绕旋转轴旋转，从而实现周期性的张开和闭合，本发明不会产生尾旋流，因此在工作过程中的能量损失少，推进效率高，噪声空泡性能优良；并且其结构简单，易于实现，在现如今节能减排的大背景下，本发明具有很好的实际应用前景。
附图说明
图1(a)-(d)分别是本发明的俯视图、侧视图、后视图和前视图；
图2是本发明的总体结构图；
图3是本发明的转轴内部机构示意图；
图4是本发明的刚性连接机构示意图；
图5(a)和(b)分别是本发明的两叶片示意图；
图6是本发明的旋转轴内轴的结构示意图；
图7是本发明张开时受力示意图；
图8是主轴向后运动速度变化曲线；
图9是本发明最大张开状态的示意图；
图10是本发明闭合时受力示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
附图1-6给出了本发明的船用鼓动推进器的具体结构示意图，旋转轴2固定在往复式主轴1上，叶片卡槽6用来控制鼓动叶片3最大张开角，与主轴1弧线吻合。旋转轴外壳10上的缺口4与叶片联接环8的连接件宽度相同，但略小于联接环8宽度以实现密封防止进水。平衡针11用于确保两叶片在合拢时能够处于船中处；扭转弹簧9两端分别与两个鼓动叶片3的联接环8固定连接，给两叶片有相互合拢的趋势，确保主轴1向前运动时两叶片能够完全合拢，从而减小相应的流体阻力。附图4为推进器刚性连接件，其中往复式主轴1、旋转内轴7及平衡针11可采用一体化生产，保证结构的稳固性，旋转轴外壳10通过焊接的方式与主轴1连接。附图5为本发明的两个叶片结构示意图，两个鼓动叶片均与两个宽度不同的联接环8相连，偏内的圆环宽度取偏外圆环宽度的2/3～3/4，附图6为本发明的旋转轴内轴结构示意图，由于连接轴较细，偏内的连接轴较短可保证转轴的强度。
本发明的推进器主要依靠推进器与水流的相互运动在水流的作用下实现鼓动叶片3的张开与闭合。认为船航行于静水中，则推进器来流速度V0大小等于船速Vp且方向相反。附图7为鼓动推进器张开时的受力图，当往复式主轴1向后运动时，在叶腔水流力F作用下，鼓动叶片3张开，为了使叶片实现软张开，主轴1向后运动的速度VZ由零逐渐加速最终达到4倍船速Vp，并产生最大推力Ft，一直运动到最大冲程。附图8为本发明的主轴1向后运动时速度变化趋势。
在主轴1加速过程中，附图9为鼓动叶片3逐渐张开至最大张开状态。
附图10为鼓动推进器闭合时的受力图，当推进器向前运动时，转轴2以1倍船速向前运动，在水流作用力F作用下鼓动叶片3逐渐合实，合实后的鼓动叶片3呈水翼状，流体阻力较小，可有效减小阻力。

Claims (1)

1.船用鼓动推进器，包括往复式主轴和两个鼓动叶片，其特征在于：还包括旋转轴，每个所述鼓动叶片的一侧有两个联接环，旋转轴与往复式主轴的一端固定连接，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转轴上，所述旋转轴包括内轴、安装在内轴外部的旋转轴外壳和固定连接在内轴中间位置处的平衡针，所述鼓动叶片套在旋转轴上是指鼓动叶片套在内轴上，在往复式主轴两侧的两个联接环中间安装有扭转弹簧，两鼓动叶片上与往复式主轴对应的位置有叶片卡槽，所述的两个联接环中偏内的联接环的宽度为偏外的联接环的宽度的2/3～3/4；当往复式主轴向后运动时，在叶腔水流力F作用下，鼓动叶片张开，为了使叶片实现软张开，往复式主轴向后运动的速度VZ由零逐渐加速最终达到4倍船速Vp，并产生最大推力Ft，一直运动到最大冲程；当往复式主轴向前运动时，旋转轴以1倍船速向前运动，在水流作用力F作用下鼓动叶片逐渐合实，合实后的鼓动叶片呈水翼状。
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