專利名稱：節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置的制作方法
節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置本發明屬于一種船用機械動力裝置一節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置。今天只要有水的地方都能見到輪船，各式輪船所用機械動力裝置，哪怕是水噴式，說到底都是螺旋槳在作功出力。那么，這種螺旋槳作功出力是否是達到了所有機械動力裝置的最佳狀態了呢？答案一定是否定的，這自然不是這里所能或者所應論述的。這里，要論述的是一種節能型雙腔泵式伸縮直板漿(也可為半徑為R的圓弧，本案設R為無窮大，故稱為直板漿，下同)船用動力裝置，它的主要功能不外乎推動輪船運動，但是，通過對古老的直板轉輪漿進行改造，去粗取精，將它的優勢發揮到極至，同時，依靠機構的巧妙設計，用最小的動、勢能去改變因船運動產生的水流方向所產生的最大的動、勢能給動力裝置以額外的動力能，對輪船作功，故名曰:節能型直板漿船用動力裝置。本發明是通過對古老的直板轉輪漿進行改造之所锝。那么，從對直板轉輪漿的分析可知，它是由動力機帶動一大轉盤及其上每隔一定的弧度固定有一直板漿將水向后撥動，水給直板漿以相應的反作用力，這樣推動輪船向前運動，一般這種結構，只利用了大轉盤直板轉輪漿的下半部分，上半部分的動能是被浪費掉了。這里，假設大轉盤直板轉輪漿逆時針轉動，推動輪船向左運動，本發明將大轉盤直板轉輪漿都完全浸沒于水下(大轉盤外殼的最上端至少在水下0.5米)，大轉盤直板轉輪漿轉動的空間稱為轉輪艙。因此,可將大轉盤按數學坐標系，從右下角(這一角為最大出力角)起按逆時針方向劃成四個象限，分別為1、I1、II1、VI (如
圖1):在第I象限內可知，這里是直板轉輪漿最大出力角，這里自然要將直板漿劃水的面積設置為最大時，它的出力才為最大，為了使所有的推力徑直向后而不使水流流向直板漿的兩側及向下、向上(直板漿會將大部分水劃向上方)而將動能損失，因此在該象限內的兩側及上下各加一板組成一矩形口，且上側面設計成符合直板漿將水劃向上方時所呈現出的弧形，以達到不失動能，達到最大推力且徑直向后；第II象限內，直板漿須克服其上側水的壓力，為此該象限的直板漿面積為最小時受水的壓力為最小，對船動力的損失最小，所以，在該象限內，加個隔水罩，用以阻隔直板漿上側的水給直板漿帶來的水壓，同時，給直板漿從第I象限帶來的水以出路一將隔水罩的空間越變越小，直板漿面積也就越縮越小，，從而將水擠出并使水向后成高壓噴水，在幾乎不損失動能的情況下，增加了船的動力，可見在第II象限內隔水罩如同一水泵的壓縮艙，將一側的水通過擠壓泵向另一側；第III象限內，直板漿的背面將受到上方水壓，這有利于直板漿吸收動能，直板漿劃水的面積設置為最大時，吸收的能為最大。為了更好，更有效地利用這種動能，使其不至于影響從第II象限轉過來直板漿受到阻力，也加一隔水罩，放大其有利面，去掉其不利面，所以，將隔水罩的上方設計多個漏斗狀孔(平行于轉動軸為長邊的矩形狀)，這些孔在接近轉輪艙的上方突然轉向成為以該孔平行于動力軸的中心線為切點，以轉動軸對該點的逆時針切線方向的噴射孔，由于直板漿劃水的面積從第II象限轉過來時為最小，到這里變為最大，且噴射孔對直板漿幾近垂直，即水對直板漿的力矩為最大，以增加動能;第III象限內的隔水罩如同一水泵的吸水艙，只不過是有的放矢的將上方與前方的水壓按設計的方式變成使直板漿對動力軸的最大力矩；并且，為更多地利用這方來水在第II與III象限內的隔水罩的上方設計一平行于水平線的矩形封閉水槽，該水槽的中段上側面有一流線型轉角，可使水順暢的向后流去，而在水槽下惻面同一處有一直角轉角，水槽在過了轉角后上平面漸漸直線向下(下平面仍舊為水平線)，使水槽的出水口上下變窄，使部分水回流，遇到水槽下側面的直角轉角，水流返回向后擠出時，會對隔水罩有一水平方向向前的推力，這個推力遠大于水槽的出水口變窄，使部分水回流所產生向后的推力；第VI象限內，由于裝置向前(左)運動，直板漿受由前向后，由下向上的壓(浮)力，由于裝置向前(左)運動，所以，前者大于后者，直板漿劃水的面積設置為最大時，它的出力為最大，使直板漿向后轉動。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1為本發明的總體構思的主設計圖。圖2為圖1的隔水罩及動力艙布置圖。圖3為圖1的A向放大半剖視圖。圖4為圖6的I向放大視圖。圖5為圖1的B向局部放大視圖。圖6為圖1的C向剖視圖。圖7為圖1的D向局部視圖。圖8為圖1的E向視9為圖1的F向放大剖視圖。圖10為圖6的G向視圖。圖11為圖10的H向剖視圖。圖中，隔水罩I。進水口 2，動力機3，動力傳送構件4，動力軸5，直板漿窩槽軸6，流線型環狀凹槽7，收縮缸直板漿8，活塞式直板漿9，斜向流體動力窗10，動力艙11，大轉盤直板轉輪艙12，漏斗狀切線噴水口 13，動力艙壁14，出水口 15，整流口 16，整流罩17，緊固件18，雙桿彈簧定位板19，墊圈20，緊固件21，壓簧22，活塞式直板漿定位板23，緊固件24，防水罩25，緊固件26，動力軸端蓋27，防滲橡膠圈28，軸承29，定位鍵30，流線型轉角壁31，垂直反作用力壁32，前側機修艙蓋33，防滲件34，緊固件35，動力輸入預設密閉頂艙蓋36，防滲件37，緊固件38，后機修艙蓋39，防滲件40，緊固件41，動力輸入預設密閉前艙蓋42，防滲件43，緊固件44，防垃圾網45，緊固件46。以上流線型線條均指在垂直于動力軸5的平面內，平行平面內為直線；直板漿窩槽軸6上的窩槽，雙桿彈簧定位板19上的雙桿，收縮缸直板漿8，活塞式直板漿9可為半徑為R的同心(軸)圓圓弧狀(見圖1，10)，R的指向與動力軸5轉向必須一致，本案R為無窮大，故稱直板漿，下同。[實施方法]
按前所述，以及物體在水中移動特性，可將隔水罩I設計成圖1圖2所示，且隔水罩I完全沒入水中一定深度，當動力機3帶動動力傳送構件4動力軸5直板漿窩槽軸6逆時針旋轉，帶動收縮缸直板漿8活塞式直板漿9轉動，使該隔水罩I向左運動:在第III象限，此時，隔水罩I上前部進水口 2的高壓水流穿過防垃圾網45后分成兩部分:一部分沿各漏斗狀切線噴水口 13高速噴向各活塞式直板漿9背面頂端，這部分水留存在活塞式直板漿9背面，隔水罩I下前部經進水口 2從漏斗狀切線噴水口 13噴出的高壓水，在離心力及壓簧22 (見圖1，2，3)大轉盤直板轉輪艙12的圓弧艙壁，流線型環狀凹槽7的共同作用下，收縮缸直板漿8活塞式直板漿9的面積越來越大，使動力軸5獲得多份額外動能而高速旋轉；另一部分沿進水口 2向后進到流線型轉角壁31 (見圖1，2，5)，由于水的特性，隔水罩I在此流線型處所受向后的推力F1極為有限，這部分水轉角后進入逐漸變窄的出水口 15，必然有部分因高壓而回流，反沖至垂直反作用力壁32，再反轉往后從出水口 15徑直向后噴出，期間對垂直反作用力壁32形成一很大向前的反作用力F2(且F。=F2-F1 > O)，由于前面的水流是不間斷流入，F1F2的差值Ftl就會不間斷的產生。在第VI象限，活塞式直板漿9在離心力作用下，在收縮缸直板漿8的支撐下面積變為最大，活塞式直板漿9受到向后，向上的水壓，由于隔水罩I向左運動，因此，向后的水壓力來得更大，獲得一逆時針的力矩。在第I象限，除了因為隔水罩I左移帶來向后的水壓力以及活塞式直板漿9在其它幾個象限內所獲得的動力外，主要是依靠動力機3的出力，為了使所有的推力徑直向后而不使水流流向活塞式直板漿9的兩側及向下、向上而將動能損失，因此在該象限內隔水罩I設計成矩形水道整流口 16，且上側面設計成符合活塞式直板漿9將水劃向上方時所呈現出的弧形，達到最大推力且徑直向后。在第1、VI象限隔水罩I兩惻艙壁上圓弧狀均布有若干個進口大出口小、斜向動力軸5轉動方向且呈月形的斜向流體動力窗10，使水流形成順活塞式直板漿9運動方向的高壓水流注，加大對活塞式直板漿9頂端的推力。在第II象限，主要是依靠動力機3的出力，活塞式直板漿9受到在第I象限未拋盡的水的自重力，因此，為了使阻力變為出力，就必須將收縮缸直板漿8活塞式直板漿9面積變為最小時，水的自重力所產生的阻力矩為最小，如果能將這部分水徑直拋向后面，則就可變為出力了，為此，該象限內隔水罩I設計成水泵的壓縮艙:在大轉盤直板轉輪艙12的圓弧艙壁，流線型環狀凹槽7的共同作用下，直至活塞式直板漿9縮進收縮缸直板漿8內，
二者完全退縮進直板漿窩槽軸6的窩槽內，這期間，外力不作功即不損失動力，再將動力軸5和直板漿窩槽軸6的中心軸與大轉盤直板轉輪艙12中心軸的連線與水平線的夾角定為60° ±10°內(本案為60° )，并使直板漿窩槽軸6的圓周弧面在這一角度上與大轉盤直板轉輪艙12的圓弧艙壁無縫轉動接觸，這樣，使活塞式直板漿9面積逐漸縮小為零；將水流徑直擠向后面出水口 15形成更大的推力，并經整流口 16整流罩17徑直推向后面，增大了推力。為了放大動能和動平衡，本發明的隔水罩I由中間一動力艙11加左右兩大轉盤直板轉輪艙12 ( 一個大轉盤直板轉輪艙12也可)組成。大轉盤直板轉輪艙12 (及艙壁兩惻的流線型環狀凹槽7)與所有轉動部件光滑無縫轉動接觸。因為動力軸5的軸心偏心于大轉盤直板轉輪艙12的圓弧艙壁的圓心，為防活塞式直板漿9轉動時自鎖(不會在收縮缸直板漿8內伸縮移動)，直板漿窩槽軸6的窩槽、雙桿彈簧定位板19的雙桿、收縮缸直板漿8和活塞式直板漿9四者可設計成半徑為R的同心(軸)圓圓弧面/桿狀，當R為無窮大時即為直板漿，R的指向應與動力軸轉向一致。因為主要用于輪船的動力輸出裝置，所以為了能應用于大小不同、用途不同的輪船上，在該裝置的前面，頂部加設有動力輸入口預設密閉前艙蓋42和動力輸入口預設密閉頂艙蓋36，通過防水罩25、前側機修艙蓋33和后機修艙蓋39，在動力艙11后部的動力軸5上加裝一對傘形齒輪與來自前面或頂部的外驅動軸連接，以便利用外部的動力源。為了防止水中垃圾經進水口 2流入大轉盤直板轉輪艙12內，對裝置造成不必要的損害在上下進水口 2加裝一與該處流線型外形一致的防垃圾網45。從上所述，將大轉盤式的活塞式直板漿9有的放矢地加一隔水罩I能有效地趨利避害，減輕阻力矩，合理地放大外來有效動、勢能，具有節能效應；其制造也比普通螺旋槳容易的很多，成本就會降低；且因為有流線型隔水罩1(見圖1、2、6、8、9)，其運動阻力小；且能基本隔離活塞式直板漿9劃水的噪聲。主要應用于輪船的動力輸出裝置。
權利要求
1.一種節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征在于:隔水罩由動力艙壁形成的密閉動力艙，前面、頂部、前側、后面分別安裝防滲件后用緊固件固定有動力輸入口預設密閉前艙蓋和動力輸入口預設密閉頂艙蓋、前側機修艙蓋和后機修艙蓋，加上兩側的大轉盤直板轉輪艙組成一外形呈流線型的外殼，隔水罩的每一大轉盤直板轉輪艙(按數學坐標系，從右下角即后下半部起按逆時針方向劃成四個象限，分別為1、I1、II1、VI)是一兩側為垂直壁和與動力軸平行的上部一圓弧內壁組成連體開放式艙壁，該艙壁前半部(第II1、VI象限)上、下有若干個漏斗狀切線噴水口，在前上半部(第III象限)的漏斗狀切線噴水口與再上面的進水口相連通，該進水口在艙壁后上半部(第II象限)的轉角處上一面呈流線型轉角壁，同一轉角處下一面為垂直反作用力壁，與該轉交相連的出水口的上一面逐漸向下變窄，下一面為水平線，該出水口下面的艙壁實體內也有若干個進口大出口小，上下面呈流線型曲面的出水口，所有出水口與上面的整流口相通，整流口外側用緊固件將整流罩固定在隔水罩后上部，在上下進水口用緊固件各固定一與該處流線型外形一致的呈曲面狀的防垃圾網，大轉盤直板轉輪艙兩側垂直內壁在動力軸處對稱有兩流線型環狀凹槽，該凹槽下，圓弧狀均布有若干個進口大出口小，斜向動力軸轉動方向且呈月形的斜向流體動力窗，兩側壁的前下半部(第VI象限)為一大圓弧，后下半部(第I象限)呈四壁圍成的矩形整流口，其上一面呈流線型曲面，動力機放置于隔水罩的動力艙前部，并依次連接動力傳送構件和動力軸，動力軸兩邊各經兩套軸承防滲橡膠圈動力軸端蓋穿過兩大轉盤直板轉輪艙與隔水罩四側壁連接，在動力軸的兩頂端用緊固件將兩防水罩固定于隔水罩的兩側，而在每個大轉盤直板轉輪艙內:與大轉盤直板轉輪艙的艙壁圓弧中心偏心的動力軸通過定位鍵固定住直板漿窩槽軸，直板漿窩槽軸外緣均分(360° /n)的窩槽內底部，都用雙桿彈簧定位板用墊圈緊固件固定在窩槽內，兩壓簧的一端套在雙桿上，壓簧另一端置于活塞式直板漿兩圓柱槽內，活塞式直板漿的活塞狀一端套在收縮缸直板漿內(可將直板漿窩槽軸的窩槽、雙桿彈簧定位板的雙桿、收縮缸直板漿、活塞式直板漿四者設計成半徑為R的同心圓圓弧面/桿狀，當R為無窮大時即為直板漿，R的指向與動力軸轉向一致)，再經緊固件用活塞式直板漿定位板將活塞式直板漿限位在收縮缸直板漿內移動連接，而收縮缸直板漿的兩側在隔水罩的大轉盤直板轉輪艙兩側內壁上兩對稱流線型環狀凹槽內無縫轉動接觸，并帶動活塞式直板漿在大轉盤直板轉輪艙內壁無縫轉動接觸，這樣一種節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置。
2.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:隔水罩由動力艙壁形成的密閉動力艙，前面、頂部、前側、后面分別安裝防滲件后用緊固件固定有動力輸入口預設密閉前艙蓋和動力輸入口預設密閉頂艙蓋、前側機修艙蓋和后機修艙蓋，加上兩側各一個大轉盤直板轉輪艙(也可只有一側的一大轉盤直板轉輪艙，其它構件數也與其相對應)組成一外形呈流線型的外殼，隔水罩的每一大轉盤直板轉輪艙(按數學坐標系，從右下角即后下半部起按逆時針方向劃成四個象限，分別為1、I1、II1、VI)是一兩側為垂直壁和與動力軸平行的上部一圓弧內壁組成連體開放式艙壁。
3.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:該艙壁前上半部(第III象限)有若干個漏斗狀切線噴水口、前下半部有一個漏斗狀切線噴水口，噴水口上(前)方垂直于動力軸的切面為漏斗狀，平行于轉動軸為長邊的矩形狀，這些孔下(后)部在接近轉輪艙 的上(前)方突然轉向成為以該孔平行于動力軸的中心線為切點，以動力軸對該點的逆時針為切線方向的噴射孔，上半部(第III象限)的漏斗狀切線噴水口與再上面的進水口相連通，該進水口在艙壁后上半部(第II象限)的轉角處上一面呈流線型轉角壁，同一轉角處下一面為垂直反作用力壁，與轉角連通的出水口上一面逐漸向下緩慢傾斜變窄，下一面為水平面，該出水口下面的艙壁實體內有若干個進口大出口小，上面呈上凹和下面呈上凸的流線型曲面的出水口，所有出水口與上面的整流口相通，該整流口下一面呈上凸的流線型曲面，在其外側用緊固件將整流罩固定在隔水罩后上部，在上下進水口用緊固件各固定一與該處流線型外形一致呈曲面狀的防垃圾網。
4.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:大轉盤直板轉輪艙兩側垂直內壁在動力軸處對稱各有一流線型環狀凹槽，流線型環狀凹槽下，圓弧狀均布有若干個進口大出口小，斜向動力軸轉動方向且呈月形的斜向流體動力窗，兩側壁的前下半部(第VI象限)為一大圓弧，后下半部(第I象限)呈四壁圍成，口向后的矩形整流口，其上一面呈上凹的流線型曲面(所有流線型均指隔水罩內部垂直于動力軸的平面上，平行于動力軸的平面上均為直線，除隔水罩的外形、呈曲面狀的防垃圾網、整流罩外)。
5.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:動力機放置于隔水罩的動力艙前部，并依次連接動力傳送構件和動力軸，動力軸兩邊各經兩套軸承防滲橡膠圈動力軸端蓋穿過兩大轉盤直板轉輪艙與隔水罩四側壁連接，在動力軸的兩頂端用緊固件將兩防水罩固定于隔水罩的兩側。
6.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:在每個大轉盤直板轉輪艙內:動力軸通過定位鍵固定住直板漿窩槽軸，直板漿窩槽軸外緣上均分(360° /n)有η個窩槽，直板漿窩槽軸與隔水罩的大轉盤直板轉輪艙兩側垂直內壁無縫不滲水光滑轉動接觸。
7.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:每個直板漿窩槽軸的窩槽內底部，用墊圈緊固件固定一雙桿彈簧定位板，兩壓簧的一端分別套在雙桿彈簧定位板的雙桿上，壓簧另一端置于活塞式直板漿兩圓柱槽內。
8.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:活塞式直板漿的活塞狀一端套在收縮缸直板漿內，再經緊固件將活塞式直板漿定位板固定在收縮缸直板漿外側端，將活塞式直板漿限位在收縮缸直板漿內不滲水移動光滑連接，而收縮缸直板漿的兩側加上與兩側成直角的上下面接觸小端面限定在大轉盤直板轉輪艙兩側內壁上兩對稱流線型環狀凹槽內無縫不滲水光滑轉動接觸，并帶動活塞式直板漿在大轉盤直板轉輪艙三側內壁無縫不滲水光滑轉動接觸。
9.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:直板漿窩槽軸的窩槽、雙桿彈簧定位板的雙桿、收縮缸直板漿和活塞式直板漿四者可設計為半徑為R的同心(軸)圓圓弧面/桿狀，R的指向必須與動力軸轉動的方向一致，當R為無窮大時即為直板漿。
10.根據權利要求1所述的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，其特征是:與大轉盤直板轉輪艙圓弧中心軸偏心的直板漿窩槽軸中心軸即動力軸與大轉盤直板轉輪艙圓弧中心軸的連線與水平線的夾角定為60° ±10°內，并使直板漿窩槽軸的外圓周弧面在這一角度上與大轉盤直板轉輪艙的圓弧艙壁無縫轉動接觸。
全文摘要
一種用于輪船動力的節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，動力艙和兩大轉盤直板轉輪艙組成流線型隔水罩完全沒于水中，其前半部上下有幾個漏斗狀切線噴水口，再上為呈水平線的進水口，在經一流線型轉角壁和垂直反作用力壁的轉角后，和其它幾個進口大出口小的出水口一樣與整流口相連，大轉盤直板轉輪艙內，動力機帶動動力軸，固定在偏心的動力軸上的直板漿窩槽軸均分的窩槽內用雙桿彈簧定位板定位兩壓簧，使活塞式直板漿套在收縮缸直板漿內移動，而收縮缸直板漿兩側在大轉盤直板轉輪艙兩側內壁上兩對稱流線型環狀凹槽內轉動，并帶動活塞式直板漿轉動，從而將水泵向后面，這樣一種節能型雙腔泵式伸縮直板漿船用動力裝置，用于輪船的動力輸出。
文檔編號B63H1/32GK103085954SQ20111034035
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者畢文龍 申請人:畢文龍