CN203889039U - 船用复合鼓动喷水推进器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的是一种船用复合鼓动喷水推进器，包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓动推进器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓动推进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴贯穿外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。为了实现船舶节能的目的，本实用新型提出了一种新型、高效的船用复合鼓动喷水推进器，相对传统的螺旋桨推进器而言，本实用新型不产生尾旋流，能量损失少，效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种推进器，尤其涉及一种船用复合鼓动喷水推进器。
背景技术
螺旋桨做旋转运动，在推动流体向后运动的同时使流体产生了旋转运动。推动流体向后运动是螺旋桨产生推力所必须的，而尾流的旋转运动完全是一种能量浪费。尾流旋转运动所消耗的能量通常能够达到主机功率的15％以上。此外，普通螺旋桨普遍存在转速高噪声大，迎水面积大对船舶产生较大的阻力，工艺复杂加工制造难度大。近些年喷水推进器取得了显著地发展，与常规螺旋桨相比，喷水推进器具有抗空泡性能优越，并且噪音小等优点。但喷水推进器推进效率普遍偏低。
现有的推进器主要是依靠螺旋桨做旋转运动，在推动流体向后运动的同时使流体产生了旋转运动。推动流体向后运动是螺旋桨产生推力所必须的，而螺旋桨所产生的尾流的旋转运动完全是一种能量浪费。尾流旋转运动所消耗的能量通常能够达到主机功率的15％以上。此外，普通螺旋桨普遍存在转速高噪声大，迎水面积大对船舶产生较大的阻力，工艺复杂加工制造难度大。
国内外已经有很多关于船舶推进器方面的专利，例如美国专利US4102293公布的Devicefor propelling ships，依靠往复轴和叶片的配合运动，可以为船舶提供向前的推力。但依然存在些许不足，首先由于船体向前运动，在推进器张开时逆流前行时，产生较大的阻力，其次在“相扑与急张”的过程中，易产生横向流，这就与螺旋桨旋转流会产生尾旋流相同，也是一种能量的损失，并且其结构相对复杂。
在现如今大力倡导节能减排的大的背景下，开发新型节能推进装置来避免产生不必要的旋转流及横向流成为船舶节能的重要研究课题。
发明内容
本实用新型的目的是为了减少能量损失，提高推进效率，而提供一种船用复合鼓动喷水推进器。
本实用新型的目的是这样实现的：包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓动推进器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓动推进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴贯穿外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。
本实用新型还包括这样一些结构特征：
1.第一鼓动推进器和第二鼓动推进器结构相同，每个鼓动推进器都包括两个鼓动叶片、旋转内轴、旋转轴外壳、每个鼓动叶片的一侧有两个联接环，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转内轴上，两个联接环中间设置有扭转弹簧。
2.第二鼓动推进器的旋转轴中间位置设置平衡针。
3.第一鼓动推进器的两叶片中间位置设置凹槽。
4.旋转轴外壳上设置有与联接环相适应的缺口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在保证船舶航行性能的前提下，采用前、后两个鼓动喷水推进器外加喷水筒协同工作，推动水流沿轴向向后运动，驱动船舶平稳前行并且可以避免横向流动，从而减少能量损失，使用两个推进器的推进效率高；相对传统的螺旋桨推进器而言，本实用新型不会产生尾旋流，能量损失少。
附图说明
图1(a)是安装本实用新型的船舶总体结构示意图，图1(b)是图1(a)船尾局部放大图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型的剖视图；
图4(a)是本实用新型的1号鼓动推进器剖视图，图4(b)是图4(a)的俯视图；
图5(a)是本实用新型的2号鼓动推进器剖视图，图5(b)是图5(a)的俯视图；
图6是本实用新型的1号鼓动推进器刚性连接机构示意图；
图7是本实用新型的2号鼓动推进器刚性连接机构示意图；
图8是本实用新型的1号鼓动推进器两叶片的结构示意图；
图9是本实用新型的2号鼓动推进器两叶片的结构示意图；
图10是本实用新型的旋转轴外壳的结构示意图；
图11是本实用新型的运动状态1；
图12是本实用新型的运动状态2。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
如图1所示：本实用新型的复合鼓动喷水推进器安装在船尾，图1(b)为图1(a)尾部的局部放大图，从图中可以看出推进器外壳与船尾进行无缝衔接，就整体而言具有良好的流场适配性能。
图2给出了复合鼓动喷水推进器的整体结构示意图，喷水筒1上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷水筒1上部分设置有进水口2，喷水筒下部分内侧设置有滑道，第一鼓动推进器4和第二鼓动推进器5通过滑槽6安装在喷水筒1内，第一鼓动推进器4与外往复式主轴7连接，内往复式主轴8贯穿外往复主轴7，内往复主轴8的端部连接第二鼓动推进器5。喷水筒1作为推进器外壳可对内部来流起到整流作用，使内部来流变得更为均匀。水流经进水孔2进入水筒。复合鼓动推进器3在喷水筒1内部做前后往复运动。
图3为本实用新型的剖视图，复合鼓动推进器由第一鼓动推进器4即前鼓动推进器和第二鼓动推进器5即后鼓动推进器组成，滑槽6在喷水筒1上。喷水筒1与船体为一整体，前、后鼓动推进器沿滑槽6分别做前后运动。当推进器向后运动且鼓动叶片完全展开时，鼓动叶片圆盘实现与喷水筒圆形横剖面无缝衔接，最大限度地推动水流向后运动。
图4(a)和图5(a)分别给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的剖视图，均保留一个叶片11、16，旋转轴外壳12、15亦保留一半。外往复式主轴7驱动第一鼓动推进器4前后运动，内往复式主轴8贯穿外往复式主轴7驱动第二鼓动推进器5前后运动。第一鼓动推进器和第二鼓动推进器的扭转弹簧9-1和扭转弹簧9-2的两端分别与两个鼓动叶片的联接环固定连接，给两叶片有相互合拢的趋势，确保主轴向前运动时两叶片能够完全合拢，从而减小相应的流体阻力。第二鼓动推进器5设置有平衡针13，平衡针13用于确保第二鼓动推进器5的两叶片在合拢时能够处于船中处。
图4(b)和图5(b)分别给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的俯视图，当两个鼓动推进器合拢时内部分别出现空腔17及空腔18，当鼓动推进器向后运动时，在空腔17、18内水流的作用下张开，从而推动水流向后运动并提供向前的推力。
图6和图7分别为第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的刚性连接件的结构示意图，对于第一鼓动推进器4，刚性连接件由外往复式主轴7及旋转轴内轴10组成。对于2号鼓动推进器5，刚性连接件由内往复式主轴8、旋转轴内轴14及平衡针13组成。刚性连接件可一体化生产，保证结构的稳固性，旋转轴外壳通过焊接的方式与往复式主轴和旋转轴内轴上下端刚性连接。
图8和图9分别单独给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的的两个叶片的结构示意图，叶片卡槽19、21用来控制鼓动叶片最大张开角，与推进轴弧线吻合。鼓动叶片11与两个宽度不同的联接环20相连，鼓动叶片16与两个宽度不同的联接环22相连，偏内的圆环宽度取偏外圆环宽度的2/3～3/4。由于连接轴较细，偏内的连接轴较短可保证转轴的强度。
图10为鼓动推进器旋转轴外壳12和旋转轴外壳15的结构示意图，第一、第二鼓动推进器的旋转轴外壳12和15的结构基本一样，相应的旋转轴外壳缺口23与相对应的叶片和联接环的连接件宽度相同，但略小于联接环宽度以实现密封防止进水。
图11和图12分别给出了复合鼓动推进器的两种主要运动状态，喷水筒内水流速度为V0，图11是当第一鼓动推进器4即前鼓动推进器以速度V1推动水流向后运动时，第二鼓动推进器5即后鼓动推进器合拢并以速度V2向前运动。图12所示运动状态与图11相反。
由于第二鼓动推进器5的冲程较大，叶片合拢向前运动历时较长，在此过程中无法提供向前的推力，而第一鼓动推进器4在第二鼓动推进器5向前的过程中推动水流向后运动，从而为船舶提供源源不断的推力。而当第二鼓动推进器5向后推动水流向后运动时，第一鼓动推进器4向前运动。
Claims (6)
1.一种船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓动推进器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓动推进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴贯穿外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。
2.根据权利要求1所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述第一鼓动推进器和第二鼓动推进器结构相同，每个鼓动推进器都包括两个鼓动叶片、旋转内轴、旋转轴外壳、每个鼓动叶片的一侧有两个联接环，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转内轴上，两个联接环中间设置有扭转弹簧。
3.根据权利要求2所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：第二鼓动推进器的旋转轴中间位置设置平衡针。
4.根据权利要求2或3所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：第一鼓动推进器的两叶片中间位置设置凹槽。
5.根据权利要求2或3所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述旋转轴外壳上设置有与联接环相适应的缺口。
6.根据权利要求4所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述旋转轴外壳上设置有与联接环相适应的缺口。
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