CN1373308A

CN1373308A - “门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置

Info

Publication number: CN1373308A
Application number: CN 01132607
Authority: CN
Inventors: 熊介良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-01
Filing date: 2001-01-01
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-01-01
Also published as: CN1395050A; CN1302213C

Abstract

本发明是一种能在水上或水下船只上使用的推进器。门氏上杆通过锚式摆动连杆共同约束杆上的圆轨迹点M和直移轨迹点B的运动合成;从杆上力臂直移点A向外延长的圆柱段从船体的球节轴承中穿出在拍动翼的套筒内调整固定,拍动翼上的任意点D按椭圆两端曲线轨迹作拍动的每个周期内有渐减速和渐加速交替变化;能模仿鱼尾或鲸尾推进方式,有单尾及双尾多种组合,它最适合作水中驱动使用,与现有螺旋桨比有效率高、噪音低、无尾迹等优点。

Description

“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置

本发明涉及水上船只或水下船只等装置上所使用的一种水中拍动翼推进器装置。

现有各类船舶上普遍使用的螺旋推进器存在效率低、噪音大、有尾迹等不足之处，美国《科学》杂志1995年7期14页“一种高效的游泳机器”一文的述说中，鱼通过尾有力的拍动，紧接着反方向再迅速拍动一次，产生一种强烈的，突然的推动力，即第一次拍动产生一个大涡流，第二次拍动产生一个不同的，反向旋转的涡流，当两个涡流相遇合并产生一个射流，同时两个涡流自鱼尾推开，相互削弱时，形成一个强有力的向前的推力和一个分散的但可控制的侧向力；一切种类的鱼拍动其尾形成的涡流一产生高推进效率的一种射流，其关键参数称作Strouhal数(尾拍动频率乘以射流宽度之积，再除以鱼的速度)的比值为0.25至0.35间是高效推进的标志；由八个链环的组合肋、柔性表皮和六个电机等组成的类似机器金枪鱼连续弯曲的船体及尾装置，其机械结构十分复杂，深水抗压性差等。

本发明的目的是提供一种比现有水中使用的螺旋推进器效率高、噪音低、无尾迹的拍动翼推进器装置，不仅能应用于水上船只，尤其在水下船只及其特殊运载装置上，最需要通过提高效率来节省能耗的领域内特别适用。

在“门内马斯摆杆”类型中，唯有门氏上杆最适于在水中作驱动使用的驱动杆之一，同样也采用卡当行星机构作输入机构。门氏上杆杆上的圆轨迹点M是以几何中心O为圆心的，杆上的直线移动轨迹点B是通过锚式摆动连杆的共同约束进行M、B二点的运动合成的，若在结构上方便的话也可以采用门氏A杆式的分别约束或其他变通方式的约束来进行运动合成，杆上的力臂直移点A有特别向外延长的圆柱段从船体尾端座孔中的球节轴承中穿出在拍动翼的套筒内可调整拍动翼长度后固定，球节轴承的球心A应在与轴线X--X相一致的向外延长圆柱段的中心线上与力臂直移点A重合，拍动翼上的任意点D均以α为拍动半角，以轴线X--X为对称轴作往复拍动的运动轨迹，是以几何中心O为椭圆中心的椭圆KC上的一段特别的椭圆曲线，在以α为拍动半角作往复拍动的同时，任意点D要从折返点D开始以渐减速度向轴线X--X运动靠拢，然后从轴线X--X以渐加速度向另一折返点D’作有力拍击，再从折返点开D’开始反向又以渐减速度向轴线X--X运动靠拢又以渐加速度从轴线X--X向折返点D有力拍动，如此往复交替变化为全摆输出或通过结构上的改变也可以仅在α的拍动半角内作半摆输出；加长横梁板应与卡当行星机构壳体端面径向通过精密定位螺栓固连，并保证加长横梁板上中央座孔中心与壳体几何中心重合，在船体上有两个水平凸耳若与加长横梁板两端之加长部分贴合固定后可组成鱼尾式水平拍动的输出方式，若将船体上相应两个垂直凸耳与加长横梁板两端加长部分贴合固定又可组成鲸尾式的垂直拍动的推进输出方式；卡当行星输入机构中的内齿圈套内压入内齿圈，套外制有蜗轮轮齿，一起置入壳体上同心内孔之中，壳体外面有特别的二个座孔中装有的蜗杆与内齿圈套上的蜗轮齿组成传动副，将行星齿轮与内齿圈的啮合定位点(投影点B)选在内齿圈凹齿槽中央，节圆直径与轴线Y--Y重合的某节点上是最大的α拍动半角的起始位置点，旋转蜗杆蜗轮副将啮合定位点转移到与轴线X--X重合时是α拍动半角为零的最小角度，故控制啮合定位点在0°～90°方位角内的任意变化就是随机控制拍动翼作用的射流宽度，这无疑可将Strouhal数值随时调整在高效推进的0.2至0.4较宽范围之内；在船体尾端凸缘与拍动翼柄部之间装有柔性的锥状肋套来形成连续弯曲的过渡段，可适当修饰外观和减低前进中紊流的损失，这是本发明单尾拍动翼推进装置。

本发明对门氏上杆杆上圆轨迹点M和直移轨迹点B两点的约束是采用门氏B杆中的锚式摆动连杆的共同约束来实施M，B两点的运动合成，具体是将锚式摆动连杆大端轴销放入到加长横梁板的中央座孔中成为杆上圆轨迹点M的旋转摆动中心，其小端的孔中用带台轴销压入到杆上圆轨迹点的座孔中，通过至少二个定位螺钉将可拆卸盖板与门氏上杆本体紧紧固连，在盖板上直移轨迹点B的相对投影座孔中压入带台轴销上空套着以r为半径的滚轮要和以M点为圆心的，以R为半径的锚式摆动连杆上孤形阶台面保特着纯滚动的关系，即R+r＝OM＝MB，这样卡当行星输入机构中的卡当驱动销将在门氏上杆背面的纵槽中驱动时，圆轨迹点M在摆动中心O约束下只能按OM的半径作圆轨迹运动，由于R+r＝OM＝MB，故直移轨迹点B，也约束在轴线Y--Y上只能作精确直线运动。

在船体尾端带台座孔中通过两个相对内球面环，二个隔离润滑封严圈将带通孔的球节用压板和均布螺钉调整和固定在船体尾端的座孔之中，并要求球节的球心A和门氏上杆杆上的力臂直移点A在轴线X--X上重合，在球节通孔中的多个环槽中放有多个O型封严圈与门氏上杆外延圆柱段保持直线滑动润滑和封严，特别在受介质正面压力的球节转合面和圆柱滑合缝隙处的O形圈分别在压板的压迫下和螺纹调整环圈进行挤压密封，及介质压力下可承受400Mpa的高压，这说明拍动翼推动器装置中唯一产生渗漏的球节轴承能深入到接近4000米的深水处工作。

在套简的端头纵向呈放射状的多个透孔中压入若干长短不一的等强度的拍动翼骨架片通过在浇铸轻金属使所有的骨架片和套简端头牢固相连，然后用高分子弹性材料充填在套简端头和骨架片之间注塑成鱼尾状或鲸尾状的对称或不对称尾翼形状，同时可在套简外和端头间注塑或组合上相应的拍动翼柄部，套筒有内套齿或键槽可与门氏上杆的圆柱段相连接，确定拍动翼适当长度再固定之，套筒、骨架片、柄部和鱼尾状翼总称拍动翼是相当于螺旋桨叶片的输出件。

船体上制有两个水平凸耳，其贴合平面应与加长横梁板两端加长部分的贴合平面及球节轴承中的球心A同处于XOY的水平面上，或者其水平凸耳的贴合平面可矮一个加长横梁板的厚度的平行平面，但加长横梁板上平面仍要与球心A同处XOY平面上，至少用二个精密定位螺栓在轴线上对称于几何中心O与船体固连，同时在船体下方至少有二个固定水平凳座与卡当行星机构的壳体下端环面或侧面固连成为牢固的辅助支承，同理，在船体垂直的凸耳和垂直的凳座来加强鲸尾式拍动翼推进装置的稳定性。

在拍动翼柄部与船体尾端凸台之间固定有能作连续弯曲的锥状肋套，它类似于民间的竹制玩具蛇，其肋套由多个金属肋节前后上下相互铰连，并注塑或蒙上平滑的高分子弹性材料组成，以过渡段肋套起外观美化和减少紊流的作用。

双尾拍动翼推进器是由两个单尾并联组合而成。将一个总横梁板取代二个加长横梁板，两个卡当行星机构壳体的几何中心O，O’应与总横梁板上两个相应的中央座孔中心O，O’重合，并与船体中轴线O₁--O₁’对称，在两个壳体的上端面的径向和轴线O--O’相一致地方分别通过精密定位螺栓与总横梁板固定连接，同时至少通过船体上的两个水平凸耳和一个中间水平座在同一水平面上与总横梁板分别固定，船体尾端二个座孔中的球节轴承的球心A，A’两点应和总横梁板的上平面同在一个水平面上；二对行星齿轮与内齿圈的啮合定位点应分别选取在重合于O--O’轴线上两个内齿节圆相错的节点B和B’或另一对相应的节点上；要求二个卡当行星机构上的输入轮必须同模数、等节径、无齿侧隙，并异向同步输入；二个拍动翼的拍动半角α的同步是通过简单的平行四边机构控制，在平行四边机构上附有卡当离合器的控制附件可随时改变船的航向。

将两个相同的锚式摆动连杆大端处轴销分别放入到总横梁板上的中央座孔之中，形成圆轨迹点M，M’各自的摆动中心O，O’，其小端孔中同样用带台轴销分别压入到门氏上杆的相应的圆轨迹点M，M’的座孔中，同样在与门氏上杆主体相组合的盖板上直移轨迹点B，B’投影的座孔中压入带台轴销上空套着以r为半径的滚轮和以M，M’点为圆心，以R为半径的锚式摆动连杆上弧形阶台面保持纯滚动关系，即两对的R+r＝OM＝MB。

在两个相同的卡当行星机构壳体几何中心O，O’同心的轴颈的端面上各自空套着带柄的扇形板，用一块两端带孔横板，其孔距等于几何中心O，O’之间的距离，二块带柄扇形板的柄部有孔，其中心到套孔中心相等，用轴销将横板与带柄孔扇形板铰结起来，形成简单的平行四边形机构；在内齿圈套内压入内齿圈装入到壳体几何中心O，O’的同轴孔中，并在内齿圈套端面径向槽中固定的手柄从壳体扇缺口中伸出，该手柄至少能绕几何中心O，O’旋转90°不会碰到壳体扇形缺口，将手柄中线与带柄扇形板的柄部内孔中心与套孔中心的联心线重合并镗出同中心距的定位孔，和相距90°的壳体固定板上再镗出同心距的另一对定位孔，在手柄的定位孔同轴孔中安装带弹簧的定位销，并将二个手柄上的定位销都锁定在平行四边形联心线上的定位孔中固定，成为控制二个拍动翼的拍动半角同步由最大角度至零角度的任意变化，如果将其中任意一个手柄板到壳体固定板的定位孔中锁定则右边的拍动翼的拍动半角为零的卡当离合器位置上，故造成船体中轴线上的力矩失衡而实现改变航向。

双尾半摆拍动翼推进器由两个单尾半摆拍动翼并联组合而成。拍动翼上的任意点D只能按椭圆KC上的

曲线的半边轨迹，作往复拍动的每个周期内任意点D是从折返点D’以渐减速度向轴线X--X上D_o点靠拢，然后从轴线X--X上的D_o点反向以渐加速度有力向折返点D’拍击，如此反复得到较为简单直接的渐减和渐加的速度拍动特征。除锚式摆动连杆形状稍有所改变和内齿圈节圆直径及行星齿轮节圆直径减小一倍外其他结构无太大变化，尤其对二个拍动翼的拍动半角α的同步调整都是通过简单平行四边形扇形机构控制进行。

本发明的门氏上杆是最适合在水中驱动使用，其外延的圆柱段从船体座孔中的球节轴承的球节通孔中伸出来与鱼尾(拍动翼)中的套筒把长度调整合适后固连，无论从外形、摆动(拍动)轨迹，摆动(拍动)角度的随意变化及在每个摆动(拍动)周期内不同的速度交替变化基本上都可模仿鱼类鲸类的尾翼拍动推进的主要特征，若跟现有技术的水中螺旋推进器一些性能相对比较，由门氏上杆发展而来的拍动翼推进器具有效率高、噪音低、无尾迹等优点或效果。

如果美国科学家所发现的Strouhal数为0.25至0.35时，拍动翼的高效率无误，Strouhal数定义为尾翼的拍动频率与射流宽度之乘积，再除以鱼(船)的速度可行。其射流宽度肯定是拍动翼的翼尖在介质中往复拍动时最大的作用宽度，它与本发明的拍动半角调控有关，将啮合定位点选取定在轴线Y--Y上时则其拍动半角最大，也是射流宽度最大，将啮合定位点转移到轴线X--X上时则拍动半角为零，也是射流宽度为零，控制啮合定位点在0°～90°范围方位角的变化，可随时控制射流宽度变化，这样，Strouhal数的分母可从船上速度表上直接读出，其分子中拍动频率可以暂时锁定不论，则只变化拍动半角的大小在最大至最小之间的任意变化，也可以控制Strouhal数在0.2至0.4比较高效率的推进范围之内运转是可以实施的。

以门氏上杆杆上的力臂直接点A为球心的球节轴承是船体内外唯一能产生渗漏的地方，特别在受正面介质压力的球转面处通过压板挤压的O形圈和直移滑合处通过螺纹环圈挤压的O形圈一般可以承受400Mpa高压，大致相当于4000米深的水压，由于本发明相对现有技术具有效率高、噪音低、无尾迹等优点，若开发出中小型水上船只或多功能的水下船只或水下运载装置，对开发海洋中有关的采矿、探矿、石油、考古、救险、渔业、观光、军事等，都可能是对该技术进步的一种新尝试和考验。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明单尾拍动翼推进器置第一实施例正面剖视结构示意图。

图2是图1所示实施例单尾拍动翼推进器装置的俯视示意图。(含部分水平剖视)

图3是图1所示单尾拍动翼推进器装置中球节轴承结构放大示意图。

图4是图1中B---B处剖视放大示意图。

图5是本发明双尾拍动翼推进器装置第二实施例俯视示意图。

图6是本发明双尾半摆拍动翼推进器装置第三实施例俯视示意图。

图7是图5中沿A---A线局部手柄结构示意的剖视图。

在图1、图2所示结构示意图中，输入轮1与曲柄轴2固连，曲柄轴2与曲柄配重盘2a可整体制造并有配重平衡块14，三联滚轮6和行星齿轮4压合，一起装入曲柄销3上共同绕内齿圈5作行星运动，行星齿轮4的节圆直径与内齿圈5的的节圆直径是1∶2的关系，曲柄销3也可以曲柄轴2及曲柄配重盘2a呈整体制造，也可将曲柄销3压合在曲柄配重盘相应孔中，卡当驱动销7可以和三联滚轮6整体锻炼造加工，也可用高强度钢材制成压合于三联滚轮6上对应的行星齿轮4节圆上某节点为中心的座孔中，然后空套上滚轮8(或滑块)一起装入到门氏上杆9下面的a---a的纵槽之中，组成卡当行星输入机构。

门氏上杆9杆上的圆轨迹点M和直移轨迹点B的约束和运动合成是采用门氏B杆型式的共同约束方式，也可的用门氏A杆型式的分别约束或者认为在结构可行的变通的约束方式等。门氏B杆型约束主要通过锚式摆动连杆18，其大端处有成总体的轴销18b装入到加长横梁板12的中央座孔中并和壳体15的几何中心O保持中心重合成为圆轨迹点M的旋转摆动中心，其小端的孔中放入带台轴销17并压入到杆上圆轨迹点M处的座孔中，至少用二个定位螺钉将可卸盖板9a与门氏上杆9的主体固连，在盖板9a相应的直移轨迹点B的投形座孔中压入的带台轴销10上空套着以r为半径的滚轮11，要与以M点中心为圆心，以R为半径的锚式摆动连杆18上的弧形阶台面18a保持纯滚动的关系，即R+r＝OM＝MB，这样，卡当驱动销7及滚轮8对门氏上杆9下面a---a纵槽壁作输入驱动时，圆轨迹点M在旋转摆动中心o的约束下只能在OM的半径上作圆周运动，由于R+r＝OM，故滚轮11的圆心点B也只能随R的摆动共同约束在轴线Y--Y上作精确直线运动。

在船体20尾端带台座孔中通过两个相对的球面环23，二个隔离用的润滑封严圈22将带通孔的球节24用压板21及多个等分均布螺钉把转合的球节24固定在船体20尾端座孔之中，并要求节24的球心A门氏上杆9杆上的力臂直移点A，应在轴线X--X上投影重合，成为单尾拍动翼推进器装置中重要的，特别的球节轴承，由于门氏上杆9杆上力臂直移点A处设计有向外延长精确的圆柱段要从球节24的通孔中滑合伸出船体20尾端之外，并随着每个往复拍动周期，门氏上杆9的外延精确圆柱段将在球节轴承中的球节24的通孔中加工的多个环槽中放入多个O型封严圈25与门氏上杆9上的外延精确圆柱段之间形成多道润滑与封严的屏障，特别在受介质正面压力球节24的外球面与球面环23的内球面的转合面和精确圆柱与球节24通孔的滑合缝隙处都另设o形圈并分别用压板21和螺纹环圈37进行挤压型密封可承受400Mpa的高压^*。

在套简28的端头28a上有从上至下的一排扇状排列的透孔中压入若干长短各一，等强度的带强性的骨架片29，并在其端头背里处槽内浇铸轻金属31将所有骨架片29与套简28端头28a固结，然后用高分子弹性材料填充其间将套简28端头和骨架片29之间注塑成鱼尾状或鲸尾状的对称或不对称及设计所需各种特殊形状的拍动尾翼30，在套简28外和端头28a间可注塑或组合上相应的拍动翼30的柄部27，这样由套简28，骨架片29，柄部27等可总称拍动翼30是拍动翼推进器装置中的输出部件，在拍动翼30的套简28内与门氏上杆9外延精确圆柱段外可采用内外套齿或键槽与键等方式伸缩连接，将拍动翼30的拍动长度确定后再将二者锁定不变。

所谓的门氏上杆9其输入和输出段是以杆上的力臂直移点A或固定于船体20尾端座孔中的球节轴承的球心相重合的点A为界，其门氏上杆9上输出段，实际上就是拍动翼30的组合，若以α为拍动半角作往复拍动输出的拍动翼30上的任意点D，从图二俯视角度看是以轴线x---x为对称轴作往复拍动时的运动轨迹，是以几何中心O为椭圆中心的椭圆KC上的一段特别的椭圆曲线

。若拍动翼30上的任意点D从折返点D开始，是以渐减速度向轴线X--X运动靠拢，然后从轴线X--X以渐加速度向另一折返点D’作有力拍击，再从折返点D’开始反向又以渐减速度向轴线X--X运动靠拢，又以渐加速度从轴线X--X向折返点D拍动，如此反复为单尾全摆输出。

加强横梁板12的下平面要与壳体15的上部环形端面15a的径向对称地，至少使用二个精密定位螺栓直接固连(图未示)，要保证加长横梁板12上的中心座孔中心和壳体15中心O重合，如果使用门氏A杆式的二点约束则应保证加长横梁板背面约束直线轨迹的纵槽要对称于轴线Y--Y用精密定位螺栓安装固连，这是加长横梁板12与卡当行星输入机构中的壳体15固连一体的安装前提。在船体20侧制有两个水平凸耳20a其安装贴平面应在水平轴线Y--Y两端并与球心A处在XOY的同一水平面上为技术保证，或者其水平凸耳20a的贴合平面可相对减去一个加长横梁板12的厚度的平行平面，但其加长横梁板12的上平面仍要与球心A同在XOY的平面上，至少用二个精密定位螺栓在轴线Y--Y上对称几何中心O与船体20上的水平凸耳20a固连(图未示)，同时在船体20底制有二个固定水平凳座33，34与壳体15下端环面固连成牢固辅助支承，这是模仿鱼尾水平拍动的安装方式。同理，在船体20的相应垂直平面，即轴线Z--Z上下制出两个垂直凸耳，其安装贴合平面应与球心A也要同处一个垂直平面XOZ上，把加长横梁板12与船体20上垂直凸耳固连后是模仿鲸尾或海豚尾的垂直拍动的安装方式。

在卡当行星输入机构的壳体15的内孔中，装入能转合的内齿圈套19，在内齿圈套19内压入内齿圈5，内齿圈套19外制有蜗轮轮齿，在壳体15外面有特制的二个座也中装配的蜗杆16与内齿圈套19上的蜗轮轮齿组成蜗轮蜗杆传动副，将行星齿轮4与内齿圈5的啮合定位点(轴线Y--Y的投影点B)选在内齿圈5某凹齿槽中央，节圆直径与轴线Y--Y相重合的节点上是拍动半角α最大的起始位置点，旋转蜗轮蜗杆副将这个啮合定位点转移到与轴线X--X相重合时，是拍动半角α为零角度的终结位置点，故控制啮合定位在0°～90°方位角内的任意变化就是随机控制拍动翼30在介质中的射流宽度，无疑可将Strouhal数调整在0.2～0.4较宽的高效推进的范围之内。

在作往复拍动的拍动翼30的柄部27与船体20尾端座孔周围的凸缘之间装有柔性的锥状肋套26形成能连续弯曲的过渡段，其具体结构类似于民间竹制玩具蛇，其锥状肋套是由多个金属肋节前后上下相互铰连(图未示)并注塑或蒙上平滑的高分子弹性材料组成，起外观美化和减小紊流的作用。

图5是双尾拍动翼推进器装置第二实施例的俯视示意图，是由两个单尾并联组合而成。在两个卡当行星输入机构中的壳体15，15’端面的径向分别通过精密定位螺栓与总横梁板12固连，要求总横梁板12上的两个中央座孔中心O，O’与两个壳体的几何中心O，O’重合，要求船体20上二个球节轴承的球心A，A’与总横梁板12的上平面同在一个水平面之上，要求船体20上的中轴线O₁--O₁’与单尾轴线O--A和另一单尾轴线O’--A’保证对称和平行，总横梁板12要与船体20上的两个水平凸耳和中间水平立座固连。分别将二个锚式摆动连杆18，18’的大端轴销18b装入到总横梁板12的两个中央座孔的中心O，O’，其小端孔中用轴销17，17’压入到门氏上杆9圆轨迹点M的座孔中形成转合，在与门氏上杆9定位组合的盖板9a，9a’的直移轨迹点B，B’的投形座孔中压入的轴销10.10’分别空套着以r为半径的滚轮11，11’与以M，M’点为圆心，以R为半径的锚式摆动连杆18，18’上的弧形台柱面18a，18a’保持纯滚动，即R+r＝OM＝MB，对门氏上杆9上的M和B二点进行共同约束和运动合成。门氏上杆9，9’杆上力臂直移点A，A’外延圆柱段从船体20两个球节轴承中穿出与二个拍动翼套筒调整固定，要求长短和安装角度等应保持一致和单尾要求一样。

将二组相同卡当行星输入机构中内齿圈节圆5，5’和行星齿轮4，4’的两个啮合定位点分别选定在重合于轴线O--O’上的两个内齿圈节圆的节点B和B’或相错的另一对节点上；同时要求两个卡当行星输入机构上的输入轮1，1’必须同模数、等节径、无齿侧隙，异向同步输入。

二个扇形板40，40’其中心有套孔，空套在壳体15，15’几何中心O，O’同心轴颈台端面上，二个扇形板40，40’柄部有孔，其中心距OC等于O’d，横板45两端有孔，其中心距cd＝OO’，用二销铰接组成一个以O，O’为旋转中心简单平行四边形；在二个内齿圈套19，19’底端径向槽中固定着的手柄48，48’从壳体15，15’扇形缺口中伸出来，至少可绕壳体几何中心O，O’旋转90°不会碰到壳体15，15’的扇形缺口的两端；将手柄48，48’对称轴线与平行四边形Oc，O’d连心线重合共同组合镗出43，43’定位孔，同时在固定不动壳体上安装档销49为拍动半角α最大角度的极限位置，即平行四边形向左摆动极限位置，在固定壳体上与定位孔43，43’，同心圆弧90°中心处镗有定位孔44，44’是拍动半角α零角度的极限位置，有固定档销49’与右扇形板上的40a’部位相接触就是平行四边形向右摆动的极限位置；在手柄48.48’中间定位孔43.43’的同心座孔中安装套有弹簧47’的定位销43’，销52’与定位销43’固连，拉纽46’小头径向处有小斜槽，销的52’两头处在斜槽之中。将手柄48，48’上的定位销43，43’分别放入到平行四边形中的扇形板40，40’上定位孔43，43’之中锁定在一起，左档销49与左扇形板40左侧也刚好相碰，这是双尾拍动翼推进器最大拍动半角α的同步输出极限位置，若顺时针转动平行四边形上横板45或转动和平行四边形锁定在一起的手柄48，48’使右扇形板40’右侧的40a’的部位和右档销49’相碰时，其手柄48，48’上的定位销43，43’中心正好与镗制在固定壳体上另一定位孔44，44’的中心重合对正，这时平行四边形上柄部C点抵达C’点，d点抵达了d’点时就是双尾拍动翼推进器拍动半角α为零的极限位置，即卡当离合器位置。任意正反转动该平行四边形。可同步控制拍动半角α的大小任意变化。

只要双尾拍动翼保持一定的拍动半角α同步拍动前进中，如果需要改变航向，如向右转时，不论平行四边形处在何种位置可将手柄48’上的拉纽46’向外拉使定位销43’与平行四边形上的右扇形板40’上的定位孔43’中脱离锁定状态，再把手柄48’转达到右边壳体固定定位孔44’中锁定，这时左边门氏上杆9的拍动半角α仍是以原平行四边位置的拍动半角不变；而右边门氏上杆9’拍动半角α是零角度，即卡当驱动销7和滚轮8只能在门氏上杆9’背面的纵槽a---a之中作直线运动，对纵槽壁不产生驱动力，处于卡当离合器的(动力切断)位置，这样双尾拍动相对中轴线O₁--O₁’产生推力失衡即向右转向，若转向完毕仍将手柄48’重新放入到原处43’的定位孔中锁定恢复原拍动半角α平行四边形的同步推进状态。二个扇形板40，40’上的环槽50或50’与定位孔43，43’同心，即使平行四边形同步控制机构处在较小拍动半角α位置时，其扇形板40，40’上的环槽50或50’不能阻档定位销43或43’放入到固定定位孔44或44’之中仍可执行左右转向，可以省掉传统方向舵机构。

图6是双尾半摆拍动翼推进器装置第三实施例俯视示意图。

由于上述的单尾和双尾并联的拍动翼上的任意点D是按椭圆两瑞曲线的运动轨迹

作拍动时在半个周期内有渐减速和渐加速交替变化的特有的复杂的运动规律，对分析拍动翼30上任意点D产生和控制涡流的机制与作用有困难，故采用椭圆KC两端曲线的运动轨迹

的一半，即作拍动时在半个周期内任意点D仅有渐加速从轴线X--X上的D_o点向折返点D’拍击，然后反向从D’开始以渐减速回到轴线X--X的D_o点，如此反复形成相对简单的实施例第三的双尾半摆拍动翼推进装置，其结构中仅在锚式摆动连杆18的外形有少许变化和卡当行星输入机构中的内齿圈和行星齿轮的节圆直径只相当于实施例二中的一半外，其余基本上与实施例二没有多大差别。^*[机械设计手册]第三版第二卷10---94，主编成大先，化学工业出版社。背景文件：“一种高效的游泳机器”《科学》杂志1995年7期14页

Claims

1、“门内马斯摆杆”与拍动翼推进装置，是一种能在水上或水下船只等运载装置中使用的推进器，采用了卡当行星机构作输入机构，其特征在于：门氏上杆(9)杆上有以几何中心O为圆心的圆轨迹点M，有在过几何中心O的Y--Y轴线上作直线运动的直移轨迹点B，对门氏上杆(9)杆上的M点和B点两点的运动合成的约束可采用门氏A杆或门氏B杆等约束的方式；在门氏上杆(9)杆上的力臂直移点A处有向外延长的圆柱段从船体(20)尾端座孔球节轴承中球节(24)通孔中穿出，并与拍动翼(30)自成一体的套筒(28)内伸缩调整后固连，力臂直移点A要投影在与轴线X--X相一致的门氏上杆(9)圆柱段中心线上并和球节(24)的球心A重合；在门氏上杆(9)杆上力臂直移点A处延长段的拍动翼(30)上的任意点D是以α为拍动半角，以X--X轴线为对称轴线作径复拍动推进时的运动轨迹，是以几何中心O为中心的椭圆KC两端上的一段椭圆曲线

，拍动翼(30)上任意点D在依

轨迹作往复拍动时的每个周期内从折返点D开始，以渐减速度向轴线X--X运动靠拢，然后又以渐加速度从轴线X--X向另一个折返点D’作拍击，然后反向从折返点D’开始以渐减速度向轴线X--X运动靠拢又以渐加速从轴线X--X向折返点D拍击，如此交替变化的特有运动规律；加长横梁板(12)的中央座孔中心应与卡当行星机构壳体(15)的几何中心O重合并和壳体端面(15a)固连，其加长横梁板(12)两端之加长部分应与船体(20)上的两个水平凸耳(20a)固连，组成鱼尾式的水平拍动推进输出方式，若将其加长横梁板(12)两端之加长部分与船体上相应的两个垂直凸耳固连，就组成鲸尾式的垂直拍动的推进输出方式；卡当行星输入机构中的内齿圈套(19)在套内压入内齿圈(5)，在套外铣有蜗轮轮齿一并置入壳体(15)几何中心的同心内孔中，壳体(15)外周处特制的二个座孔中安装着带输入轮(32)的蜗杆(16)与内齿圈套(19)上蜗轮组成传动副，将行星齿轮(4)和内齿圈(5)的啮合定位投影点(B)，选在内齿圈(5)上某凹齿槽中央和轴线Y--Y重合的节点上，通过控制蜗杆(16)的旋转来改变啮合定位点在0°～90°的范围内任意改变方位角，从而达到控制拍动半角α在零至最大之间的任意变化来随机控制拍动翼的射流宽度，使Strouhal数值随时调整在所需的高效推进的0.2～0.4左右的范围之内；在船体(20)尾端凸缘和拍动翼(30)固连的柄部之间装有锥状肋套(26)形成能连续弯曲的过渡段来减低拍动翼推进中紊流的损失。

2、如权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进装置，其特征在于：门氏上杆(9)杆上的圆轨迹点M和直移轨迹点B两点的运动合成约束是采用门氏B杆方式将锚式摆动连杆(18)大端上轴销(18b)放入加长横梁板(12)中央座孔中，其小端孔中用轴销(17)压入到门氏上杆(9)圆轨迹点M的座孔中，在与门氏上杆(9)相组合的盖板(9a)上直移轨迹点B的投影座孔中压入轴销(10)上空套着以r为半径的滚轮(11)要与以M点为圆心，以R为半径的锚式摆动连杆(18)成一体弧形台柱面(18a)保持纯滚动，即R+r＝OM＝MB。

3、如权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特征在于：船体(20)尾端座孔的球节轴承中的球节(24)的球心A与门氏上杆(9)杆上的力臂直移投影A应在X--X轴线上重合，二个相对安装的内球面环(23)及中间二个润滑封严圈(22)组合装配在船体(20)尾端座孔中并通过压板(21)及均布螺钉将球节(24)的球心A安装调整在正确的位置，在球节(24)通孔中制有多个环槽内放多个封严圈(25)与门氏上杆(9)外延圆柱段保持直线滑合和封严，特别在受介质正面压力的转合面和滑合面端的O形圈(38)，(25)分别用压板(21)平面和螺纹环圈(37)进行挤压密封和加上介质本身压力下可在相当于400Mpa压力相应的深水中工作。

4、如权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特征在于：拍动翼(30)是在套筒(28)封闭端头(28a)处有多个里放射状的纵向透孔中压入长短各一，适量骨架片(29)通过的浇铸的轻金属块(31)固连一起，用高分子弹性材料充填在骨架片(29)其间注塑成型鱼尾状或鲸尾状的对称或不对称的拍动翼(30)，同时在套筒(28)外和端头(28a)组合或注塑柄部(27)，通过套筒(28)内套齿或键与门氏上杆的圆柱段上相应连接在合适拍动长度上再固定之。

5、如权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特征在于：锥状肋套(26)类似于竹制玩具蛇结构由多个相互铰连的金属肋节和外敷平滑的高分子弹性材料所形成一体，其大端与船体(20)尾端凸台槽(35)上固定，其小端与作往复拍动的拍动翼上的柄部固定形成一段能作连续弯曲的过渡段以达到整流和分散紊流的作用，锥状肋套(26)应有小孔沟通内外介质的压力平衡。

6、如权利要求1所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特征在于：船体(20)上两个水平凸耳(20a)的贴合平面与加长横梁板(12)两端的贴合平面应和球节(24)的球心A同处于xoy水平面上或者其两个水平凸耳贴合平面可矮一个加长横梁板厚度的平行面上，但加长横梁板的上平面仍要与球心A同处于xoy平面上，并至少用二个精密螺栓对称定位于Y-Y轴线上固连，同时在船体(20)上凳座(33)，(34)应与卡当机构壳体(15)下端面固连成为牢固的辅助去承，同理，鲸尾式推进亦然。

7、“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，是一种能在水上或水下船只等运载装置中使用的推进器，采用卡当行星输入机构，其特征在于：由二个单尾拍动翼推进器并联组合，总横梁板(12)上有二个中央座孔的中心O，O’分别要与壳体(15)，(15’)的几何中心O，O’重合并与壳体(15)，(15’)上的端面(15a)，(15a’)径向对称固连，船体(20)尾端二个球节轴承的球心A，A’要与总横梁板(12)的上平面同处XOY的水平面上，船体中轴线O₁--O₁’与单尾轴线O--A，O’--A’要保证对称平行；二对行星齿轮和内齿圈的啮合定位点选定在重合于轴线O--O’上两内齿圈节圆直径上的节点B，B’或相错的另一对节点上，要求二个输入轮(1)，(1’)同模数、等节径、无齿侧隙、异向同步输入；由二个带柄扇形板(40)，(40’)和横板(45)组成简单平行四边形，并锁附上二个手柄(48)，(48’)后组成可同步控制双尾拍动翼的拍动半角α的大小任意变化，如果将附在简单四边形上的某个手柄(48)或(48’)脱离锁定，放到卡当离合器的特定固定位置上的定位孔(44)，(44’)将实现转向。

8、如权利要求7所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特征在于：总横梁板(12)上的二个中央座孔中分别放入锚式摆动连杆(18)，(18’)的大端轴销(18b)，(18b’)，其小端上孔中分别用轴销(17)，(17’)压入到门氏上杆(9)，(9’)的圆轨迹点M，M’的座孔中，在门氏上杆(9)，(9’)相组合的盖板(9a)，(9a’)上直移轨迹点B，B’的投影座孔中压入的轴销(10)，(10’)上空套着以r为半径的滚轮(11)，(11’)要与以M.，M’点为圆心，以R为半径的锚式摆动连杆(18)，(18’)上弧形台柱面(18a)，(18a’)始终保持纯滚动，即R+r＝OM＝MB。

9、如权利要求7所述的“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，其特性在于：扇形板(40)，(40’)上中心套孔分别空套在与壳体(15)，(15’)几何中心O，O’同心的轴颈端面上，扇形板(40)，(40’)柄部的孔分别与横板两端孔用二销铰接，组成以O，O’为旋转中心的简单的平行四边形，手柄(48)，(48’)嵌在内齿圈套(19)，(19’)底端径向槽中固连后从壳体(15)，(15’)的径向扇形缺口中伸出并能绕壳体几何中心O或O’同步旋转至少90°而不受壳体上扇形缺口的阻碍，手柄(48)，(48’)上有带弹簧的定位销(43)，(43’)的拉纽机构，其定位销(43)，(43’)可以和扇形板(40)，(40’)相应的定位孔(43)，(43’)一起锁定后组成双尾同步控制拍动半角α大小任意变化的控制操纵机构和转向操纵机构。

10.“门内马斯摆杆”与拍动翼推进器装置，是一种能在水上或水下船只等运载装置中使用的推进器，采用卡当行星输入机构，其特征在于：由二个单尾半摆拍动翼并联组合，仅用椭圆KC两端曲线

一半的运动轨迹，即拍动翼(30)，(30’)上的任意点D是按的轨迹拍动时的半个周期内是以渐加速度从轴线X--X上的D_o点向折返点D’拍击，然后反向从折返点D’以渐减速度回到D_o起点，如此反复拍动形成相对简单控制涡流的拍动推进的新机制，其卡当行星输入机构中的内齿圈(5)，(5’)和行星齿轮(4)，(4’)的节圆直径可缩小一倍，锚式摆动连杆(18)，(18’)外形稍有缺损变化，其余结构可与实施例二又无太多差别。