CN1605547A - 自动偏转橹与浪能船 - Google Patents

Abstract

“自动偏转橹与浪能船”，是一种船只推进器，和一种船只的推进方法。它是为提高船只推进器的工作效率、提高船只运行速度而设计的。它的基本结构是：橹片是一个整体，橹片上带有橹轴，橹轴把橹片分成前后两个部分，橹片通过橹轴与橹杆连接。它能实现动能的高效率转换。本发明的优点是：推进力强、高速、高效、无声、操作简单。通过不同的使用方法，可以实现用海浪作能源推动船只运行。

Description

自动偏转橹与浪能船

本发明属于一种船舶推进器，它包括橹杆、橹轴和橹片。

螺旋桨推进器给人和物的远行带来了很多方便，随着人们对速度、舒适、环保的追求，人们在探索新的推进器。在中国专利申请号：02146762.5中提供的《鳍板开合式船用推进器》就是一种新颖的推进器，它的原理如同蛙泳。它的缺陷是显而易见的，那就是在“鳍板”在往复运动中，只有一个方向能为船只提供动力，所以它的工作效率不高，运行速度不快。就像蛙泳没有自由泳快一样。这样的船航行时会一蹿一蹿的，不平稳。

本发明的目的是提供一种船舶推进器——“自动偏转橹”。它能提高推进船只的工作效率，提高船只运行速度，不产生噪音。

本发明还提供一种“自动偏转橹”的特出使用方法。该方法能把海洋的波浪直接转变成船只运行的动力。

本发明的目的是这样实现的：“自动偏转橹”的橹片是一个整体，橹片上带有橹轴，橹轴把橹片分成前后两个部分，由于橹轴不在橹的前后两个部分的中间，所以，当橹片在水中运动时，橹片前后部分受到的压强不同，橹片自然倾斜成某一角度，这一角度的大小，取决于橹轴在橹片上的位置，和橹片在运动时受力的大小。橹片在受力时的这一自动定向功能，让橹在运动过程中始终为船只提供一个方向的动力。

以橹轴为界橹片前后的面积比，大于一比一时，自动定向橹才会提供动力。

当橹片前后面积的比是一比一点三左右时，工作效率会更高。

以下是“自动偏转橹”在动力作用下的四种工作方法。

第一种使用方法是：把“自动偏转橹”设计成，橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，橹片和橹轴与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动，橹片在水下、在船两侧，横向运动。

第二种使用方法是：把“自动偏转橹”设计成，橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，与船帮平行，橹轴与橹杆垂直、与船的运行方向垂直、与水面平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动，橹片在水中上下运动。

第三种使用方法是：把“自动偏转橹”设计成，橹杆的长度方向与船的运行方向垂直、橹轴与橹杆平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆在船的两侧上下摆动，橹片随之摆动。

第四种使用方法是：把“自动偏转橹”设计成，橹杆的长度方向沿着船的运行方向摆动，橹轴和橹片与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆带动橹片作弧线运动，橹片做横向摆动。

以下是“自动偏转橹”在动力作用下的三种演变后的工作方法。

第一种。根据被运载物的底部形状，设置一个架子，把本发明的“自动偏转橹”推进器安在架子上，形成一个拖船。

第二种。在船的下方设置两组以上的“自动偏转橹”(为保证船体的稳定性)，“自动偏转橹”的浮力大到可以使船体浮出水面。这样橹在水下船在水上，形成水上飞船。

第三种。把船体制成扁平，近似于机翼的形状。在船体尾部，安装像飞机上的气流挡板一样的装置，使船体在高速行驶时，利用挡板调整船体与水面的距离。这样就不需要“自动偏转橹”要有很大的浮力了，可以减少它在水中的体积和阻力。

第四种。“自动偏转橹”的特出使用方法是：把橹轴固定在船体的侧面、橹轴的长度方向与海面平行、与船体纵向轴线垂直，橹片通过橹轴与船体相连。当海浪上下起伏时，橹片在水压的作用下，以橹轴为支点，橹片自动倾斜到某一角度，使海浪对船体形成推力。

“自动偏转橹”是依据我国传统的推进器——“橹”改造而成的，“橹”的原理是：它用橹面斜向推水，往复运动形成交叉方向推动水流，使前一个推动过程推出的水流，对后一个推动过程推出的水流成为阻力，增加水对“自动偏转橹”的反作用力，能使橹的两面产生更大的压差，使船只获得更大的动力。往复运动的都能为船只提供动力，所以它的工作效率高。“自动偏转橹”继承了橹的上述优点，通过改造橹片、橹轴、橹杆的结构，重新组合它们的关系，使其发挥出了更高的效率。它在低速行驶时，推进力强。它在高速行驶时，会出现动能高效率转换的现象。

它的原理是：在单位时间内，增加橹片推水的体积，使橹片获得最大的反作用力，实现动能高效率转换。

举个例子：当穿着冰鞋，两脚成反八字站在冰面上时，双腿向两侧用力，身体随之前行，这时两脚变成正八字，双腿向内侧用力，身体继续前行。在这里冰面相对于冰刀的两侧是钢性的，冰刀只有前后两个运动方向，双腿用力时，冰刀斜向受力，冰刀一侧通过刚性的冰面把力转换成，向前或向后运动的动力，带动身体运动。随着前进速度的增加，双腿对冰的作用力逐渐减轻，如果保持双腿对冰面的作用力不变，逐渐改变两只脚的夹角，身体将加速度前行，这时，双腿通过冰刀作用在冰面上横向的力，几乎全部转换成了前进的动力。

“自动偏转橹”在水中工作时，如同冰刀的工作原理，因为水不是刚性的，所以在低速行驶时，船只靠“自动偏转橹”推水的反作用力前行。当船速增加时，在单位时间内，“自动偏转橹”与水的接触面增加，推水量增大，水的运动减小。通过橹的高速运动，把力扩散在大范围的水域中，使单位体积的水，受到的压力变小，使水向刚性转变。这一点，如同物体在高速运动时，表面硬度会增加一样。这时的水对“自动偏转橹”来说近似于刚性的。“自动偏转橹”就像冰面上、滑冰人脚下的冰刀一样，以最小的耗能转变力的方向。在这里必须要提到的一点是：如果要使船只保持一定的速度，或加速度，“自动偏转橹”要在保持对水施加一定的作用力的情况下，保持或增加往复运动的频率。低于这个速度，“自动偏转橹”会成为船只的阻力，使船减速或停下来。如果使用“人造肌肉”作动力，比较容易控制力度和频率。当需要“自动偏转橹”成为阻力时(如转弯、停船)，在橹片的两端设置绳索，控制“自动偏转橹”的偏转角度。当推动船只运行时，绳索放松“自动偏转橹”恢复自动偏转。当船只需要向后走时也需要用绳索调转“自动偏转橹”的方向。

本发明的优点是：第一，推进力强。《鳍板开合式船用推进器》和螺旋桨推水的方向和船后水流的方向一致，受到的反作用力就小，推水的范围也小。“自动偏转橹”在低速行驶时，推出的水流是交叉的，在高速行驶时，推水的范围也大，所以受到的反作用力就大，推进力就强。第二，高速、高效。当船运行到一定速度时，由于橹片在水中的运动范围加大，推水的范围也加大，水受橹片的作用力减小，当达到一定速度时，就会出现橹片在水中穿行、水基本不流动的现象，这时，驱动装置提供给橹片的能量，几乎全部转换成了船只前行的动力。第三，无声。用人造肌肉(一种直线步进电机，中国专利申请号：200410069382X《人造肌肉和方针机器人》，控制电路和电机是一套设备。)带动橹杆、橹片的运动，人造肌肉运行时是无声的，而且结构简单，运行时橹片在橹杆上通过橹轴自由转动，也是无声的。所以，采用这种组合制造的船，可以实现无声运行，成为无声音污染的船只。第四，操作简单。人造肌肉具有随受力大小，自动调整运行状态的功能。所以，人造肌肉可以随着橹片受力的大小，自动调整工作频率，就像无极变速。第五，用海浪作能源。由自摆桨演变的浪能船，它是将“自动偏转橹”的橹轴，固定在船体的侧面、橹轴与海面平行，海浪在船的两侧上下运动，使橹片倾斜，并在橹片的两面形成压差，推动船只运行。它是无燃料、无污染、无噪音的绿色运输工具。

下面结合附图1——4详细说明本发明提出的，自动定向橹与浪能船的细节及工作情况。

图1是“自动偏转橹”推进器的侧视图。

它是由驱动装置(1)、橹杆(2)、橹轴(3)和橹片(4)组成。橹杆(2)与橹片(4)通过橹轴(3)动态连接，驱动装置(1)带动橹杆(2)推动橹片(4)直线、或弧线往复运动，其运动方向与船舶纵的向垂直，橹片(4)在水压的作用下，以橹轴(3)为支点，随着橹杆(2)的运动和方向的变化橹片(4)随之摆动，根据受力大小，橹片(4)自动调整摇摆幅度。

橹片(4)的摆动，使橹片(4)提供给船体的推力方向不变，摆动幅度的大小，意味着橹片(4)给船体提供的推力大小，橹轴(3)分割前后橹片的比例关系，决定着橹片(4)的工作效率。以橹轴(3)为界，当前后橹片的面积比为一比一时，橹片(4)将不摆动，不给船体提供推力。当橹轴(3)在橹片(4)的一端时，橹片(4)将顺水而动，这时橹片(4)两面不产生压差，不能给船体提供推力。只有在这两种状态之间，橹片(4)才能给船体提供动力。

橹轴(3)橹片(4)的前后部分的面积，分成一比一点三左右，橹片(4)的工作效率最高。

驱动装置(1)可以采用直线步进电机直接带动橹杆(2)、橹片(4)的运动，不产生噪音。

图1、图2是“自动偏转橹”推进器，推拉两种工作状态的侧视图。

当驱动装置(1)推动桨片(4)运动时，桨轴(3)两侧的桨片(4)面积不同，受的压力也不同，桨片(4)自动倾斜，在推进的过程中桨片(4)的两面出现能够推动船只前进的压差。驱动装置(1)的运动停止时，桨片(4)以最小阻力状态与船只或水流平行。同理，驱动装置(1)将桨片(4)拉回时，桨片(4)摆向另一侧，为船只提供相同方向的推动力。在一推一拉中水流互相交叉，相互起支撑作用，增加水对橹的反作用力。当船只运行到一定速度时，在单位时间内，“自动偏转橹”与水的接触面增加，推水量增大，水的运动相对减小，橹通过高速运动，把力扩散在大范围的水域中，使单位体积的水，受到的压力变小，反作用力增加。避免了螺旋桨推进器由于排水与水流的方向一致，所产生的反作用力减小的现象。

图3、图4利用“自动偏转橹”的原理制成的浪能推进器的俯视图。

依据上面所述的“自动偏转橹”推进器，去掉驱动装置和橹杆，把橹轴(3)固定在船体的侧面，橹轴(3)与海面平行、与船体纵向轴线垂直，形成浪能船。当海浪上下起伏时，橹片(4)在水压的作用下，以橹轴(3)为支点，橹片(4)自动倾斜到某一角度，对船体形成推力。当海水向上涌时，“自动偏转橹”成图3所示，给船一个向左的推力，当海水向下落“自动偏转橹”时成图4示，同样给船一个向左的推力。在船体的两侧，多固定几个“自动偏转橹”，当海浪上下起伏时，船就平稳前进了。

实施列一

利用“自动偏转橹”获得船只动力的第一种方法。

橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，橹片和橹杆与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动。橹片在水下、在船两侧，横向运动。

如图5，在船内的驱动装置推动橹杆、橹片在水下作横向运动时，橹片在水压和橹轴的作用下自动倾斜，向斜向推水，使船得到向前的动力。

在船体两侧，根据船体的长度、吃水的深度，设置多组自摆桨推进器，最好是左右对称，以防船体摇摆。自摆桨推进器越多，船体运行时越平稳。动力也越强。

驱动“自动偏转橹”运动的动力源，可以采用人造肌肉，它使用电能，结构简单，运行时无声。它有一套自动控制电路，利用这个电路，可以使“自动偏转橹”，根据受到阻力的大小，自动改变人造肌肉的运行速度，使船只很容易控制。

用这种方法推动船只运行，效果最佳，它可以借用船两侧的最大面积的水，得到最大的推动力。而且容易做到船只的平稳。

实施列二

利用“自动偏转橹”获得船只动力的第二种方法。

橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，与船帮平行，橹轴与橹杆垂直、与水面平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动，橹片在水中上下运动。

如图6，在船体的两侧，设置多组橹轴与水面平行的自动偏转桨推进器，桨片在船体的两侧上下运动，使船得到向前的动力。

这种方法需要在船体两侧设置滑道，它会增加船在水中的阻力，橹轴在滑道上运行，需要一个滑动系统，它也会消耗一定的动力。它适合于巨型船只，使用大个儿的橹片。

实施列三

利用“自动偏转橹”获得船只动力的第三种方法。

橹杆的长度方向与船的运行方向垂直、与橹轴平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆在船的两侧上下摆动，橹片随之摆动。

如图7，这种设计使“自动偏转橹”如同鸟的翅膀一样，在船的两旁上下飞舞，为使橹片获得更大的活动空间，它适合于做潜水艇的推进器。也可以做成扑翼飞行器，在空中飞翔。

实施列四

利用“自动偏转橹”获得船只动力的第四种方法。

橹杆的长度方向与船的运行方向平行，橹轴和橹片与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆带动橹片作弧线运动，橹片做横向摆动。

如图8，在船体的后面，设置多组与水面平行的“自动偏转橹”推进器。在驱动装置推动橹杆摆动时，带动“自动偏转橹”做弧线运动，如同摇橹一样，使船只得到向前的动力。

这种方法不管它使用何种动力，它都需要一个传动装置，会增加制造成本。如果用于小船，把“自动偏转橹”设在船尾，可以使小船在很窄的地方通过。要是制成人摇橹，效果也会很好。

实施列五

利用“自动偏转橹”推进器，设计成水下拖船。

如图9，根据被运载物体(5)的底部形状，设置一个架子(7)，把“自动偏转橹”推进器的动力(8)安在架子上，形成一个水下拖船(6)。

它可以运送各种无动力的船只，减少船只停靠岸时间段的等待，充分利用动力资源。制造一批无动力船，降低船只的制造成本和难度。同时可以增加水下拖船的性能和科技含量。如：制成核动力水下拖船、增加卫星导航、雷达导航，使其成为无人驾驶的、无噪音污染的、有自动化导行功能的水下拖船。这种拖船还可以在运行中释放被拖物体，使其在惯性的作用下，自动运行一段时间，在到达目的地，使拖船节省时间继续其它的工作。

图9只是画了一种利用“自动偏转橹”获得船只动力的方法，利用其他方法也可以制造成水下拖船。

实施列六

利用“自动偏转橹”设计成水上飞船。

如图10，在船的下方设置两组以上的“自动偏转橹”(为保证船体的稳定性)，“自动偏转橹”的浮力大到可以使船体浮出水面。这样橹在水下船在水上，形成水上飞船。

“自动偏转橹”在水下，以低阻力高速度状态，带动水面以上的船只运行。低阻力，可以节省能源，可以提高船速。船体可以制成，像飞机一样的桶状体，这样可以将少气流的干扰。船体也可以制成便平行的，这样有利于安装推进器。由于船体在离水面较近飞行即使出现什么意外，也不会对船体造成太大的损害，它的安全性比飞机要好。作为船只它的速度可以做到前所未有，它的行程线路比飞机进。使用人造肌肉无噪音无污染，这一点也很重要。

也可以把船体制成扁平，近似于机翼的形状。在船体尾部，安装像飞机上的气流挡板一样的装置，使船体在高速行驶时，利用挡板调整船体与水面的距离。这样就不必把船体的重量全压在“自动偏转橹”上，可以减少它在水中的体积和阻力。

这种水上飞船(如图11)，与飞机相比就安全多了，即使出现什么事故，它也不会像飞机一样，从天上掉下来，使乘客或物品受第二次伤害。它的动力结构比较简单，制造和维护的成本也低。它可以用在各种运输行业中，以它高速、安全的优势与其它种类的船只竞争，并且可以与飞机争抢客源。使人们的长途旅行重新回到海上。

实施列七

利用“自动偏转橹”设计成浪能船。

把桨轴固定在船体的两侧，桨轴的长度方向与海面平行、与船体纵向轴线垂直。当海浪上下起伏时，桨片在水压的作用下，以桨轴为支点，桨片自动倾斜到某一角度，对船体形成推力。如图3、图4。

这种船的运行速度，随浪的大小而变化，运行时间无法控制，但它的运输成本很低，不消耗能源、没有污染、没有噪音。在运送的过程中，船是密封的，在没有外力破坏的情况下，他永远漂浮在水面，不会沉没。可以用卫星导航实现无人驾驶，适宜运输石油、矿物、原料等，对于运送这些长期需求的、时间限制不严格的、需求量大的物品，有很高的经济价值。船只越大，安装的“自动偏转橹”越多，获得的动能越就强。如果把浪能船设计成大面积的、靠海浪运行的活动岛屿，在岛上从事渔业，和加工业，这样可以减少水上运输和冷藏设备，扩大养殖和捕捞的范围，

也可以采用混合式推进方法。在浪能船的基础上，再加上一套动力推进装置。这样可以使现，有浪时，使用量能，无浪时，使用动力推进。既可以减少污染、节省能源，又可以保证运行速度。

也可以把浪能船设计成大船上的救生船，能在没有能量的情况下长时间运行。

Claims (11)

1、一种用于推动船舶运行的推进器，它包括驱动装置、橹杆、橹轴、橹片，其特征是：橹片是一个整体，橹片上带有橹轴，橹轴把橹片分成前后两个部分，橹片通过橹轴与橹杆连接。

2、根据权利要求1所述的推进器，其特征是：以橹轴为界橹片前后的面积比，大于一比一。

3、根据权利要求1、2所述的推进器，其特征是：以橹轴为界橹片前后的面积比是一比一点三左右，小果较好。

4、根据权利要求1、2、3所述的推进器，其特征是：橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，橹片和橹轴与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动，橹片在水下、在船两侧，横向运动。

5、根据权利要求1、2、3所述的自摆桨，其特征是：橹杆的长度方向与船的运行方向垂直、与船帮平行，橹轴与橹杆垂直、与船的运行方向垂直、与水面平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆沿长度方向往复运动，橹片在水中上下运动。

6、根据权利要求1、2、3所述的推进器，其特征是：橹杆的长度方向与船的运行方向垂直，橹轴与橹杆平行，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆在船的两侧上下摆动，橹片随之摆动。

7、根据权利要求1、2、3所述的推进器，其特征是：把“自动偏转橹”设计成，橹杆的长度方向沿着船的运行方向摆动，橹轴和橹片与水面垂直，橹片通过橹轴与橹杆连接，橹杆带动橹片作弧线运动，橹片做横向摆动。

8、根据权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的推进器，其特征是：根据被运载物的底部形状，设置一个架子，把本发明的“自动偏转橹”推进器安在架子上，形成一个拖船。

9、根据权利要求1、2、3、5所述的推进器，其特征是：在船的下方设置两组以上的“自动偏转橹”，橹的浮力大到可以使船体浮出水面。这样橹在水下，船在水上，形成水上飞船。

10、根据权利要求1、2、3、5所述的推进器，其特征是：把船体制成扁平，近似于机翼的形状。在船体尾部，安装像飞机上的气流挡板一样的装置，使船体在高速行驶时，利用挡板调整船体与水面的距离。

11、一种利用海浪推动船舶运行的方法，它包括船体和橹，根据权利要求1、2、3所述的推进器，其特征是：把橹轴固定在船体的侧面、橹轴的长度方向与海面平行、与船体纵向轴线垂直，橹片通过橹轴与船体相连。

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