CN104443327B - 一种非对称旋转桨叶推进小船 - Google Patents

Abstract

一种非对称旋转桨叶推进小船，属船舶技术领域，包括船身、左推进器、右推进器和操控系统。左推进器和右推进器结构、参数和工作原理相同分别对称安装在船身的左右两侧。右推进器包括发动机、减速器、主轴、转盘、导向罩、中心半齿齿轮和两个、三个或四个转叶装置。中心半齿齿轮固定于船身甲板下方。主轴竖直布置，下端与转臂固连。每个转叶装置包括近心齿轮、远心齿轮和桨叶。远心齿轮与近心齿轮啮合的传动比为1∶1。近心齿轮与中心半齿齿轮啮合的传动比为1∶1。桨叶保持处于横向竖直状态向后划水，并保持与转臂垂直向前复位。该小船工作时没有明显的尾迹，效率高，灵活机动。用作水上交通工具及体育游乐活动。

Description

一种非对称旋转桨叶推进小船

技术领域

一种非对称旋转桨叶推进小船，属船舶技术领域，尤其涉及一种平划桨叶小船。

背景技术

传统的船舶推进装置大多采用螺旋桨，尽管驱动方便，但效率较低，桨叶制造工艺复杂，使用时会产生尾迹；专利号为ZL200310106145.1，名称为仿生平板船舶推进器的中国专利，公开了一种半转机构平板船舶推进装置，效率较高，但桨叶在向后划水时只有一个位置是与前行方向垂直的，其它位置与前行的方向不为90°，桨叶在横向产生的分力对前行无帮助，损耗了一部分能量，效率不是太高。

发明内容

本发明的目的是克服传统小船的上述不足，发明一种效率更高的非对称旋转桨叶推进小船。

一种非对称旋转桨叶推进小船，包括船身、左推进器、右推进器和操控系统。船身采用玻璃钢或塑料材料制成。操控系统操控左推进器和右推进器的转速和转向，使该小船前行、后退和转弯。左推进器和右推进器结构、参数和工作原理相同分别对称安装在船身的左右两侧的左缺口和右缺口位置。

右推进器的具体结构是：它包括发动机、减速器、主轴、转盘、导向罩、中心半齿齿轮和均匀分布在中心半齿齿轮周围与中心半齿齿轮啮合且安装在转盘上的两个、三个或四个结构相同的转叶装置。中心半齿齿轮是一个只有半周带齿的齿轮，它固定安装于船身的右缺口上方的向右伸出的甲板下方，中心半齿齿轮的带齿半周朝右，无齿半周朝左，无齿半周的边缘半径小于带齿半周的齿谷半径，以免转叶装置的近心齿轮的齿经过时碰触到中心半齿齿轮。主轴竖直布置，主轴的中段通过轴承与中心半齿齿轮相连于中心半齿齿轮的中心孔内，主轴能在中心半齿齿轮的中心孔内灵活转动；主轴的下端与转盘固连于转盘的中心，主轴的上端与减速器相连，发动机安装在船身的向右伸出的甲板上的支架上，发动机的动力通过减速器传递给主轴。每个转叶装置包括近心齿轮、远心齿轮和桨叶。桨叶为刚性矩形平板叶片。桨叶的左右两条母线边中部安装有用以减小桨叶左右两端紧贴导向罩内壁滑动摩擦的能灵活滚动的减摩滚筒。远心齿轮的转轴下段通过轴承安装在转盘的靠近边缘处，远心齿轮的转轴下端与桨叶固连于桨叶的上端正中处。桨叶竖直布置，且与远心齿轮垂直。近心齿轮位于中心半齿齿轮和远心齿轮之间，近心齿轮的转轴通过轴承安装在转盘的中心和远心齿轮的转轴之间的中部。同一转叶装置上的远心齿轮与近心齿轮啮合，其传动比为1∶1。两个近心齿轮在主轴的右侧时均与中心半齿齿轮啮合，其啮合传动比为1∶1。导向罩呈半圆弧形，靠左固定安装在船身上。导向罩内壁是以主轴的轴线为中心线的光滑的圆弧形曲面，该圆弧半径尺寸刚好使得桨叶在主轴的左侧运行时桨叶左右两端的减摩滚筒都能同时紧贴导向罩内壁滚动，确保桨叶在主轴左侧从最后处运行到最前处的过程中始终保持与转盘切向平行。组装右推进器时，使桨叶在主轴的正右侧时处于横向竖直位置。由于在主轴的右侧，远心齿轮与中心半齿齿轮的传动比为1∶1，且中心半齿齿轮固定不动，桨叶在主轴右侧的任何位置都会保持处于横向竖直状态。在主轴的左侧中心半齿齿轮无齿，受导向罩的约束，桨叶会保持与转盘的切向平行。

该一种非对称旋转桨叶推进小船的工作原理是：从上往下看即俯视该小船，分别启动左推进器和右推动器的发动机，在动力的驱动下，右推进器的主轴顺时针转动，带动右推进器的转盘顺时针旋转。在过右推进器的主轴的纵向铅垂面的右侧，右推进器的桨叶在右推进器的远心齿轮的带动下逆时针自转保持横向竖直状态向后划水；在过右推进器的主轴的纵向铅垂面的左侧，受右推进器的导向罩的约束，右推进器的桨叶保持与右推进器的转盘垂直向前复位。同理，在动力的驱动下，左推进器的主轴逆时针转动，带动左推进器的转盘逆时针旋转。在过左推进器的主轴的纵向铅垂面的左侧，左推进器的桨叶在左推进器的远心齿轮的带动下顺时针自转保持横向竖直状态向后划水；在过左推进器的主轴的纵向铅垂面的右侧，受左推进器的导向罩的约束，左推进器的桨叶保持与左推进器的转盘垂直向前复位。由于采用两台发动机分别驱动，故该船机动灵活。左推进器的主轴和右推进器的主轴等速转动，且左推进器的主轴逆时针转动，右推进器的主轴顺时针转动，该小船直线前行，若左推进器的主轴比右推进器的主轴转速快则该船向右转弯，反之向左转弯；左推进器的主轴和右推进器的主轴等速，且左推进器的主轴顺时针转动，右推进器的主轴逆时针转动，该小船直线后退，若左推进器的主轴比右推进器的主轴转速快则船向右后方转弯行驶，反之向左后方转弯行驶。

本发明的优点是：该发明一种非对称旋转桨叶推进小船工作时不会产生像螺旋桨推进器那样的明显的尾迹，无大水花，且桨叶易制作；该小船的推进器比半转机构推进装置效率高；采用两台发动机作动力，机动性强。

该小船用作水上交通工具及用于体育游乐活动都很方便。

附图说明

图1是本发明一种非对称旋转桨叶推进小船的俯视示意图；图2是图1中右推进器的放大示意图；图3是放大的右推进器的后视示意图；图4是图2中的中心半齿齿轮的放大示意图。图中，左推进器和右推进器都采用两个转叶装置。

图中，1-船身，11-船头，12-船尾，13-左缺口，14-右缺口，15-船身上向右伸出的甲板，16-向右伸出的甲板上的支架；3-左推进器；4-右推进器，40-发动机，41-减速器，42-主轴，43-转盘，44-中心半齿齿轮，441-带齿半周，442-无齿半周，443-中心半齿齿轮的中心孔，45-转叶装置，451-近心齿轮，452-远心齿轮，453-桨叶，454-减摩滚筒，46-导向罩。

具体实施方式

现结合附图1~4对本发明加以具体说明。

一种非对称旋转桨叶推进小船，包括船身1、左推进器3、右推进器4和操控系统。船身1采用玻璃钢或塑料材料制成。操控系统操控左推进器和右推进器的转速和转向，使该小船前行、后退和转弯。左推进器3和右推进器4结构、参数和工作原理相同分别对称安装在船身1的左右两侧的左缺口13和右缺口14位置。

右推进器4的具体结构是：它包括发动机40、减速器41、主轴42、转盘43、导向罩46、中心半齿齿轮44和均匀分布在中心半齿齿轮44周围与中心半齿齿轮44啮合且安装在转盘43上的两个结构相同的转叶装置45。中心半齿齿轮44是一个只有半周带齿的齿轮，它固定安装于船身1的右缺口14上方的向右伸出的甲板15下方，中心半齿齿轮44的带齿半周441朝右，无齿半周442朝左，无齿半周442的边缘半径小于带齿半周441的齿谷半径，以免转叶装置45的近心齿轮451的齿经过时碰触到中心半齿齿轮44。主轴42竖直布置，主轴42的中段通过轴承与中心半齿齿轮44相连于中心半齿齿轮44的中心孔内，主轴42能在中心半齿齿轮44的中心孔443内灵活转动；主轴42的下端与转盘43固连于转盘43的中心，主轴42的上端与减速器41相连，发动机40安装在船身1的向右伸出的甲板15上的支架16上，发动机40的动力通过减速器41传递给主轴42。每个转叶装置45包括近心齿轮451、远心齿轮452和桨叶453。桨叶453为刚性矩形平板叶片。桨叶453的左右两条母线边中部安装有用以减小桨叶453左右两端紧贴导向罩46内壁滑动摩擦的能灵活滚动的减摩滚筒454。远心齿轮452的转轴下段通过轴承安装在转盘43的靠近边缘处，远心齿轮452的转轴下端与桨叶453固连于桨叶453的上端正中处。桨叶453竖直布置，且与远心齿轮452垂直。近心齿轮451位于中心半齿齿轮44和远心齿轮452之间，近心齿轮451的转轴通过轴承安装在转盘43的中心和远心齿轮452的转轴之间的中部。同一转叶装置45上的远心齿轮451与近心齿轮452啮合，其传动比为1∶1。两个近心齿轮451在主轴42的右侧时均与中心半齿齿轮44啮合，其啮合传动比为1∶1。导向罩46呈半圆弧形，靠左固定安装在船身1上。导向罩46内壁是以主轴42的轴线为中心线的光滑的圆弧形曲面，该圆弧半径尺寸刚好使得桨叶453在主轴42的左侧运行时桨叶453左右两端的减摩滚筒454都能同时紧贴导向罩46内壁滚动，确保桨叶453在主轴42左侧从最后处运行到最前处的过程中始终保持与转盘43切向平行。组装右推进器4时，使桨叶453在主轴42的正右侧时处于横向竖直位置。由于在主轴42的右侧，远心齿轮452与中心半齿齿轮44的传动比为1∶1，且中心半齿齿轮44固定不动，桨叶453在主轴42右侧的任何位置都会保持处于横向竖直状态。在主轴42的左侧中心半齿齿轮44无齿，受导向罩46的约束，桨叶453会保持与转盘43的切向平行。

左推进器3和右推进器4的发动机相同，都采用电动机，由锂电池供电。所有桨叶采用碳纤维材料制作。

该一种非对称旋转桨叶推进小船的工作原理是：从上往下看即俯视该小船，分别启动左推进器3和右推动器4的发动机，在动力的驱动下，右推进器4的主轴42顺时针转动，带动右推进器4的转盘43顺时针旋转。在过右推进器4的主轴42的纵向铅垂面的右侧，右推进器4的桨叶453在右推进器4的远心齿轮452的带动下逆时针自转保持横向竖直状态向后划水；在过右推进器4的主轴42的纵向铅垂面的左侧，受右推进器4的导向罩46的约束，右推进器4的桨叶453保持与右推进器4的转盘43垂直向前复位。同理，在动力的驱动下，左推进器3的主轴逆时针转动，带动左推进器3的转盘逆时针旋转。在过左推进器3的主轴的纵向铅垂面的左侧，左推进器3的桨叶在左推进器3的远心齿轮的带动下顺时针自转保持横向竖直状态向后划水；在过左推进器3的主轴的纵向铅垂面的右侧，受左推进器3的导向罩的约束，左推进器3的桨叶保持与左推进器3的转盘垂直向前复位。由于采用两台发动机分别驱动，故该船机动灵活。左推进器3的主轴和右推进器4的主轴42等速转动，且左推进器3的主轴逆时针转动，右推进器4的主轴42顺时针转动，该小船直线前行，若左推进器3的主轴比右推进器4的主轴42转速快则该船向右转弯，反之向左转弯；左推进器3的主轴和右推进器4的主轴42等速，且左推进器3的主轴顺时针转动，右推进器4的主轴42逆时针转动，该小船直线后退，若左推进器3的主轴比右推进器4的主轴42转速快则船向右后方转弯行驶，反之向左后方转弯行驶。

Claims (4)

1.一种非对称旋转桨叶推进小船，包括船身（1）、左推进器（3）、右推进器（4）和操控系统，其特征在于：左推进器（3）和右推进器（4）结构、参数和工作原理相同分别对称安装在船身（1）的左右两侧的左缺口（13）和右缺口（14）位置；

右推进器（4）的具体结构是：它包括发动机（40）、减速器（41）、主轴（42）、转盘（43）、导向罩（46）、中心半齿齿轮（44）和均匀分布在中心半齿齿轮（44）周围与中心半齿齿轮（44）啮合且安装在转盘（43）上的两个、三个或四个结构相同的转叶装置（45）；中心半齿齿轮（44）是一个只有半周带齿的齿轮，它固定安装于船身（1）的右缺口（14）上方的向右伸出的甲板（15）下方，中心半齿齿轮（44）的带齿半周（441）朝右，无齿半周（442）朝左，无齿半周（442）的边缘半径小于带齿半周（441）的齿谷半径；主轴（42）竖直布置，主轴（42）的中段通过轴承与中心半齿齿轮（44）相连于中心半齿齿轮（44）的中心孔内，主轴（42）能在中心半齿齿轮（44）的中心孔（443）内灵活转动；主轴（42）的下端与转盘（43）固连于转盘（43）的中心，主轴（42）的上端与减速器（41）相连，发动机（40）安装在船身（1）的向右伸出的甲板（15）上的支架（16）上，发动机（40）的动力通过减速器（41）传递给主轴（42）；每个转叶装置（45）包括近心齿轮（451）、远心齿轮（452）和桨叶（453）；桨叶（453）为刚性矩形平板叶片；桨叶（453）的左右两条母线边中部安装有用以减小桨叶（453）左右两端紧贴导向罩（46）内壁滑动摩擦的能灵活滚动的减摩滚筒（454）；远心齿轮（452）的转轴下段通过轴承安装在转盘（43）的靠近边缘处，远心齿轮（452）的转轴下端与桨叶（453）固连于桨叶（453）的上端正中处；桨叶（453）竖直布置，且与远心齿轮（452）垂直；近心齿轮（451）位于中心半齿齿轮（44）和远心齿轮（452）之间，近心齿轮（451）的转轴通过轴承安装在转盘（43）的中心和远心齿轮（452）的转轴之间的中部；同一转叶装置（45）上的远心齿轮（451）与近心齿轮（452）啮合，其传动比为1∶1；两个近心齿轮（451）在主轴（42）的右侧时均与中心半齿齿轮（44）啮合，其啮合传动比为1∶1；导向罩（46）呈半圆弧形，靠左固定安装在船身（1）上；导向罩（46）内壁是以主轴（42）的轴线为中心线的光滑的圆弧形曲面，该圆弧半径尺寸刚好使得桨叶（453）在主轴（42）的左侧运行时桨叶（453）左右两端的减摩滚筒（454）都能同时紧贴导向罩（46）内壁滚动，确保桨叶（453）在主轴（42）左侧从最后处运行到最前处的过程中始终保持与转盘（43）切向平行；桨叶（453）在主轴（42）的正右侧时处于横向竖直位置。

2.根据权利要求1所述的一种非对称旋转桨叶推进小船，其特征在于：船身（1）采用玻璃钢或塑料材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种非对称旋转桨叶推进小船，其特征在于：左推进器（3）和右推进器（4）的发动机相同，都采用电动机，由锂电池供电。

4.根据权利要求1所述的一种非对称旋转桨叶推进小船，其特征在于：所有桨叶采用碳纤维材料制作。