CN105564620A - 一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇 - Google Patents

Abstract

一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，属船舶技术领域，包括囊形艇身、气囊、左推进器、右推进器、控制器、导航装置和逆行雷达感应设备。气囊安装在囊形艇身的顶部。控制器能控制气囊的大小，通过控制气囊的大小来调节浮力的大小，从而调节所述潜艇的沉浮。结构相同的左推进器和右推进器对称安装于囊形器身的左右两侧。右推进器包括轨道、小车、环形平板桨叶、牵引杆、定位杆和外壳。环形平板桨叶垂直套装在定位杆上。轨道为封闭式半圆形，轨道水平安装于顶板的下面，小车安装在轨道上。牵引杆的上端安装在小车上，下段竖直插入环形平板桨叶中。控制器操控左推进器和右推进器工作能产生很大的推力，该潜艇效率高，机动灵活，且桨叶易制作。

Description

一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇

技术领域

一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，属船舶技术领域，尤其涉一种潜艇。

背景技术

传统潜艇的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，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潜艇技术不足，发明一种效率较高的低噪音的采用环形平板桨叶推进器的潜艇。

一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，包括囊形艇身、气囊、左推进器、右推进器、控制器、导航装置和逆行雷达感应设备。控制器安装在囊形艇身内，逆行雷达感应设备安装在囊形艇身的尾部。控制器、导航装置和逆行雷达感应设备由电池供电。气囊安装在囊形艇身的顶部，气囊位于过所述潜艇的重心的铅垂线上。控制器能控制气囊的大小，通过控制气囊的大小来调节浮力的大小，从而调节所述潜艇的沉浮。左推进器和右推进器结构相同，它们对称安装于囊形艇身的左右两侧。

右推进器的具体结构是：右推进器包括轨道、小车、环形平板桨叶、牵引杆、定位杆和外壳。环形平板桨叶包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的相互平行的平板，两块平板之间的间隙稍大于牵引杆和定位杆两者的最大外径之和。外壳包括左侧板、底板、右侧板和顶板，左侧板和右侧板纵向竖直布置，底板和顶板水平布置。左侧板是囊形艇身的右壁的一部分。定位杆处于外壳的前后方向的中部并竖直固定安装于底板上靠近左侧板处，定位杆和左侧板之间的间隙大于牵引杆的外径和环形平板桨叶的一块平板的厚度之和，能确保环形平板桨叶在外壳内灵活地作半圆周运动。环形平板桨叶套装在定位杆上，并处于外壳内，环形平板桨叶与外壳的底板垂直。轨道为封闭式半圆形，轨道水平安装于顶板的下面，小车安装在轨道上，牵引杆的上端安装在小车上，牵引杆竖直布置，牵引杆的下段插入环形平板桨叶中。牵引杆和定位杆的高度都大于环形平板桨叶的高度的三分之二。小车内配有能与控制器作无线通讯的电信装置、大容量电容、电机和电机的驱动器。小车能按控制器的无线信号指令沿轨道运动。控制器通过控制小车的电机的转速大小和方向来控制右推进器的推力大小和方向。小车内还配有低电压报警装置，当小车内大容量电容的电压下降至额定电压的85%时，低电压报警装置会发出报警信号给控制器，以便及时回岸充电或更换大容量电容。为防止鱼、杂草等杂物进入外壳内，在外壳的前端斜置了滤网。

在所述潜艇上还配置了摄像机，方便水中拍摄。

在所述潜艇内配置了鱼雷系统，能参与军事作战任务。

在所述潜艇外表安装了机械抓手，方便深水取样进行科学研究或打捞物件。

本发明一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇是这样产生有益效果的：操作人员通过控制器操控左推进器和右推进器运行。左推进器和右推进器的工作原理相同。右推进器是这样工作的，起初，环形平板桨叶处于纵向最前位置，即环形平板桨叶的后端内壁紧贴定位杆的后缘，环形平板桨叶的前端处于最前端，环形平板桨叶的左侧面紧贴外壳的左侧板的右侧面，控制器操控小车开始运动，从上往下俯视右推进器，小车带动牵引杆运动，由于牵引杆插在环形平板桨叶中，受轨道和环形平板桨叶的限制，小车带动牵引杆作半圆周运动，同时带动环形平板桨叶在外壳内作半圆周运动，即环形平板桨叶在纵向最前位置绕定位杆顺时针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，接下来环形平板桨叶又绕定位杆顺时针转动半周，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，环形平板桨叶会连续不断地将前方的水划向后方，产生向前的推力。运动过程中，环形平板桨叶在前面与左侧板之间快速打开而在后面与左侧板之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，由于外壳的限制，环形平板桨叶在外壳内运动还会产生镜面效果，能产生很大的向前的推力。在控制器的操控下，左推进器的桨叶作逆时针半圆周运动，也会产生很大的向前的推力。由于左推进器和右推进器对称布局，故所述潜艇运行平稳。由于左推进器和右推进器两者独立操作，所述潜艇不用配方向舵，转弯和退后都能方便实现。左推进器和右推进器两者一快一慢运动能实现转弯行驶。改变桨叶的运动方向可使所述潜艇退后行驶，启用逆行雷达感应设备可以确保退后行驶安全。若左推进器和右推进器两者的桨叶运动方向相同则可实现原地转圈。本发明采用环形平板桨叶推进器的潜艇包括但不限于以下优点：能量损失小，效率高，机动灵活，运行平稳，且桨叶易制作，不会像螺旋桨船那样产生明显的尾迹。

本发明一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇可用作海里探测、沉船打捞、水下科研及军事作业等任务。

附图说明

图1是本发明一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇的俯视示意图；图2是图1的左视示意图；图3是放大了的右推进器的后视示意图；图4是图3的俯视示意图；图5是右推进器的环形平板桨叶的运动示意简图。

图中，A-囊形艇身，A1-艇身头部，A2-艇身尾部；B-所述潜艇的前进方向指示；C-左推进器；D-右推进器；E-控制器；F-逆行雷达感应设备；G-气囊；H-摄像机。1-轨道；2-小车；3-环形平板桨叶，31-表示环形平板桨叶处于纵向最前位置，32-表示环形平板桨叶处于横向位置，33-表示环形平板桨叶处于纵向最后位置，34-环形平板桨叶的转动方向指示；35-环形平板桨叶的前行方向指示；4-牵引杆；5-定位杆；6-外壳，61-左侧板，62-底板，63-右侧板，64-顶板；7-滤网。

具体实施方式

现结合附图对本发明加以说明：一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，包括囊形艇身A、气囊G、左推进器C、右推进器D、控制器E、导航装置和逆行雷达感应设备F。控制器E安装在囊形艇身A内，逆行雷达感应设备F安装在囊形艇身A的尾部。控制器E、导航装置和逆行雷达感应设备F由电池供电。气囊G安装在囊形艇身A的顶部，气囊G位于过所述潜艇的重心的铅垂线上。控制器E能控制气囊G的大小，通过控制气囊G的大小来调节浮力的大小，从而调节所述潜艇的沉浮。左推进器C和右推进器D结构相同，它们对称安装于囊形艇身A的左右两侧。

右推进器D的具体结构是：右推进器D包括轨道1、小车2、环形平板桨叶3、牵引杆4、定位杆5和外壳6。环形平板桨叶3包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的相互平行的平板，两块平板之间的间隙稍大于牵引杆4和定位杆5两者的最大外径之和。外壳6包括左侧板61、底板62、右侧板63和顶板64，左侧板61和右侧板63纵向竖直布置，底板62和顶板64水平布置。左侧板61是囊形艇身A的右壁的一部分。定位杆5处于外壳6的前后方向的中部并竖直固定安装于底板62上靠近左侧板61处，定位杆5和左侧板61之间的间隙大于牵引杆4的外径和环形平板桨叶3的一块平板的厚度之和，能确保环形平板桨叶3在外壳6内灵活地作半圆周运动。环形平板桨叶3套装在定位杆5上，并处于外壳6内，环形平板桨叶3与外壳6的底板62垂直。轨道1为封闭式半圆形，轨道1水平安装于顶板64的下面，小车2安装在轨道1上，牵引杆4的上端安装在小车2上，牵引杆4竖直布置，牵引杆4的下段插入环形平板桨叶3中。牵引杆4和定位杆5的高度都大于环形平板桨叶3的高度的三分之二。小车2内配有能与控制器E作无线通讯的电信装置、大容量电容、电机和电机的驱动器。小车2能按控制器E的无线信号指令沿轨道1运动。控制器E通过控制小车2的电机的转速大小和方向来控制右推进器D的推力大小和方向。小车2内还配有低电压报警装置，当小车2内大容量电容的电压下降至额定电压的85%时，低电压报警装置会发出报警信号给控制器E，以便及时回岸充电或更换大容量电容。为了节省成本，为小车2供电的大容量电容采用普通电池代替。为防止鱼、杂草等杂物进入外壳6内，在外壳6的前端斜置了滤网7。为减少环形平板桨叶3的底部与底板62的上表面之间的摩擦，环形平板桨叶3的底部镶有减摩滚珠；环形平板桨叶3的密度在1000~1300kg/m³之间。为减小牵引杆4和定位杆5与环形平板桨叶3的内表面之间的摩擦，牵引杆4和定位杆5的周围都镶有减摩滚珠或滚针，或者牵引杆4和定位杆5的周围都套装有滚筒或轴承。为减小环形平板桨叶3的外表面与左侧板61的右侧面之间的摩擦，左侧板61的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。为确保更高的效率，右侧板63的左侧面到左侧板61的右侧面之间的距离稍大于环形平板桨叶3的宽度；环形平板桨叶的高宽比的比值在1~3之间。

所述潜艇是这样工作的：操作人员通过控制器E操控左推进器C和右推进器D运行。左推进器C和右推进器D的工作原理相同。右推进器D是这样工作的，起初，环形平板桨叶3处于纵向最前位置，即环形平板桨叶3的后端内壁紧贴定位杆5的后缘，环形平板桨叶3的前端处于最前端，环形平板桨叶3的左侧面紧贴外壳6的左侧板61的右侧面，控制器E通过无线的方式操控小车2开始运动，从上往下俯视右推进器D，小车2带动牵引杆4运动，由于牵引杆4插在环形平板桨叶3中，受轨道1和环形平板桨叶3的限制，小车2带动牵引杆4作半圆周运动，同时带动环形平板桨叶3在外壳6内作半圆周运动，即环形平板桨叶3在纵向最前位置绕定位杆5顺时针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，接下来环形平板桨叶3又绕定位杆5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，环形平板桨叶3会连续不断地将前方的水划向后方，产生向前的推力。运动过程中，环形平板桨叶3在前面与左侧板61之间快速打开而在后面与左侧板61之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，由于外壳6的限制，环形平板桨叶3在外壳6内运动还会产生镜面效果，能产生很大的推力。在控制器E的操控下，左推进器C的桨叶作逆时针半圆周运动，也会产生很大的向前的推力。由于左推进器C和右推进器D两者独立操作，所述潜艇不用配方向舵，转弯和退后都能方便实现。左推进器C和右推进器D两者一快一慢运动能实现转弯行驶。改变桨叶的运动方向可使所述潜艇退后行驶，启用逆行雷达感应设备F可以确保退后行驶安全。若左推进器C和右推进器D两者的桨叶运动方向相同则可实现原地转圈。本发明采用环形平板桨叶推进器的潜艇包括但不限于以下优点：能量损失小，效率高，噪声低，机动灵活，运行平稳，且桨叶易制作，不会像螺旋桨船那样产生明显的尾迹。

Claims (9)

1.一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：包括囊形艇身（A）、气囊（G）、左推进器（C）、右推进器（D）、控制器（E）、导航装置和逆行雷达感应设备（F）；控制器（E）安装在囊形艇身（A）内，逆行雷达感应设备（F）安装在囊形艇身（A）的尾部；控制器（E）、导航装置和逆行雷达感应设备（F）由电池供电；气囊（G）安装在囊形艇身（A）的顶部，气囊（G）位于过所述潜艇的重心的铅垂线上；控制器（E）能控制气囊（G）的大小，通过控制气囊（G）的大小来调节浮力的大小，从而调节所述潜艇的沉浮；左推进器（C）和右推进器（D）结构相同，它们对称安装于囊形艇身（A）的左右两侧；右推进器（D）的具体结构是：右推进器（D）包括轨道（1）、小车（2）、环形平板桨叶（3）、牵引杆（4）、定位杆（5）和外壳（6）；环形平板桨叶（3）包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的相互平行的平板，两块平板之间的间隙大于牵引杆（4）和定位杆（5）两者的最大外径之和；外壳（6）包括左侧板（61）、底板（62）、右侧板（63）和顶板（64），左侧板（61）和右侧板（63）纵向竖直布置，底板（62）和顶板（64）水平布置；定位杆（5）处于外壳（6）的前后方向的中部并竖直固定安装于底板（62）上靠近左侧板（61）处，定位杆（5）和左侧板（61）之间的间隙大于牵引杆（4）的外径和环形平板桨叶（3）的一块平板的厚度之和；环形平板桨叶（3）套装在定位杆（5）上，并处于外壳（6）内，环形平板桨叶（3）与外壳（6）的底板（62）垂直；轨道（1）为封闭式半圆形，轨道（1）水平安装于顶板（64）的下面，小车（2）安装在轨道（1）上，牵引杆（4）的上端安装在小车（2）上，牵引杆（4）竖直布置，牵引杆（4）的下段插入环形平板桨叶（3）中；牵引杆（4）和定位杆（5）的高度都大于环形平板桨叶（3）的高度的三分之二；小车（2）内配有能与控制器（E）作无线通讯的电信装置、大容量电容、电机和电机的驱动器；小车（2）能按控制器（E）的无线信号指令沿轨道（1）运动；控制器（E）通过控制小车（2）的电机的转速大小和方向来控制右推进器（D）的推力大小和方向；外壳（6）的前端斜置了滤网（7）；环形平板桨叶（3）的密度在1000~1300kg/m³之间；右侧板（63）的左侧面到左侧板（61）的右侧面之间的距离大于环形平板桨叶（3）的宽度；环形平板桨叶的高宽比的比值在1~3之间。

2.根据权利要求1所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：左侧板（61）是囊形艇身（A）的右壁的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：小车（2）内还配有低电压报警装置，当小车（2）内大容量电容的电压下降至额定电压的85%时，低电压报警装置会发出报警信号给控制器（E），以便及时回岸充电或更换大容量电容。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：为了节省成本，为小车（2）供电的大容量电容采用普通电池代替。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：为减少环形平板桨叶（3）的底部与底板（62）的上表面之间的摩擦，环形平板桨叶（3）的底部镶有减摩滚珠。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：为减小牵引杆（4）和定位杆（5）与环形平板桨叶（3）的内表面之间的摩擦，牵引杆（4）和定位杆（5）的周围都镶有减摩滚珠或滚针，或者牵引杆（4）和定位杆（5）的周围都套装有滚筒或轴承；为减小环形平板桨叶（3）的外表面与左侧板（61）的右侧面之间的摩擦，左侧板（61）的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：在所述潜艇上还配置了摄像机，方便水中拍摄。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：在所述潜艇内配置了鱼雷系统，能参与军事作战任务。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种采用环形平板桨叶推进器的潜艇，其特征在于：在所述潜艇外表安装了机械抓手，方便深水取样进行科学研究或打捞物件。