CN204567178U - 一种矢量喷水推进式水陆两用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种矢量喷水推进式水陆两用装置，在驱动轮内安装矢量喷水推进装置，矢量喷水推进装置包括螺旋桨式的辐条、转向装置以及轮架，水流方向的轮内依次安装有螺旋桨式的辐条、转向装置以及轮架，轮同轴安装在动力轴上，螺旋桨式的辐条同轴安装在动力轴上，动力轴穿过轮架自由转动，轮架上安装有转向装置；螺旋桨式的辐条旋转对水体的推动作用将大量的水向轮的轴向方向强制推送，水流经过转向装置使水流方向改变向后喷出，产生反作用力在轮架上。浅的地方使用，安装有本推进装置的车辆，由于转动的螺旋桨在轮内部，在较浅的河底自动使用轮滚动前进的模式前进，而不会对螺旋桨轮产生影响。
Description
技术领域
本实用新型属于水陆两用装置，尤其是一种矢量喷水推进式水陆两用装置。
背景技术
水陆两用汽车概念提出已经很久了，但却一直因为结构复杂，容易损坏、操作难度大等原因不能推广，甚至连高档越野汽车，军用汽车也是不具备此项功能。
经过检索，以下相近技术领域的现有专利技术以及已公开的技术。
一种水陆两用的汽车(CN103085617A)，属于汽车领域。该汽车包括汽车主体、底盘、转向叶片、控制器、直流电机以及四个轮胎；所述四个轮胎的内侧分别设有一个动力叶片；所述控制器包括微处理器、电源电路、CAN总线通讯模块以及电机驱动电路；本实用新型的动力叶片直接设置在轮胎的内侧，与轮胎复合成一体，通过原有的汽车动力系统就可以带动动力叶片转动，从而在水下为汽车前进提供动力。
一种陆上模式和水上模式可运行的水陆两用车(CN 103917387A)，包括：船身；设置在船身中的至少一个间断部(轮舱)；以及至少部分地位于该至少一个间断部(轮舱)中的至少一个可缩回的轮或履带组件。船身是滑行船身；且该至少一个间断部(轮舱)被设置在水陆两用车的船身的前半部中。水陆两用车进一步包括至少一个导管，其通向该至少一个间断部(轮舱)中或在该至少一个间断部处开放，或者设置有通向该至少一个间断部中或在该至少一个间断部处开放的入口且被配置成用于在使用中引导流体离开该至少一个间断部(轮舱)。
一种水陆两用车(CN 102941785A)，属于一种交通工具，主要解决传统车辆功能单一、在突然遭遇暴雨或山洪时无法自救的问题。其结构包括装置、船舱和浮子构成，在装置的后座部分设有底部内凹、边缘平齐的船舱，船舱的的左右侧及后面均设有可折叠伸缩的浮子，浮子全部打开后将船舱四周包围起来。本实用新型结构简单，使用安全、方便，尤其适用于经常出现暴雨及山洪的地区以及水产养殖户使用。
经过分析比较，现有水陆两用车的设计思路主要是在车后部安装螺旋桨类推力结构或轮式推挤方式作为提供水中动力的推进装置，当这些设计普遍存在如下缺点：
⑴机械结构设计复杂，容易出故障，需要对原有汽车动力系统进行改进，增加传动结构，加装转向结构，同时必须加装独立的控制机构，费时费力，对于将轮机械结构传动较难实现，而且行驶时容易造成轮内万向传动过热，造成危险。
⑵容易损坏，螺旋桨容易在汽车行驶时时受到碰撞，在河流中航行也容易受到河底的剐蹭，造成螺旋桨损坏。
⑶浅水区的推挤动力转换问题，野外浅水区由于河底情况不明，可能产生对桨叶的破坏或造成搁浅问题。
⑷造价高昂，一套水下推力装置的设计改装费用至少在数万元左右，难以得到实际推广应用。
⑸额外的推进螺旋桨会在汽车陆地行驶过程中产生额外的阻力，增大油耗。
综上所述，现有的推进装置基本上都存在结构复杂、容易损坏、操作难度大、成本高等问题，难以推广使用。至今，高档越野汽车以及军用汽车也基本上不具备水陆两用功能，但实际的汽车行驶的途中，往往需要经过河流和浅滩等，尤其是遇到恶劣天气还会有城市积水问题，这都会出现将车辆阻隔在道路上，尤其是基础设施不太完善的地方积水问题尤为突显，因此，目前急需开发一种能够推广应用的可以实现汽车水陆两用的推进装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种的矢量喷水推进式水陆两用装置及其工作方法，其结构简单合理，成本低廉，在几乎不增加汽车基本造价前提下，实现汽车的水陆两用功能。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：在轮上安装矢量喷水推进装置，矢量喷水推进装置具体包括螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，在由螺旋桨式辐条推动产生的水流方向上的轮上依次安装有螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，轮架与水流转向装置连接；螺旋桨式的辐条旋转对水体的推动作用将大量的水向轮的轴向方向强制推送，水流经过转向装置使水流方向改变向与轴向方向成一定角度喷出，水流转向装置产生反作用力作用在轮架上，进而使水陆两用装置产生推动力。
而且，所述角度0°＜a＜180°。
而且，矢量喷水推进装置安装在四驱车的四个轮内，或安装在两驱车两侧对称的驱动轮内。
而且，所述水陆两用装置为车、船或其他水陆两用装置。
而且，水流转向装置采用斜板百叶状导向器、喷射口状导向器或二者的结合。
而且，所述斜板百叶水流导向器包括外环、内环和固定在外环与内环之间的斜片百叶，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行，车轮前进方向至斜片百叶的平面的角度为5度至175度。
而且，所述喷射口状导向器包括腔体，所述腔体设有进水口和出水口，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度，所述出水口的开口朝向车体行驶方向相反的方向，所述腔体是由进水口到出水口的连通腔体。
而且，所述斜板百叶状导向器、喷射口状导向器二者的结合，包括导向百叶板和设置在导向百叶板一侧的喷射口状导向器，所述百叶板包括外环、内环和固定在外环与内环之间的斜片百叶，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行，所述喷射口状导向器包括腔体，所述腔体设有进水口和出水口，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度；所述出水口的开口朝向车体行驶方向相反的方向；所述腔体是由进水口到出水口的连通腔体。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本装置的采用矢量喷水推进装置可以安装在四驱车的四个轮或两驱车的两个驱动轮上，对于四驱车，车辆在水中可以获取动力后实现车辆水中的转向和前进双重功能；对于两驱车，可以安装在两个前动力轮中，前轴主动轮对导向喷口进行调整实现水中转向、前进双重功能。
2、本装置的结构简单，维护简便，实现方便，可以实现涉水、渡水功能，而且可以适用于水体较浅的地方使用，安装有本推进装置的车辆，由于转动的螺旋桨在轮内部，在较浅的河底自动使用轮滚动前进的模式前进，而不会对螺旋桨轮产生影响。
3、本装置在四驱车的四个轮上均设有推进装置，分别单独提供动力，装置嵌入轮内部，减小了现有技术中的螺旋桨结构可能被异物缠绕后造成的停机的风险。
4、使用本实用新型无需对装置的传动结构进行调整，造价较低，便于推广，而且安装本实用新型推进装置不影响装置的外观美观，没有加大风阻系数的外形部件，不影响对整车外观的进一步设计。
附图说明
图1为矢量喷水推进装置剖面图(向轮内侧喷水方式)；
图2为斜板百叶状导向器示意图(向轮内侧喷水方式)；
图2a为斜板百叶状导向器正视图；
图2b为斜板百叶状导向器的中剖示意图；
图3为喷射口状导向器示意图(向轮内侧喷水方式)；
图3a为喷射口状导向器上立面(向轮内侧喷水方式)；
图3b为喷射口状导向器下立面(向轮内侧喷水方式)；
图3c为喷射口状导向器侧立面(向轮内侧喷水方式)；
图4为矢量喷水推进装置剖面图(向轮外侧喷水方式)；
图5为斜板百叶状导向器示意图(向轮外侧喷水方式)；
图5a为斜板百叶状导向器正视图；
图5b为斜板百叶状导向器的中剖示意图；
图6为喷射口状导向器示意图(向轮外侧喷水方式)；
图6a为喷射口状导向器上立面(向轮外侧喷水方式)；
图6b为喷射口状导向器下立面(向轮外侧喷水方式)；
图6c为喷射口状导向器侧立面(向轮外侧喷水方式)；
图7为矢量喷水推进装置组装示意图；
图8为力学矢量分解方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种矢量喷水推进式水陆两用装置，水陆两用装置为车、船或其他安装有驱动轮的水陆两用的载体装置，在轮内安装矢量喷水推进装置，矢量喷水推进装置包括螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，在水流方向上的轮内依次安装有螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，轮架上安装有水流转向装置；螺旋桨式的辐条旋转对水体的推动作用将大量的水向轮的轴向方向强制推送，水流经过转向装置使水流方向改变向与轴向方向成一定角度喷出，该角度大于0°且小于180°，水流转向装置产生反作用力作用在轮架上。
转向装置采用斜板百叶状导向器、喷射口状导向器或采用斜板百叶状导向器与喷射口状导向器二者的结合。
矢量喷水推进装置安装在四驱车的四个轮内，或在两驱车两侧对称的驱动轮内安装。
实施例1
参见附图1至附图3所示结构，向轮内侧喷水方式，矢量喷水推进装置的具体结构为：
矢量喷水推进装置包括轮胎(1)、轮毂(2)、螺旋桨形状的辐条(3)、可以转动并且传输动力的轮轴(4)、连接轮轴固定盘的螺栓(5)、斜板百叶状导向器(7)、喷射口状导向器(8)、固定的轮架(9)
本实用新型的轮毂(2)的支撑辐条被设计成螺旋桨形状的辐条(3)，可以转动并且传输动力的轮轴(4)通过连接轮轴固定盘螺栓(5)与轮毂(2)相连，固定的轮架(9)与斜板百叶状导向器(7)连接，固定的轮架(9)与喷射口状导向器(8)连接在一起。百叶状水流导向器(7)与喷射口状导向器(8)与轮毂边缘(6)紧密接触，并不连接。
请同时参考图2，斜板百叶状导向器由(7)导向器外环(701)、百叶导向片(702)、导向器内环(703)组成，导向器内环(701)与导向器外环(703)通过百叶导向片(702)连接，斜板百叶状导向器的百叶导向片可以为一片或多片，百叶导向片是与动力轴的轴向成一定角度的片状结构构成，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行。
请同时参考图3，喷射口状导向器腔体(8)由喷口内环(801)、上立面(803)、侧立面(804)、下立面(805)、进水口(802)和出水口(806)组成，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度。所述出水口的开口朝向车体后方。所述腔体由进水口(802)到出水口(806)为连通腔体。水流由进水口(802)流入喷射器内，经转向后再由出水口(806)喷出。
百叶状水流导向器由导向器外环(701)与喷射口状导向器外环(807)连接。
本装置的轮毂的辐条设计成螺旋桨结构，轮转动时，利用螺旋桨的对水体的推动作用将大量的水向轮的轴向方向(图示水流方向)强制推送，当顺着轮毂轴向运动的水遇到百叶状的导向器(7)后产生转向，同时对斜板百叶状导向器各百叶导向片产生反作用力，反作用力通过百叶导向片汇集到导向器内环(703)后进一步传到到与导向器内环(703)连接的轮架(9)上，同样，通过斜板百叶状导向器(7)后的水经过喷射口状导向器(8)后喷出，再次产生反作用力，反作用力同样传导到与喷射口状导向器连接的轮架(9)上，与斜板百叶状导向器(7)产生的反作用力共同作用于轮架(9)，使装置产生向前的推动力。
实施例2
参见附图4至附图6所示结构，向轮外侧喷水方式，矢量喷水推进装置的具体结构为：
矢量喷水推进装置包括轮胎(21)、轮毂(22)、螺旋桨形状的辐条(23)、可以转动并且传输动力的空心轮轴(24)、连接轮轴固定盘的螺栓(25)、斜板百叶状导向器(27)、喷射口状导向器(28)、固定的轮架(29)
本实用新型的轮毂(22)的支撑辐条被设计成螺旋桨形状的辐条(23)，可以转动并且传输动力的空心轮轴(24)通过连接轮轴固定盘螺栓(25)与轮毂(22)相连，固定的轮架前端(29)穿过可以转动并且传输动力的空心轮轴(25)与斜板百叶状导向器(27)连接，固定的轮架前端(29)穿过斜板百叶状导向器(27)后与喷射口状导向器(28)连接在一起。百叶状水流导向器(27)与喷射口状导向器(28)与轮毂边缘(26)紧密接触，并不连接。
请参考图5，斜板百叶状导向器由导向器外环(2701)、百叶导向片(2702)、导向器内环(2703)组成。导向器内环(2701)与导向器外环(2703)通过百叶导向片(2702)连接，斜板百叶状导向器的百叶导向片可以为一片或多片，百叶导向片是与动力轴的轴向成一定角度的片状结构构成，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行。
请参考图6，喷射口状导向器由喷射口状导向器腔体由上立面(2802)、下立面(2803)、侧立面(2804)、进水口(2801)和出水口(2805)组成。所述腔体设有进水口(2801)和出水口(2805)，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度。所述出水口的开口朝向水陆两用装置的后方。所述腔体由进水口(2801)到出水口(2805)为连通腔体，水流由进水口(2801)流入喷射器内，经转向后再由出水口(2805)喷出。
百叶状水流导向器由导向器外环(2701)与喷射口状导向器内环(2806)连接。
本实用新型的轮毂的辐条(23)设计成螺旋桨结构，利用螺旋桨的对水体的推动作用将大量的水向轮的轴向外侧方向强制推送，当顺着轮毂轴向运动的水遇到百叶状的导向器(27)后产生转向，同时对百叶各叶片产生反作用力，反作用力通过百叶叶片汇集到百叶导向器内环(2703)后进一步传到到与百叶内环连接的固定轮架(29)上，同样，通过百叶状转向器(27)后的水经过喷射口状导向器(28)后喷出，再次产生反作用力，反作用力同样传导到固定轮架(29)上，与百叶状水流导向器(27)产生的反作用力共同作用于轮架(29)，使装置产生向前的推动力。
参见图7为矢量喷水推进装置组装示意图：
图中向轮内侧喷水方式下对轮的增加的产生推力的设备，主要由轮毂、斜板百叶状水流导向器、喷射口状导向器以及轮架组成，
水流先由轮毂的螺旋桨式辐条通过旋转产生大量冲击水流，水流首先通过斜板百叶状水流导向器后，水流初步进行转向，转向后的水流流入喷射口状导向器，由喷射口状导向器将轮轴向水流完全转化为朝向车尾的喷射水流，由部件轮毂、百叶状水流导向器、喷射口状导向器以及轮架配合组成的部件就可以将轮转动产生的水流重新定向后向后喷出，从而获得汽车向前的动力，推动汽车在水中向前行驶，2#，4#，5#分别是水流通过不同的组件后转向的方向。
参见附图8所示，力学原理分析：
根据动量守恒定理，M为单位时间流经装置轮毂的水体质量，V为Y方向水流速度
F×t＝M×Vy2-M×Vy1
由于流经装置轮毂的水流在Y轴初速度为零，经导向喷口喷出后速度为V，所以公式经推导为
F×t＝M×Vy2
根据此公式得知，此种动力获取方式效率较高，基本没有传动方面的损耗。动力的大小值决定于发动机功率，功率越大喷水推进效果越好。
同时，此种设计应用于动力转向轮时，向轮内侧喷水方式下，轮在转动装置斜后方喷水时，对水陆两用装置产生转向扭矩，同样可以起到控制水陆两用装置转向的作用，方向盘转向方向与水陆两用装置产生扭矩的方向相同；向轮外侧喷水方式，方向盘转向方向与装置产生扭矩的方向相反。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (7)
1.一种矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：安装有矢量喷水推进装置，矢量喷水推进装置具体包括螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，在由螺旋桨式辐条推动产生的水流方向上的轮上依次安装有螺旋桨式的辐条、水流转向装置以及轮架，轮架与水流转向装置连接。
2.根据权利要求1所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：矢量喷水推进装置安装在四驱车的四个轮内，或安装在两驱车两侧对称的驱动轮内。
3.根据权利要求1所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：所述水陆两用装置为车、船或其他水陆两用装置。
4.根据权利要求1所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：水流转向装置采用斜板百叶状导向器、喷射口状导向器或二者的结合。
5.根据权利要求4所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：所述斜板百叶水流导向器包括外环、内环和固定在外环与内环之间的斜片百叶，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行，车轮前进方向至斜片百叶的平面的角度为5度至175度。
6.根据权利要求4所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：所述喷射口状导向器包括腔体，所述腔体设有进水口和出水口，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度，所述出水口的开口朝向车体行驶方向相反的方向，所述腔体是由进水口到出水口的连通腔体。
7.根据权利要求4所述的矢量喷水推进式水陆两用装置，其特征在于：所述斜板百叶状导向器、喷射口状导向器二者的结合，包括导向百叶板和设置在导向百叶板一侧的喷射口状导向器，所述百叶板包括外环、内环和固定在外环与内环之间的斜片百叶，斜片百叶的长边与轮毂的侧平面平行，所述喷射口状导向器包括腔体，所述腔体设有进水口和出水口，所述进水口平面至出水口平面的角度为5度至175度；所述出水口的开口朝向车体行驶方向相反的方向；所述腔体是由进水口到出水口的连通腔体。
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| JP7446370B2 (ja) | 2022-08-04 | 2024-03-08 | 慎二 永岡 | 車用のホイール |
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