CN108128431A - 一种单发航空螺旋桨空气船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单发航空螺旋桨空气船，包括船体，船体的中部设置有多个座椅，座椅上设置有安全防护装置，船体的中部还设置有电气控制箱，电气控制箱的侧面设置有驾驶台，驾驶台上设置有仪表箱和方向控制装置，方向控制装置通过传动系统与动力驱动装置连接，动力驱动装置上还电连接空气螺旋桨推进装置，空气螺旋桨推进装置上设置有防护罩，船体的左右两侧还分别设置有舵机，舵机的输出轴通过联轴器与铰接轴连接，铰接轴架设在支架上，支架与船体固定，铰接轴上固定浮板。本发明解决了在近岸水域、内河水网地带、滩涂沼泽地域和冰雪地域的交通运输难题，克服了常规船只或快艇受吃水线限制难以到达的问题，实用性强，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于船舶设备技术工程领域，具体涉及一种单发航空螺旋桨空气船。
背景技术
船运在世界经济一体化，货运事业飞速发展的今天非常重要，但是因相撞、触礁造成的船壳体损坏沉没事件层出不穷，造成极大经济和生命财产损失。而且，船舶不管是螺旋桨推进还是喷水推进，其推进系统都设计在水线以下，这就决定了其活动范围需要根据环境决定，大大限制了船舶的使用和活动范围。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种单发航空螺旋桨空气船，以便解决现有技术中的不足。
本发明的技术方案是：一种单发航空螺旋桨空气船，包括船体，所述船体的中部设置有多个座椅，所述座椅上设置有安全防护装置，所述船体的中部还设置有电气控制箱，所述电气控制箱的侧面设置有驾驶台，所述驾驶台上设置有仪表箱和方向控制装置，所述方向控制装置通过传动系统与动力驱动装置连接，所述动力驱动装置上还电连接空气螺旋桨推进装置，所述空气螺旋桨推进装置上设置有防护罩，所述船体的左右两侧还分别设置有舵机，所述舵机的输出轴通过联轴器与铰接轴连接，所述铰接轴架设在支架上，所述支架与船体固定，所述铰接轴上固定浮板。
优选的，所述船体的船艏上倾，倾角a为25°～35°，所述船艏的表面设置有防撞吸振装置，所述防撞吸振装置包括上下两层的钢板，所述钢板之间连接多个均布的弹性吸振件，所述下层的钢板与船艏固定，上层的钢板表面包覆橡胶层，所述船体的船底呈前低后高，两者之间的水平高度差为30～45mm，船底从下至上依次包括超高聚乙烯衬板层、铝合金层、碳纤维层一、纸蜂窝层、碳纤维层二、铝合金层和超高聚乙烯板层，两层碳纤维层之间做密封防水，所述超高聚乙烯板层包括多个网格化条块分割、并用强力胶粘剂进行粘结的小板块；所述船体的尾部还设置有防溅水护板，所述船体的周围设置有护栏，所述船体的前部均设置有甲板，所述甲板上设置有储物舱。
优选的，所述安全防护装置包括安全绑带和救生衣。
优选的，所述方向控制装置包括方向舵、齿轮齿条机构一、齿轮齿条机构二、钢丝拉线和方向杆，所述方向杆的下端设置有齿轮齿条机构一，所述齿轮齿条机构一包括与方向杆的下端固定的传动轴一，所述传动轴一架设在两个支架一之间，所述传动轴一上设置有齿轮一，所述齿轮一与齿条一啮合，所述齿条一的一端固定拉线杆一，所述拉线杆一与钢丝拉线的一端固定，所述钢丝拉线的另一端与拉线杆二的一端固定，所述拉线杆二的另一端设置有齿轮齿条机构二，所述齿轮齿条机构二包括与拉线杆二的一端固定的齿条二，所述齿条二与齿轮二啮合，所述齿轮二与传动轴二固定，所述传动轴二架设在两个支架二之间，所述传动轴二与方向舵连接，所述方向舵包括与传动轴二固定的舵板一，所述舵板一和舵板二结构相同，所述舵板一和舵板二之间设置有连杆，所述的舵板一和舵板二在连杆的联接下做同步旋转运动。
优选的，所述空气螺旋桨推进装置包括桨毂，所述桨毂上套装有固定套，所述固定套通过键和桨毂固定，所述固定套的圆周上均布有多个高强度碳纤维复合材料整体压制成型的桨叶，且桨叶的一端与固定套固定，所述桨叶具有导边和随边，且随边上设置有等距的不规则凸起。
优选的，所述动力驱动装置是发动机。
优选的，所述传动系统包括减速组件，所述减速组件包括连接盘一、连接盘二、小同步带轮、传动轴、轴承座、大同步带轮、壳体和同步带，所述发动机的输出轴与连接盘一连接，所述连接盘一与连接盘二通过连接件连接，所述连接盘二与小同步带轮固定，所述小同步带轮的上方设置有通过同步带传动连接的大同步带轮，所述大同步带轮通过键连接的方式连接在传动轴的右端，所述大同步带轮和小同步带轮的外部设置有壳体，所述壳体右侧与发动机外壳固定，所述壳体左侧固定有轴承座，所述轴承座内设置有双列圆锥滚子轴承，所述双列圆锥滚子轴承套装在传动轴的中部，且通过轴承压盖紧固，所述传动轴左端连接有桨毂。
优选的，所述电气控制箱内设置有消防报警、超载报警和GPS系统。
优选的，所述防护罩上表面均布有多个太阳能电池板，所述太阳能电池板采用水平单轴跟踪系统进行驱动，所述太阳能电池板电连接供电电源，所述供电电源设置在电气控制箱内。
与现有技术相比，本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船的有益效果是：
(1)本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船，用空气推动方式代替水推动，使其不受水域范围影响，大大扩展了空气动力船的活动范围。
(2)本发明上利用了碳纤维层的轻质高强度的特点，保证强度的同时减少了船体的重量。
(3)本发明的桨叶可分割离散集中涡，抑制和推迟梢涡空泡的产生，降低空泡脉动压力和噪声，并通过突起之间产生有利相互干扰来提高螺旋桨的推进效率，且抗腐蚀性能高，抗冲击性能好。
(4)本发明的传动系统采用同步带轮减速传动，解决了汽油发动机挂载推进螺旋桨时转速、功率的优化匹配问题，结构简洁，安装维护方便，可减小启动与关机时的冲击。
(5)本发明的方向控制装置解决了操控空气船舵板进行大角度旋转，进而操控空气船行进过程中进行转向的问题，且其对舵板的操控旋转角度大，可进行0～±90°旋转，转向均匀平稳，当舵板旋转90°时，两片舵板成一平面，与空气船行进方向垂直，可以起到辅助刹车作用，操作性好。
(6)本发明的船艏的表面增设防撞吸振装置，用来吸收碰撞时的能量，减小船体受到的力，增大了船只安全通航的可能。
(7)本发明的船体，结构采用两层碳纤维层和纸蜂窝夹层，减小了整体的重量，提高了整体强度，通过敷设超高聚乙烯板，进行网格化条块分割，强力胶粘剂粘结，并用不锈钢自攻螺丝固定，起到减小摩擦阻力并保护船体的作用，同时可以更好地与船底的曲面贴合，如果局部过度磨损或破损，可以只更换局部的板块，大大减小了维修成本。
(8)本发明船体的左右两侧还分别设置有舵机带动的浮板，浮板可由舵机带动转动到水平位置，用于自由漂浮状态下增加船体和水面的接触面积，稳定船身。
(9)本发明最大程度的利用了太阳能提供辅助动力，节能环保。
(10)本发明设置有消防报警、超载报警和GPS系统，提高了通航救援的能力。
(11)本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船，解决了在近岸水域、内河水网地带、滩涂沼泽地域和冰雪地域的交通运输难题，克服了常规船只或快艇受吃水线限制难以到达的问题，实用性强，值得推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的传动系统结构主视图；
图3为本发明的传动系统结构左视图；
图4为本发明的船体结构示意图；
图5为本发明的方向控制装置结构示意图；
图6为本发明的空气螺旋桨推进装置结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种单发航空螺旋桨空气船，下面结合图1到图6的结构示意图，对本发明进行说明。
如图1所示，本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船，包括船体1，所述船体1的中部设置有多个座椅10，所述座椅10上设置有安全防护装置，所述船体1的中部还设置有电气控制箱2，所述电气控制箱2的侧面设置有驾驶台，所述驾驶台上设置有仪表箱8和方向控制装置，所述方向控制装置通过传动系统与动力驱动装置连接，所述动力驱动装置上还电连接空气螺旋桨推进装置，所述空气螺旋桨推进装置上设置有防护罩7，所述船体1的左右两侧还分别设置有舵机，所述舵机的输出轴通过联轴器与铰接轴连接，所述铰接轴架设在支架上，所述支架与船体1固定，所述铰接轴上固定浮板。
进一步的，如图4所示，所述船体1的船艏102上倾，倾角a为25°～35°，所述船艏102的表面设置有防撞吸振装置，所述防撞吸振装置包括上下两层的钢板，所述钢板之间连接多个均布的弹性吸振件，所述下层的钢板与船艏102固定，上层的钢板表面包覆橡胶层，所述船体1的船底103呈前低后高，两者之间的水平高度差为30～45mm，船底103从下至上依次包括超高聚乙烯衬板层、铝合金层、碳纤维层一、纸蜂窝层、碳纤维层二、铝合金层和超高聚乙烯板层，两层碳纤维层之间做密封防水，所述超高聚乙烯板层包括多个网格化条块分割、并用强力胶粘剂进行粘结的小板块；所述船体1的尾部还设置有防溅水护板104，所述船体的周围设置有护栏，所述船体的前部均设置有甲板105，所述甲板105上设置有储物舱。
其中，所述船体1的船身整体呈流线型，船体1两侧船舷101经折弯设计，船艏102呈机翼型弯曲。
其中，所述钢板厚度为2～3.5mm。
其中，所述弹性吸振件为弹簧。
进一步的，所述安全防护装置包括安全绑带和救生衣。
进一步的，如图5所示，所述方向控制装置包括方向舵4、齿轮齿条机构一20、齿轮齿条机构二21、钢丝拉线19和方向杆9，所述方向杆9的下端设置有齿轮齿条机构一20，所述齿轮齿条机构一20包括与方向杆9的下端固定的传动轴一，所述传动轴一架设在两个支架一之间，所述传动轴一上设置有齿轮一，所述齿轮一与齿条一啮合，所述齿条一的一端固定拉线杆一，所述拉线杆一与钢丝拉线19的一端固定，所述钢丝拉线19的另一端与拉线杆二的一端固定，所述拉线杆二的另一端设置有齿轮齿条机构二21，所述齿轮齿条机构二21包括与拉线杆二的一端固定的齿条二，所述齿条二与齿轮二啮合，所述齿轮二与传动轴二固定，所述传动轴二架设在两个支架二之间，所述传动轴二与方向舵4连接，所述方向舵4包括与传动轴二固定的舵板一402，所述舵板一402和舵板二401结构相同，所述舵板一402和舵板二401之间设置有连杆17，所述的舵板一402和舵板二401在连杆17的联接下做同步旋转运动。
进一步的，如图6所示，所述空气螺旋桨推进装置包括桨毂22，所述桨毂22上套装有固定套23，所述固定套23通过键和桨毂22固定，所述固定套23的圆周上均布有多个高强度碳纤维复合材料整体压制成型的桨叶6，且桨叶6的一端与固定套23固定，所述桨叶6具有导边和随边，且随边上设置有等距的不规则凸起。
进一步的，所述动力驱动装置是发动机3。
进一步的，如图2和图3所示，所述传动系统包括减速组件5，所述减速组件5包括连接盘一18、连接盘二16、小同步带轮15、传动轴11、轴承座12、大同步带轮13、壳体14和同步带，所述发动机3的输出轴与连接盘一18连接，所述连接盘一18与连接盘二16通过连接件连接，所述连接盘二16与小同步带轮15固定，所述小同步带轮15的上方设置有通过同步带传动连接的大同步带轮13，所述大同步带轮13通过键连接的方式连接在传动轴11的右端，所述大同步带轮13和小同步带轮15的外部设置有壳体14，所述壳体14右侧与发动机外壳固定，所述壳体14左侧固定有轴承座12，所述轴承座12内设置有双列圆锥滚子轴承，所述双列圆锥滚子轴承套装在传动轴11的中部，且通过轴承压盖紧固，所述传动轴11左端连接有桨毂22。
进一步的，所述电气控制箱2内设置有消防报警、超载报警和GPS系统。
进一步的，所述防护罩7上表面均布有多个太阳能电池板，所述太阳能电池板采用水平单轴跟踪系统进行驱动，所述太阳能电池板电连接供电电源，所述供电电源设置在电气控制箱2内。
本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船，包括船体、动力驱动装置、传动系统、空气螺旋桨推进装置、方向控制装置、防护罩和电气控制箱内的电器系统；
其中，所述船体综合运用空气动力学、水动力学原理进行优化设计，船身整体呈流线型，采用高强度加强结构，船艏上倾，倾角25°～35°，船艏底板呈机翼型弯曲，船体采用复合板材，船舱底部焊接铝型材，增加了整体强度。船底外部的超高聚乙烯层用以减小摩擦阻力，保护船体，船底内部敷设的超高聚乙烯层采用网格化条块分割，并用强力胶粘剂进行粘结后用不锈钢自攻螺丝固定，以方便部分损坏时的替换。
其中，所述动力驱动装置位于船艉位置，其包括一台汽油发动机，动力驱动装置通过传动系统与空气螺旋桨推进装置连接，由汽油发动机驱动传动系统；
其中，所述方向控制装置为垂直设置在船艉的舵板一和舵板二，通过钢丝拉线、齿轮齿条机构与方向杆或方向盘连接，船体入水后前甲板呈稍上扬状态，高速行进时船艏上扬，脱离水面。所述方向控制装置由方向舵板、齿轮齿条机构、钢丝拉线、方向杆或方向盘等组成，方向舵板包括舵板一和舵板二，两者之间采用连杆联接做同步旋转运动，其中一个舵板下部的旋转轴上安装齿轮，与齿条啮合装配。齿条与钢丝拉线联接，钢丝拉线的另一端同样与齿轮齿条机构联接，齿轮与方向杆或方向盘装配。本发明所述方向控制装置，与一般方法相比，增加了齿轮齿条机构，具有转向均匀平稳、转向角度大等优点，可以使舵板进行90°转向。当舵板旋转90°时，两片舵板成一平面，与空气船行进方向垂直，可以起到辅助刹车作用。
其中，所述动力驱动装置采用后驱发动机，其功率依船体和载重选定。
其中，所述传动系统为一种由同步带、带轮、壳体等组成的减速组件，其减速比由发动机与螺旋桨的最佳功率区进行匹配确定，减速组件包括大小同步带轮、同步带、壳体、输出轴等部件，其壳体安装固定于发动机原变速箱位置，输出轴用于安装螺旋桨。
其中，所述空气螺旋桨推进装置包括桨毂和桨叶，桨毂采用铝合金棒材加工，结构紧凑、安全可靠，桨叶设计采用先进航空螺旋桨翼型优化设计，升力系数高，桨叶采用高强碳纤维复合材料整体压制成型，重量轻、强度高、噪声低。
与现有技术相比，本发明提供的一种单发航空螺旋桨空气船，用空气推动方式代替水推动，使其不受水域范围影响，大大扩展了空气动力船的活动范围，且其因利用了碳纤维层的轻质高强度的特点，保证强度的同时减少了船体的重量，且桨叶可分割离散集中涡，抑制和推迟梢涡空泡的产生，降低空泡脉动压力和噪声，并通过突起之间产生有利相互干扰来提高螺旋桨的推进效率，且抗腐蚀性能高，抗冲击性能好，传动系统采用同步带轮减速传动，解决了汽油发动机挂载推进螺旋桨时转速、功率的优化匹配问题，结构简洁，安装维护方便，可减小启动与关机时的冲击，同时本发明的方向控制装置解决了操控空气船舵板进行大角度旋转，进而操控空气船行进过程中进行转向的问题，且其对舵板的操控旋转角度大，可进行0～±90°旋转，转向均匀平稳，当舵板旋转90°时，两片舵板成一平面，与空气船行进方向垂直，可以起到辅助刹车作用，操作性好；船艏的表面增设防撞吸振装置，用来吸收碰撞时的能量，减小船体受到的力，增大了船只安全通航的可能，船体结构采用两层碳纤维层和纸蜂窝夹层，减小了整体的重量，提高了整体强度，通过敷设超高聚乙烯板，进行网格化条块分割，强力胶粘剂粘结，并用不锈钢自攻螺丝固定，起到减小摩擦阻力并保护船体的作用，同时可以更好地与船底的曲面贴合，如果局部过度磨损或破损，可以只更换局部的板块，大大减小了维修成本，船体的左右两侧还分别设置有舵机带动的浮板，浮板可由舵机带动转动到水平位置，用于自由漂浮状态下增加船体和水面的接触面积，稳定船身。本发明最大程度的利用了太阳能提供辅助动力，节能环保，解决了在近岸水域、内河水网地带、滩涂沼泽地域和冰雪地域的交通运输难题，克服了常规船只或快艇受吃水线限制难以到达的问题，实用性强，值得推广。
以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，包括船体(1)，所述船体(1)的中部设置有多个座椅(10)，所述座椅(10)上设置有安全防护装置，所述船体(1)的中部还设置有电气控制箱(2)，所述电气控制箱(2)的侧面设置有驾驶台，所述驾驶台上设置有仪表箱(8)和方向控制装置，所述方向控制装置通过传动系统与动力驱动装置连接，所述动力驱动装置上还电连接空气螺旋桨推进装置，所述空气螺旋桨推进装置上设置有防护罩(7)，所述船体(1)的左右两侧还分别设置有舵机，所述舵机的输出轴通过联轴器与铰接轴连接，所述铰接轴架设在支架上，所述支架与船体(1)固定，所述铰接轴上固定浮板。
2.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述船体(1)的船艏(102)上倾，倾角a为25°～35°，所述船艏(102)的表面设置有防撞吸振装置，所述防撞吸振装置包括上下两层的钢板，所述钢板之间连接多个均布的弹性吸振件，所述下层的钢板与船艏(102)固定，上层的钢板表面包覆橡胶层，所述船体(1)的船底(103)呈前低后高，两者之间的水平高度差为30～45mm，船底(103)从下至上依次包括超高聚乙烯衬板层、铝合金层、碳纤维层一、纸蜂窝层、碳纤维层二、铝合金层和超高聚乙烯板层，两层碳纤维层之间做密封防水，所述超高聚乙烯板层包括多个网格化条块分割、并用强力胶粘剂进行粘结的小板块；所述船体(1)的尾部还设置有防溅水护板(104)，所述船体的周围设置有护栏，所述船体的前部均设置有甲板(105)，所述甲板(105)上设置有储物舱。
3.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述安全防护装置包括安全绑带和救生衣。
4.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述方向控制装置包括方向舵(4)、齿轮齿条机构一(20)、齿轮齿条机构二(21)、钢丝拉线(19)和方向杆(9)，所述方向杆(9)的下端设置有齿轮齿条机构一(20)，所述齿轮齿条机构一(20)包括与方向杆(9)的下端固定的传动轴一，所述传动轴一架设在两个支架一之间，所述传动轴一上设置有齿轮一，所述齿轮一与齿条一啮合，所述齿条一的一端固定拉线杆一，所述拉线杆一与钢丝拉线(19)的一端固定，所述钢丝拉线(19)的另一端与拉线杆二的一端固定，所述拉线杆二的另一端设置有齿轮齿条机构二(21)，所述齿轮齿条机构二(21)包括与拉线杆二的一端固定的齿条二，所述齿条二与齿轮二啮合，所述齿轮二与传动轴二固定，所述传动轴二架设在两个支架二之间，所述传动轴二与方向舵(4)连接，所述方向舵(4)包括与传动轴二固定的舵板一(402)，所述舵板一(402)和舵板二(401)结构相同，所述舵板一(402)和舵板二(401)之间设置有连杆(17)，所述的舵板一(402)和舵板二(401)在连杆(17)的联接下做同步旋转运动。
5.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述空气螺旋桨推进装置包括桨毂(22)，所述桨毂(22)上套装有固定套(23)，所述固定套(23)通过键和桨毂(22)固定，所述固定套(23)的圆周上均布有多个高强度碳纤维复合材料整体压制成型的桨叶(6)，且桨叶(6)的一端与固定套(23)固定，所述桨叶(6)具有导边和随边，且随边上设置有等距的不规则凸起。
6.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述动力驱动装置是发动机(3)。
7.如权利要求5所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述传动系统包括减速组件(5)，所述减速组件(5)包括连接盘一(18)、连接盘二(16)、小同步带轮(15)、传动轴(11)、轴承座(12)、大同步带轮(13)、壳体(14)和同步带，所述发动机(3)的输出轴与连接盘一(18)连接，所述连接盘一(18)与连接盘二(16)通过连接件连接，所述连接盘二(16)与小同步带轮(15)固定，所述小同步带轮(15)的上方设置有通过同步带传动连接的大同步带轮(13)，所述大同步带轮(13)通过键连接的方式连接在传动轴(11)的右端，所述大同步带轮(13)和小同步带轮(15)的外部设置有壳体(14)，所述壳体(14)右侧与发动机外壳固定，所述壳体(14)左侧固定有轴承座(12)，所述轴承座(12)内设置有双列圆锥滚子轴承，所述双列圆锥滚子轴承套装在传动轴(11)的中部，且通过轴承压盖紧固，所述传动轴(11)左端连接有桨毂(22)。
8.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述电气控制箱(2)内设置有消防报警、超载报警和GPS系统。
9.如权利要求1所述的一种单发航空螺旋桨空气船，其特征在于，所述防护罩(7)上表面均布有多个太阳能电池板，所述太阳能电池板采用水平单轴跟踪系统进行驱动，所述太阳能电池板电连接供电电源，所述供电电源设置在电气控制箱(2)内。
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