CN106043652A - 一种产生双行程推力的活塞式推进装置 - Google Patents

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吴青
陈思
汪洋
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/165—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by hydraulic fluid motor, i.e. wherein a liquid under pressure is utilised to rotate the propelling means

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Abstract

本发明公开了一种产生双行程推力的活塞式推进装置，包括发动机、曲轴、连杆和活塞推进机构，活塞推进机构包括活塞内缸、活塞外缸和活塞，活塞的一端伸入活塞内缸内，活塞的另一端与连杆连接；活塞内缸置于活塞外缸内，且活塞内缸上设有第一进出水口、第二进出水口；活塞外缸上设有第三进出水口；第一进出水口与活塞内缸的无杆腔相连通，第二进出水口与活塞内缸的有杆腔相连通，第二进出水口与活塞外缸的内腔相连通；第三进出水口与活塞外缸的内腔相连通；活塞内缸、活塞外缸共用顶板；活塞内缸的底板与活塞外缸的底板在同一平面上。本发明能使活塞在上下行程做功时，水流对船舶的作用力始终向前，推动船舶向前运动。

Description

一种产生双行程推力的活塞式推进装置
技术领域
本发明属于动力推进技术领域，具体涉及一种产生双行程推力的活塞式推进装置。
背景技术
目前船舶的推动力主要由螺旋桨提供。从推动效率来看，螺旋桨的推动效率为60%以下，而活塞式推进装置产生的推动效率能达到67%至95%。因此研究活塞式推进装置对船舶的推进将具有极大的意义。
现有的活塞式推进装置在对船舶进行推进时具有以下缺点：仅在活塞杆推出时，才会提供船舶航行动力；因其结构限制，在密封质量方面要求高，在高速和重载的运行环境下，难以保证正常使用；活塞式推进装置喷出的水流速与缸体内的水流速一样，不能产生增速效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产生双行程推力的活塞式推进装置，该装置能使活塞在上下行程做功时，水流对船舶的作用力始终向前，推动船舶向前运动。
本发明所采用的技术方案是：
一种产生双行程推力的活塞式推进装置，包括发动机、曲轴、连杆和活塞推进机构，所述发动机固定在船舶基座上，发动机的输出轴通过曲轴与连杆连接；所述活塞推进机构包括活塞内缸、活塞外缸和活塞，活塞的一端伸入活塞内缸内，活塞的另一端与连杆连接；所述活塞内缸置于活塞外缸内；活塞内缸的底板上设有第一进出水口，活塞内缸的侧壁上对称设有第二进出水口，活塞外缸的底板上设有第三进出水口，以引导水流的进出；第一进出水口与活塞内缸的无杆腔相连通，第二进出水口与活塞内缸的有杆腔相连通，第二进出水口与活塞外缸的内腔相连通；第三进出水口与活塞外缸的内腔相连通；
活塞内缸、活塞外缸共用顶板；活塞内缸的底板与活塞外缸的底板在同一平面上。
当发动机启动时，曲轴被带动旋转，进而传递至连杆，连杆做平面运动，连杆带动活塞做直线运动，最终推动活塞缸内的水流运动，产生了水流对船舶的推动力，使得船舶向前行驶；由于活塞缸采用了内外缸的设计，故在活塞上下行程的运动中，始终能产生一个方向上推动船舶向前行驶的作用力。
更进一步的方案是，所述活塞推进机构有偶数个，对称布设在发动机的两侧。
更进一步的方案是，第一进出水口的面积、第二进出水口的面积小于活塞内缸的横截面积，第三进出水口的面积小于活塞外缸的横截面积。
更进一步的方案是，第三进出水口为环形结构，置于活塞内缸的外侧；第一进出水口、第二进出水口为圆形进出水口。
更进一步的方案是，所述发动机为双伸出轴发动机，可同时为两个或者多个活塞缸提供推动力。
更进一步的方案是，所述活塞内缸和活塞外缸为一体式结构。
更进一步的方案是，所述曲轴类似于汽车等发动机中曲轴的设计，一端连接发动机的输出轴，可做旋转运动，另一端与船舶基座间隙配合。所述连杆一端可绕曲轴做旋转运动，另一端与活塞连接。所述活塞由一长直圆柱杆（活塞杆）与一圆盘焊接而成，且所述活塞在连杆的作用下，使圆盘在活塞内缸内做直线滑动。
本发明的有益效果在于：
活塞缸采用内外缸双层设计，结构设计紧凑，且内外缸都留有水流进出水口，使得活塞在上下行程做功时，水流对船舶的作用力始终向前，推动效率高；
第一进出水口的面积、第二进出水口的面积小于活塞内缸的横截面积，第三进出水口的面积小于活塞外缸的横截面积，故水流流速加快，能增大水流对船舶的推动力，提高推动效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明产生双行程推力的活塞式推进装置的结构示意图；
图2是活塞推进机构的结构示意图；
图3为活塞上行水流向示意图；
图4为活塞下行水流向示意图。
其中：1、第三进出水口，2、第一进出水口，3、活塞外缸，4、活塞内缸，5、活塞，6、第二进出水口，7、曲轴，8、发动机，9、连杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-图4，一种产生双行程推力的活塞式推进装置，包括发动机8、曲轴7、连杆9和活塞推进机构，发动机8固定在船舶基座上，发动机8的输出轴与曲轴7连接，曲轴7与连杆9连接；活塞推进机构包括活塞内缸4、活塞外缸3和活塞5，活塞5的一端伸入活塞内缸4内，活塞5的另一端与连杆9连接；活塞内缸4置于活塞外缸3内，且活塞内缸4、活塞外缸3共用顶板，活塞内缸4的底板与活塞外缸3的底板在同一平面上；活塞内缸4的底板上设有第一进出水口2，活塞内缸4的侧壁上对称设有第二进出水口6，活塞外缸3的底板上设有第三进出水口1，以引导水流的进出；第一进出水口2与活塞内缸4的无杆腔相连通，第二进出水口6与活塞内缸4的有杆腔相连通，第二进出水口6与活塞外缸3的内腔相连通；第三进出水口1与活塞外缸3的内腔相连通；第三进出水口1为环形结构，置于活塞内缸4的外侧；第一进出水口2、第二进出水口6为圆形进出水口；第一进出水口2的面积、第二进出水口6的面积小于活塞内缸4的横截面积，第三进出水口1的面积小于活塞外缸3的横截面积。活塞缸采用内外缸双层设计，结构设计紧凑，且内外缸都留有水流进出水口，使得活塞5在上下行程做功时，水流对船舶的作用力始终向前，推动效率高；因第一进出水口2的面积、第二进出水口6的面积小于活塞内缸4的横截面积，第三进出水口1的面积小于活塞外缸3的横截面积，故水流流速加快，增大了水流对船舶的推动力，提高了推动效率。
当发动机8启动时，曲轴7被带动旋转，进而传递至连杆9，连杆9做平面运动，连杆9带动活塞5做直线运动，最终推动活塞缸内的水流运动，产生了水流对船舶的推动力，使得船舶向前行驶。
为了使船舶更加平稳的运行，可设置偶数个活塞推进机构（优选为2个），对称布设在发动机8的两侧。
为了使减少整个推进装置的体积，可采用双伸出轴发动机同时为两个或者多个活塞缸提供推动力。
为了使结构更加紧凑合理，也便于密封，可以将活塞内缸和活塞外缸设计为一体式结构。
本发明中，曲轴类似于汽车等发动机中曲轴的设计，一端连接发动机的输出轴，可做旋转运动，另一端与船舶基座间隙配合。活塞由一长直圆柱杆（活塞杆）与一圆盘焊接而成，且所述活塞在连杆的作用下，使圆盘在活塞内缸内做直线滑动。
参见图3，活塞5做上行运动。发动机8做顺（逆）时针旋转运动，发动机8带动曲轴7、连杆9运动，从而带动活塞5做上行直线运动。在活塞内缸4中，水流被活塞5推动，从活塞内缸4的第一进出水口2流出，产生对船舶向前运动的推力。同时，当活塞5上行程运动时，水流从活塞外缸3的环形的第三进出水口1吸入至活塞外缸3中，并经过活塞内缸4上的第二进出水口6流入到活塞内缸4中。
参见图4，活塞5做下行运动。发动机8做顺（逆）时针旋转运动，发动机8带动曲轴7、连杆9运动，从而带动活塞5做下行直线运动。在活塞5完成上行程时，活塞内缸4无杆腔的水被排出，但是其有杆腔的水又被及时的补充。故当活塞5做下行程运动时，水流又可以由活塞内缸4的第二进出水口6流出后，经活塞外缸3上的第三进出水口1排出，又产生向前推动船舶运动的推力。同时，另一股水流经由活塞内缸4的第一进出水口2吸入到活塞内缸4中。从图3和图4可以看出，在活塞5的上下行程中始终产生向前推动船舶行驶的推力。
本发明除为船舶航行提供推动力外，还可以为一些水上娱乐装置提供推动力。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种产生双行程推力的活塞式推进装置，包括发动机、曲轴、连杆和活塞推进机构，所述发动机固定在船舶基座上，发动机的输出轴通过曲轴与连杆连接，其特征在于：所述活塞推进机构包括活塞内缸、活塞外缸和活塞，活塞的一端伸入活塞内缸内，活塞的另一端与连杆连接；所述活塞内缸置于活塞外缸内，且活塞内缸的底板上设有第一进出水口，活塞内缸的侧壁上对称设有第二进出水口；活塞外缸的底板上设有第三进出水口；第一进出水口与活塞内缸的无杆腔相连通，第二进出水口与活塞内缸的有杆腔相连通，第二进出水口与活塞外缸的内腔相连通；第三进出水口与活塞外缸的内腔相连通；
活塞内缸、活塞外缸共用顶板；活塞内缸的底板与活塞外缸的底板在同一平面上。
2.根据权利要求1所述的产生双行程推力的活塞式推进装置，其特征在于：所述活塞推进机构有偶数个，对称布设在发动机的两侧。
3.根据权利要求1所述的产生双行程推力的活塞式推进装置，其特征在于：第一进出水口的面积、第二进出水口的面积小于活塞内缸的横截面积，第三进出水口的面积小于活塞外缸的横截面积。
4.根据权利要求1或3所述的产生双行程推力的活塞式推进装置，其特征在于：第三进出水口为环形结构，置于活塞内缸的外侧。
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