CN110550175B - 一种推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶动力装置技术领域，公开了一种推进装置包括：至少一个热声发动机、弹性调相单元以及推进单元；所述热声发动机，用于为所述弹性调相单元提供进行往复运动所需的驱动力；所述弹性调相单元，用于调节声学阻抗以及为所述推进单元传递推力。该推进装置通过利用热声发动机产生往复式的机械能，进而最终驱动推进单元产生推力，相比于传统的推进装置，本发明提供的推进装置更为简单，运行更为可靠，经济性更高，使用寿命更长，在船舶动力系统方面具有更大的发展潜力。
Description
技术领域
本发明涉及船舶动力装置技术领域，特别是涉及一种推进装置。
背景技术
在现有的船舶动力装置中，船舶动力机械主要以汽轮机和内燃机为主。
典型的汽轮机动力装置主要由高压缸，低压缸，联轴器，齿轮减速箱和轴系等组成，利用蒸汽冲击叶轮使其旋转，从而带动推进器产生推力。汽轮机动力装置具有运行平稳，可燃用劣质油的特点，但其系统复杂，重量大，运行噪音大，热效率低，某些运动部件由于运转惯性过大而难以平衡，且其燃料一般为重油，产生的废气容易导致环境污染，因此极大的限制了其应用场合。
而以内燃机为主的动力机械，内燃机械效率低，活塞排放的废气和水箱冷却器会带走大量的热量，有效功率在30％左右。且内燃机为主的推进器在运行过程中，同样具有较大噪声以及产生大量污染环境的尾气。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决前述背景技术中的技术问题之一。
为此，本发明提出了一种推进装置，通过利用热声发动机产生往复式的机械能，进而最终驱动推进单元产生推力，获得了整机更为简单，运行更为可靠，经济性更高，使用寿命更长的推进装置，相比于传统的推进装置，在船舶动力系统方面具有更大的发展潜力。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种推进装置包括：至少一个热声发动机、弹性调相单元以及推进单元；
所述热声发动机，用于为所述弹性调相单元提供进行往复运动所需的驱动力；所述弹性调相单元，用于调节声学阻抗以及为所述推进单元传递推力。
其中，所述热声发动机包括依次连接热端换热器、回热器以及主冷却器；
所述热端换热器、所述回热器以及所述主冷却器均设置在第一连接管。
其中，所述弹性调相单元包括谐振活塞、弹性部件以及支撑部件；
所述谐振活塞、所述弹性部件以及所述支撑部件均设置在所述第一连接管内部；
所述谐振活塞、所述弹性部件以及所述支撑部件依次连接。
其中，所述推进单元包括第一连接杆以及第一推进桨；
所述第一连接杆的第一端与所述谐振活塞连接，所述第一连接杆的第二端与所述第一推进桨连接。
其中，所述推进单元包括第二永磁体以及第二推进桨；
所述第二永磁体与所述第二推进桨连接，所述第二永磁体环形绕置于谐振活塞所在位置的第一连接管的外部；
所述谐振活塞的材料为第一永磁体，所述第一永磁体通过磁性作用力使所述第二永磁体往复运动。
其中，所述热声发动机的数量为两个，所述弹性调相单元的数量为两个；
所述推进单元包括第二连接杆、第三连接杆、第一活塞、第二连接管以及用于吸入液体和排出液体的第三连接管；
所述第一活塞设置在所述第二连接管，第一个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞之间设置有第一挡板；
所述第二连接杆的第一端与第一个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第二连接杆的第二端与所述第一活塞连接；
第二个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞之间设置有第二挡板，所述第三连接杆的第一端与第二个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第三连接杆的第二端与所述第一活塞连接；
所述第二连接管与所述第三连接管的上部区域的首端连通，所述第二连接管与所述第三连接管的下部区域的尾端连通。
其中，所述第二连接管与所述第三连接管平行布置；或者，所述第三连接管套设于所述第二连接管。
其中，所述热声发动机的数量为两个；两个所述热声发动机对置布置；两个所述热声发动机均用于为所述弹性调相单元提供驱动力。
其中，所述弹性调相单元的数量为两个，相对应的所述推进单元的数量为两个；
两个所述弹性调相单元对置布置，两个所述推进单元对置布置；
两个所述热声发动机均用于为两个所述弹性调相单元提供驱动力。
其中，所述推进单元包括第四连接杆、第二活塞以及用于吸入液体和排出液体的第四连接管；
所述第四连接杆的第一端与所述谐振活塞连接，所述第四连接杆的第二端与所述第二活塞连接；
所述谐振活塞和所述第二活塞设置在第五连接管，所述第五连接管中间位置设置有第三挡板，所述第五连接管与所述第四连接管连通。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的推进装置，热声发动机将热能转变为往复式的机械能，使得弹性调相单元往复运动，以使得弹性调相单元为推进单元提供推力。该推进装置运行更为可靠，经济性更高，使用寿命更长，相比于传统的推进装置，在船舶动力系统方面具有更大的发展潜力。
附图说明
图1为本发明实施例一种推进装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例一种推进装置的结构示意图；
图3为本发明再一实施例一种推进装置的结构示意图；
图4为本发明又一实施例一种推进装置的结构示意图；
图5为本发明又一实施例一种推进装置的结构示意图；
图中：1-热声发动机；101-第一连接管；102-热端换热器；103-回热器；104-主冷却器；2-弹性调相单元；3-第一连接杆；4-第一推进桨；5-第二永磁体；6-第二推进桨；7-第二连接杆；801-第一吸水阀；802-第一排水阀；803-第二吸水阀；804-第二排水阀；9-第一活塞；10-第二连接管；11-第三连接管；12-第三连接杆；13-第四连接杆；14-第二活塞；15-第五连接管上端连接管；16-第五连接管下端连接管；17-第四连接管；18-第三吸水阀；19-第三排水阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图1至5具体描述本发明实施例的一种推进装置。
本发明实施例提供的推进装置包括：至少一个热声发动机1、弹性调相单元2以及推进单元；
所述热声发动机1用于为所述弹性调相单元2提供进行往复运动所需的驱动力；
所述弹性调相单元2用于调节声学阻抗以及为所述推进单元传递推力。
需要说明的是，热声发动机1包括依次连接的热端换热器102、回热器103以及主冷却器104。其中，热端换热器102用于接受外部热量；主冷却器104用于带走回热器室温端的热量，从而在回热器103的轴向产生很大的温度梯度；回热器103用于被加热的工质气体在其中产生热声振荡，把热能变成机械能，产生往复式的压力波。
需要说明的是，弹性调相单元2包括依次连接的谐振活塞、弹性部件以及支撑部件；所述谐振活塞、所述弹性部件以及所述支撑部件均设置在第一连接管101内部。
需要说明的是，第一连接管101内放置弹性调相单元2。当该推进装置工作时，热声发动机将热能转变为往复式的机械能，使得弹性调相单元2往复运动，弹性调相单元2为推进单元传递推力。
实施例1
图1为本发明实施例一种推进装置的结构示意图，如图1所示，所述第一连接管101内放置弹性调相单元2。具体地，谐振活塞通过第一连接杆3固连第一推进桨4。当装置工作时，热声发动机将热能转变为往复式的机械能，使得谐振活塞往复运动，谐振活塞通过第一连接杆3推动第一推进桨往复运动产生推力。
实施例2
图2为本发明另一实施例一种推进装置的结构示意图，如图2所示，与实施例1相比，取消了第一连接杆3，同时谐振活塞采用永磁材料制作。具体地，第二推进桨6连接第二永磁体5，第二永磁体5置于第一连接管的外部，第二永磁体与谐振活塞的位置相对应布置。第二永磁体的极性与谐振活塞的极性相反，当谐振活塞往复运动时，会产生往复运动的磁场力从而使第二永磁体5往复运动，第二永磁体5带动第二推进桨6往复运动产生推力。
该实施例避免了谐振活塞与第二推进桨的直接连接，第一连接管的密封效果更好。
实施例3
图3为本发明再一实施例一种推进装置的结构示意图，如图3所示，所述热声发动机的数量为两个，所述弹性调相单元的数量为两个；所述推进单元包括第二连接杆7、第三连接杆12、第一活塞9、第二连接管10以及用于吸入液体和排出液体的第三连接管11；
所述第一活塞9设置在所述第二连接管10内部，第一个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞9之间设置有第一挡板；
所述第二连接杆7的第一端与第一个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第二连接杆7的第二端与所述第一活塞连接；
第二个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞9之间设置有第二挡板，所述第三连接杆12的第一端与第二个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第三连接杆12的第二端与所述第一活塞连接；
所述第二连接管10与所述第三连接管11的上部区域的首端连通，所述第二连接管10与所述第三连接管11的下部区域的尾端连通。
可以理解的是，第二连接管10与第三连接管11平行布置；或者，第三连接管11套设于第二连接管10。在本发明实施例中以第三连接管11套设于第二连接管10为例进行说明。
可以理解的是，第一挡板设置在第一个热声发动机的第一连接管的内部，第二挡板设置在第二个热声发动机的第一连接管的内部。
可以理解的是，第三连接管11的上部区域设置有第一吸水阀801和第一排水阀802，第三连接管11的下部区域设置有第二吸水阀803和第二排水阀804，第二连接管10与第三连接管11的上部区域的首端连通，第二连接管10与第三连接管11的下部区域的尾端连通
以下对该推进装置的工作原理进行具体说明。
当谐振活塞往复运动时，通过第二连接杆7和第三连接杆12推动第一活塞9往复运动，当第一活塞9由左向右运动时，此时第三连接管11上部区域的第一吸水阀801在内外压差下打开并吸水，第三连接管11下部区域的第二排水阀804在内外压差下打开并排水，产生推力；当第一活塞9由右向左运动时，第三连接管11下部区域的第二吸水阀803在内外压差下打开并吸水，第三连接管11上部区域的第一排水阀802在内外压差下打开并排水，产生推力。
与上述实施例相比，该实施例有效利用了第一活塞往复运动的动能，推力可更为平缓的输出。
实施例4
图4为本发明又一实施例一种推进装置的结构示意图，如图4所示，所述热声发动机的数量为两个；两个所述热声发动机对置布置；
两个所述热声发动机均用于为所述弹性调相单元提供驱动力。
需要说明的是，两个热声发动机均1布置在第一连接管101的内部，两者的主冷却器104相对布置。
其中，所述第五连接管中间位置设置有第二挡板。
具体地，在第一连接管101中部旁接第五连接管上端连接管15，弹性调相单元安置于第五连接管上端连接管内部，第五连接管上端连接管与第五连接管下端连接管16连接，第五连接管下端连接管15设置有第二活塞14，谐振活塞通过第四连接杆13与第二活塞14连接，第五连接管下端连接管16旁接于第四连接管17中部，所述第四连接管17的首尾两端分别设置第三吸水阀18和第三排水阀19。
当该推进装置工作时，谐振活塞在往复式机械能的作用下产生往复运动，并通过第四连接杆带动第二活塞往复运动，当第二活塞向上移动时，通过第三吸水阀18吸水，当第二活塞往下运动时，通过第三排水阀19排水，产生推力。
与上述实施例相比，该实施例可增大输出推力，提高了热利用效率。
实施例5
图5为本发明又一实施例一种推进装置的结构示意图，如图5所示，所述弹性调相单元的数量为两个，相对应的所述推进单元的数量为两个；
两个所述弹性调相单元对置布置，两个所述推进单元对置布置；
两个所述热声发动机均用于为两个所述弹性调相单元提供驱动力。
与第四实施例相比，推进部分采用了对置形式，增大了输出的推力，提高了系统热利用效率。同时推进部分的对置布置缓解了系统震动，使得运行更为平稳。其余部分与实施例四相同，相同之处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种推进装置，其特征在于，包括：至少一个热声发动机、弹性调相单元以及推进单元；
所述热声发动机，用于为所述弹性调相单元提供进行往复运动所需的驱动力；所述弹性调相单元，用于调节声学阻抗以及为所述推进单元传递推力；
所述热声发动机包括依次连接热端换热器、回热器以及主冷却器；
所述热端换热器、所述回热器以及所述主冷却器均设置在第一连接管；
所述弹性调相单元包括谐振活塞、弹性部件以及支撑部件；
所述谐振活塞、所述弹性部件以及所述支撑部件均设置在所述第一连接管内部；
所述谐振活塞、所述弹性部件以及所述支撑部件依次连接；
所述热声发动机的数量为两个，所述弹性调相单元的数量为两个；
所述推进单元包括第二连接杆、第三连接杆、第一活塞、第二连接管以及用于吸入液体和排出液体的第三连接管；
所述第一活塞设置在所述第二连接管，第一个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞之间设置有第一挡板；
所述第二连接杆的第一端与第一个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第二连接杆的第二端与所述第一活塞连接；
第二个弹性调相单元的谐振活塞和所述第一活塞之间设置有第二挡板，所述第三连接杆的第一端与第二个弹性调相单元的谐振活塞连接，所述第三连接杆的第二端与所述第一活塞连接；
所述第二连接管与所述第三连接管的上部区域的首端连通，所述第二连接管与所述第三连接管的下部区域的尾端连通。
2.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述第二连接管与所述第三连接管平行布置；
或者，所述第三连接管套设于所述第二连接管。
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