CN111038665A - 一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统 - Google Patents
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Abstract
动力救生圈在接近落水人员的过程中，具有较大的储备浮力并处于半潜状态，推进器在水汽交混状态下工作，推力和效率较低。本发明目的在于减少推进系统在空载工作时空气的吸入，提高在水汽交混状态下的推力和效率。本发明对动力救生圈推进器的流道和出水口进行重新设计。首先，在推进器进水口处安装导流罩，无论以哪种姿态将动力救生圈扔到水面，导流罩都可以根据重力和浮力调整流道，保证推进器可以从下方吸水。其次，推进器出水口位置安装了导叶，导叶能够回收螺旋桨尾流旋转能量，提高螺旋桨推进效率。这种推进系统易于改造，适用性强，保证了结构的简洁和稳定。两处改造能够提高动力救生圈的救援成功率，是一种具有实际意义的工程应用技术。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，为空载状态下的动力救生圈提供更大的推力和更高的效率。本发明在推进器进水口处安装导流罩，导流罩都可以根据重力和浮力调整流道，保证推进器可以从下方吸水并阻止空气进入推进器入水口。推进器出水口位置安装了导叶，导叶能够回收螺旋桨尾流旋转能量。两处改造能够使推进器具有更高的推力和效率，进而增加了动力救生圈救援过程中的速度和续航。
背景技术
水上安全问题一直都是世界各国关注的焦点，而水上救援又是安全问题的关键。现如今世界各国都十分重视水上救援工作，尤其重视对水上救援的效率。传统水上救援时使用的人工拖曳的救生圈效率低下，对救援环境的适应能力差。最近几年出现了较为先进的动力救生圈，大幅提高了救援效率，但在接近落水人员的救援过程中，动力救生圈具有较大的储备浮力，处于大部分主体露在水面的半潜状态，此时在推进器进水口上方吸入大量的空气，会降低推进器推力和效率，因此需要设计一种结构简单有效，稳定性高的高效推进器来改进动力救生圈的推进性能。
针对上述不足，本发明提出了一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，对推进器的流道和出水口进行重新设计。首先，在进水口栅格(3)内部安装导流罩(4)，该结构外形是由一个圆面沿流线型轨迹对一个圆柱体进行切割获得的。导流罩(4)可以沿着轴线自由旋转，导流罩(4)主体部分采用浮性材料，为自适应调整流道提供浮力。流道导流罩(4)旋转轴下方切出一块，并用相同形状的铅质配重块(5)镶嵌在导流罩下方，为自适应调整流道提供重力。在导流罩(4)和配重块(5)的作用下，动力救生圈无论以哪种姿态扔到水面，导流罩(4)都可以根据重力和浮力调整流道，保证推进器可以从进水口栅格(3)下方吸水并阻止空气进入推进器入水口，使螺旋桨叶片(8)能够完全在水中工作，减小了气泡对高速旋转螺旋桨桨叶的冲击，起到了减振的作用。其次，推进器出水口位置安装了导叶(7)，出水口导叶(7)能够回收螺旋桨尾流旋转能量，增大螺旋桨推力并提高推进效率。这种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统易于改造，适用性强，不需要对动力救生圈进行大量的改造，因此保证了结构的简洁和稳定。两处改造能够使推进器具有更高的推力和效率，增加了动力救生圈救援过程中的速度和续航。
发明内容
本发明提供了一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，通过对动力救生圈推进器的流道进行重新设计，在不影响动力救生圈正常使用功能的前提下，提高推进器的推理和效率，降低螺旋桨工作时的振动，进而提高动力救生圈的救援效率。
为了达到上述的功能，本发明给出了一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统。其特征是：在动力救生圈进水口栅格(3)内部安装导流罩(4)，该结构外形是由一个圆面沿流线型轨迹对一个圆柱体进行切割获得的，保证推进器在救援过程中可以从进水口栅格(3)下方吸水并阻止空气进入推进器入水口，使螺旋桨叶片(8)能够完全在水中工作，减小了气泡对高速旋转螺旋桨桨叶的冲击，起到了减振的作用。
上述水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，导流罩(4)可以沿着轴线自由旋转，导流罩(4)主体部分采用浮性材料，为自适应调整流道提供浮力。流道导流罩(4)旋转轴下方切出一块，并用相同形状的铅质配重块(5)镶嵌在导流罩下方，为自适应调整流道提供重力。在导流罩(4)和配重块(5)的作用下，动力救生圈无论以哪种姿态扔到水面，导流罩(4)都可以根据重力和浮力调整流道，使推进器在水面下方吸水，提高推进器的工作效率。
上述水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，水流通过螺旋桨叶片(8)，并在螺旋桨叶片(8)加速作用下出现旋转尾流，出水口导叶(7)能够减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，从而提高推进器的推力和效率。
本发明的优势在于：经过重新设计后的推进系统，在未改动动力救生圈其他功能的前提下，阻止上方空气的进入，保证推进器内部流场的稳定，同时，出水口导叶减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，以上两点改造提高了推进器的推力和效率，同时也减少了气泡进入导管内部，使高速旋转的桨叶发生振动。另外，这种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统易于改造，适用性强，不需要对动力救生圈进行大量的改造，保证了结构的简洁和稳定。基于以上优势，这种高效推进器能够提高动力救生圈的救援成功率。
附图说明
图1一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统的结构示意图
图2流道导流罩和配重块的局部放大图
图3导管内部的结构示意图
图中：1.浮力单元，2.电池及信号接收器，3.进水口栅格，4.流道导流罩，5.配重块，6.推进器导管，7.出水口导叶，8.螺旋桨叶片，9.电机支架，10.电机。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施进一步的说明。
如图1～3所示，本发明的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统是由进水口栅格(3)、流道导流罩(4)、配重块(5)、推进器导管(6)、出水口导叶(7)、螺旋桨叶片(8)、电机支架(9)、电机(10)组成。两组推进器结合浮力单元(1)、电池及信号接收器(2)组成完整的动力救生圈。
本发明对动力救生圈推进器的流道进行重新设计，在动力救生圈进水口栅格(3)内部安装导流罩(4)，该结构外形是由一个圆面沿流线型轨迹对一个圆柱体进行切割获得的，保证推进器在救援过程中可以从进水口栅格(3)下方吸水并阻止空气进入推进器入水口，使螺旋桨叶片(8)能够完全在水中工作，提高了推进器的工作效率。同时，安装导流罩(4)减小了气泡对高速旋转螺旋桨桨叶的冲击，起到了减振的作用。
本发明的导流罩(4)可以沿着轴线自由旋转，导流罩(4)主体部分采用浮性材料，流道导流罩(4)旋转轴下方切出一块，并用相同形状的铅质配重块(5)镶嵌在导流罩下方。在导流罩(4)浮力和配重块(5)重力的共同作用下，动力救生圈无论以哪种姿态扔到水面，流道都会进行自适应调整，使推进器在水面下方吸水，提高推进器的工作效率。
本发明在出水口处安装导叶(7)，能够减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，从而提高推进器的推力和效率。
该发明提高动力救生圈工作效率的原理是：在动力救生圈推进器的基础上，对其流道进行改造，在进水口栅格(3)内部安装的流道导流罩(4)，隔绝了空气吸进流道，使得水流能够沿着流道导流罩下方的流线型轨迹进入推进器内部。然后水流向后通过螺旋桨叶片(8)，并在螺旋桨叶片作用下出现旋转尾流，出水口导叶(7)能够减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，从而提高推进器的推力和效率。本发明弥补了传统动力救生圈中推进器的技术缺陷，提高了推力和推进效率，进而提高了救生圈的救援成功率，是一种颇有实用意义工程应用的技术。
Claims (6)
1.一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统其特征在于：改造后的动力救生圈由浮力单元(1)、电池及信号接收器(2)、进水口栅格(3)、流道导流罩(4)、配重块(5)、推进器导管(6)、出水口导叶(7)、螺旋桨叶片(8)电机支架(9)、电机(10)组成；浮力单元(1)即为U型救生圈主体，位于动力救生圈的最前端；电池及信号接收器(2)位于浮力单元(1)的两侧；进水口栅格(3)位于电池及信号接收器(2)的后方；流道导流罩(4)和配重块(5)位于进水口栅格(3)内部，其中配重块(5)镶嵌在流道导流罩(4)下方，依靠重力和浮力自适应调整流道状态，隔绝空气吸进流道，提高推进器效率；螺旋桨叶片(8)连接电机(10)以及电机支架(9)，安装在推进器导管(6)内部，螺旋桨叶片(8)转动时带动水流加速运动从出水口喷出，出水口导叶(7)能够减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，从而提高推进器的推力和效率。
2.根据权利1要求所述的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，其特征还在于：在进水口栅格(3)内部安装的流道导流罩(4)，导流罩可沿着轴线自由旋转，其外形是由一个圆形沿流线型轨迹对一个圆柱体进行切割获得的，使水流能沿着该流线型轨迹流动。该设计隔绝了空气进入流道，使水流能够充分进入推进器导管(6)内部。
3.根据权利1要求所述的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，其特征还在于：流道导流罩(4)主体部分由浮性材料制成，为自适应调整流道提供浮力。
4.根据权利1要求所述的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，其特征还在于：流道导流罩(4)旋转轴下方切出一块，并用相同形状的铅质配重块(5)镶嵌在导流罩下方，为自适应调整流道提供重力。
5.根据权利1要求所述的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，其特征还在于：安装在进水口栅格(3)内部的流道导流罩(4)受到浮力作用，配重块(5)受到重力作用。在两个结构的浮力与重力共同作用下，因此无论以哪种姿态将动力救生圈扔到水面，导流罩都可以根据重力和浮力调整流道，保证推进器可以从下方吸水并阻止空气进入推进器入水口，使螺旋桨叶片能够完全在水中工作，从而提高推进器的推力和效率。
6.根据权利1要求所述的一种水汽交混工作条件下的动力救生圈高效推进系统，其特征还在于：水流通过推进器导管(6)，并在螺旋桨叶片(8)旋转加速作用下出现高速旋转尾流，出水口导叶(7)能够减小螺旋桨尾流的周向运动并回收旋转尾流中的能量，提高推进器的推力和效率，从而增加动力救生圈的航速和续航。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113184138A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-30 | 威海天特智能科技有限公司 | 一种水上救援机器人 |
| CN113212699A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-06 | 浙江华船海工科技有限公司 | 一种水面援助设备的翻转控制方法 |
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