CN201321959Y - 一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具，它通过推动位于筒状物中的水或空气的运动以获得推力。本推进装置包括安装于行进载体上的筒状物和/或控制流体介质流动方向的流向控制机构，在行进载体上设有可驱动筒状物和/或流向控制机构与介质产生相对运动的动力装置。其中的“行进载体”可为安装此推进装置的船只、舰艇、飞机或人体等。本实用新型克服了目前的手桨、转轮、螺旋桨以及喷气式发动机在推进中存在的能量利用效率和转化效率都较低的缺点，既可以克服目前这些推进装置中存在的能量浪费，也通过推动较多的水提高了能量对推力的转化效率。

Description

一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具

技术领域：

本实用新型涉及动力转化技术领域，具体地说是一种通过与水或空气的相互作用以提供推力的一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具，如在水中航行的游船、渔船、客船、货船、舰艇和潜艇等各种船只、在空气中飞行的飞机、在水、陆和/或空中行进的两栖或三栖交通工具或帮助个人游泳或潜水的游泳装置。

技术背景：

现在的船只和舰艇大都采用手桨、转轮、螺旋桨或喷气发动机等推进装置来获得推力。其中，手桨多用于娱乐用船、渔船以及其他的小型船只上。用手划动手桨以推动船只行进时，由于桨叶每次只能击打较少的水，难以获得较大的反作用力，会出现“用不上力”的现象。这时只得通过不停地快速划动来增大推力，但高频率、高速度的划动会使大量的能量浪费在手臂的挥动上，不但降低能量利用效率，人们也往往无法一次划太长时间，使水上游乐、休闲成为一件紧张而需要气力的活动，减少了娱乐性、不利于身心放松。

使用转轮时，要想获得较高的能量转化效率最好使用直径较大的转轮，以便使转轮的大部分暴露在空气中。这样的大转轮往往高于船身，于是通常位于船身的两侧。这种转轮转起来沉重、容易受到风的影响而且使船只体积庞大，现在已基本被淘汰，取而代之的是较小的转轮。目前公园水面上常见的脚踏船就是以较小转轮推进的。这种小转轮在入水时和出水时会更多地在竖直方向受到水的阻力，能量利用效率不高，所以这种脚踏船既费力，产生推力的效果也不理想。

螺旋桨也存在能量利用效率不太高的缺点。这是由于其倾斜的桨叶不但把水击向后方，还击向四周，从而导致能量的浪费。客船、货船和舰艇等多采用螺旋桨，不但需要较大功率的发动机、消耗较多的能量，也会产生较多的污染和较大的噪音。喷气发动机则经常用在摩托艇上，其主要优点是加速快，但同样存在能量转化效率低、噪音大的缺点。

目前在空中飞行的飞机主要采用螺旋桨或喷气式发动机等推进装置。与在水中工作的同类推进装置相同，这些安装在飞机上在空气中推进的装置也同样有能量利用效率低、噪音大等缺点。

目前携带在人身上帮助人们游泳和潜水的以游泳者的人力为动力的游泳工具通常为蛙蹼状结构的片状物，系在游泳者的脚上，通过脚的蹬出和收回来工作。其缺点是它在随脚一起蹬出时提供的推力有限，收回时又仍会遇到一定的阻力，所以能量利用效率也不高，而且不太适用于手或胳膊。

实用新型内容：

本实用新型的目的就是为了克服目前的手桨、转轮、螺旋桨以及喷气式发动机在推进中存在的能量利用效率和转化效率都较低的缺点，而提供一种新型的推进装置。该新型推进装置既可以克服目前这些推进装置中存在的能量浪费，也通过推动较多的水提高了能量对推力的转化效率。

本实用新型的另一目的是提供一种使用本推进装置获得推力的娱乐或交通工具。

除了能量利用效率低的缺点，本实用新型还发现上述手桨、转桨、螺旋桨、喷气式发动机等水中或空中推进装置还存在能量转化效率(即排除各种浪费后所剩的能量在产生推力时的效率)低的缺点。

依据动量和动能的计算公式可知，为了从周围介质(水或空气)处获得一定的反作用力F，需要在反方向上推动介质使之产生一个相等的动量变化率。如果对介质的推动或击打速度恒定，从而使被直接推动或击打到的介质都在此反方向上发生一个由0到V_x的速度变化，则获得的反作用力会与介质质量的被推动率成正比：F＝dP/dt＝V_xdm/dt。为此需要消耗的功率w为：w＝dE/dt＝1/2V_x ²dm/dt。利用这两个关系式可得w与F有如下关系：w＝1/2 F V_x＝1/2F²/(dm/dt)。

由此可见，为了获得同样的反作用力(F)，船只平均每秒能击打的介质越多(即dm/dt越大)，所需要的功率越小；平均每秒能击打的介质越少(即dm/dt越小)，就需要以较大的速度击打水(即V_x就要越大)，所需要的功率就越大。所以，通过提高所击打的介质的质量可以提高能量对反作用力的转化效率，通过降低对介质的推动或击打速度也可以提高能量对反作用力的转化效率。能量转化效率可以按w/F或w/F²来计算。

依此原理，利用目前的手桨推进时除了频繁地摆动手臂会造成能量浪费从而有较低的能量利用效率外，由于其每次或每个周期只能击打较少的水，为了获得足够的推力就需要以较高的频率和速度来击打，于是手桨只能以较低的能量转化效率产生推力。同样，除了由于在与推力方向垂直的方向上击打水或空气造成能量利用效率低以外，目前的转轮和螺旋桨在单位时间内也只能在正确方向上击打较少的水或空气，故也存在能量转化效率低的缺点。通过增大转轮和螺旋桨的半径可以提高对水或空气的击打效率，但半径不能过大，因为半径过大时又会增加能量的浪费。不论是船上还是飞机上的喷气式发动机都是通过高速喷出气体来获得反作用力，而能量转化为推力的效率与喷出气体的速度成反比，故喷气式发动机有更低的能量转化效率。

依照上述原理，为了从与介质的相互作用中以较小的能耗获得同样的推力，就需要在单位时间内平均推动或击打较多的介质。为此，本实用新型通过推动位于较大容器中的介质(水或空气)来获得推力。当容器足够大时，以这种方式在单位时间内平均可以推动的水或空气的质量可以远远大于手桨、转轮和螺旋桨等所能推动的水或空气的质量。因此，为了获得同样的推进力，以这种推进方式获得推力的船只或飞机会消耗较小的功率。

同时，为了防止能量浪费，对容器和其内介质的推动都沿所需要的推力方向进行，从而减少了转轮和螺旋桨所存在的由于在与推力垂直的方向上击打介质所造成的能量浪费。利用本实用新型的推进装置制造的人力驱动的船只也由于不需要以较高的速度和频率摆动手臂或蹬动双腿而大大降低能量在肢体运动上的浪费。除此之外，为了使容器在往复运动中所受到的介质阻力尽可能地小，可以使容器为内外表面都很光滑的筒状物，并通过引入可以开合的阀门结构使容器在推完后的复位运动中由于阀门的打开而只遇到较小的介质阻力。

本实用新型的技术方案为：

本推进装置包括安装于行进载体上的筒状物和/或控制流体介质流动方向的流向控制机构，在行进载体上设有可驱动筒状物和/或流向控制机构与介质产生相对运动的动力装置。其中的“行进载体”可为安装此推进装置的船只、舰艇、飞机或人体等。

在上述技术方案下，本实用新型可以这样实现：

所述的流向控制机构是固定在筒状物内壁或两端的阀门，动力装置驱动筒状物与介质产生相对运动。

所述的流向控制机构是在筒状物内或内外运动的活塞，动力装置驱动活塞在筒状物内或筒状物内外运动。

所述的活塞上设置有阀门，动力装置驱动此带阀门的活塞在筒状物内或筒状物内外运动。

所述的流向控制机构是带阀门的片状物，动力装置驱动此带阀门的片状物与介质产生相对运动。

动力装置通过推杆驱动筒状物、活塞或片状物运动，推杆的运动轨道为直线轨道或由直线段和/或曲线段组成的闭合轨道。

当推杆的运动轨道为闭合轨道时，其所驱动的筒状物、活塞或片状物相对于其载体的运动路径也同时为闭合曲线，筒状物或活塞运动的全部或部分行程位于推进介质内。

所述的阀门为单向阀门或导通方向可变换为反方向的单向阀门。

所述的单向阀门为旋启阀，并在阀门的承载体上设置有用以对阀门片旋转方向进行限位的限位挡块，限位挡块设在转轴端或旋转端。

单向阀门的限位挡块固定于阀门的承载体上或在阀门的承载体内开有安置孔，安置孔内安装有伸缩支撑机构与部分嵌入承载体内的限位挡块相接。

所述的伸缩支撑机构包括与限位档块相接的弹性体和与弹性体另一端相接的电磁铁组成；所述的限位挡块上设置有与电磁铁相配合的铁磁体或磁铁。

所述的动力装置为以燃料燃烧提供动力的汽缸-活塞式发动机，发动机活塞上直接或间接地固定有推杆，推杆又进一步固定在筒状物、活塞或片状物上，使筒状物、活塞或片状物可随发动机活塞往复运动。

所述的动力装置为发动机或电动机，发动机或电动机的转轴上安装有转轮，转轮上偏离中心的地方固定有可转动的偏心杆，偏心杆的另一端直接或间接地以可转动的方式与推杆相联，推杆又固定在筒状物、活塞或片状物上。

一种用上述推进装置获得推力的娱乐或交通工具。

本实用新型的工作原理可简述为：当需要从介质中获得某个方向的推力时，可以反方向推动位于介质中且装满该介质的容器，通过对容器内介质的加速和对容器外介质的推动来获得所需方向的反作用力；然后开放容器，使容器内被加速了的介质排出去，并使容器作返回运动。此时介质可以在容器内自由流动故基本不会受到加速，而且开放的容器由于有较小的阻力面积而在返回时仅遇到较小的阻力。这样，每经过一个往复，船只或飞行器就能在所需要的方向上获得一个净推力。反复重复这个过程就能使容器的载体(船只或飞机等)持续地从介质获得期望的推力。

为了减少在介质中运动时受到的阻力从而减少能量浪费，所用容器最好为一筒状物。在本实用新型中，筒状物为一中空的、两端或一端开口的物体；其开口可为任何形状，如多边形(方形、长方形、六边形等)、圆形或扁圆形等；其长度可以大于其宽度或直径，也可小于其宽度或直径。其中，筒状物的长度为筒状物在其往复运动方向上的长短，筒状物的宽度或直径为筒状物在与长度方向垂直的方向上的长短。筒状物应以轻而结实的材料制作，壁要薄，内外表面要平滑，以减少筒体本身的质量和筒体在水中运动时受到的阻力。容器的闭合和开放可以利用控制流体介质流动方向的流向控制机构来实现。常见的流向控制机构为阀门。

本实用新型设计的新型推进装置可以克服目前流行的各种推进装置能量所存在的利用效率和转化效率都较低的缺点。它可以安装在船艇、飞机或人体上，通过与周围介质(水或空气)的相互作用以较高的能量利用效率和能量转化效率来为船艇、飞机或人体提供推力。因此，利用这种新型推进装置可以制造在水中行进的新型高效、节能船只和舰艇，也可以制造在空气中飞行的新型高效、节能飞机，还可以制造能同时在空中、水中和/或陆地上行进的新型两栖或三栖交通工具。它高效、节能的特点同时也使它容易具备噪音小的优点。

本实用新型可以根据如下几种结构来实现。

1、“筒·阀门”结构：

在此设计中，该推进装置为由人力、风力、电动机或发动机驱动的筒状物，可以位于船只或飞机的一侧、两侧、上方、下方、前方和/或后方；每个船只或飞机可以同时安装一个、两个或多个筒状物；在每个筒状物的内腔、一端或两端的开口处安装有一个或两个阀门，阀门为通过自身开合来控制水流或气流方向的装置；筒状物在人力、风力、电动机或发动机的驱动下运动。

在船只正常行驶时要全部或部分没于水中，或至少在部分时间内没于水中；在飞机正常飞行时要全部或部分处于空气中，或至少在部分时间内处于空气中。由于在船只正常行驶过程中往往只需要向前的推力，其筒状物中可以安装向后打开的阀门，而飞机在正常飞行中主要需要向上的推力，故其筒状物中可以安装向下打开的阀门。

在本实用新型中把水和空气统称为介质，也即本实用新型中的介质既可以指水，也可以指空气，也可以同时指水和空气。把提供推力的介质称为推进介质。同样，把水压或气压统称为介质压，也即本实用新型中的介质压既可以指水压，也可以指空气压，也可以同时指水压和空气压。

在本实用新型中，把安装此新型推进装置的人体、船只、飞机或水、陆、空两栖或三栖交通工具称为该推进装置的载体或行进载体。

为了简单明了，在此首先以介质为水、以安装有该新型推进装置的载体为船只为例，来说明其工作原理。当介质为空气、载体为飞机时，其设计和工作原理都基本相同。以船只在水中相对于水向前航行且需要向前的推力为例，此设计的工作原理可描述如下。此时，筒状物内或两端的阀门为只能向后打开的单向阀门。

当以人力、风力、电动机或发动机驱动没于水中并灌满了水的筒状物使之相对于其船只周围的水向后运动时，筒状物中的阀门片会受到向前的水压，并在此向前的水压作用下(和/或其他作用下)经筒状物内壁或筒状物内壁上限位挡块的阻挡而关闭，关闭的阀门会阻挡筒状物中的水在筒状物内发生整体性流动。于是如果驱动筒状物使之继续向后作加速运动时，阀门就会推动被限制在筒状物内的水(全部或大部分)，使之向后加速，获得和筒状物一样的向后运动速度和加速度。这样，筒状物内的水便会对使它向后加速运动的阀门产生一个向前的反作用力(F1_加速)，这个反作用力会进一步传递给船身。筒状物向后加速运动以及加速后匀速运动时还会由于推动筒状物外的水而受到一个水的正常阻力，使船只再获得一个向前的推力(F1_阻)。筒状物和其中的水在达到最大的向后速度后会减速，当筒状物内的水的向后的惯性力大于水的正常阻力时，阀门片便会受到向后的水压(和/或其他作用)而打开，使阀门向后打开、筒状物向后开放，使筒状物内的水可以自由地或以较小的阻力流出，使阀门和筒状物从而整个船只免受使水减速的一个向后的反作用力(F2_减速＝0)。筒状物在减速到相对于船身静止后便开始向前加速或匀速运动，其间筒状物上的阀门在由前向后的水压(和/或其他作用)下保持开放，于是就不会有水被封闭在筒状物内，从而不会出现阀门对筒状物内的水向前加速(不考虑筒壁对水的摩擦)，阀门就不会受到一个由于使筒状物中的水向前加速而出现的向后的反作用力(F2_加速＝0)。筒状物向前运动时所受到的水的阻力(F2_阻)也由于阀门的开放而大大减少(F2_阻＜＜F1_阻)。然后筒状物向前的运动速度开始降低直至相对于船身静止，这一减速过程中筒状物(从而整个船只)也基本不受水的作用。在相对于船身静止后，筒状物会开始相对于船身由前向后加速运动。当筒状物相对于船只周围的水出现一个向后的相对速度后，其上的阀门便会受到水的压力，阀门就会关闭，于是重现本描述开头的情况，开始重复上面的过程。

由上述描述可知，从筒状物开始相对于水向后运动(阀门由打开而关闭)、到经过由前向后的加速及加速后的匀速运动(阀门继续保持关闭)这个过程中(也即阀门关闭的时间内)船只从筒状物和阀门处所获得的向前的反作用力(F1_加速+F1_阻)要远远大于从筒状物向后的运动速度降低(使阀门由关闭而打开)、到到达船身上的后端终点、到经过由后向前的加速、匀速和/或减速运动而到达船身上的前端终点(阀门继续保持打开)、再到向后加速运动直到刚刚获得相对于水的向后运动速度(阀门开始关闭)这个过程中所受到的向后的反作用力(F2_{减 速}+F2_加速+F2_阻＝F2_阻)。即：F2_减速+F2_加速+F2_阻＝F2_阻＜＜F1_阻＜F1_加速+F1_阻。所以，每经过上述一个往复周期船只便会获得一个净的向前的推力，使船只能够向前运动。

阀门的关闭或打开可以利用水的推力来被动地实现，也可以利用其他方式来主动地实现。当其上的阀门打开时，称筒状物处于开放状态；当其上的阀门关闭时，称筒状物处于关闭状态。在此，将筒状物在往复运动中所能到达的前端终点，也即所能到达的船身上的最前方位置称为起点；将筒状物在往复运动中所能到达的后端终点，也即所能到达的船身上的最后方位置称为终点。

如果由终点回到起点的向前运动过程是在水中进行的，则筒状物由于处于开放状态而只受到较小的阻力，并且除了内外壁带动一些水的流动外并没有对腔中的水进行加速。如果筒状物的返回是在让腔内的水流出后在空气中进行的，则只会遇到更小的空气阻力。与此相反，在由起点到终点的向后运动过程中，筒状物上关闭的阀门不但受到水的正常阻力，还会受到筒状物中的水被加速时的反作用力。于是在这一从起点开始到达终点后再返回起点的过程中，船只会受到一个向前的净推力。

当介质为空气、载体为飞机时，此设计的工作原理和结构都基本与上述相同，只需要把其中的“水”改为“空气”，把“水压”改为“气压”，把“船只”改为“飞机”，把“船身”改为“机身”即可。由于飞机主要需要向上的推力，故若同时把上述的“向前”改为“向上”、“向后”改为“向下”即为为飞机提供向上推力的推进装置的结构和工作原理。

1-1、阀门：

本实用新型中的阀门为位于筒状物内或筒状物一端或两端的在其两侧(称为前侧与后侧)的水压(或气压)差的绝对值相等的情况下能使水(或空气)在筒状物内的流速的绝对值在前侧水压(或气压)大于后侧水压(或气压)时与后侧水压(或气压)大于前侧水压(或气压)时相差两倍或两倍以上的装置。“向后打开的阀门”只能向后打开，在其前后两侧的水压(或气压)差的绝对值相等的情况下，水(或空气)在筒状物内的流速的绝对值在前侧水压(或气压)大于后侧水压(或气压)时可以比后侧水压(或气压)大于前侧水压(或气压)时大两倍或两倍以上，也即此时水(或空气)能较快地在筒状物中由前向后流过阀门，但不能或只能较慢地由后向前流过阀门。同样，“向前打开的阀门”只能向前打开，在其两侧(称为前侧与后侧)的水压(或气压)差的绝对值相等的情况下，水(或空气)在筒状物内的流速的绝对值在后侧水压(或气压)大于前侧水压(或气压)时可以比前侧水压(气压)大于后侧水压(气压)时大两倍或两倍以上，也即此时水(或空气)能较快地在筒状物中由后向前流过阀门，但不能或只能较慢地由前向后流过阀门。这样的阀门也称为单向阀门。阀门“打开”是指阀门以较小横截面积位于筒状物中，对筒状物中水(或空气)的流动有较小的阻力。阀门“闭合”是指阀门以所设计的最大横截面积位于筒状物中，对筒状物中水(或空气)的流动有较大的阻力。阀门的横截面积为阀门位于筒状物中时在与筒状物长度方向垂直的平面上的截面面积或正投影面积。

在本实用新型中，阀门可以使用当前水泵、气泵或任何其他管道中控制水流或气流方向的任何阀门结构，如旋启阀等，也可在此基础上作进一步的改进。最常见的一种阀门结构就是将一个横截面积能够正好封闭或几乎封闭(大于80％)筒状物内腔的一个片状物(在此称为阀门片)以位于其边缘的转轴结构悬挂在筒状物上，并在阀门片不允许向其开放的那一侧设置固定于筒状物内壁上的阻挡物以阻挡阀门片向该侧的转动。在此把阻挡阀门片向一侧转动的阻挡物和起阻挡作用的那部分筒状物内壁统称为挡块或限位挡块。当阀门片与挡块接触时，阀门片以最大横截面积阻挡水的通过，此时阀门关闭。当阀门片远离挡块时，阀门片以较小的横截面积阻挡水的通过，此时阀门开放。

阀门片也可以是两个或多个片状物的组合。当是两个或多个片状物的组合时，每个片状物可以都以位于各自边缘的转轴结构悬挂在筒状物上，并在阀门片不允许向其开放的那一侧设置固定于筒状物内壁上的挡块。阀门通过这几个片状物的一起打开而开放，一起闭合而关闭。除了片状，阀门片也可以是任何其他形状的物体。

阀门片也可以采用伞形结构。此时，使伞形结构的顶端固定在一个自筒状物内壁伸出的片状或块状物的一侧。此片状或块状物可以同时行使挡块的功能，使伞形结构不能翻向另一侧。也可以用筒状物的内壁或内壁上的挡块阻挡伞形结构翻向另一侧。在以此结构作为阀门片制作的向后打开的阀门中，该伞形结构会只能在其所固定的片状或块状物的后侧进行开合，在筒状物有相对于周围的介质向后的速度时伞形结构会在介质的压力下(或其他作用下)向前展开，使阀门关闭，使筒状物内腔的介质由于被封闭而不能或很难在筒状物中由后向前流；在筒状物有向前的加速度或相对于周围的介质有向前的速度时伞形结构会在介质的压力下(或其他作用下)向后合拢，使阀门打开，使筒状物内腔开放，使介质能在筒状物中由前向后流。

阀门也可以不用挡块，而是用将阀门片固定在筒状物上的转轴只允许阀门片在其一侧转动而不能转入另一侧来实现。本实用新型的推进装置中的阀门也可以采用任何其他形式的设计。

在本实用新型中，阀门的打开和关闭可以采用全被动式：既靠水(或空气)的推力来打开、并维持打开状态，也靠水(或空气)的推力来关闭、并以水(或空气)的推力和挡块的阻挡维持关闭状态。另外，其中的打开和/或闭合也可以借助弹簧来实现，或同时利用水(或空气)的压力和弹簧的弹力来实现。除此之外，阀门的打开和关闭也可以采用主动式，即以机械或电磁驱动的方式控制阀门的打开和闭合，这种方式只在筒状物需要快速往复运动的船只中较有用。

在实际航行中船只或飞机有时也会需要向后的推力，比如需要加速、停止或倒行时。向后的推力可以用其它推进装置(比如螺旋桨等)来获得，也可以通过临时驱动带有向前打开的阀门的筒状物的往复运动来获得，还可以通过改变已有筒状物上的阀门的打开方向，使之由只能向后打开变为只能向前打开来获得。

如果欲用本实用新型的推进装置既能提供向前的推力又能提供向后的推力，使船只或飞机既能前行也能减速、停止甚至倒行，则需要使阀门的打开方向可以转换——在此称为阀门的换向。这样在需要向后的推力(后退力)以减速或倒退时，只需使阀门的打开方向变为只能向前打开即可。与驱动带有向后打开的阀门的筒状物在水(或空气)中往复运动可以获得向前的推力相似，驱动带有向前打开的阀门的筒状物在水(或空气)中往复运动可以获得向后的推力。

有多种设计可以使阀门既能定向设置(即设定为只向一侧打开)又能换向(即由向这一侧可打开变为向另一侧可打开)。其中的一种为使筒状物旋转180度。这样以来，筒状物中阀门的打开方向就会正好反过来，由向后打开变为向前打开或由向前打开变为向后打开。这可通过松动筒状物与船身上直接连接筒状物的物体(比如推杆)之间的连接，使筒状物发生180度的转动，然后再重新把筒状物固定上去来实现。

采用双阀门结构也可实现筒状物上阀门打开方向的变换。为此，可使筒状物的内壁或两端带有两个或两种阀门，这两个或两种阀门的打开方向彼此相反。在正常行驶过程中(即需要向前或向上的推力时)，向前(或向上)打开的阀门在磁铁的作用下始终保持开放状态，向后(或向下)打开的阀门则处于正常工作状态。当需要向后的推力时，则对筒状物上所有的电磁铁同时通电。通电后，一个或一些电磁铁产生的磁性能抵消控制向前(或向上)打开阀门的磁铁的磁性，使向前(或向上)打开的阀门能正常工作；其他电磁铁产生的磁性则使向后(或向下)打开的阀门保持开放状态，不再能正常工作。这样就可以使筒状物中只有向前(或向上)打开的阀门行驶功能，通过驱动筒状物的往复运动就可以获得向后(或向下)的推力。当重新需要向前(或向上)的推力时，只需断开电磁铁电路即可。另外，也可以用机械手段决定不使用哪一个阀门。这时可以只用永磁铁。在需要向前的推力时，永磁铁位于向前打开的阀门附近，使向前打开的阀门片在永磁铁的引力作用下保持打开状态。当需要向后的推力时，则通过机械手段将永磁铁推或拉到向后打开的阀门附近，使向后打开的阀门停止工作，使向前打开的阀门行使功能。

另外也可采用单阀门结构：在筒状物的内壁或两端只带有一个(或一种)阀门，这个(或这种)阀门的打开方向可以变换。这时通过限制阀门片转动的挡块的运动就可以控制阀门的打开方向。为此，可以在一个阀门片的两侧各有一个挡块，通过这两个挡块沿筒状物内壁的平移或向筒状物内腔的伸缩来使其中的一个挡块行使功能。当需要向前的推力时使阀门片前侧的挡块沿内部靠近阀门片(或从壁上伸出)，后侧的远离阀门片(或缩回)，使阀门只能向后打开；当需要向后的推力时使阀门片后侧的挡块靠近阀门片(或伸出)，前侧的远离阀门片(或缩回)，使阀门只能向前打开。也可以使一个阀门片仅对应一个挡块，在这个挡块移远或缩回时让阀门片转至另一侧，然后再把此挡块移近或伸出，就可以实现阀门的换向。换向时阀门片由一侧向另一侧的转移或转动可以利用介质的推力来实现，而介质的推力可以通过筒状物在介质中的运动来获得。

上述挡块的移动或伸缩可以通过电磁铁来实现，也可以通过机械手段来实现。比如可以简单地利用推杆以机械方式实现。推杆可以是刚性的，也可以有一定的弯曲度；可以独自相对于船体运动，也可以包在杆鞘里相对杆鞘运动。

除此之外，也可以使挡块不动，通过阀门片的伸缩来实现：需要使阀门片换侧时，使阀门片的边缘收缩以通过挡块，然后再伸展出来以重新受挡块的限制。

除了上述设计之外，本实用新型的推进装置中的阀门和/阀门的换向也可以采用任何其他设计。

1-2、对筒状物的驱动：对筒状物的驱动可以有多种方式来实现。当用以燃料燃烧提供动力的发动机驱动时，可以直接用活塞在汽缸中的直线往复运动来驱动。此时可将筒状物固定在一个推杆上，推杆直接或间接固定在发动机的活塞上，随活塞在汽缸中的往复运动而带动筒状物往复运动。活塞以及筒状物在每次推动后的复位可以采用发动机使用的飞轮结构、利用飞轮的惯性来实现，也可以利用推动时被压缩的弹性物体(比如用弹簧或空心或实心橡胶球的串联体)的弹性来实现。除此之外，也可以在与上述汽缸-活塞结构相对的一侧另加一个功率较小的汽缸-活塞结构来反向驱动筒状物以实现复位。由于复位需要的动力较小，也可以用一个没有动力的完全密闭的活塞汽缸结构来实现。此时汽缸中有被活塞封闭的质量基本固定的气体，通过气体在被压缩后增大的气压压力来实现复位。

也可以用电磁铁来取代上述汽缸一活塞结构的发动机，驱动筒状物的往复运动。为此，在筒状物往复运动的两个端点(起点与终点)附近或推动筒状物运动的推杆往复运动的两个端点附近各固定一个电磁铁，当筒状物或推杆接近一个端点时，会触动靠近此端点的触动点，使此端点的电磁铁电路被触通，电磁铁产生磁力，排斥筒状物或推杆上的磁铁，使筒状物和/或推杆逐渐减速并到达此端点，然后在电磁铁磁力的作用下开始反向运动。筒状物或推杆在反向运动过程中再次经过上述触动点时会再次触动该触动点，使此电磁铁的电路由接通而断开。然后筒状物或推杆在惯性作用下继续运动。当筒状物或推杆接近另一个端点时，会触动这一个端点附近的触动点，使这个端点的电磁铁被接通，电磁铁产生磁力，通过排斥筒状物或推杆上的磁铁使筒状物或推杆逐渐减速，并在到达此端点后开始反向运动。筒状物或推杆在反向运动过程中再次经过这个触动点时会再次触动该触动点，使此电磁铁的电路由接通而断开。然后筒状物或推杆在惯性作用下继续运动，向第一个端点靠近，于是开始重复上述过程。如此反复循环，就可实现筒状物的往复运动。这两个电磁铁的电流大小应可以调节，以调节推力的大小和筒状物的往返速度。另外，也可以采用上述发动机、电磁铁、磁铁和弹性物体的任意组合来驱动筒状物的往返运动。

另外，也可以直接使用目前在汽车、轮船或螺旋桨飞机上使用的各种发动机或电动机及其功率调节装置(油门或电门)和变速装置(离合器和变速箱)来驱动筒状物。这时电动机或发动机输出的是转动。为了以发动机或电动机的转动驱动筒状物作直线往复运动，可以在发动机或电动机驱动的转轮上偏离轴心的位置固定一个可转动的偏心杆，偏心杆的另一端直接固定在筒状物上或固定在与筒状物相联的推杆上，并可沿筒状物或推杆上的固定点转动。筒状物或推杆以轴承或滚珠结构限制在位于船身或机身的直线轨道上。这样，当发动机或电动机驱动转轮转动时，偏心杆就会带动筒状物或经过推杆带动筒状物在轴承或滚珠结构的支撑下以较低的摩擦在轨道上做往复运动。需要相反反向的推力时，可以只使阀门反向，也可同时使驱动方向反向。驱动方向的反向可用变速装置中的倒档来实现。

筒状物的运动也可以用与筒状物相联的齿轮在齿状或链状轨道上的转动来带动。在此把这一在齿状或链状轨道上转动的齿轮称为轨道齿轮。这可以有多种设计来实现。其中的一种可使轨道齿轮通过轴承结构固定在推杆上，推杆又以与筒状物运动方向垂直的方向固定在筒状物上。轨道齿轮受电动机或发动机的驱动，电动机或发动机机身也固定在推杆上。这时轨道齿轮可以通过直接套在电动机或发动机的转轴上接受驱动，也可以通过电动机或发动机转轴上的齿轮或带轮接受驱动。当电动机或发动机驱动轨道齿轮在齿状或链状轨道上转动时，轨道齿轮就会带动推杆和筒状物平行运动。当轨道为直线型从而筒状物沿直线做往返运动时，可以在靠近轨道两个端点的地方设置停转开关，在两个端点处设置反转开关。以电动机驱动为例，当筒状物或推杆接近一个端点时，会触动靠近此端点的停转开关，使电动机电路断开，电动机、轨道齿轮、推杆和筒状物等以惯性继续运动直至到达此端点处，触动位于此端点的反向开关，使电动机反向转动，从而驱动轨道齿轮在齿状或链状轨道上反向转动，带动推杆和筒状物反向运动。推杆和筒状物反向运动接近另一个端点时，会触动靠近这一个端点的停转开关，使电动机电路断开，使电动机、轨道齿轮、推杆和筒状物等以惯性继续运动直至到达此端点处，触动位于此端点的反向开关，使电动机的转动再次反向，从而驱动轨道齿轮在齿状或链状轨道上的转动也再次反向，带动推杆和筒状物再次接近上述第一个端点，于是开始重复上述过程。如此反复循环，就可实现筒状物的往复运动。对于发动机驱动的情况则可以让停转开关与离合装置相联，让反转开关与倒档装置相联来实现。

通过利用轨道齿轮在齿状或链状轨道上的转动来驱动筒状物时，也可以使发动机或电动机固定在船身或机身上，不与轨道齿轮、推杆和筒状物一起运动。为此可以通过一个链条结构用发动机或电动机来驱动轨道齿轮。或通过驱动与轨道齿轮同轴的齿轮或带轮来驱动轨道齿轮。

如果以一个闭合的环形轨道(即轨道为一由曲线段或直线段组成的闭合曲线，比如长方形或近似长方形)取代上述直线轨道，就不需要不断变换轨道齿轮和电动机或发动机的转动方向，此时只要使轨道齿轮沿此闭合轨道不断循环运动就可以实现筒状物的前后往复运动。当船只上的推进装置采用这种闭合的环形轨道时，还可以使筒状物的复位返回运动在空气中完成。为此需要使环形轨道的上半部分路径位于空气中，而下半部分路径仍位于水中。让船上的筒状物在空气中返回可以更进一步减小返回运动中所受到的阻力，另外阀门也可以不再打开，甚至可以不用带阀门的筒状物而只用一端或中间封闭的筒状物。采用这种闭合的环形轨道时，一个轨道上还可以同时运行两个或多个筒状物，这样可以使船只获得更加稳定的推力。

用目前汽车、船只或飞机上的油门或电门以及离合与变速装置或用与之相同或相似的装置可以调节发动机、电动机或电磁铁的输出功率和/或转速，从而调节推力的大小。除此之外，也可通过调节筒状物的长度从而调节筒状物所能携带的水的质量来调节所获得的推力的大小。在实际应用中，还可以将筒长调节、油门调节和转速调节结合起来一起使用，以调节航行速度。

用人力来驱动船只时，既可以直接驱动筒状物的往复或循环运动，也可以先驱动转轮的转动，再以转轮的转动来驱动筒状物的运动。当用人力不通过转动来驱动筒状物时，可以用脚蹬来推动推杆和筒状物在水中产生推力的运动，然后再以手拉使筒状物返回、复位。也可以脚蹬来推动，但以弹性物体的弹力来复位。同样，也可以仅靠手的推拉或再配合以弹性物体的推力来驱动筒状物的往复运动。当通过先驱动转轮的转动再以转轮的转动来驱动筒状物的运动时，可以用脚蹬和/或手的推拉来驱动转轮的转动，然后再利用上述机械式驱动中的装置和设计(如偏心杆或轨道齿轮等)以转轮的转动来驱动筒状物做往复运动。用人力来驱动飞机在空气中飞行时，由于人体力的有限性和人体的重量，只能做较短距离的飞行。

用风力来驱动船只时，可以在船上安装一个风轮，让风吹动风轮转动，风轮再带动转轮转动，然后再利用上述机械式驱动中的装置和设计(如偏心杆或轨道齿轮等)或其他任意合理设计以转轮的转动来驱动筒状物做往复或循环运动，从而从与水的相互作用中获得推力。如果能合理设计风轮的结构或在需要时能对风轮的结构做出合理的调整，仅凭风力也可以使船只逆风行驶。比如，对于转轴水平或近于水平的风轮，如果使风轮叶片的倾角(叶片与叶片转动平面的夹角)大于45度小于135度，则当风轮正面迎风(风轮上叶片的转动平面与风向垂直)时，静止或缓慢转动的风轮叶片受到的风力在水平向后的方向上的分力(叶片阻力)会小于在与半径垂直的方向上的分力(叶片动力)。如果适当增大叶片倾角(使之向90度适当靠拢)以使叶片动力比叶片阻力大的足够多，则当叶片和风速足够大时，以叶片动力推动筒状物在水中往复运动就能获得大于所有阻力(来自空气、水以及机械等)的推力，从而使船能逆风行驶。在这种情况下，即使用风吹动的风轮来驱动螺旋桨在水中转动也有可能使以螺旋桨为推进装置的船只逆风行驶。

上述各种推进装置不仅可以为其载体在水中或空中航行时有效地提供推力，也可为带有它的人在水中提供推力，以帮助游泳或潜水。这时，带阀门结构的筒状物可以带在脚上、腿上、身体的两侧或身体的前或后。当筒状物固定在脚或小腿上时，可以通过两腿的来回蹬动来带动筒状物的往复运动。当带在大腿或躯干上时，可以先将筒状物固定在滑杆上，再把滑杆固定在大腿或躯干上，然后用脚蹬动和/或用手推拉与筒状物相联的杆状物或绳带来驱动筒状物的运动。其中，筒状物的复位运动也可借助弹簧或其他弹性物体的弹力来实现。另外，也可用手或脚驱动一个转轮的转动，再用转轮带动筒状物的运动。除了利用人的体力，也可靠一微型电动机或发动机提供动力以驱动筒状物的往复运动。每个人体可以带有多于一个的筒状物。

不论是安装在船只上、飞机上或两栖或三栖交通工具上，还是带在个人身上，如果调整筒状物的运动方向，使之由水平向竖直方向倾斜，就可以获得或增大在竖直方向上的推力。向下的推力可以帮助其载体下沉；向上的推力可以帮助其载体上浮或上升。向上的推力可以在船只超载、漏水或进水的情况下助其维持漂浮、防止沉没。当带在人身上时，相对于人身静止的、处于封闭状态的筒状物又可作为浮力筒，或与独立的浮力筒结合起来使用，以供漂浮。

在上述所有这些驱动方式中，也可以通过气压或液压的形式取代部分或全部机械连接来实现力的传递。

空中航行与水中航行的区别或日飞机航行与船只航行的区别主要在于船只需要的推力主要在水平方向，而飞机则主要需要竖直向上的推力，其次才为水平方向上的推力。为了获得竖直方向上的推力，需要使飞机上的筒状物在竖直方向上做往复运动。水平方向上的推力可以以其他推进装置(比如螺旋桨或平直转桨等)来获得。如果希望用此新型推进装置既获得竖直方向的推力也获得水平方向的推力，可以使飞机同时既安装竖直方向运动的筒状物又安装水平方向运动的筒状物，也可以通过使筒状物的运动方向可调来实现。

2、“筒·活塞”结构：

在此设计中，新型推进装置主要由筒状物以及可在筒状物中运动的带有阀门的活塞组成，由人力、风力、电动机或发动机提供动力驱动活塞在筒状物中的运动。筒状物可以位于其载体的一侧、两侧、上方、下方、前方和/或后方，在船只正常行驶时要全部或部分没于介质中，或至少在部分时间内没于介质中。活塞上带有向后打开的阀门以提供向前的推力，或带有向下打开的阀门以提供向上的推力。活塞上也可带有可换向的阀门，在需要向前的推力时，使阀门只能向后打开；在需要向后的推力时，使阀门只能向前打开。其中，每个载体上可以带有一个、两个或多个筒状物，每个筒状物又可以有一个、两个或多个活塞。

此设计与“筒·阀门”结构的设计和原理相似，只是在此设计中筒状物本身不动，而是通过活塞在筒状物内的前后往复运动或在筒状物内外的循环往复运动来获得推力。

此设计的工作原理与上述“筒·阀门”的工作原理极为相似。以船只为例，当需要向前的推力时，采用向后打开的阀门或使阀门变为只能向后打开。这时，如果驱动活塞在没于水中并灌满了水的筒状物中向后加速运动，在其获得相对于筒状物周围的水向后的速度后，其上的阀门会在水压和/或其他作用下关闭，使活塞对位于其前后的筒状物中的水加速以获得向前的与加速对应的反作用力。活塞在运动中还同时克服与活塞的横截面积和速度成正相关关系的水的阻力，获得向前的与正常运动阻力对应的反作用力，于是使携带它的船只获得较大的向前的推力。在活塞向前的返回运动中，活塞上的阀门处于打开状态，活塞只会受到较小的水阻力。如果返回是在空气中完成的，则只会受到更小的空气阻力。于是，活塞每经过一个向后的推动和向前的复位运动，携带活塞和筒状物的船只就能有效地获得一个较大的向前的净推力。如此反复不断，就可以使船只持续地获得推力。该推进装置在空气中的推进原理与此相似，只是那时会更需要向上的推力，故需使筒状物呈竖直方向或至少在竖直方向上有倾斜，活塞的运动方向也因之而变。

本实用新型的活塞为能在筒状物中运动的、最大横截面积(包括其上的阀门结构的横截面积)大于筒状物内腔横截面积的80％的物体。其中，筒状物内腔横截面积为筒状物内腔在与筒状物长度方向垂直的平面上的截面面积或正投影面积；活塞的横截面积为当活塞位于筒状物中时活塞(及其上的阀门)在与筒状物长度方向垂直的平面上的截面面积或正投影面积。活塞一般要能与筒状物的内壁密合或近于密合，并可在筒状物内以较低的摩擦移动。它可以使用当前已知的任一活塞结构，也可采用任何其他的合理设计。

在此设计中，位于活塞上的阀门以及阀门的打开、闭合和/或换向可以采用与上述“筒·阀门”中所述相同或相似的关于阀门的设计来实现。也可以使活塞本身就是一个阀门，也即使活塞为一可在筒状物中运动的阀门。此时，可以通过活塞姿势的变换，比如翻转，来实现开合。与上述“筒·阀门”中所述相同，活塞或其上阀门的打开和/或闭合可以利用介质的压力实现，也可以借助弹簧来实现，还可以以机械或电磁驱动的方式控制阀门的打开和闭合。

在此设计中，活塞的驱动以及沿直线或闭合路径的往复运动方式可采用上述“筒·阀门”结构中“筒状物的驱动”中所述的驱动筒状物的任意一种设计或其任意组合来实现。与驱动筒状物的不同之处在于，驱动活塞时需以一推杆或链带伸入筒状物内与活塞相联以驱动活塞。除此之外，其他结构都可不变或仅需做一些适应性改变。

当活塞沿直线做往复运动时，可通过与活塞固定在一起的推杆来带动活塞运动。当活塞沿闭合的环路在筒状物内外做循环运动时，可用与活塞两端相连结的链状物或带状物(在此统称为链条)来带动活塞运动。

当以链条带动活塞在筒状物内和外沿闭合路径做循环运动时，一个链条上可同时带有几个活塞。当在水中航行时，如果整个循环路径都是或大都位于水中，活塞上需带有阀门结构以便在活塞做返回运动时打开。当需要向前的推力时，链条拉着活塞在筒状物的内部向后端运动，活塞上的阀门闭合或活塞以最大横截面积位于筒状物中，活塞通过推动水在筒状物内的流动获得向前的反作用力。当活塞到达筒状物的后端后，链条带动活塞离开筒状物的内腔从筒状物的外面返回筒状物的前端，其间活塞上的阀门打开或活塞变换姿态以降低水的阻力，然后再进入筒状物的前端，重新在筒状物内部开始由前向后的运动。如果闭合路径的上半部分(即返回路径)位于空气中，则活塞上可不带阀门结构，活塞本身也不必具有阀门的功能或进行姿态或形状的变换。而且需要向后的推力时，也不存在使阀门换向的问题，此时只需使链条受到反方向的驱动，拉着活塞在筒状物的内部由后向前运动，再在筒状物的外面由前向后地返回筒状物的后端即可。

与“筒·阀门”中所述相似，上述各种设计不仅可以为水中的船只有效地提供推力，也可为带在人身上在水中为人提供推力，以帮助游泳或潜水。此时筒状物可以固定在人的大腿、身体的两侧或身体的前或后。可用脚或手带动活塞的运动，也可借助弹簧完成部分运动，也可靠一微型电动机或发动机提供动力，驱动活塞的运动。

不论是安装在船只上、飞机上、两栖或三栖交通工具上，还是带在个人身上，如果调整筒状物的方向，就可以调整推力的方向。比如，当调整船只上的此新型推进装置使之由水平方向向竖直方向倾斜，就可以获得或增大在竖直方向上的推力。向下的推力可以帮助潜艇或潜水者迅速下潜；向上的推力可以帮助潜艇或潜水者的迅速上浮，或帮助游泳者维持漂浮、避免下沉，也可以在船只超载、漏水或进水的情况下助其维持漂浮、防止沉没。当带在人身上时，相对于人身静止的、处于封闭状态的筒状物又可作为浮力筒，或与独立的浮力筒结合起来使用，以供漂浮。

同样，当调整飞机上的此新型推进装置的方向使之由竖直向水平倾斜时，就可以获得或增大在水平方向上的推力，以实现水平方向上的加速或减速。当然，水平方向上的推力也可以以其他推进装置(比如螺旋桨或平直转桨等)来获得，或使飞机上同时安装水平方向的该新型推进装置来获得。

3、“阀门”结构：

在此设计中，此新型推进装置主要由阀门或带有阀门的片状物组成，由人力、风力、电动机或发动机驱动阀门在介质(水或空气)中作往复或循环运动。在此，为了简单明了，把阀门和带有阀门的片状物统称为阀门。阀门可以位于其载体(船只、飞机或人体)的一侧、两侧、上方、下方、前方和/或后方，在载体正常行驶时要全部或部分没于介质中，或至少在部分时间内没于介质中。可以用向后打开的阀门以提供向前的推力，或向下打开的阀门以提供向上的推力。也可用可换向的阀门，在需要向前或向上的推力时，使阀门只能分别向后或向下打开；在需要向后或向下的推力时，使阀门只能分别向前或向上打开。

其中，每个船只、飞机、两栖或三栖交通工具或个人可以带有一个、两个或多个受驱动的阀门。阀门可以为任何形状和大小，每个阀门也可以带有一个、两个或多个阀门片。阀门相对于载体的运动轨迹可为固定的，也可为可调的。

此设计的工作原理与上述“筒·阀门”或“筒·活塞”的工作原理极为相似。以飞机在空气中需要向上的推力为例，在需要向上的推力时，采用向下打开的阀门或使阀门变为只能向下打开。当由人力、电动机或发动机提供动力驱动阀门使之向下加速运动时，在阀门获得相对于飞机周围的空气向后的速度后，阀门片会在空气压力和/或其他作用下关闭，使阀门闭合，整个阀门便以较大的横截面积击打空气，使携带它的飞机获得较大的向上的推力。在阀门完成向下的运动后向上返回的运动中，阀门上的阀门片会在空气的阻力和/或其他作用下打开，使阀门打开，整个阀门便以较小的横截面积击打空气，使携带它的飞机获得较小的向下的推力。于是，阀门每经过一个向下的推动和向上的复位运动，承载它的飞机就能获得一个较大的向上的净推力。如此反复不断，就可以使飞机持续地获得向上的推力。此推进装置在水中的工作原理与此相似。

与上述“筒·阀门”的设计相比，此设计不再使用整个筒状物，而是仅用其上的阀门来实现推进；与“筒·活塞”的设计相比，此设计不再使用筒状物，而仅用带阀门的活塞来实现推进——由于没有筒状物后，活塞也就不再是活塞了，所以带阀门的活塞就成了阀门或带阀门的片状物。

在此设计中，阀门、阀门的换向和/或阀门的驱动可以采用上述“筒·阀门”或“筒·活塞”中所述的任意一种设计，也可以采用任何其他设计。当阀门的运动路径为闭合的循环路径时，每个路径上可以同时有两个或多个阀门。当通过与水的相互作用获得推力时，若阀门的运动路径为闭合路径且此路径的上半部分(复位路径)或上半部分的大部分位于空气中时，可以只用一个不带阀门的片状物来获得推力。

与上述“筒·阀门”或“筒·活塞”的设计不同，此设计不能对固定在容器中的水或空气加速，故能量转化效率不如上述带筒状物的设计。但其结构较为简单，容易实现，而且可能更适用于飞机。这是由于空气密度低，筒状物的作用有限，来回运动筒状物会消耗不少能量。同时，飞行器在空气中的飞行速度较快，较大的筒状物也会在空气中遇到较大的阻力。

新型推进装置的转弯儿功能：

以本实用新型的推进装置提供推力时，载体的转弯儿可以采用任何其他装置或办法实现，也可以采用本实用新型的推进装置实现。为此，可以使位于载体一侧的推进装置的运动速度相对于另一侧的加快或减慢，或使一侧的阀门暂时保持开放或关闭而另一侧的阀门正常运作，或使一侧的阀门暂时保持开放而另一侧的阀门暂时保持关闭，或使一侧的阀门向一个方向打开而另一侧的阀门向另一个方向打开。这样都可以使载体(船只、飞机、两栖或三栖交通工具或人体)两侧所受的推力不等，于是产生力矩，使载体转动而转弯。

附图说明

图1为采用“筒·阀门”式新型推进装置的船只的后视图。

图2为采用“筒·阀门”式新型推进装置的船只的后视图。

图3-图6为采用“筒·阀门”结构的新型推进装置的工作原理示意图。

图3为筒状物受动力驱动而沿与船只前进方向相反的方向加速运动时本新型推进装置的状态示意图。

图4为筒状物向后运动减速时本新型推进装置的状态示意图。

图5为筒状物向前运动加速时本新型推进装置的状态示意图。

图6为筒状物向前运动减速时本新型推进装置的状态示意图。

图7为通过筒状物旋转来实现阀门换向的示意图。

图8为双阀门结构的换向阀门结构示意图。

图9为双阀门结构的换向阀门处于另一种开启状态的示意图。

图10为挡块伸缩式换向阀门的结构示意图。

图11为挡块的伸缩支撑机构处于压缩状态时的示意图。

图12为挡块的伸缩支撑机构处于伸展状态时的示意图。

图13为筒状物的驱动采用“汽缸-活塞”式驱动方式的结构示意图。

图14为筒状物的驱动采用“电磁铁-弹性物体”式驱动方式的结构示意图。

图15为筒状物的驱动采用转轮式驱动方式的结构示意图。

图16为筒状物的驱动采用齿轮式直线驱动方式的结构示意图。

图17为筒状物的驱动采用“链条-齿轮”式驱动方式的结构示意图。

图18为“筒·阀门”式推进装置应用在飞机上的示意图。

图19为图18所示的新型推进装置在另一种状态下的示意图。

图20为本新型推进装置采用第三种实施方式(“筒·活塞”结构)的一种具体结构的正视图。

图21为本新型推进装置采用“筒·活塞”结构的一种具体结构的侧视图。

图22为本新型推进装置采用“筒·活塞”结构的一种具体结构的侧视图。

图23为本新型推进装置采用第三种实施方式(“阀门”结构)的示意图。

图24为图23所示的新型推进装置在另一种状态下的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，在采用本新型推进装置的船只(后视图)上安装有采用“筒·阀门”结构的新型推进装置。其中，与船身1相联的筒状物2有近似长方形的开口。

如图2所示，在采用本新型推进装置的船只(后视图)上安装有采用“筒·阀门”结构的新型推进装置。其中，与船身1相联的筒状物2有近似圆形的开口。

图3-图6为“筒·阀门”结构的新型推进装置的工作原理示意图。此图为以“筒·阀门”结构为推进装置的船只的侧视示意图。其中，船身1向前(即右)行驶，并需要向前的推进力，阀门的关闭或打开利用水的推力实现。阀门主要由阀门片3、转轴4和挡块5等组成。

如图3所示，当以人力、风力、电动机或发动机驱动没于水中并灌满了水的筒状物2使之相对于船只周围的水向后(即左)加速运动并有向后的相对速度时，筒状物中的阀门片3会受到向前的水压，并在此向前水压的作用下(和/或其他作用下)绕其转轴4向前转动，然后在挡块5的阻挡下停止转动，以最大的横截面积竖在筒状物内使阀门关闭。关闭的阀门会阻挡筒状物中的水在筒状物内发生整体性流动。如果驱动筒状物2使之继续向后作加速运动时，阀门就会推动被限制在筒状物内的水，使之向后加速。筒状物内的水就会对使它向后加速运动的阀门片3产生一个向前的反作用力(F1_加速)，这个反作用力会进一步传递给船身。筒状物相对于水向后运动时还会由于推动筒状物外的水而受到一个水的正常阻力，使船只再获得一个向前的推力(F1_阻)。

然后，如图4所示，筒状物和其中的水在达到最大的向后速度后会减速，当筒状物内的水的向后的惯性力大于水的正常阻力时，阀门片3会受到向后的净推力。阀门片就会绕着其转轴4向后转动，使阀门向后打开，使筒状物内的水可以自由地或以较小的阻力流出，使阀门和筒状物从而整个船只免受使水减速的一个向后的反作用力(F2_减速＝0)。

如图5所示，筒状物在减速到相对于船身静止后开始向前加速运动，筒状物上的阀门片3在水的阻力下保持开放，不会有水被封闭在筒状物内，从而不会出现阀门对筒状物内的水的加速(不考虑筒壁对水的摩擦)，阀门就不会受到一个由于使筒状物中的水向前加速而出现的向后的反作用力(F2_加速＝0)。筒状物向前运动时所受到的水的阻力(F2_阻)也由于阀门的开放而大大减小(F2_阻＜＜F1_阻)。

然后，如图6所示，筒状物向前的运动速度开始降低，直至相对于船身静止，这一减速过程中筒状物(从而整个船只)也仅受由于阀门的开放而大大减小的水阻力(F2_阻)。

在相对于船身静止后，筒状物会开始相对于船身由前向后加速运动。当筒状物相对于船只周围的水出现一个向后的相对速度后，其上的阀门便会受到水向前的压力，阀门就会关闭，于是重现图3的情况，开始重复上面的过程。

从图3到图6，筒状物完成一次往(运动方向与净推力相反，可称为“推动”)、复(运动方向与净推力相同，可称为“复位”)运动。由上述描述可知，这个过程中船只所受到的向后的反作用力远远小于船只受到的向前的反作用力。即：F2_减速+F2_加速+F2_阻＝F2_阻＜＜F1_阻＜F1_加速+F1_阻。所以，每经过上述一个往复周期船只便会获得一个净的向前的推力，供其克服各种阻力向前运动。

图7为通过筒状物的旋转实现阀门换向的示意图。此图用于显示当船只由需要向前的推力变为需要向后的推力时，只需把筒状物和其中的阀门作为一个整体旋转180度即可实现。此图的船只与图3中所示相同，只是与图3相比此图中的筒状物被旋转了180度。这可通过松动筒状物与船身之间的连接，使筒状物发生180度的转动，然后再重新把筒状物固定紧来实现。

图8和图9为采用双阀门结构的换向阀门。在此图中，每个筒状物都装有两个阀门，后面的(即左侧)的一个为向前打开的阀门9，前面的(即右侧的)一个为向后打开的阀门3。向前打开的阀门9附近安装有永磁铁6，能吸引住此阀门的阀门片。永磁铁6上又缠有电磁线圈7。电磁线圈在通电后能产生与永磁铁方向相反的磁性，以抵消永磁铁的磁性。向后打开的阀门3附近也安装有电磁铁8，通电后能吸引住此阀门的阀门片。

如图8所示，在正常行驶时，船只往往需要向前的推力，故向后打开的阀门正常工作，而向前打开的阀门则在永磁铁6的磁力作用下保持开放状态，不能行使功能。这时整个筒状物中只有向后打开的阀门能行使功能。

如图9所示，当需要向后的推力以减速、停止或倒行时，对电磁线圈7和电磁铁8通电，使电磁线圈7产生磁性以抵消永磁铁6的磁性，从而解除对向前打开的阀门9的约束，使之能正常工作；而电磁铁8产生的磁性则将向后打开的阀门约束起来并使之处于开放状态。这样，筒状物就由只有向后打开的阀门工作变为只有向前打开的阀门工作。对电磁铁7和8停电后，筒状物的打开方向就会回复到图8所示的正常状态。

图10-图12为挡块伸缩式换向阀门。在此图中，位于筒状物筒壁10上的阀门挡块5相对于筒壁10的位置和运动受控于固定在筒壁上的弹簧11和电磁铁12。

如图10所示，当需要向前的推力时，阀门需要向后打开，阀门片3位于挡块5的后方。此时，电磁铁电路断开。如图11所示，当船只转而需要向后的推力时，使电磁铁电路接通，电磁铁产生磁性，吸引挡块上的铁磁体或磁铁，使挡块克服弹簧的阻力缩回筒状物的筒壁10。失去挡块阻挡的阀门片在筒状物向后加速时会受到向前的水压，于是进入挡块的另一侧。如图12所示，在阀门片进入挡块的另一侧后使电磁铁电路断开，挡块在弹簧的作用下会重新伸出到筒状物的内腔，重新回复对阀门片的阻挡作用。但这时，阀门片已位于挡块的前侧，使此阀门换向：由向后打开的阀门(如图10所示)变为向前打开的阀门。

图13为筒状物的汽缸-活塞式驱动。在此图中，以发动机活塞的直线往复运动直接驱动筒状物的直线往复运动。其中共用了两个发动机，每个发动机又各有两个汽缸13。以垂直方向固定在筒状物2上的推杆15又以垂直方向与中介推杆16相联。中介推杆16又与固定在发动机活塞14上的活塞推杆17相联。

两个双汽缸13发动机分别位于筒状物推杆15的两侧，通过彼此相互协调地工作来驱动筒状物的往复运动。前侧(上面的)发动机的一个汽缸通过燃烧燃料推动其上的活塞14向外运动，推动与活塞相联的筒状物2和其推杆15以及后侧发动机的活塞向后运动。当后侧发动机的活塞深入到其汽缸内的某一位置后，其中的一个汽缸会开始燃烧燃料，推动其上的活塞以及筒状物和前侧发动机的活塞向前运动。当前侧发动机的活塞深入到其汽缸内的某一位置后，上次未燃烧的另一个汽缸会开始燃烧燃料，推动其上的活塞以及筒状物和后侧发动机的活塞向后运动，然后由后侧发动机的另一个汽缸燃烧以推动筒状物和发动机活塞的运动。如此反复交替下去，就可以以发动机活塞的直线往复运动驱动筒状物的直线往复运动

图14所示为筒状物的电磁铁-弹性物体式驱动。与筒状物垂直相联的筒状物推杆15与中介推杆16垂直相联。中介推杆的一端(前侧)带有永磁铁19，靠近永磁铁的另一端安装有提供动力的电磁铁20。在中介推杆16的另一侧则安装有弹性物体18，比如弹簧、串联的橡胶球和/或橡胶气球等。电磁铁20通电后产生磁性，排斥中介推杆上的永磁铁19向后运动，永磁铁又带动各推杆和筒状物一起向后运动。运动一定距离后会不再触压电磁铁的触压开关21，使电磁铁电路停电，筒状物等依靠惯性继续运动并不断压缩弹性物体18。筒状物和推杆等停止向后运动后会在弹性物体18的弹力作用下转而向前运动。当向前运动到某个位置后会触压电磁铁的触压开关，使电磁铁通电，产生排斥永磁铁19的磁性，使永磁铁19和推杆以及筒状物等又开始向后的运动。如此反复交替下去，就可以实现筒状物的往复运动。

图15所示为筒状物的转轮式驱动。以人力、风力或发动机或电动机的动力驱动转轮22转动，在转轮上偏离轴心的位置固定一可以转动的偏心杆23，偏心杆的另一端也以可转动的形式固定在中介推杆16上，中介推杆16又与和筒状物固定在一起的筒状物推杆15垂直相联。中介推杆16经轴承结构24固定在位于船身1的滑动轨道25上。当以人力、风力或发动机或电动机的动力驱动转轮22转动时，偏心杆就会带动中介推杆16在滑动轨道25上做往复运动，带动筒状物推杆和筒状物随之一起做往复运动，从而实现对筒状物的往复驱动。另外，也可以省去中介推杆，使偏心杆直接与筒状物推杆以可转动的方式相联，筒状物推杆经轴承结构固定在位于船身或机身的轨道上。

图16所示为筒状物的齿轮式直线驱动。筒状物推杆15上带有一可转动的轨道齿轮26，此轨道齿轮26被限制在位于船身1的带有齿状或链状结构27的轨道25上。发动机或电动机的转轴可直接与轨道齿轮26固定在一起，并同样以可转动的形式套在筒状物推杆15上，也可经其他连接驱动轨道齿轮26。受发动机或电动机驱动而转动的轨道齿轮会在齿状或链状结构27的作用下在转动的同时沿轨道25做平移运动，经筒状物推杆15带动筒状物一起运动。

此图中轨道25为直线型，故筒状物也沿直线做往返运动。在靠近轨道两个端点的某一位置设置停转开关28，在两个端点处设置反转开关29。以电动机驱动为例，当运动的筒状物推杆15或轨道齿轮26接近一个端点时，会触动靠近此端点的停转开关28，使电动机电路断开。然后轨道齿轮26、推杆15和筒状物等以惯性继续向此端点运动。到达此端点处后，触动位于此端点的反转开关29，使电动机电路以反向电流接通，电动机反向转动，从而驱动轨道齿轮在齿状或链状轨道上反向转动，带动推杆和筒状物反向运动。轨道齿轮或推杆反向运动到接近另一个端点时，会触动靠近这一个端点的停转开关28，使电动机电路断开，使轨道齿轮、推杆和筒状物等以惯性继续运动直至到达此端点处。然后触动位于此端点的反向开关29，使电动机转动再次反向，从而使轨道齿轮的转动也再次反向，于是带动推杆和筒状物一起做返回运动，直至再次接近上述第一个端点，然后开始重复上述过程。如此反复循环，就可实现筒状物的往复运动。对于发动机驱动的情况则可以通过让停转开关与离合装置相联，让反转开关与倒档装置相联来实现。

以与此图类似的原理和结构也可使筒状物沿闭合的长方形或近似长方形的轨道(统称环形轨道)做循环运动。此时只需将轨道25变为环形轨道，并使齿装或链状结构也沿轨道的一个内侧铺满即可。此时，不需要电动机或发动机转动的换向，故不再需要停转开关28和反转开关29。当采用环形轨道时，每个轨道上可同时运行多于一个的轨道齿轮及与之相联的推杆和筒状物，以使船只获得更加稳定的推力。对于水中推进的情况，还可以使环形轨道的上半部分位于空气中，使筒状物的返回运动在空气中完成。让筒状物在空气中返回可以更进一步减小返回运动中所受到的阻力，阀门也可以不打开，甚至可以不用带阀门的筒状物而只用一端或中间封闭的筒状物。

图17所示为筒状物的链条-齿轮式驱动。此图与图16所示结构相似，只是发动机或电动机是通过一链条结构30来驱动轨道齿轮26的转动的。发动机或电动机通过其转轴上的齿轮31(或其转轴带动的齿轮)来带动链条30的运动，链条再带动轨道齿轮26的转动，使轨道齿轮在位于船身1或机身的带有齿装或链状结构27的轨道25上发生向前或向后运动，从而带动与轨道齿轮相联的筒状物推杆以及筒状物向前或向后运动。

图18和图19所示为本实用新型的“筒·阀门”式推进装置在飞机上的应用示意图。“筒·阀门”式推进装置在飞机上的设计、结构和工作原理基本与其在船只上的相同或相似，只是船只航行需要的推力主要在水平方向，而飞机飞行则主要需要竖直向上的推力，其次才为水平方向上的推力。为了获得竖直方向上的推力，需要使飞机上的筒状物在竖直方向上做往复运动。水平方向上的推力可以以其他推进装置(比如螺旋桨或平直转桨等)来获得，也可以使飞机同时既安装竖直方向运动的筒状物又安装水平方向运动的筒状物或通过使筒状物的运动方向向水平方向倾斜来实现。图18和图19为飞机通过筒状物的上下往复运动以获得向上推力的示意图。如图18所示，带有多个阀门片3的筒状物2在沿位于机身32的轨道33上向下运动时，阀门片3会在空气的阻力下关闭，从而使飞机由于向下推动空气而受到向上的反作用力。如图19所示，当筒状物2向下运动到一定位置后会转而沿位于机身32的轨道33向上做复位运动。此时，筒状物上的阀门片会在空气阻力和/或自身重力(或其他的力)的作用下向下打开，使筒状物在返回时仅受到较小的空气阻力。这样，筒状物经过这一下一上的一次往复运动就能为飞机提供一个向上的净推力。如此不停地上下往复运动就可以获得持续的升抬力。当去掉其上的筒状物，而仅保留阀门结构时，就成了本新型推进装置的“阀门”式结构。其工作原理与上述相似，只是向上的推力中少了一个使筒状物中的空气向下加速所产生的反作用力。

上述各图中适用于船只的筒状物驱动方式和阀门的结构及换向方法也都可用于飞机上的推进装置。

图20-图22所示为新型推进装置的“筒·活塞”结构示意图。在图20中，推杆从筒状物侧面伸入筒状物内腔与活塞相联。如图所示，推杆15从侧面深入筒状物腔壁10与活塞34相联。活塞34上的阀门片3以可转动的固定点或固定轴35固定在活塞上。当推杆推动活塞在筒状物内向前或向后运动时，阀门片会单向地或开或关，使船只或飞机获得所需要的推力。

在图21中，推杆15沿筒状物2的长度方向伸入筒状物腔内与活塞34的一侧相联。当推杆推动活塞在筒状物内向前或向后运动时，活塞上的阀门片3会单向地或开或关，使船只或飞机获得所需要的推力。

在图22中，推杆或链状或带状物35沿筒状物2的长度方向从两侧同时伸入筒状物腔内分别与活塞34的两侧相联。当推杆或链状或带状物带动活塞在筒状物内向前或向后运动时，活塞上的阀门片3会单向地或开或关，使船只或飞机获得所需要的推力。

图23和图24所示为本实用新型的“阀门”式推进装置在飞机上的应用示意图。其结构和工作原理与图18和图19极为相似，只是去掉了其中的筒状物。在需要向上的推力时，采用向下打开的阀门或使阀门变为只能向下打开，飞机通过阀门的上下往复运动以获得向上的推力。如图23所示，带有多个阀门片3的阀门在沿位于机身32的轨道33上向下运动时，阀门片3会在空气的阻力下关闭，使阀门闭合，整个阀门便以较大的横截面积击打空气，使携带它的飞机获得较大的向上的推力。如图19所示，当阀门向下运动到一定位置后会转而沿位于机身32的轨道33向上做复位运动。此时，阀门上的阀门片会在空气阻力和/或自身重力(或其他的力)的作用下向下打开，使阀门打开，整个阀门便以较小的横截面积击打空气，使携带它的飞机获得较小的向下的推力。这样，阀门经过这一下一上的一次往复运动就能为飞机提供一个向上的净推力。如此不停地上下往复运动就可以获得持续的升抬力。

Claims (14)

1、一种推进装置，其特征在于它包括安装于行进载体上的筒状物和/或控制流体介质流动方向的流向控制机构，在行进载体上设有可驱动筒状物和/或流向控制机构与介质产生相对运动的动力装置。

2、根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于所述的流向控制机构是固定在筒状物内壁或两端的阀门，动力装置驱动筒状物与介质产生相对运动。

3、根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于所述的流向控制机构是在筒状物内或内外运动的活塞，动力装置驱动活塞在筒状物内或筒状物内外运动。

4、根据权利要求3所述的推进装置，其特征在于所述的活塞上设置有阀门，动力装置驱动此带阀门的活塞在筒状物内或筒状物内外运动。

5、根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于所述的流向控制机构是带阀门的片状物，动力装置驱动此带阀门的片状物与介质产生相对运动。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的推进装置，其特征在于动力装置通过推杆驱动筒状物、活塞或片状物运动，推杆的运动轨道为直线轨道或由直线段和/或曲线段组成的闭合轨道。

7、根据权利要求6所述的推进装置，其特征在于当推杆的运动轨道为闭合轨道时，其所驱动的筒状物、活塞或片状物相对于其载体的运动路径也同时为闭合曲线，筒状物或活塞运动的全部或部分行程位于推进介质内。

8、根据权利要求2、4或5所述的推进装置，其特征在于所述的阀门为单向阀门或导通方向可变换为反方向的单向阀门。

9、根据权利要求8所述的推进装置，其特征在于所述的单向阀门为旋启阀，并在阀门的承载体上设置有用以对阀门片旋转方向进行限位的限位挡块，限位挡块设在转轴端或旋转端。

10、根据权利要求9所述的推进装置，其特征在于单向阀门的限位挡块固定于阀门的承载体上或在阀门的承载体内开有安置孔，安置孔内安装有伸缩支撑机构与部分嵌入承载体内的限位挡块相接。

11、根据权利要求10所述的推进装置，其特征在于所述的伸缩支撑机构包括与限位档块相接的弹性体和与弹性体另一端相接的电磁铁组成；所述的限位挡块上设置有与电磁铁相配合的铁磁体或磁铁。

12、根据权利要求1、2、3、4或5所述的推进装置，其特征在于所述的动力装置为以燃料燃烧提供动力的汽缸-活塞式发动机，发动机活塞上直接或间接地固定有推杆，推杆又进一步固定在筒状物、活塞或片状物上，使筒状物、活塞或片状物可随发动机活塞往复运动。

13、根据权利要求1、2、3、4或5所述的推进装置，其特征在于所述的动力装置为发动机或电动机，发动机或电动机的转轴上安装有转轮，转轮上偏离中心的地方固定有可转动的偏心杆，偏心杆的另一端直接或间接地以可转动的方式与推杆相联，推杆又固定在筒状物、活塞或片状物上。

14、一种娱乐或交通工具，其特征在于它使用上述权利要求1、2、3、4或5中任意一种推进装置获得推力。

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