CN105416543B - 一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器 - Google Patents

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Abstract

一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，属船舶技术领域，包括左轴、右轴、左大齿轮、右大齿轮、左小齿轮、右小齿轮、左带齿环形平板桨叶、右带齿环形平板桨叶和壳体。左大齿轮和右大齿轮相互啮合。左轴和右轴两者的轴线处于同一横向竖直面内。左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的内周都带有一圈能分别与左小齿轮和右小齿轮相啮合的齿，它们都安装在壳体内并分别套装在左轴和右轴上，它们的半圆弧形体的顶部都安装了导轮。壳体的顶板下表面对称安装了左导轨和右导轨。动力驱动左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶同时反向做半圆周运动，能产生强大的推力，效率高，运行平稳。

Description

一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器
技术领域
一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，属船舶技术领域，尤其涉一种船舶推进器。
背景技术
传统的船舶推进器大多采用螺旋桨，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；传统的明轮推进器使用时存在拍水现象，水花较大，桨叶刚进水后和出水前水阻较大且产生的推力很小，能量损失大，效率较低，且噪音大。授权公告号为CN100360378C的专利，公开了一种仿生平板船舶推进器，虽效率较高，但结构较复杂。
发明内容
本发明的目的是克服传统船舶推进技术的不足，发明一种效率较高的带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器。
一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，包括左轴、右轴、左大齿轮、右大齿轮、左小齿轮、右小齿轮、左带齿环形平板桨叶、右带齿环形平板桨叶和壳体。壳体包括左侧板、底板、右侧板、顶板和中立板。左侧板、中立板和右侧板从左至右排列，它们均纵向竖直布置。顶板和底板都水平布置。左轴和右轴两者的轴线处于同一横向竖直面内。左大齿轮和左小齿轮安装在左轴上，右大齿轮和右小齿轮安装在右轴上。左大齿轮和右大齿轮相互啮合，它们的传动比为1∶1。左轴和右轴分别竖直对称布置于中立板的左右两侧，左轴和右轴的上下两端分别通过轴承安装在顶板和底板上，左轴靠近中立板的左侧安装，右轴靠近中立板的右侧安装。左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的结构相同，它们都包括两块平行的平板和两端的半圆弧体，它们的内周都带有一圈能分别与左小齿轮和右小齿轮相啮合的齿，左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶都安装在壳体内并分别套装在左轴和右轴上。左小齿轮的最大外径稍小于左带齿环形平板桨叶的两块平行的平板的齿尖之间的间距。左小齿轮的正右侧的齿与左带齿环形平板桨叶的处于左轴的正右侧的齿啮合。右带齿环形平板桨叶和左带齿环形平板桨叶的位置相对中立板而言是对称布置的。右小齿轮的最大外径与左小齿轮的最大外径相同，右小齿轮的最大外径稍小于右带齿环形平板桨叶的两块平行的平板的齿尖之间的间距。右小齿轮的正左侧的齿与右带齿环形平板桨叶的处于右轴的正左侧的齿啮合。左带齿环形平板桨叶两端的半圆弧形体的顶部都安装了左导轮；右带齿环形平板桨叶两端的半圆弧形体的顶部都安装了右导轮；壳体的顶板下表面左右对称安装了左导轨和右导轨。左导轨和右导轨的外周都呈半圆形。左导轨的作用是限制安装于左带齿环形平板桨叶的顶部的两个左导轮只能在左导轨的外周围运动，除左轴附近区域外，其它位置左带齿环形平板桨叶的顶部的两个左导轮沿着左导轨的外周作半圆运动；右导轨的作用是限制安装于右带齿环形平板桨叶的顶部的两个右导轮只能在右导轨的外周围运动，除右轴附近区域外，其它位置右带齿环形平板桨叶的顶部的两个右导轮沿着右导轨的外周作半圆运动。左轴和中立板之间的间隙能确保左带齿环形平板桨叶的齿跟左小齿轮正常啮合且左带齿环形平板桨叶能紧贴中立板的左侧面顺利前行。右轴和中立板之间的间隙能确保右带齿环形平板桨叶的齿跟右小齿轮正常啮合且右带齿环形平板桨叶能紧贴中立板的右侧面顺利前行。为防止鱼、水草甚至泥沙等杂物进入壳体内，在壳体的前方安装了滤网。滤网呈“人”字形，这样有利于杂物从壳体的两侧滑过，不易附在滤网的前面。
本发明一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器是这样产生有益效果的：右带齿环形平板桨叶是这样工作的：起初，右带齿环形平板桨叶处于纵向最前位置，即右带齿环形平板桨叶的后端内齿与右小齿轮啮合，右带齿环形平板桨叶的前端处于最前端，右带齿环形平板桨叶的左侧面紧贴壳体的中立板的右侧面。驱动本推进器的动力从右轴或左轴输入，从上往下俯视本推进器，右轴顺时针旋转，带动右带齿环形平板桨叶在壳体的右半部分内作顺时针半圆周运动，即右带齿环形平板桨叶在纵向最前位置绕右轴转动半周后到达纵向最后位置，然后直线前行至纵向最前位置，接下来右带齿环形平板桨叶又绕右轴顺时针转动半周，然后又直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，右带齿环形平板桨叶会连续不断地将前方的水引进壳体内然后划向后方，产生向前的推力。运动过程中，右带齿环形平板桨叶在前面与壳体的中立板之间快速打开而在后面与中立板之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，而且由于壳体的限制，右带齿环形平板桨叶在壳体内运动还产生了镜面效果，能产生很大的推力。由于右导轨的限制，右导轮只能沿右导轨外周运动，右带齿环形平板桨叶能作很标准的半圆周运动。同理，左带齿环形平板桨叶在左小齿轮的带动下在壳体的左半部分内作逆时针半圆周运动，左带齿环形平板桨叶的运动与右带齿环形平板桨叶的运动是对称的。左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶同时反向运动会相互抵消扭矩，使得本发明推进器运行平稳。本发明推进器包括但不限于以下优点：能量损失小，效率高，运行平稳，桨叶低转速时可产生高推力，噪音小，且叶片易制作，不会像螺旋桨推进器那样产生明显的尾迹，也不会像传统明轮推进器那样存在严重的拍水现象。
为使本发明推进器的效率较高，右带齿环形平板桨叶和左带齿环形平板桨叶的高宽比的比值在0.6~4之间。
为减少左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶在壳体中运动时它们的底部与壳体的底板的上表面之间的摩擦，左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的底部镶有减摩滚珠，或者在左轴和右轴上分别套一个耐磨平垫片，两个耐磨平垫片位于壳体的底板的上表面上并分别垫于左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的底部；左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的密度稍大于水的密度，密度范围在1050~1400kg/m3之间。
为了能达到高效节能，推进器的结构应设计紧凑，右带齿环形平板桨叶的宽度稍小于壳体的中立板的右侧面到右侧板的左侧面之间的距离；左带齿环形平板桨叶的宽度稍小于壳体的中立板的左侧面到左侧板的右侧面之间的距离。左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的高度相同，它们的高度稍小于左导轨的下表面到底板的上表面之间的距离。
本发明推进器的尾部中间位置设置方向舵，能使船舶转弯。
附图说明
图1是本发明一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器的后视示意图；图2是图1的俯视示意图；图3是本发明推进器的左带齿环形平板桨叶和右带齿环形平板桨叶的运动示意简图；图4是本发明推进器的右导轨和右导轮位置关系示意图。
图中，1-左轴，11-左大齿轮，12-左小齿轮，13-左耐磨平垫片；2-右轴，21-右大齿轮，22-右小齿轮，23-右耐磨平垫片；3–左带齿环形平板桨叶，31-左带齿环形平板桨叶处于纵向最前位置，32-表示左带齿环形平板桨叶处于横向位置，33-表示左带齿环形平板桨叶处于纵向最后位置，34-左带齿环形平板桨叶的转动方向指示，35-左带齿环形平板桨叶的前行方向指示，36-左带齿环形平板桨叶的齿，37-左导轮；4–右带齿环形平板桨叶，41-右带齿环形平板桨叶处于纵向最前位置，42-表示右带齿环形平板桨叶处于横向位置，43-表示右带齿环形平板桨叶处于纵向最后位置，44-右带齿环形平板桨叶的转动方向指示，45-右带齿环形平板桨叶的前行方向指示，46-右带齿环形平板桨叶的齿，47-右导轮，471-右导轮沿右导轨作圆弧形运动方向指示，472-右导轮沿右导轨外周直线前行指示，473-右导轮绕右轴做弧形运动方向指示；5-左导轨，6-右导轨；7-壳体，71-左侧板，72-底板，73-右侧板，74-顶板，75-中立板；8-滤网；9-表示本发明推进器的前进方向指示。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以说明：一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，包括左轴1、右轴2、左大齿轮11、右大齿轮21、左小齿轮12、右小齿轮22、左带齿环形平板桨叶3、右带齿环形平板桨叶4和壳体7。壳体7包括左侧板71、底板72、右侧板73、顶板74和中立板75。左侧板71、中立板75和右侧板73从左至右排列，它们均纵向竖直布置。顶板74和底板72都水平布置。左轴1和右轴2两者的轴线处于同一横向竖直面内。左大齿轮11和左小齿轮12安装在左轴1上，右大齿轮21和右小齿轮22安装在右轴2上。左大齿轮11和右大齿轮21相互啮合，它们的传动比为1∶1。左轴1和右轴2分别竖直对称布置于中立板75的左右两侧，左轴1和右轴2的上下两端分别通过轴承安装在顶板74和底板72上，左轴1靠近中立板75的左侧安装，右轴2靠近中立板75的右侧安装。左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4的结构相同，它们都包括两块平行的平板和两端的半圆弧体，它们的内周都带有一圈能分别与左小齿轮12和右小齿轮22相啮合的齿，左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4都安装在壳体7内并分别套装在左轴1和右轴2上。左小齿轮12的最大外径稍小于左带齿环形平板桨叶3的两块平行的平板的齿尖之间的间距。左小齿轮12的正右侧的齿与左带齿环形平板桨叶3的处于左轴1的正右侧的齿啮合。右带齿环形平板桨叶4和左带齿环形平板桨叶3的位置相对中立板75而言是对称布置的。右小齿轮22的最大外径与左小齿轮12的最大外径相同，右小齿轮22的最大外径稍小于右带齿环形平板桨叶4的两块平行的平板的齿尖之间的间距。右小齿轮22的正左侧的齿与右带齿环形平板桨叶4的处于右轴2的正左侧的齿啮合。左带齿环形平板桨叶3两端的半圆弧形体的顶部都安装了左导轮37；右带齿环形平板桨叶4两端的半圆弧形体的顶部都安装了右导轮47；壳体7的顶板74下表面左右对称安装了左导轨5和右导轨6。左导轨5和右导轨6的外周都呈半圆形。左导轨5的作用是限制安装于左带齿环形平板桨叶3的顶部的两个左导轮37只能在左导轨5的外周围运动，除左轴1附近区域外，其它位置左带齿环形平板桨叶3的顶部的两个左导轮37沿着左导轨5的外周作半圆运动；右导轨6的作用是限制安装于右带齿环形平板桨叶4的顶部的两个右导轮74只能在右导轨6的外周围运动，除右轴2附近区域外，其它位置右带齿环形平板桨叶4的顶部的两个右导轮47沿着右导轨6的外周作半圆运动。左轴1和中立板75之间的间隙能确保左带齿环形平板桨叶3的齿跟左小齿轮12正常啮合且左带齿环形平板桨叶3能紧贴中立板74的左侧面顺利前行。右轴2和中立板74之间的间隙能确保右带齿环形平板桨叶3的齿跟右小齿轮22正常啮合且右带齿环形平板桨叶4能紧贴中立板75的右侧面顺利前行。为防止鱼、水草甚至泥沙等杂物进入壳体7内，在壳体7的前方安装了滤网8。滤网8呈“人”字形，这样有利于杂物从壳体7的两侧滑过，不易附在滤网8的前面。
为减少左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4在壳体7中运动时它们的底部与壳体7的底板72的上表面之间的摩擦，在左轴1和右轴2上分别套一个左耐磨平垫片13和右耐磨平垫片23，两个耐磨平垫片位于壳体7的底板72的上表面上并分别垫于左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4的底部；左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4的密度均为1100kg/m3。右带齿环形平板桨叶4和左带齿环形平板桨叶3的高宽比都为1.5∶1。
本发明推进器是这样工作的：右带齿环形平板桨叶4是这样工作的：起初，右带齿环形平板桨叶4处于纵向最前位置，即右带齿环形平板桨叶4的后端内齿与右小齿轮22啮合，右带齿环形平板桨叶4的前端处于最前端，右带齿环形平板桨叶4的左侧面紧贴壳体7的中立板75的右侧面。驱动本推进器的动力从右轴2输入，从上往下俯视本推进器，右轴2顺时针旋转，带动右大齿轮21和右小齿轮22都作顺时针转动，并带动左大齿轮11、左轴1和左小齿轮12作逆时针转动，右小齿轮22带动右带齿环形平板桨叶4在壳体7的右半部分内作顺时针半圆周运动，即右带齿环形平板桨叶4在纵向最前位置绕右轴2转动半周后到达纵向最后位置，然后直线前行至纵向最前位置，接下来右带齿环形平板桨叶4又绕右轴2顺时针转动半周，然后又直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，右带齿环形平板桨叶4会连续不断地将前方的水引进壳体7内然后划向后方，产生向前的推力。运动过程中，右带齿环形平板桨叶4在前面与壳体7的中立板75之间快速打开而在后面与中立板75之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，而且由于壳体7的限制，右带齿环形平板桨叶4在壳体7内运动还产生了镜面效果，能产生很大的推力。由于右导轨6的限制，右导轮47只能沿右导轨6外周运动，右带齿环形平板桨叶4能作很标准的半圆周运动。同理，左带齿环形平板桨叶4在左小齿轮12的带动下在壳体7的左半部分内作逆时针半圆周运动，左带齿环形平板桨叶3的运动与右带齿环形平板桨叶4的运动是对称的。左带齿环形平板桨叶3和右带齿环形平板桨叶4同时反向运动会相互抵消扭矩，使得本发明推进器运行平稳。
若右轴2逆时针逆时针旋转而左轴1顺时针旋转，右带齿环形平板桨叶4和左带齿环形平板桨叶3将分别做逆时针半圆周运动和顺时针半圆周运动，本推进器将产生向后的推力，能使船舶后退。

Claims (5)

1.一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，其特征在于：包括左轴（1）、右轴（2）、左大齿轮（11）、右大齿轮（21）、左小齿轮（12）、右小齿轮（22）、左带齿环形平板桨叶（3）、右带齿环形平板桨叶（4）和壳体（7）；壳体（7）包括左侧板（71）、底板（72）、右侧板（73）、顶板（74）和中立板（75）；左侧板（71）、中立板（75）和右侧板（73）从左至右排列，它们均纵向竖直布置；顶板（74）和底板（72）都水平布置；左轴（1）和右轴（2）两者的轴线处于同一横向竖直面内；左大齿轮（11）和左小齿轮（12）安装在左轴（1）上，右大齿轮（21）和右小齿轮（22）安装在右轴（2）上；左大齿轮（11）和右大齿轮（21）相互啮合，它们的传动比为1∶1；左轴（1）和右轴（2）分别竖直对称布置于中立板（75）的左右两侧，左轴（1）和右轴（2）的上下两端分别通过轴承安装在顶板（74）和底板（72）上，左轴（1）靠近中立板（75）的左侧安装，右轴（2）靠近中立板（75）的右侧安装；左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）的结构相同，它们都包括两块平行的平板和两端的半圆弧体，它们的内周都带有一圈能分别与左小齿轮（12）和右小齿轮（22）相啮合的齿，左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）都安装在壳体（7）内并分别套装在左轴（1）和右轴（2）上；左小齿轮（11）的最大外径小于左带齿环形平板桨叶（3）的两块平行的平板的齿尖之间的间距；左小齿轮（11）的正右侧的齿与左带齿环形平板桨叶（3）的处于左轴（1）的正右侧的齿啮合；右带齿环形平板桨叶（4）和左带齿环形平板桨叶（3）的位置相对中立板（75）而言是对称布置的；右小齿轮（22）的最大外径与左小齿轮（12）的最大外径相同，右小齿轮（22）的最大外径小于右带齿环形平板桨叶（4）的两块平行的平板的齿尖之间的间距；右小齿轮（22）的正左侧的齿与右带齿环形平板桨叶（4）的处于右轴（2）的正左侧的齿啮合；左带齿环形平板桨叶（3）两端的半圆弧形体的顶部都安装了左导轮（37）；右带齿环形平板桨叶（4）两端的半圆弧形体的顶部都安装了右导轮（47）；壳体（7）的顶板（74）下表面左右对称安装了左导轨（5）和右导轨（6）；左导轨（5）和右导轨（6）的外周都呈半圆形；左轴（1）和中立板（75）之间的间隙能确保左带齿环形平板桨叶（3）的齿跟左小齿轮（12）正常啮合且左带齿环形平板桨叶（3）能紧贴中立板（75）的左侧面顺利前行；右轴（2）和中立板（75）之间的间隙能确保右带齿环形平板桨叶（4）的齿跟右小齿轮（22）正常啮合且右带齿环形平板桨叶（4）能紧贴中立板（75）的右侧面顺利前行；左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）的底部镶有减摩滚珠，或者在左轴（1）和右轴（2）上分别套一个耐磨平垫片，两个耐磨平垫片位于壳体（7）的底板（72）的上表面上并分别垫于左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）的底部；左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）的密度范围在1050~1400kg/m3之间。
2.根据权利要求1所述的一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，其特征在于：壳体（7）的前方安装了滤网（8）。
3.根据权利要求1所述的一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，其特征在于：右带齿环形平板桨叶（4）和左带齿环形平板桨叶（3）的高宽比的比值在0.6~4之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，其特征在于：右带齿环形平板桨叶（4）的宽度小于壳体（7）的中立板（75）的右侧面到右侧板（72）的左侧面之间的距离；左带齿环形平板桨叶（3）的宽度小于壳体（7）的中立板（75）的左侧面到左侧板（71）的右侧面之间的距离；左带齿环形平板桨叶（3）和右带齿环形平板桨叶（4）的高度相同，它们的高度稍小于左导轨（5）的下表面到底板（2）的上表面之间的距离。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种带导轮的内齿啮合双桨船舶推进器，其特征在于：其尾部中间位置设置了方向舵。
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