船用復合鼓動噴水推進器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種船用復合鼓動噴水推進器，包括噴水筒、第一鼓動推進器、第二鼓動推進器、外往復式主軸和內往復式主軸，所述噴水筒上部分是喇叭形狀、下部分是圓柱形狀，噴水筒上部分設置有進水口，噴水筒下部分內側設置有滑槽，第一鼓動推進器和第二鼓動推進器通過滑槽安裝在噴水筒內，第一鼓動推進器與外往復式主軸連接，內往復式主軸貫穿外往復主軸，內往復主軸的端部連接第二鼓動推進器。為了實現船舶節能的目的，本實用新型提出了一種新型、高效的船用復合鼓動噴水推進器，相對傳統的螺旋槳推進器而言，本實用新型不產生尾旋流，能量損失少，效率高。
【專利說明】船用復合鼓動噴水推進器
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種推進器，尤其涉及一種船用復合鼓動噴水推進器。
【背景技術】
[0002] 螺旋槳做旋轉運動，在推動流體向后運動的同時使流體產生了旋轉運動。推動流 體向后運動是螺旋槳產生推力所必須的，而尾流的旋轉運動完全是一種能量浪費。尾流旋 轉運動所消耗的能量通常能夠達到主機功率的15%以上。此外，普通螺旋槳普遍存在轉速 高噪聲大，迎水面積大對船舶產生較大的阻力，工藝復雜加工制造難度大。近些年噴水推進 器取得了顯著地發展，與常規螺旋槳相比，噴水推進器具有抗空泡性能優越，并且噪音小等 優點。但噴水推進器推進效率普遍偏低。
[0003] 現有的推進器主要是依靠螺旋槳做旋轉運動，在推動流體向后運動的同時使流體 產生了旋轉運動。推動流體向后運動是螺旋槳產生推力所必須的，而螺旋槳所產生的尾流 的旋轉運動完全是一種能量浪費。尾流旋轉運動所消耗的能量通常能夠達到主機功率的 15%以上。此外，普通螺旋槳普遍存在轉速高噪聲大，迎水面積大對船舶產生較大的阻力， 工藝復雜加工制造難度大。
[0004] 國內外已經有很多關于船舶推進器方面的專利，例如美國專利US4102293公布的 Device for propelling ships,依靠往復軸和葉片的配合運動，可以為船舶提供向前的推 力。但依然存在些許不足，首先由于船體向前運動，在推進器張開時逆流前行時，產生較大 的阻力，其次在"相撲與急張"的過程中，易產生橫向流，這就與螺旋槳旋轉流會產生尾旋流 相同，也是一種能量的損失，并且其結構相對復雜。
[0005] 在現如今大力倡導節能減排的大的背景下，開發新型節能推進裝置來避免產生不 必要的旋轉流及橫向流成為船舶節能的重要研究課題。
【發明內容】
[0006] 本實用新型的目的是為了減少能量損失，提高推進效率，而提供一種船用復合鼓 動噴水推進器。
[0007] 本實用新型的目的是這樣實現的：包括噴水筒、第一鼓動推進器、第二鼓動推進 器、外往復式主軸和內往復式主軸，所述噴水筒上部分是喇叭形狀、下部分是圓柱形狀，噴 水筒上部分設置有進水口，噴水筒下部分內側設置有滑槽，第一鼓動推進器和第二鼓動推 進器通過滑槽安裝在噴水筒內，第一鼓動推進器與外往復式主軸連接，內往復式主軸貫穿 外往復主軸，內往復主軸的端部連接第二鼓動推進器。
[0008] 本實用新型還包括這樣一些結構特征：
[0009] 1.第一鼓動推進器和第二鼓動推進器結構相同，每個鼓動推進器都包括兩個鼓動 葉片、旋轉內軸、旋轉軸外殼、每個鼓動葉片的一側有兩個聯接環，兩個鼓動葉片分別通過 聯接環交錯套在旋轉內軸上，兩個聯接環中間設置有扭轉彈簧。
[0010] 2.第二鼓動推進器的旋轉軸中間位置設置平衡針。
[0011] 3.第一鼓動推進器的兩葉片中間位置設置凹槽。
[0012] 4.旋轉軸外殼上設置有與聯接環相適應的缺口。
[0013] 與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型在保證船舶航行性能的 前提下，采用前、后兩個鼓動噴水推進器外加噴水筒協同工作，推動水流沿軸向向后運動， 驅動船舶平穩前行并且可以避免橫向流動，從而減少能量損失，使用兩個推進器的推進效 率高；相對傳統的螺旋槳推進器而言，本實用新型不會產生尾旋流，能量損失少。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1 (a)是安裝本實用新型的船舶總體結構示意圖，圖1 (b)是圖1 (a)船尾局部放 大圖；
[0015] 圖2是本實用新型的結構示意圖；
[0016] 圖3是本實用新型的剖視圖；
[0017] 圖4(a)是本實用新型的1號鼓動推進器剖視圖，圖4(b)是圖4(a)的俯視圖；
[0018] 圖5(a)是本實用新型的2號鼓動推進器剖視圖，圖5(b)是圖5(a)的俯視圖； [0019] 圖6是本實用新型的1號鼓動推進器剛性連接機構示意圖；
[0020] 圖7是本實用新型的2號鼓動推進器剛性連接機構示意圖；
[0021] 圖8是本實用新型的1號鼓動推進器兩葉片的結構示意圖；
[0022] 圖9是本實用新型的2號鼓動推進器兩葉片的結構示意圖；
[0023] 圖10是本實用新型的旋轉軸外殼的結構示意圖；
[0024] 圖11是本實用新型的運動狀態1 ;
[0025] 圖12是本實用新型的運動狀態2。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0027] 如圖1所示：本實用新型的復合鼓動噴水推進器安裝在船尾，圖1 (b)為圖1 (a)尾 部的局部放大圖，從圖中可以看出推進器外殼與船尾進行無縫銜接，就整體而言具有良好 的流場適配性能。
[0028] 圖2給出了復合鼓動噴水推進器的整體結構示意圖，噴水筒1上部分是喇叭形狀、 下部分是圓柱形狀，噴水筒1上部分設置有進水口 2,噴水筒下部分內側設置有滑道，第一 鼓動推進器4和第二鼓動推進器5通過滑槽6安裝在噴水筒1內，第一鼓動推進器4與外 往復式主軸7連接，內往復式主軸8貫穿外往復主軸7,內往復主軸8的端部連接第二鼓動 推進器5。噴水筒1作為推進器外殼可對內部來流起到整流作用，使內部來流變得更為均 勻。水流經進水孔2進入水筒。復合鼓動推進器3在噴水筒1內部做前后往復運動。
[0029] 圖3為本實用新型的剖視圖，復合鼓動推進器由第一鼓動推進器4即前鼓動推進 器和第二鼓動推進器5即后鼓動推進器組成，滑槽6在噴水筒1上。噴水筒1與船體為一 整體，前、后鼓動推進器沿滑槽6分別做前后運動。當推進器向后運動且鼓動葉片完全展開 時，鼓動葉片圓盤實現與噴水筒圓形橫剖面無縫銜接，最大限度地推動水流向后運動。
[0030] 圖4(a)和圖5(a)分別給出了第一鼓動推進器4及第二鼓動推進器5的剖視圖， 均保留一個葉片11、16,旋轉軸外殼12、15亦保留一半。外往復式主軸7驅動第一鼓動推進 器4前后運動，內往復式主軸8貫穿外往復式主軸7驅動第二鼓動推進器5前后運動。第 一鼓動推進器和第二鼓動推進器的扭轉彈簧9-1和扭轉彈簧9-2的兩端分別與兩個鼓動葉 片的聯接環固定連接，給兩葉片有相互合攏的趨勢，確保主軸向前運動時兩葉片能夠完全 合攏，從而減小相應的流體阻力。第二鼓動推進器5設置有平衡針13,平衡針13用于確保 第二鼓動推進器5的兩葉片在合攏時能夠處于船中處。
[0031] 圖4(b)和圖5(b)分別給出了第一鼓動推進器4及第二鼓動推進器5的俯視圖， 當兩個鼓動推進器合攏時內部分別出現空腔17及空腔18,當鼓動推進器向后運動時，在空 腔17、18內水流的作用下張開，從而推動水流向后運動并提供向前的推力。
[0032] 圖6和圖7分別為第一鼓動推進器4及第二鼓動推進器5的剛性連接件的結構示 意圖，對于第一鼓動推進器4,剛性連接件由外往復式主軸7及旋轉軸內軸10組成。對于2 號鼓動推進器5,剛性連接件由內往復式主軸8、旋轉軸內軸14及平衡針13組成。剛性連 接件可一體化生產，保證結構的穩固性，旋轉軸外殼通過焊接的方式與往復式主軸和旋轉 軸內軸上下端剛性連接。
[0033] 圖8和圖9分別單獨給出了第一鼓動推進器4及第二鼓動推進器5的的兩個葉片 的結構示意圖，葉片卡槽19、21用來控制鼓動葉片最大張開角，與推進軸弧線吻合。鼓動葉 片11與兩個寬度不同的聯接環20相連，鼓動葉片16與兩個寬度不同的聯接環22相連，偏 內的圓環寬度取偏外圓環寬度的2/3?3/4。由于連接軸較細，偏內的連接軸較短可保證轉 軸的強度。
[0034] 圖10為鼓動推進器旋轉軸外殼12和旋轉軸外殼15的結構不意圖，第一、第二鼓 動推進器的旋轉軸外殼12和15的結構基本一樣，相應的旋轉軸外殼缺口 23與相對應的葉 片和聯接環的連接件寬度相同，但略小于聯接環寬度以實現密封防止進水。
[0035] 圖11和圖12分別給出了復合鼓動推進器的兩種主要運動狀態，噴水筒內水流速 度為V0,圖11是當第一鼓動推進器4即前鼓動推進器以速度VI推動水流向后運動時，第二 鼓動推進器5即后鼓動推進器合攏并以速度V2向前運動。圖12所示運動狀態與圖11相 反。
[0036] 由于第二鼓動推進器5的沖程較大，葉片合攏向前運動歷時較長，在此過程中無 法提供向前的推力，而第一鼓動推進器4在第二鼓動推進器5向前的過程中推動水流向后 運動，從而為船舶提供源源不斷的推力。而當第二鼓動推進器5向后推動水流向后運動時， 第一鼓動推進器4向前運動。
【權利要求】
1. 一種船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：包括噴水筒、第一鼓動推進器、第二鼓 動推進器、外往復式主軸和內往復式主軸，所述噴水筒上部分是喇叭形狀、下部分是圓柱形 狀，噴水筒上部分設置有進水口，噴水筒下部分內側設置有滑槽，第一鼓動推進器和第二鼓 動推進器通過滑槽安裝在噴水筒內，第一鼓動推進器與外往復式主軸連接，內往復式主軸 貫穿外往復主軸，內往復主軸的端部連接第二鼓動推進器。
2. 根據權利要求1所述的船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：所述第一鼓動推進 器和第二鼓動推進器結構相同，每個鼓動推進器都包括兩個鼓動葉片、旋轉內軸、旋轉軸外 殼、每個鼓動葉片的一側有兩個聯接環，兩個鼓動葉片分別通過聯接環交錯套在旋轉內軸 上，兩個聯接環中間設置有扭轉彈簧。
3. 根據權利要求2所述的船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：第二鼓動推進器的 旋轉軸中間位置設置平衡針。
4. 根據權利要求2或3所述的船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：第一鼓動推進 器的兩葉片中間位置設置凹槽。
5. 根據權利要求2或3所述的船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：所述旋轉軸外 殼上設置有與聯接環相適應的缺口。
6. 根據權利要求4所述的船用復合鼓動噴水推進器，其特征在于：所述旋轉軸外殼上 設置有與聯接環相適應的缺口。
【文檔編號】B63H11/06GK203889039SQ201420282664
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】胡安康, 侯立勛, 王超, 韓鳳磊, 汪春輝, 楊放青 申請人:哈爾濱工程大學