CN105217006B - 一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置，包括船体、振荡浮子和振荡水翼组成。在波浪的作用下，浮子上下起伏，通过连接机构和带动水翼振荡运动，振荡运动的水翼可以产生向前的推力，产生的推力通过水翼和船体之间的连接机构和作用于推进装置连接架上，再传递到船体上，用于推进船体前进。用浮子带动水翼振荡，可以使水翼更有效的吸收波浪能，产生推力的效率更高。初步实验表明，与没有浮子带动的水翼相比，在相同实验工况下，用浮子带动的水翼产生的推力，是没有浮子带动的水翼产生的推力的8倍以上。由于本发明只依靠吸收波浪能产生推力，不需要额外提供能量，因此该装置具有绿色、节能、无污染的优点。

Description

一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置

技术领域

本发明涉及一种推进装置，尤其涉及一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置。

背景技术

船舶在波浪中运动时，船舶受到的阻力比静水中时大，即波浪增阻。然而，18世纪中叶，英国一艘捕鲸船在北冰洋发现一条死鲸，他们想打捞死鲸，却发现追不上，汹涌的波浪推动着死鲸跑的比船还快。此外，还有人观察到海豚的尾巴不动，借着船头激起的波能和船一起以19km/h的速度前进的情形。这些现象引起了人们对借助波浪推进船舶的探讨。

波浪能是一种清洁的可再生能源，如果能用波浪能作为船舶等海洋结构物的推动力，将会有效缓解我们目前所面临的能源压力。

一直以来，国内外学者对这一问题都进行着探索，但是进展缓慢。近年来，随着能源问题的不断凸显，日益增强的节能减排意识和开发清洁新能源意识，借助波浪能推进船舶等海洋结构物得到了一定的发展。2008年，一艘只依靠波浪为动力的船“Mermaid Ⅱ”成功从夏威夷驶回日本，充分证明了，依靠波浪能推进船舶等海洋结构物是可行的。

近年来，国内外学者对波浪推进机理做了更进一步的探索，不过大多都是应用数值计算的方法研究振荡水翼的性能。对波浪能推进装置的研究较少，现有的波浪能推进装置技术还不成熟，效率比较低，距离大规模实际应用还有许多地方需要改进和完善。

发明内容

本发明的目的是为了提高将波浪能转化为推力的效率而提供一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置。

本发明的目的是这样实现的：船体上安装有连接架，连接架的两侧对称设置有固定架，每个固定架的端部固连有竖直侧板，两个竖直侧板之间安装有水翼，水翼的两侧对称设置有水平杆，每个水平杆上均匀设置有长圆孔，竖直杆通过销轴安装在其中一个长圆孔中，竖直杆的上端安装有振荡浮子。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.船体上安装有连接架是指连接架安装在船体的尾部。

2.船体上安装有连接架是指连接架安装在船体的中部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明依靠浮子②上下起伏，浮子带动水翼振荡，可以使水翼更有效的吸收波浪能，产生推力的效率更高。以往应用的波浪推进装置都是振荡水翼在波浪的作用下，随浪自由振荡，装置结构简单，但是效率相对较低。初步实验表明，与没有浮子带动的水翼相比，在相同实验工况下，用浮子带动的水翼产生的推力，是没有浮子带动的水翼产生的推力的8倍以上。由于本发明只依靠吸收波浪能产生推力，不需要额外提供能量，因此本发明具有绿色、节能、无污染的优点。

附图说明

图1是本发明的推进装置示意图；

图2是本发明浮子与水翼之间的连接机构示意图；

图3是本发明的推进装置安装在船尾部的斜二测示意图；

图4是本发明的推进装置安装在船尾部的正视图；

图5是本发明的推进装置安装在船尾部的右视图；

图6是本发明的推进装置安装在船中部的斜二测示意图；

图7是本发明的推进装置安装在船中部的正视图；

图8是本发明的推进装置安装在船中部的右视图；

图9是本发明中振荡浮子的斜二测示意图；

图10是本发明中振荡浮子的上视图(图中所示尺寸为无量纲化尺寸)；

图11是本发明中振荡浮子的前视图(图中所示尺寸为无量纲化尺寸)；

图12是本发明中振荡浮子的右视图(图中所示尺寸为无量纲化尺寸)。

其中：①船体；②浮子；③连接浮子和水翼的竖直杆；④连接浮子和水翼的水平杆；⑤连接水翼和船体的竖直侧板；⑥轴承；⑦推进装置的固定架；⑧水翼；⑨推进装置连接架。

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。

结合图1-8，介绍装置各结构及作用，船体①泛指船舶等海洋结构物；浮子②是具有较好流线型的浮子(例如附图9-12所示)，与普通浮子相比，可以有效的减小浮子在前进方向上的阻力，另外该浮子底部应瘦小，以保证浮子振荡时有较小的粘性影响；③和④组成了浮子和水翼之间的连接机构，浮子的上下起伏运动通过该机构传递到水翼，使水翼产生绕转轴的振荡运动。轴承⑥安装在水翼转轴两端，用来减小水翼转动时的摩擦力；⑤和⑦组成了水翼和推进装置连接架⑨之间的连接机构，水翼产生的推力通过两端的转轴，作用于和竖直侧板⑤的连接处，再通过竖直侧板⑤和推进装置固定架⑦传递到推进装置连接架⑨，再传递到船体①上。

本发明的工作过程如下：

当安装有本发明的船舶等海洋结构物在波浪中航行时，浮子在波浪的作用下做上下起伏运动；上下起伏运动的浮子通过与水翼之间的连接机构③和④，带动水翼振荡运动，振荡运动的水翼可以产生向前的推力，产生的推力通过水翼两端的转轴，作用于竖直侧板上，再通过推进装置连接架⑨和水翼之间的连接机构⑤和⑦，作用于推进装置连接架⑨上，再传递到船体①上，推进船体前进。浮子带动水翼使其与波浪中的水流形成较佳攻角，产生较大推力，以提高将波浪能转化为推力的效率。初步实验表明，与没有浮子带动的水翼相比，在相同实验工况下，用浮子带动的水翼产生的推力，是没有浮子带动的水翼产生的推力的8倍以上。由于本发明只依靠吸收波浪能产生推力，不需要额外提供能量，因此本发明具有绿色、节能、无污染的优点该推进装置主要包括船体①、振荡浮子②，振荡水翼⑧，推进装置连接架⑨，浮子和水翼之间的连接机构③和④，水翼和推进装置连接架⑨之间的连接机构⑤和⑦。如图3-5所示，当本发明放置在静水中时，船体①水平静止的浮在水面上，推进装置连接架⑨安装在船体上，推进装置的固定架⑦固定连接在推进装置连接架⑨上；推进装置的固定架⑦的另一端与连接水翼的竖直侧板⑤固定连接，组成水翼和推进装置连接架⑨之间的连接机构；连接水翼和推进装置连接架⑨的竖直侧板⑤的另一端，通过轴承⑥和水翼⑧的转轴连接，水翼⑧可以绕转轴转动；水翼⑧在静水中的初始状态为水平，其前缘朝向船首，并与连接浮子和水翼的水平杆④固定连接；水平杆④上设置有长圆孔(如图2所示)，可以通过安装在不同孔位置调节浮子与水翼间的水平距离，长圆孔还可以避免浮子起伏运动时出现卡死现象，水平杆④通过圆轴与连接浮子的竖直杆③连接，组成浮子和水翼之间的连接机构，在静水中处于初始状态时，水平杆④和竖直杆③垂直；竖直杆③的另一端和浮子②固定连接。在波浪的作用下，浮子②上下起伏运动，上下起伏运动的浮子，通过连接机构③和④带动水翼⑧振荡运动，振荡运动的水翼可以产生向前的推力，产生的推力通过水翼⑧和推进装置连接架⑨之间的连接机构⑤和⑦，作用于推进装置连接架⑨上，再传递到船体，用于推进船体前进。

本发明提供的是一种吸收波浪能，并把吸收的波浪能通过振荡水翼直接转化成推力的推进装置，本发明可以用于船舶等海洋结构物的推进和辅助推进装置，装置由船体①、振荡浮子②和振荡水翼⑧组成。在波浪的作用下，浮子②上下起伏，通过连接机构③和④带动水翼⑧振荡运动，振荡运动的水翼可以产生向前的推力，产生的推力通过水翼⑧和船体①之间的连接机构⑤和⑦作用于推进装置连接架⑨上，再传递到船体上，用于推进船体前进。用浮子带动水翼振荡，可以使水翼更有效的吸收波浪能，产生推力的效率更高。初步实验表明，与没有浮子带动的水翼相比，在相同实验工况下，用浮子带动的水翼产生的推力，是没有浮子带动的水翼产生的推力的8倍以上。由于本发明只依靠吸收波浪能产生推力，不需要额外提供能量，因此本发明具有绿色、节能、无污染的优点。

本发明是一种吸收波浪能，利用振荡水翼，把波浪能直接转化成推进船舶等海洋结构物的推力的装置，可用于推进或辅助推进船舶等海洋结构物。本发明的推进效率高，由于只依靠吸收波浪能产生推力，不需要额外提供能量，因此本发明还具有绿色、节能、无污染的优点。

一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置(如图1所示)，水翼吸收波浪能并将其直接转化成推力，浮子依靠波浪上下起伏，带动水翼使其与波浪中的水流形成较佳攻角，产生较大推力。本发明典型的总体布置如图3和图6所示，但也包含其他的布置。

本发明主要包括船体①、振荡浮子②，振荡水翼⑧，浮子和水翼之间的连接机构③和④，水翼和推进装置连接架⑨之间的连接机构⑤和⑦。其特征是，在波浪作用下，浮子②上下起伏运动，通过连接机构③和④带动水翼⑧振荡运动，振荡运动的水翼可以产生向前的推力，产生的推力通过水翼⑧和推进装置连接架⑨之间的连接机构⑤和⑦作用于推进装置连接架⑨上，再传递到船体①上，用于推进船体前进。

这种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置，船体是泛指，代表所有船舶等海洋结构物。

振荡浮子的形状是可选择的。为了减小浮子的阻力，浮子应具有较好的流线型，浮子的底部应比较瘦小，例如附图9-12所示，横截面型线分别由半径为2的一段半圆和半径为17的两段圆弧组成(附图10)，底部的圆角半径也为2(附图11和12)，圆弧半径为无量纲化半径。

浮子的左右位置是可以调整的，根据实际需要，浮子可以连接到水翼展长上的任意位置，使浮子靠近或远离船体。

浮子的前后位置是可以调整的，可以根据实际需要，把浮子安装在水翼前或水翼后。

水翼振荡的攻角可以通过改变浮子与水翼之间的水平距离调节。增大浮子与水翼之间的距离，水翼振荡的攻角变小；减小浮子与水翼之间的攻角，水翼振荡的攻角变大。该距离可以优化，以获得最大推力。

水翼的前后位置是可以调节的，可以根据实际情况，把水翼安装在船首、船中、船尾等任意位置。

水翼的浸水深度是可以调节的。该深度可以优化，以获得最大推力。

Claims (3)

1.一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置，其特征在于：船体上安装有连接架，连接架的两侧对称设置有固定架，每个固定架的端部固连有竖直侧板，两个竖直侧板之间安装有水翼，水翼的两侧对称设置有水平杆，每个水平杆上均匀设置有长圆孔，竖直杆通过销轴安装在其中一个长圆孔中，竖直杆的上端安装有振荡浮子，浮子为底部瘦小的流线型，当在波浪中航行时，振荡浮子在波浪的作用下做上下起伏运动；上下起伏运动的振荡浮子带动水翼振荡运动，振荡运动的水翼产生向前的推力，且此推力作用于竖直侧板上后再通过竖直侧板和固定架作用于连接架上，再传递到船体上，推进船体前进。

2.根据权利要求1所述的一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置，其特征在于：船体上安装有连接架是指连接架安装在船体的尾部。

3.根据权利要求1所述的一种依靠浮子调节水翼攻角的推进装置，其特征在于：船体上安装有连接架是指连接架安装在船体的中部。