CN106795836B - 用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向包含限定机动浮舟的内部空间的主体的底部部分及上部部分的所述浮舟的发动机供给空气的系统，其中布置有燃烧发动机，其中所述主体的所述上部部分处于具有气源的其前部部分中，其特征在于，所述燃烧发动机布置于发动机舱中且借助于在前部部分中具有抽吸口的分隔件与所述浮舟的所述内部空间的其余部分分隔开，其中为了在所述浮舟的所述内部空间中提供空气循环，密封肋从所述分隔件的所述前部部分朝向所述浮舟的尖端延伸，从而将气源与抽吸口彼此分隔开，其中用于抽吸渗漏水的至少一个后泵布置于所述浮舟的所述内部空间的后部部分中。因此，本发明的主要目的在于：当可通过按任何原理(电力、真空等)操作的泵抽吸掉最终分离的水时，使用所述浮舟的间隙来提供水与空气的分离。

Description

用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统

技术领域

本发明涉及机动浮舟的进气口限制水渗漏到发动机空间中的解决方案，更确切地说，涉及用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统。

背景技术

机动浮舟打算用于人在水面上骑乘，通常处于骑乘者的竖直位置。归功于移动速度，简单的操纵及其阻力允许在平静水面上以及较大波浪中骑乘，这对于较大及重型机动浮舟来说是不可能的。在平静水面上，允许在约40km/h的近似速度下以多达4m的半径旋转。当在波浪上骑乘时浮舟可迅速反应且因此到达适当位置，或容易地且安全地离开波浪。

机动浮舟由布置在所述浮舟内部的燃烧发动机驱动。发动机需要充足的新鲜空气供给以恰当地运行。通过汽化器将空气抽吸到发动机中，其中所述空气与燃料以预设比率混合。在发动机的空气供给不足的情况下，效能快速降低且可能导致发动机完全停止。在正常行驶期间，水倾倒在浮舟表面上(尤其轮流地)，且浮舟甚至可能沉没在水面下若干秒。此外，当机动浮舟以极大速度沿水面移动时且归因于熟练的动作，其暴露于拖尾水、周围的波浪，且在一些情况下其可能在水面下翻转。渗漏到发动机部分中且由发动机抽吸的水可能导致发动机损坏。对发动机的恰当运行的另一要求是在当浮舟短暂地沉没在水面下的情况下在发动机舱内部供给充足空气。

本解决方案是基于使用抽吸泵或回动阀。美国专利第7001232号描述在浮舟部分中的吸入口处及吸入管的弯曲部分处使用回动阀的解决方案。解决方案经设计用于极大装载排水量及低操纵性的坚固浮舟。然而，所述解决方案不适合于与在转向、跳跃及以极大速度在波浪中骑乘时启用较大角度的轻型浮舟一起使用，这是因为在更动态的骑乘期间其将不防止水到发动机舱中的更大渗漏。从发动机舱抽吸水的解决方案描述于美国专利第5582529号以及美国专利第6192817号及第6568340号中。这些解决方案旨在当浮舟倾斜时防止水渗漏到浮舟的内部空间中。来自美国专利第5582529号的解决方案描述使用布置于发动机前方的浮舟腔室中的泵的水抽吸。然而，此泵仅在浮舟处于水平或略微倾斜位置时运行。在更大角度或更大量的水的情况下，用于水抽吸的空间被充满且水达到发动机。在美国专利第6568340号的解决方案中，抽吸直接布置在浮舟上，其中其不断地被充满，这迅速地减小当前水分离器的容积且因此还降低供给发动机性能所需的足量空气的能力。甚至在这种情况下，并未解决倾斜的浮舟的问题。这种解决方案的另一缺点在于将长管用于负压抽吸，归功于所述长管，可适用负压以及所抽吸水的体积减小。美国专利申请案第6192817号的解决方案将具有添加管的相同水分离器用于到发动机中的直接空气供给。当然，这种管引起脉冲及非所需共振压力波，此迅速地降低发动机的效能及稳定操作。也存在由经抽吸空气与管壁之间的摩擦力产生的压力损失的问题。

发明内容

本发明的目的在于创建一种结构性测量的系统，其在抽吸空气期间将防止水进入发动机舱且随后进入发动机。所述目的通过用于向包含限定机动浮舟的内部空间的主体的底部部分及上部部分的浮舟的发动机供应空气的系统满足，其中布置有燃烧发动机，其中主体的上部部分处于具有气源的前部部分中，其特征在于，燃烧发动机布置于发动机舱中，借助于提供于前部部分中具有抽吸口的分隔件与浮舟的内部空间的其余部分分隔开，其中为了确保在浮舟的内部空间中的空气循环，密封肋从分隔件的前部部分朝向浮舟的尖端延伸，从而将气源与抽吸口彼此分隔开，其中用于抽出渗漏水的至少一个后泵布置于浮舟的内部空间的后部部分中。因此，本发明的主要想法在于：当可通过按任何原理(电力、真空等)运行的泵抽吸掉最终分离的水时，将浮舟的间隙用于提供水与空气的分离。

浮舟及分隔件的材料优选的是碳纤维强化复合物CFRP。另一合适的材料为玻璃纤维强化复合物、克维拉(kevlar)/碳的混合织物、玻璃/克维拉，然而，这些增加整个结构的重量且降低整个结构强度。

连接主体的底部部分及上部部分的分隔件限定发动机舱，优选的是其具有成形轮廓以免在水面上行驶期间当浮舟的主体施加压力时破裂。分隔件可同时执行悬挂功能，即确保碳网络的压力分布。分隔件的前部部分的抽吸口优选地布置在底部主体的水平面上方，更优选地在主体的上部部分处。

归功于分隔件，在内部空间中提供曲径空气通道。在操作期间进入浮舟的内部空间的非所需水以及空气由在浮舟的内部空间外的后泵抽出。用于抽吸渗漏水的后泵布置于浮舟的内部空间的后部部分中，这是因为在正常操作期间这一部分同时是倾斜浮舟的最低部分，这意味着进入浮舟的内部空间的水并不在那里流动。当通过将出口定位在涡轮区域来产生压力时，后泵优选地按真空泵的原理运行。然而，后泵可按电气原理运行，这些泵增加电功率的消耗量且降低浮舟的运作。

发动机及发动机的运行所需的其它组件(例如点火装置、油箱、线圈、导线、抽吸泵及排气装置)布置于发动机舱中。此外，机械轴从发动机舱朝向涡轮机延伸，所述涡轮机驱动浮舟。由主体的底部部分及上部部分定义的发动机舱中的输入端及分隔件可优选地由布置于上部部分中的可拆卸盖子固定。发动机舱的形状由燃烧发动机及其设备(点火装置、油箱等)的大小且由对供用于发动机的可靠操作的充足空气的要求确定。隔舱可根据发动机效能的需要改变。发动机在垂直于行驶方向的浮舟的纵轴中布置于对于在行驶期间的浮舟的操纵来说最优的位置，即，在驾驶员的重心与浮舟的重心之间的某处。当然，发动机舱允许平行于行驶方向布置发动机。放置具有汽化器或直接燃料喷射的二冲程以及适当成形的四冲程发动机为可能的。

在一优选实施例中，用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统可进一步包含布置于发动机舱的内部空间中充当渗漏水的屏障的至少一个横向或纵向肋，与分隔件类似，所述肋可在主体的底部与上部部分之间延伸或其可仅从主体的底部部分延伸而不达到主体的上部部分。这些肋可防止水渗漏且同时执行结构加强件的作用。在此情况下，与分隔件类似，肋可优选地具有成形轮廓。

用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统可优选地进一步包含用于从发动机舱抽吸水的至少一个泵。这一泵可布置在发动机舱的后部部分中，在其正常操作期间在其最低部分中。这提供对来自由浮舟的移动原理确定的整个浮舟的最低部分以及来自发动机舱的最低部分的渗漏水的两步式抽吸。这种系统关于对水渗漏的预防具有独特特性，其最大化供给到发动机舱的充足空气。

优选的是，两个泵将同时布置于发动机舱中，第一者为使用由发动机产生的负压的机械泵，第二者为由电池组供电的电动泵。电动泵以某一时间段启动且评估水的存在(基于阻力等)。在存在水的情况下，开启泵且排出水。此解决方案与使用理应人工地检测发动机中的水的任何种类的传感器相比是更容易的。泵独立地操作，负压泵主要打算排出较小渗漏且持续操作而无需电力，电动泵用于抽吸水的任何意外更大渗漏，例如，当盖子被打开时、当浮舟沉没另一时间间隔时等，且所述电动泵仅在检测到水期间开启以节省电池容量。

在一优选实施例中，将由浮动材料制成的元件布置到浮舟的内部空间中、发动机舱的内部或发动机舱的外部为可能的。这种材料可为(例如)空气、泡沫、聚苯乙烯等。通过此调整，我们获得不会沉没的浮舟。通过使用浮动材料，发动机的操作所需的空气储备减少，然而，水分离的功能且因此同样地安全发动机操作得以保留。

附图说明

本发明将借助于图式更详细地公开，其中图1展示在笔直的驾驶员的驾驶期间浮舟的正常工位，图2展示关于经组装浮舟的视图，图3示意性地说明用于水抽吸的空气循环及泵，图4说明未展示上部部分的浮舟，图5说明发动机舱限定的分隔件的示范性成形轮廓，图6示意性地说明最小发动机舱，图7说明在发动机舱中的加强肋的示范性布置，所述加强肋连接到分隔件，图8说明发动机舱中的横向加强肋的示范性布置，图9说明发动机舱外的横向加强肋的示范性布置，图10为发动机舱中的纵向加强肋的示范性实施例，且图11说明浮舟的内部空间中的浮动材料的示范性布置。

具体实施方式

本发明的目的是用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其将借助于参考对应图式的示范性实施例进一步表征。

如图2中所说明，机动浮舟的主体由底部部分1及上部部分2组成，参看图4，限定发动机舱的分隔件4以及密封肋6布置于所述底部部分与所述上部部分之间。机动浮舟的内部空间中的输入端由盖子3固定。发动机7及发动机的操作所需的其它设备(未示出)布置于发动机舱中。机械轴从发动机舱朝向涡轮机9延伸，所述涡轮机驱动其自身的浮舟。

发动机舱中的发动机7可纵向地以及横向地定向。用于发动机7的安装件可布置于4本身上或主体的底部部分1上。直接地在分隔件4上的发动机7的安装件的直接布置减小整个系统的振动且有助于顺利操作并减少特定组件的磨损。

空气到浮舟的内部空间中的供给由布置于浮舟主体的上部部分2的前部部分中的气源5完成，所述气源由柔性的以及足够坚固以在浮舟的外部上表面上方约20cm处在笔直位置中保持其形状以消除大部分拖尾水的材料制成。

机动浮舟的主体以及分隔件由碳纤维强化复合物制成。示范性浮舟的尺寸是：长度1800mm、宽度600mm、高度150mm。包括燃料的浮舟重量是14kg，在燃料消耗2l/h的情况下的最大速度是57km/h。所安装二冲程发动机的效能取决于经配置排气装置及其它组件介于约10hp到15hp的范围内。考虑到4h的连续行驶，浮舟装备有具有经集成电池组的全自动电子点火装置。

浮舟的内部容积是cca 80l，归功于曲径系统，在不存在水的情况下获得具有约35l的容积的发动机舱。对于发动机的空气消耗量为6l/s，在沉没在水下的情况下，空气储备对于5,8s来说是足够的。特定容积、整个浮舟及发动机舱的比率可取决于浮舟的用途改变。

抽吸到浮舟的内部空间中的空气必须围绕浮舟的内部空间的后部部分中的发动机舱流动且其从那里围绕浮舟的内部空间的前部部分中的发动机舱返回，其中分隔件4具有布置于主体的底部部分1的水平面上方的抽吸口12，其中空气进入发动机舱，如图3中所说明。随后通过发动机7将空气抽吸到汽化器8中。浮舟的内部空间中的空气循环通过密封肋6固定，所述密封肋将气源5与抽吸口12分开。

归因于来自浮舟的强制力的反作用力及驾驶员的位置，浮舟在行驶期间朝向矢状平面中的水面倾斜，如图1中所说明。倾斜角可取决于速度变化。归功于倾斜，渗漏到浮舟的内部空间中的水流动到后部部分中，其中所述水借助于来自在浮舟外的涡轮机9的负压由后泵10抽吸。这将防止水在行驶期间渗漏到发动机舱中，在急剧转向或跳跃时都不如此，这是因为前部部分始终高于后部部分。在浮舟倒转情况下或归因于未密封，水渗漏到发动机舱中，两个泵11布置于所述发动机舱中以去除水。第一机械泵使用由发动机产生的负压，第二电动泵电子地受控且由电池组供电。电动泵基于时间间隔及感测水存在而受控。在存在水的情况下，电动泵在较长时间间隔中打开，在不存在水的情况下，电动泵保持断开。这允许在无回动阀及活板的情况下实现整个抽吸系统的最大能量效能，这可导致整个系统的故障及崩溃。

归因于复合元件的低屈曲稳定性，限定发动机舱的分隔件4在垂直于纤维方向的方向上成形。分隔件的形状将装载力划分到复合纤维中且因此降低结构中的应力。成形分隔件同时充当悬挂元件，其消除动态冲击且将其划分到主体的整个结构中。最优选轮廓是“S”、“U”或类似圆形形状，如图5中所说明。

可基于对浮舟的内部空间的要求确定发动机舱的布置以及其尺寸。在图6中说明这一最小空间。在这一最小变体中，当发动机舱紧密地围绕发动机7、点火装置14、箱体15及排气装置16时，问题发生在牵引较长密封肋中且解决方案不是最优的，归因于渗漏水，需要抽吸泵的极高效能。通过拉长发动机舱且缩短密封肋6获得合适变体，如图3中所说明。在这一变体中，形成用于水分离的曲径系统。

参看图7，在对浮舟施加过度压力的情况下，例如，在波浪中行驶或跳跃，将连接到分隔件且具有抽吸口的加强肋17布置到发动机舱中为可能的。图8说明发动机舱中的横向加强肋17的示范性布置。图10说明发动机舱中的细长加强肋17的示范性布置。必要时，布置若干加强肋17为可能的，其同时形成阻力且减缓流动水，这一变体(在图9中说明其示范性实施例)主要适合于极端驾驶条件，例如较大波浪及频繁沉没。在此情况下，在垂直方向上以及发动机舱内部布置加强肋17为可能的。

在需要不会沉没的浮舟的情况下，当由浮动材料(例如空气、泡沫、聚苯乙烯等)制成的适合成形元件18布置于所得空间中时，使用图11中所说明的具有细长加强肋17的实施例为可能的。为了围绕由浮动材料制成的元件18提供空气循环，使用具有对应于分隔件4的轮廓的弯曲轮廓的细长加强肋17为可能的，如图5中所说明。在利用镜面方式的一对此类加强肋17的布置中，产生允许空气流动到发动机7中的空间。

工业适用性

根据本发明的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统可用于由布置于机动浮舟的内部空间中的燃烧发动机驱动的浮舟中，所述浮舟打算用于人在水面上骑乘。

参考符号列表

1.底部部分

2.上部部分

3.盖子

4.分割件

5.气源

6.密封肋

7.发动机

8.汽化器

9.涡轮机

10.后泵

11.泵

12.抽吸口

13.驾驶员

14.点火装置

15.箱体

16.排气装置

17.加强肋

18.由浮动材料制成的元件

Claims (7)

1.一种用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，所述机动浮舟包含限定所述浮舟的内部空间的主体的底部部分及上部部分，其中布置有燃烧发动机，其中所述主体的所述上部部分处于提供有气源的其前部部分中，其中，所述燃烧发动机布置于发动机舱中，借助于提供于所述前部部分中具有抽吸口的分隔件与所述浮舟的所述内部空间的其余部分分隔开，其中为了确保在所述浮舟的所述内部空间中的空气循环，密封肋从所述分隔件的前部部分朝向所述浮舟的尖端延伸，从而将所述气源与所述抽吸口彼此分隔开，其中用于抽出泄漏水的至少一个后泵布置于所述浮舟的所述内部空间的后部部分中。

2.根据权利要求1所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其中，所述抽吸口布置于所述主体的所述底部部分的水平面上方。

3.根据权利要求1所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其中，所述分隔件具有成形轮廓。

4.根据权利要求1所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其进一步包括布置于所述浮舟的所述内部空间中的至少一个横向或纵向加强肋。

5.根据权利要求1所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其进一步包括布置于所述发动机舱的后部部分中的至少一个泵。

6.根据权利要求5所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其中，将使用由发动机产生的负压的机械泵及受电子装置控制且由电池组供电的电动泵布置于所述发动机舱中。

7.根据权利要求1所述的用于向机动浮舟的发动机供给空气的系统，其中，将由浮动材料制成的元件布置于所述浮舟的所述内部空间中。