CN112722165A - 一种水上动力板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水上动力板，包括有板体及为板体提供推进动力的推进器，所述板体首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；所述推进器固定安装在所述板体尾部；所述推进器包括有转轴及壳体；所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承固定在壳体中；所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部用于固定安装螺旋桨，小端部与壳体之间的空间用于安装动力装置，所述动力装置用于驱动转轴旋转。本发明提供了一种水上动力板，散热性能好，所采用的无轴推进技术，体积占用空间小、结构紧凑、成本低、功率大、推进效率高。

Description

一种水上动力板

技术领域

本发明属于水上运动器材运动领域，尤其涉及一种体积小、结构紧凑、制造成本低、功率大、推进效率高的电动水上动力板。

技术背景

冲浪运动正越来越广泛地受到人们的喜爱，在传统的冲浪板中，多为无动力冲浪板，这种冲浪板必须在海边，借助风浪的推力才能够行进，当无风浪或风浪较小时，冲浪板无法正常使用，为使冲浪运动爱好者在无风浪或风浪较小时也能够尽情的冲浪，出现了动力冲浪板，这种动力冲浪板借助动力装置的推力，可以摆脱对海浪的依靠，可更广泛的应用在江河、湖泊等平静水面上。

现有的动力冲浪板包括有燃油动力冲浪板(中国专利：超轻型多功能动力冲浪板；公开号：CN204197248U)及电动力冲浪板(中国专利：一种电动冲浪板的推进系统及具有其的电动冲浪板；公开号：CN210478964U)，从结构形式上可以看出，两者的都是传统的轴驱式推进器，由动力装置带动传动轴转动，再由传动轴驱动推进器工作，该结构形式部件多、结构复杂、占用空间大、建造和维护成本高等，使得冲浪板成本高，且该结构形式的推进器系统传动能量损耗大，振动和噪声控制困难，无法更好地满足工作要求；且动力装置基本安装板体内部，动力装置的散热性不好，需要附加的冷却系统对动力装置降温，增加了制作成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明利用无轴推进技术，提供了一种体积占用空间小、结构紧凑、成本低、功率大、推进效率高的水上动力板。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种水上动力板，包括有板体及为板体提供推进动力的推进器，所述板体首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；所述推进器固定安装在所述板体尾部；所述推进器包括有转轴及壳体；所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承固定在壳体中；所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部用于固定安装螺旋桨，小端部与壳体之间的空间用于安装动力装置，所述动力装置用于驱动转轴旋转；其有益效果在于：板体首部下表面呈弧形，在水面上行进时，首部斜切水面，利用的水的反作用力，使得首部始终处于水面上部，保持着最佳的行进状态，有效减小了水阻；所述推进器采用的是无轴轮缘推进器，动力装置与螺旋桨高度集成，省去了中间复杂的传动及密封部件，减小了能量的传递损耗；所述螺旋桨为轮缘螺旋桨，不仅流通截面积相比传统螺旋桨大大提高，产生的推力更大，还有效减少了空泡效应的发生，再由于螺旋桨处在转轴内，可有效避免外置旋转的螺旋桨发生安全事故；且所述转轴呈中空、喇叭状的结构，在运行过程中，流体从大端部进入，经过渐变部，速度因为涌流截面积变化地关系而上升，在最窄处时，速度达到最大值，静态压力达到最小值，使得流体从小端部高速喷出，通过利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率，特别需要指出的是转轴的喇叭状结构，极大地增大了电机部分的安装空间，转子固定安装在小端部，定子固定安装在壳体上，与转子相对应，众所周知，电机的功率与电机的体积有很大的关系，电机体积越大，所能提供的功率也就越大。该轮缘推进器突破常规设计，合理布局，极好地解决了轮缘推进器中大功率定、转子与狭小的安装空间之间的矛盾，在保证轮缘推进器小体积的同时，大大提高了其推进功率及推进效率；再加上推进器整体处在水下，且在行进中，高速经过的水流会带着推进器工作时产生的热量，加速推进器散热，保证推进器性能的稳定性。

优选地，所述动力装置为电动机，所述电动机均布在壳体上，通过传动齿轮驱动转轴旋转；其有益效果在于：将电动机作为一个完整、独立的动力单元布置在壳体中，驱动转轴旋转，布局更佳灵活，安装更加便捷，可以根据功率的需求选择电动机的数量，主要应用在一些大功率的推进器中，特别需要指出的是，在其中一个电动机发生故障时，其他电动机还能正常提供动力，使得推进器能维持运行，不至于瞬间失去动力，发生意外事故，可很好地保证推进器的可靠性。

优选地，所述动力装置由定子及转子组合而成，所述定子固定安装壳体上，所述转子固定安装在所述转轴的小端部上；其有益效果在于：进一步地简化了推进器的结构，将电动机的构造与推进器融合在一起，电动机转子部分直接固定在转轴上，将转轴及螺旋桨作为了电动机的一部分，在定子驱动转子旋转时，转子直接驱动转轴及螺旋桨旋转，降低了传动能量损耗，提高了输出功率。

优选地，所述螺旋桨由若干轮缘桨片拼装组合而成；其有益效果在于：单个的轮缘桨片制作更加方便，特别是大直径的螺旋桨，极大减低了螺旋桨的制作难度，节省制作成本。

优选地，所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片由穿过螺旋桨中心的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上；其有益效果在于：经过螺旋桨的流体除了向后的运动以外，还有一个相对于转轴中心旋转的运动，这种流体的旋转运动是有害的，使得板体有一个倾倒力矩，而且旋转运动也会消耗电机的一部分功率。所述整流片结合螺旋桨的结构特征，巧妙地在旋转运动状态下的螺旋桨与转轴之间布置，使得流体的旋转运动全部转换成向后的运动，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证推进器运行的平稳性。

优选地，所述板体中部设有电源舱，电源舱底部的板体呈缕空结构；所述电源舱的底板为散热板，所述散热板透过板体的缕空结构与水面接触；其有益效果在于：电池在高负荷工作时，会产生大量的热量，如果不及时散热，会降低电池的性能，影响电池的寿命，而将底板接触水面，利用流动的水对电池进行降温冷却处理，保证电池工作的稳定性。

优选地，所述板体底部设有直通型的流道，所述推进器固定安装在流道中；其有益效果在于：鉴于推进器工作时，水流前进后出的工作形式，直通型的流道可减轻进水助力，提高效率，当需要紧急避让时，可直接反转电机，控制水流向运功方向的反方向喷出，形成减速的效果，无需传统喷射推进器中需要额外的机构控制喷口的流向。

进一步地，所述板体尾部横截面呈“W”或“M”型，内凹部位为流道，所述推进器固定安装在流道中；其有益效果在于：减小板体的水阻，使板体在行进过程中更将平稳。

优选地，所述板体的尾部设有尾鳍；其有益效果在于：进一步增强板体在水中行进的平稳性，提升使用者体验。

优选地，所述板体首部设有牵引绳，所述牵引绳上设有手柄，所述手柄上设有控制器，所述控制器与手柄之间为可拆卸连接；其有益效果在于：在高速行进时，牵引绳可让使用者找到一个着力点，保持身体的平衡，还能通过牵引绳更好的控制板体行进方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、该水上动力板结构简单，组装方便，尤其是采用的无轴推进器，体积小，集成化程度高，安全系数大；2、转轴利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率，3、推进器利用转轴的结构特征，将电机部分布置在小端部与壳体之间的空间种，大大增加了电机的安装空间，提高了轮缘推进器的功率；4、轮缘推进器采用可拆卸的螺旋桨便于制作及维护，节约了制作及保养成本；5、该轮缘推进器结合螺旋桨的结构特征，巧妙地在螺旋桨与转轴之间布置了整流片，整流片的设计使得流体在旋转运动过程中涡动能量全部转换成推进动力，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证轮缘推进器运行的平稳性；6、直通的流道形式，极大降低了行进中的水阻，提高了推进效率；7、推进器置于水中，行进过程中，水流直接带走推进器的热量，散热性极好。

附图说明

图1为实施例一中所述水上动力板侧视的结构示意图；

图2为实施例一中所述水上动力板俯视的结构示意图；

图3为实施例一中所述转轴的结构示意图；

图4为实施例一中所述轮缘推进器的结构示意图；

图5为实施例一中所述缘式螺旋桨的结构示意图；

图6为实施例一中所述整流片的结构示意图；

图7为实施例一中所述导流罩的结构示意图；

图8为实施例二中所述水上动力板侧视的结构示意图；

图9为实施例二中所述水上动力板后视的结构示意图；

图10为实施例二中所述轮缘推进器的结构示意图；

图11为实施例二中所述组合轮缘式螺旋桨的结构示意图；

图12为实施例三中所述水上动力板后视的结构示意图；

图中：1、转轴；2、传动齿轮；3、电动机；4、壳体；5、轴承；6、密封件；7、螺旋桨；7-1、凸条；8、卡环；9、整流片；10、连杆；11、大端部；11-1、键槽；11-2、卡槽；11-3、第二台肩；12、渐变部；12-1、散热槽；13、小端部；13-1、第一台肩；14、导流罩；15、尾端盖；16、前端盖；17、板体；17-1、电池舱；17-2、尾鳍；18、推进器；19、牵引绳；20、控制器；21、电池；22、驱动器；23、散热板；24、定子；25、转子。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1～7所示，一种水上动力板，包括有板体17及为板体17提供推进动力的推进器18，所述板体17首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；板体17中部设有电源舱17-1，电源舱17-1底部的板体呈缕空结构；板体17的尾部设有尾鳍17-2；所述推进器18固定安装在所述板体17尾部；所述推进器18包括有转轴1、壳体4、电动机3及传动齿轮2，所述转轴1呈中空、喇叭状结构，包括有大端部11、小端部13及大端部11与小端部13之间过渡的渐变部12；所述大端部11用于固定安装螺旋桨7，所述小端部13与壳体4之间的空间中均布有若干电动机3；所述转轴1通过轴承5活动安装在壳体4两端的前端盖16及尾端盖15中，转轴1两端设有定位用的第一台13-1肩及第二台肩11-3；所述电动机3通过传动齿轮2驱动转轴1旋转。

所述螺旋桨7与大端部11采用可拆卸地连接方式，所述大端部11内圆上设有半圆形地键槽11-1，所述螺旋桨7上设有与大端部键槽11-1相适配凸条7-1；所述大端部11内圆靠近边缘处设有卡槽11-2，所述螺旋桨7通过设置在卡槽11-2中的卡环8固定；渐变部12上设有散热槽12-1；所述螺旋桨7后端设有整流片9，所述整流片9由穿过螺旋桨7中心的连杆10固定在导流罩14中，所述导流罩14固定安装在壳体4中，整流片9与连杆10可一体化设计加工；为增加轮缘推进器的使用寿命，在进口端及出口端可加装密封件6。

在运行过程中，流体从大端部11进入，经过螺旋桨7，此时流体除了向后的运动以外，还有一个相对于转轴中心旋转的运动，这种旋转运动是有害的，使得船体有一个倾倒力矩，而且旋转运动也会消耗电机的一部分功率，所述整流片叶片与螺旋桨叶片是反向的，可使得流体的旋转运动全部转换成向后的运动，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证轮缘推进器运行的平稳性；整流后的流体经过渐变部12，速度因为涌流截面积变化地关系而上升，在最窄处时，速度达到最大值，静态压力达到最小值，使得流体从小端部13高速喷出，充分利用了文丘里效应增大了流体在出水口的喷出速度，进一步提高了推进效率，特别需要指出的是，呈喇叭状结构的转轴1，渐变后的小端部13进一步提高了电机的安装空间，可将电机部分布置在小端部13，众所周知，电机的功率与电机的体积有很大的关系，电机体积越大时，所能提供的功率也就越大，大大提高了其推进功率。

实施例二

如图8～11所示，一种水上动力板，包括有板体17及为板体17提供推进动力的推进器18，所述板体17首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；板体17设有直通型流道，截面积呈“W”型；板体17的尾部设有尾鳍17-2；所述推进器18固定安装在所述板体17尾部内凹中线上；所述推进器18包括有转轴1、壳体4、电动机3及传动齿轮2，所述转轴1呈中空、喇叭状结构，包括有大端部11、小端部13及大端部11与小端部13之间过渡的渐变部12；所述大端部11用于固定安装螺旋桨7，所述小端部13与壳体4之间的空间中布置有电机定子24及电机转子25，定子24固定在壳体上，转子25固定在转轴1上；所述转轴1通过轴承5、前端盖16、尾端盖15及轴套活动安装在壳体4中，转轴1两端设有定位用的第一台13-1肩及第二台肩11-3；所述电动机3通过传动齿轮2驱动转轴1旋转。

进一步优选地，所述螺旋桨7为组合轮缘式，与大端部11采用可拆卸地连接方式，所述大端部11内圆上设有半圆形地键槽11-1，所述螺旋桨7上设有与大端部键槽11-1相适配凸条7-1；所述大端部11内圆靠近边缘处设有卡槽11-2，所述螺旋桨7通过设置在卡槽11-2中的卡环8固定；渐变部12上设有散热槽12-1；所述螺旋桨7后端设有整流片9，所述整流片9由穿过螺旋桨7中心的连杆10固定在导流罩14中，所述导流罩14固定安装在壳体4中，整流片9与连杆10可一体化设计加工；为增加轮缘推进器的使用寿命，在进口端及出口端可加装密封件6。

在运行过程中，流体从大端部11进入，经过螺旋桨7，此时流体除了向后的运动以外，还有一个相对于转轴中心旋转的运动，这种旋转运动是有害的，使得船体有一个倾倒力矩，而且旋转运动也会消耗电机的一部分功率，所述整流片叶片与螺旋桨叶片是反向的，可使得流体的旋转运动全部转换成向后的运动，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证轮缘推进器运行的平稳性；整流后的流体经过渐变部12，速度因为涌流截面积变化地关系而上升，在最窄处时，速度达到最大值，静态压力达到最小值，使得流体从小端部13高速喷出，充分利用了文丘里效应增大了流体在出水口的喷出速度，进一步提高了推进效率，特别需要指出的是，呈喇叭状结构的转轴1，渐变后的小端部13进一步提高了电机的安装空间，可将电机部分布置在小端部13，众所周知，电机的功率与电机的体积有很大的关系，电机体积越大时，所能提供的功率也就越大，大大提高了其推进功率。

实施例三

如图12所示，一种水上动力板，包括有板体17及为板体17提供推进动力的推进器18，所述板体17首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；板体17设有双直通型流道，截面积呈“M”型；板体17的尾部设有尾鳍17-2；所述推进器18固定安装在所述板体17尾部两处内凹部位中线上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水上动力板，其特征在于：包括有板体及为板体提供推进动力的推进器，所述板体首部下表面呈弧形，行进过程中斜切水面；所述推进器固定安装在所述板体尾部；所述推进器包括有转轴及壳体；所述转轴呈中空、喇叭状结构，通过轴承固定在壳体中；所述转轴包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部用于固定安装螺旋桨，小端部与壳体之间的空间用于安装动力装置，所述动力装置用于驱动转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述动力装置为电动机，所述电动机均布在壳体上，通过传动齿轮驱动转轴旋转。

3.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述动力装置由定子及转子组合而成，所述定子固定安装壳体上，所述转子固定安装在所述转轴的小端部上。

4.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述螺旋桨由若干轮缘桨片拼装组合而成。

5.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片由穿过螺旋桨中心的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上。

6.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述板体中部设有电源舱，电源舱底部的板体呈缕空结构；所述电源舱的底板为散热板，所述散热板透过板体的缕空结构与水面接触。

7.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述板体底部设有直通型的流道，所述推进器固定安装在流道中。

8.根据权利要求7所述的一种水上动力板，其特征在于：所述板体尾部横截面呈“W”或“M”型，内凹部位为流道，所述推进器固定安装在流道中。

9.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述板体的尾部设有尾鳍。

10.根据权利要求1所述的一种水上动力板，其特征在于：所述板体首部设有牵引绳，所述牵引绳上设有手柄，所述手柄上设有控制器，所述控制器与手柄之间为可拆卸连接。

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