CN113086146A - 一种对转轮缘推进器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对转轮缘推进器，包括支架、导管、压力系统、动力系统、电动系统；所述动力系统包括第一动力部、第二动力部、若干定轴传动齿轮以及挡板；第一动力部中的第一缘毂的外圆周壁与导管的内壁间设有气压腔，所述挡板设置于所述气压腔内，当往复隔板运动到与第一缘毂外圆周壁相接触时，挡板和往复隔板将所述气压腔分隔成第一气压腔和第二气压腔。本发明的动力系统，通过齿轮传动的方式，使得两组轮毂的转动方向相反。通过两个气压腔之间的压力差来驱动缘毂和桨叶做旋转运动，利用转动方向相反的两组动力桨毂推动水流向后运动，以提供向前的推力。本发明推进器整体体积小、重量轻、成本低，综合性能得到了显著增加，具有广阔的应用前景。

Description

一种对转轮缘推进器

技术领域

本发明涉及推进器技术领域，尤其涉及一种对转轮缘推进器。

背景技术

传统的轴式推进方式存在效率低、排放高、振动噪声性能差等缺点，难以很好地满足绿色船舶发展的需要。为了降低船舶排放并提高推进器的综合性能，人们相继提出了导管桨、对转桨等组合推进器，然而，由于桨轴的存在以及叶稍和导管间隙的影响，导管桨相对常规轴式推进器而言性能提高有限。作为一种新型推进器，轮缘推进器通过导管内部的轮缘电机直接驱动桨叶旋转，轮缘电机存在重量大、成本高的缺点，从而降低了其综合性能。此外，现有轮缘推进器相对常规推进器而言效率提高有限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种对转轮缘推进器，解决了现有的推进器效率低，重量大，成本高、性能低的不足，具体如下：

一种对转轮缘推进器，包括：支架、导管、压力系统、动力系统、电动系统；所述导管与支架固定连接；所述导管内部设置有动力系统；

所述动力系统包括第一动力部、第二动力部、若干定轴传动齿轮以及挡板；所述第一动力部包括环状的第一缘毂、若干第一桨叶；所述第二动力部包括环状的第二缘毂、若干第二桨叶；

所述第一缘毂设置在导管的内部并能够绕导管的轴线转动，所述第一缘毂的外圆周壁与导管的内壁间设有气压腔；所述挡板设置于所述气压腔内，所述挡板一端沿着第一缘毂轴向与第一缘毂外圆周壁固定连接，另一端与导管的内壁相接触，所述若干第一桨叶周向均匀的固定在所述第一缘毂的内圆周壁上；

所述导管的内圆周壁上还设置有周向分布的若干齿轮槽；所述定轴传动齿轮设置于所述齿轮槽内部，并且所述定轴传动齿轮的齿轮轴固定于所述齿轮槽侧壁上且与导管的轴线互相平行；所述定轴传动齿轮与设置在所述第一缘毂上的第一缘毂齿轮啮合传动；

所述第二缘毂设置在导管的内部并能绕导管的轴线转动，所述导管上设置有供所述第二缘毂转动的第二凹槽，所述第二凹槽在其两侧壁上沿导管轴向方向设置有环形第二轨道槽，所述第二缘毂的外圆周壁沿着所述导管的轴向方向向两端分别设置有环形凸起，所述凸起能够插入到所述第二轨道槽中，以实现所述第二缘毂与所述导管的转动；

所述环形凸起的内圆周壁上设置第二缘毂齿轮形成内齿轮，以实现所述第二缘毂齿轮与所述定轴传动齿轮的啮合传动，所述第二缘毂齿轮的轴线与所述第二缘毂的轴线重合；

所述第二桨叶周向均匀的固定在所述第二缘毂的内圆周壁上；

所述电动系统用于将所述气压腔分隔成第一气压腔和第二气压腔；

所述压力系统用于调整所述第一气压腔和第二气压腔的压力。

进一步的，所述电动系统包括驱动装置和往复隔板；所述驱动装置设置在支架内部并与所述往复隔板连接，所述驱动装置能够驱动所述往复隔板往复运动以实现所述往复隔板与第一缘毂的外圆周壁的接触和分离；当往复隔板与第一缘毂的外圆周壁接触时，所述往复隔板和挡板将所述气压腔分隔成第一气压腔和第二气压腔。

进一步的，所述压力系统包括第一通气管路和第二通气管路；所述第一通气管路与所述第一气压腔连通，所述第二通气管路与所述第二气压腔连通，所述第一通气管路与高压气源连接用于向所述第一气压腔注入气体，所述第二通气管路用于排出所述第二气压腔内的气体。

进一步的，所述导管上设置有供所述第一缘毂转动的第一凹槽，所述第一凹槽在其两侧壁上沿导管轴向方向设置有环形第一轨道，所述第一缘毂两端侧壁上分别设置与所述第一轨道配合的第一环槽，所述第一轨道能够插入所述第一环槽内以实现所述第一缘毂与所述导管的转动。

进一步的，所述气压腔为第一缘毂外圆周壁与所述第一凹槽内壁之间的封闭空间。

进一步的，所述导管外表面上设置沿其轴线方向设置的往复隔板开孔，所述往复隔板通过所述往复隔板开孔做往复运动。

进一步的，所述往复隔板开孔两侧分别设置第一接口和第二接口；所述第一通气管路与所述第一接口连接，以与第一气压腔连通；所述第二通气管路与所述第二接口连接，以与第二气压腔连通。

进一步的，所述第一环槽与所述第一缘毂内圆周壁之间形成第一壁面，所述第一缘毂齿轮设置于所述第一壁面外圆周壁上，以实现所述定轴传动齿轮与所述第一缘毂齿轮之间的外啮合传动，所述第一缘毂齿轮的轴线与所述第一缘毂的轴线重合。

有益效果：本发明所公开的一种对转轮缘推进器，设置了两组轮毂动力系统，通过齿轮传动的方式，使得两组轮毂动力系统的转动方向相反。通过在支架内设置往复式直线电机驱动往复隔板做往复移动，在导管内形成的两个气压腔，通过两个气压腔之间的压力差来驱动缘毂和桨叶做旋转运动，利用转动方向相反的两组动力系统推动水流先后运动，以提供向前的推力。本发明推进器整体体积小、重量轻、成本低，综合性能得到了显著增加，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明对转轮缘推进器二维总布置图；

图2为本发明对转轮缘推进器A-A横向布置图；

图3为本发明对转轮缘推进器B-B横向布置图；

图4为本发明对转轮缘推进器C-C横向布置图；

图5为本发明对转轮缘推进器导管外观示意图；

图6为本发明对转轮缘推进器导管的半切图；

图7为本发明对转轮缘推进器导管和第二缘毂局部示意图；

图8为本发明对转轮缘推进器导管和第一缘毂局部示意图；

图9为本发明对转轮缘推进器导管和定轴传动齿轮局部结构图。

其中：3、支架；4、导管；5、气压腔；5a、第一气压腔；5b、第二气压腔；6、第一缘毂；7、第一桨叶；8、第二缘毂；9、第二桨叶；10、定轴传动齿轮；11、第一通气管路；12、第二通气管路；13、往复隔板；14、驱动装置；15、挡板；16、第一缘毂齿轮；17、第二缘毂齿轮；18、第一接口；19、第二接口；20、往复隔板开孔；21、第二轨道；22、第一轨道；23、齿轮槽；24、第一环槽；26、第一壁面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

如附图1-9所示，本发明所公开的一种对转轮缘推进器，包括：支架3、导管4、压力系统、动力系统、电动系统，如附图1-4所示；

所述导管4与支架3固定连接；所述导管4内部设置有动力系统；

优选的，所述动力系统包括第一动力部、第二动力部、2个定轴传动齿轮10以及挡板15；

优选的，所述第一动力部包括环状的第一缘毂6、4个第一桨叶7；所述第二动力部包括环状的第二缘毂8、4个第二桨叶9；

所述第一缘毂6设置在导管4的内部并能够绕导管4的轴线转动，所述导管4上设置有供所述第一缘毂6转动的第一凹槽，所述第一凹槽在其两侧壁上沿导管4轴向方向设置有环形第一轨道22，所述第一缘毂6两端侧壁上分别设置与所述第一轨道22配合的第一环槽24，所述第一轨道22能够插入所述第一环槽24内以实现所述第一缘毂6与所述导管4的转动。本实施例中在第一缘毂6上设置第一环槽24，使第一动力部的重量得以减轻，从而降低了推进器整体的重量，节约了生产成本。

所述第一缘毂6的外圆周壁与导管4的内壁间设有气压腔5，所述气压腔5为第一缘毂6外圆周壁与所述第一凹槽内壁之间的封闭空间。

所述挡板15设置于所述气压腔5内，一端沿着第一缘毂6轴向与第一缘毂6外圆周壁固定连接，另一端与导管4的内壁相接触，4个第一桨叶7周向均匀的固定在所述第一缘毂6的内圆周壁上；

所述导管4的内圆周壁上还设置有位于导管4同一直径上的2个齿轮槽23；所述定轴传动齿轮10设置于所述齿轮槽23内部，并且所述定轴传动齿轮10的齿轮轴固定于所述齿轮槽23侧壁上且与导管4的轴线互相平行；所述定轴传动齿轮10与设置在所述第一缘毂6上的第一缘毂齿轮16啮合传动；所述第一环槽24与所述第一缘毂6内圆周壁之间形成第一壁面26，所述第一缘毂齿轮16设置于所述第一壁面26外圆周壁上，以实现所述定轴传动齿轮10与所述第一缘毂齿轮16之间的外啮合传动，所述第一缘毂齿轮16的轴线与所述第一缘毂6的轴线重合。本实施例中两个定轴传动齿轮的设定，使得整个动力系统的受力平稳，如附图8和附图9所示。

所述第二缘毂8设置在导管4的内部并能绕导管4的轴线转动，所述导管4上设置有供所述第二缘毂8转动的第二凹槽，所述第二凹槽在其两侧壁上沿导管4轴向方向设置有环形第二轨道槽21，所述第二缘毂8的外圆周壁沿着所述导管4的轴向方向向两端分别设置有环形的凸起，所述凸起能够插入到所述第二轨道槽21中，以实现所述第二缘毂8与所述导管4的转动。本实施例中第二缘毂8的设计同样的使得第二动力部的重量得以减轻，从而降低了推进器整体的重量，节约了生产成本，如附图7所示。

所述定轴传动齿轮10与设置在第二缘毂8上的第二缘毂齿轮17啮合传动；所述第二缘毂齿轮17设置于所述环形凸起的内圆周壁上，以实现与所述定轴传动齿轮10的内啮合传动，所述第二缘毂齿轮17的轴线与所述第二缘毂8的轴线重合。

所述4个第二桨叶9周向均匀的固定在所述第二缘毂8的内圆周壁上；

所述电动系统包括驱动装置14和往复隔板13，如附图6所示；所述驱动装置14设置在支架3内部并与所述往复隔板13连接，所述驱动装置14能够驱动所述往复隔板13往复运动以实现所述往复隔板13与第一缘毂6的外圆周壁的接触和分离；所述导管4外表面上设置沿其轴线方向设置的往复隔板开孔20，所述往复隔板13通过所述往复隔板开孔20做往复运动；当往复隔板13与第一缘毂6的外圆周壁接触时，所述往复隔板13和挡板15将所述气压腔5分隔成第一气压腔5a和第二气压腔5b；本实施例中的驱动装置14采用的是常用的一种往复式直线电机来带动往复隔板13做与第一缘毂6的外圆周壁的接触和分离的往复运动。

所述压力系统包括第一通气管路11和第二通气管路12；所述第一通气管路11与所述第一气压腔5a连通，所述第二通气管路12与所述第二气压腔5b连通，所述第一通气管路11与高压气源连接用于向所述第一气压腔5a注入气体，所述第二通气管路12用于排出所述第二气压腔5b内的气体。所述往复隔板开孔20两侧分别设置第一接口18和第二接口19；所述第一通气管路11与所述第一接口18连接，以与第一气压腔5a连通；所述第二通气管路12与所述第一接口19连接，以与第二气压腔5b连通，如附图5所示。

具体的，在本实施例中，通过第一通气管路向第一气压腔里输入高压惰性气体，同时通过第二通气管路排出第二气压腔里的气体，使得挡板两侧产生压力差，挡板在压力差的作用下产生运动，从而使第一缘毂和第一桨叶做旋转运动，由于第一缘毂齿轮与定轴传动齿轮的外啮合作用，使得定轴传动齿轮做与第一缘毂和第一桨叶做方向相反的旋转运动，然后由于定轴传动齿轮与第二缘毂齿轮的内啮合作用，使得定轴传动齿轮和第二缘毂和第二桨叶做方向相同的旋转运动。从而第二桨叶与第一桨叶的旋转方向相反。

当所述挡板做旋转运动至往复隔板位置时，往复隔板在常用的往复式直线电机驱动下远离第一缘毂外圆周壁，从而使挡板顺利通过，当挡板通过往复隔板位置时，往复式直线电机驱动往复隔板再次运动到紧贴缘毂，在此过程中，第一气压腔和第二气压腔的容积随挡板的位置动态变化。

就本实施例而言，针对导管4采用分段式组装或局部拆卸的方式，将第一缘毂6、第二缘毂8和定轴传动齿轮10安装到导管4上。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种对转轮缘推进器，其特征在于，包括：支架(3)、导管(4)、压力系统、动力系统、电动系统；所述导管(4)与支架(3)固定连接；所述导管(4)内部设置有动力系统；

所述动力系统包括第一动力部、第二动力部、若干定轴传动齿轮(10)以及挡板(15)；所述第一动力部包括环状的第一缘毂(6)、若干第一桨叶(7)；所述第二动力部包括环状的第二缘毂(8)、若干第二桨叶(9)；

所述第一缘毂(6)设置在导管(4)的内部并能够绕导管(4)的轴线转动，所述第一缘毂(6)的外圆周壁与导管(4)的内壁间设有气压腔(5)，所述挡板(15)设置于所述气压腔(5)内，一端沿着第一缘毂(6)轴向与第一缘毂(6)外圆周壁固定连接，另一端与导管(4)的内壁相接触，所述若干第一桨叶(7)周向均匀的固定在所述第一缘毂(6)的内圆周壁上；

所述导管(4)的内圆周壁上还设置有周向分布的若干齿轮槽(23)；所述定轴传动齿轮(10)设置于所述齿轮槽(23)内部，并且所述定轴传动齿轮(10)的齿轮轴固定于所述齿轮槽(23)侧壁上且与导管(4)的轴线互相平行；所述定轴传动齿轮(10)与设置在所述第一缘毂(6)上的第一缘毂齿轮(16)啮合传动；

所述第二缘毂(8)设置在导管(4)的内部并能绕导管(4)的轴线转动，所述导管(4)上设置有供所述第二缘毂(8)转动的第二凹槽，所述第二凹槽在其两侧壁上沿导管(4)轴向方向设置有环形第二轨道槽(21)，所述第二缘毂(8)的外圆周壁沿着所述导管(4)的轴向方向向两端分别设置有环形凸起，所述凸起能够插入到所述第二轨道槽(21)中，以实现所述第二缘毂(8)与所述导管(4)的转动；

所述环形凸起的内圆周壁上设置第二缘毂齿轮(17)形成内齿轮，以实现所述第二缘毂齿轮(17)与所述定轴传动齿轮(10)的啮合传动，所述第二缘毂齿轮(17)的轴线与所述第二缘毂(8)的轴线重合；

所述第二桨叶(9)周向均匀的固定在所述第二缘毂(8)的内圆周壁上；

所述电动系统用于将所述气压腔(5)分隔成第一气压腔(5a)和第二气压腔(5b)；

所述压力系统用于调整所述第一气压腔(5a)和第二气压腔(5b)的压力。

2.根据权利要1所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述电动系统包括驱动装置(14)和往复隔板(13)；所述驱动装置(14)设置在支架(3)内部并与所述往复隔板(13)连接，所述驱动装置(14)能够驱动所述往复隔板(13)往复运动以实现所述往复隔板(13)与第一缘毂(6)的外圆周壁的接触和分离；当往复隔板(13)与第一缘毂(6)的外圆周壁接触时，所述往复隔板(13)和挡板(15)将所述气压腔(5)分隔成第一气压腔(5a)和第二气压腔(5b)。

3.根据权利要2所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述压力系统包括第一通气管路(11)和第二通气管路(12)；所述第一通气管路(11)与所述第一气压腔(5a)连通，所述第二通气管路(12)与所述第二气压腔(5b)连通，所述第一通气管路(11)与高压气源连接用于向所述第一气压腔(5a)注入气体，所述第二通气管路(12)用于排出所述第二气压腔(5b)内的气体。

4.根据权利要1所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述导管(4)上设置有供所述第一缘毂(6)转动的第一凹槽，所述第一凹槽在其两侧壁上沿导管(4)轴向方向设置有环形第一轨道(22)，所述第一缘毂(6)两端侧壁上分别设置与所述第一轨道(22)配合的第一环槽(24)，所述第一轨道(22)能够插入所述第一环槽(24)内以实现所述第一缘毂(6)与所述导管(4)的转动。

5.根据权利要求4所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述气压腔(5)为第一缘毂(6)外圆周壁与所述第一凹槽内壁之间的封闭空间。

6.根据权利要求3所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述导管(4)外表面上设置沿其轴线方向设置的往复隔板开孔(20)，所述往复隔板(13)通过所述往复隔板开孔(20)做往复运动。

7.根据权利要求6所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述往复隔板开孔(20)两侧分别设置第一接口(18)和第二接口(19)；所述第一通气管路(11)与所述第一接口(18)连接，以与第一气压腔(5a)连通；所述第二通气管路(12)与所述第二接口(19)连接，以与第二气压腔(5b)连通。

8.根据权利要求4所述的一种对转轮缘推进器，其特征在于，所述第一环槽(24)与所述第一缘毂(6)内圆周壁之间形成第一壁面(26)，所述第一缘毂齿轮(16)设置于所述第一壁面(26)外圆周壁上，以实现所述定轴传动齿轮(10)与所述第一缘毂齿轮(16)之间的外啮合传动，所述第一缘毂齿轮(16)的轴线与所述第一缘毂(6)的轴线重合。

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