專利名稱：傘式推進器的制作方法
技術領域：
本發明涉及船舶航行應用的一種新型推進器。
當今國內外船舶航行推進器仍為螺旋槳推進器。這種推進器結構簡單，體積小，但推力小，航行速度慢。長期的實踐證明，螺旋槳推進器具有很大的局限性，難于提高航行速度。此外，螺旋槳推進器易被水中的藤、草類等絞纏，影響使用效果，甚至產生故障。
本發明之目的在于主要為船舶航行提供一種新型高效推進器—傘式推進器，以取代傳統的螺旋槳推進器。這種新型推進器能克服傳統的螺旋槳推進器的缺點，并且不象螺旋槳推進器那樣具有局限性，在動力不變的前提下，使船舶航行速度大幅度提高(提高1～5倍)。
本發明為一種傘式推進器，其結構包括支架4及固裝在支架4上的軸承9和12，偏心輪軸10和固裝在偏心輪軸10上的偏心輪8，動力齒輪6(或皮帶輪)，偏心輪軸10與支架4相連接的軸承5以及由框架11，固裝在框架11兩頭的軸承7和框架11剛性連接的外套管15，裝配在外套管15里面的內套管16，用鉸鏈18連接在內外套管端蓋上的支撐桿20和傘骨19及傘骨19，支撐桿20和尼龍膠布14組裝成的傘具等構成的主體部件。
圖1—傘式推進器和舵葉在船體的位置及分布示意圖。
圖2—傘式推進器和舵葉在船體后視的分布示意圖。
圖3—傘式推進器結構原理示意圖(主視圖)。
圖4—傘骨及尼龍線分布示意圖。
圖5—圖3(主視圖)俯視示意圖。
圖6—圖3(主視圖)左視示意圖。
圖7—A～A剖視示意圖。
以上各附圖均未按比例畫。
本發明傘式推進器是這樣實現的如圖1，3，5，6，所示，將一支架4固定在船體1的后端的中間位置(或按需要固定在別的地方)在支架4上的適當位置固裝兩組(每組4只)滾柱軸承9和12及一偏心輪軸10，偏心輪軸10的兩端均裝有軸承5與支架4連接，在偏心輪軸10上的適當位置固裝一偏心輪8和一動力齒輪6(或皮帶輪)，在框架11的兩頭各固裝一滾柱軸承7，在框架11的一端剛性連接一外套管15，在外套管15里面裝有一可以移動的內套管16，在內外套管的另一端均固裝一端蓋21和17，在外套管端蓋17上用鉸鏈18連接傘骨19，在內套管端蓋21上用鉸鏈18連接支撐桿20，在傘骨19的適當位置以鉸鏈18連接支撐桿20的另一頭，形成傘具的骨架。在傘具骨架的表面和外套管15的表面均用尼龍膠布14包裹，傘骨兩面的尼龍膠布14將尼龍線22夾在中間并縫成一體，并在外套管15通入船體1處采用底層與表層均用橡膠板13將外套管15表面的尼龍膠布14夾在中間固緊在船體1外墻的入口處，以防止水滲漏進船體1里面。由框架11，內外套管16和15及其端蓋21和17，支撐桿20和傘骨19及尼龍膠布14等組裝成一個獨立部件(稱之為主體部件)。將主體部件安裝在支架4上，即將框架11兩頭的軸承7與偏心輪8相接觸，支架4上的兩組滾柱軸承9和12剛好支撐并約束主體部件(如圖3，6，7所示)。偏心輪軸10和偏心輪8在框架11的中間并且可以作旋轉運動，通過偏心輪8的擠推力作用實現主體部件的往復直線運動。
本發明傘式推進器是這樣工作的如圖3所示，由發動機帶動動力齒輪6(或皮帶輪)轉動，偏心輪軸10和偏心輪8即同時轉動，偏心輪8轉動的擠推力通過固裝在框架11兩頭的滾柱軸承7迫使在支架4上固裝的軸承組9和12支撐和約束下的主體部件作往復直線運動傘具在介質(水或空氣)阻力作用下及時張開與收攏對船體1產生間斷性推力。由于上下兩個偏心輪8的偏心位置正好相反(如圖3，5所示)，從而使兩個主體部件作方向相反的往復直線運動，即一個為進程時，另一個則為回程。偏心輪軸10每轉一周，每一個偏心輪8都迫使所在的主體部件完成一次往復直線運動(注也可以用曲柄連桿機構實現主體部件的往復直線運動)。偏心輪軸10每轉一周總有一個主體部件在推動船體1前進(可以說推動船體1前進是連續性的)，實現船舶的航行。
隨著船體1吃水深淺的不同，可分為三種情況一是兩個傘式推進器的傘具完全浸在水中則推動船體1前進的力可視為連續的，較均勻的；二是如果上面一個傘式推進器的傘具部分浸在水中則推動船體1前進的力大小相間；三是如果上面一個傘式推進器的傘具完全裸露在水面上則推動船體1前進的力較第二種情況更為明顯的大小相間。全裸在水面上的傘具也同樣能對船體1產生推力，因為傘具同樣能及時張開與收攏，只是介質由水換成了空氣阻力變小，所產生的推力也變小而已。總之，不管船體1的吃水深淺如何，始終有一個推進器的傘具完全浸在水中。對船體1前進的推力是否均勻對船舶航行是無關緊要的。
傘式推進器較螺旋槳推進器有顯著進步螺旋槳推進器的工作原理和電風扇是一樣的，電風扇已眾所周知。螺旋槳對船體能產生推力是由于葉片和旋轉軸有一夾角，并且這一夾角必須適當。當夾角為90°時即葉片和旋轉軸相互垂直時，葉片的吃水量為零，葉片在原地空轉，對船體不產生推力，螺旋槳的旋轉阻力最小；當夾角為0°時，即葉片和旋轉軸平行時。葉片的吃水量最大，但對船體前進不產生推力，而且螺旋槳的旋轉阻力最大，白白地浪費動力。由此可見，夾角必須大于0°小于90°才能對船體前進產生推力。夾角由大到小，葉片的吃水量則由小到大，葉片受到阻力即葉片產生的推力由小到大。這里必須明確地指出，葉片吃水產生的推力并非等于對船體前進的推力，對船體前進的推力是葉片產生的推力的一部分，即是一個分力，這個分力始終小于葉片產生的推力。顯然，夾角由大到小，葉片產生的推力則由小到大而對船體前進的推力所占葉片產生推力的百分比由大到小。所以夾角必須適當，既要考慮到葉片的吃水量又要考慮到分力所占的百分比，這是一對矛盾，這就是螺旋槳推進器具有很大局限性的主要原因。其次，螺旋槳的葉片一般為三片，均勻分布在同一園周上，葉片之間須有適當的空隙，以便介質(水)的及時補充，這就是說葉片的工作面積有限，這也是螺旋槳推進器局限性的一個方面。再說螺旋槳的轉速也不能無限制地提高，轉速高了，葉片間的間隙就得加大，這樣就減少了葉片的工作面積。所以說螺旋槳推進器推力小，航行速度慢，具有很大的局限性。綜上所述，螺旋槳推進器對動力的利用率不高。這就是螺旋槳推進器存在的實質性問題。
傘式推進器能克服螺旋槳推進器的缺點，不存在螺旋槳推進器那樣的局限性問題第一、傘式推進器效率高，傘具所產生的推力全部為船體前進的推力，不存在分力的問題；第二、傘式推進器往復直線運動的行程較長在同樣一轉的情況下其行程比螺旋槳三片葉片吃水寬度之和大得多。從吃水量來說，同樣一轉，傘式推進器進程時傘具從張開到收攏這一段近似園柱體水量比螺旋槳三片葉片吃水量之和要大得多；第三、傘式推進器的傘具不象螺旋槳的葉片之間留有空隙，它是封閉的，其工作面積(指傘具張開的投影面積，不是指推水的表面積)比螺旋槳三片葉片之和要大得多，并且具有充分的時間補充介質(水或空氣)便于提高往復運動速度；第四、提高傘式推進器的效率的幾個途徑的獨立性強一是增加往復行程的距離；二是增加工作面積；三是提高往復運動的速度。這三個方面可同時增加，也可以單獨增加其中的一個或二個方面。
幾點說明第一、傘式推進器效率高，工作可靠。
如圖3所示，偏心輪8每轉一周推進器主體部件作一次往復直線運動，主體部件開始作進程運動時，外套管15前進，內套管16還未受到推力，由于介質(水或空氣)的阻力而靜止不前，傘具便即時張開，等外套管15前進到傘具完全張開時，內套管16也正好受到框架11的推力便和外套管15一齊作進程運動。在主體部件開始作回程時，內套管16未受到回程拉力，在介質(水或空氣)的阻力作用下傘具即時收攏，這時內套管16受到外套管15的拉力便一齊作回程運動。由于介質(水或空氣)阻力的作用傘具即時張開與收攏，工作可靠。在空氣中由于運動速度快，傘具同樣能及時張開與收攏。此外，在結構上加以控制，傘具在沒有介質阻力作用的情況下也同樣能即時張開與收攏(圖中未畫出控制結構)。
第二、傘式推進器結構簡單，工藝要求低，容易制造，支架4和框架11均可焊接配裝而成(可用角鐵焊接，但與軸承9和12接觸的軌道要求平直，光滑需上機床加工，偏心輪8在不影響強度的前提下應除去不必要部分以減少其質量，偏心輪軸10與偏心輪8最好采用花鍵裝配，除偏心輪軸10兩頭軸承5外，其他軸承可用機床或汽車大修中換下來的(報廢)軸承，這種軸承在這種地方還可以用相當長的時間。傘骨19數量以12根為宜，并且在傘骨之間，支撐桿之間均用適當數量的尼龍線22連接(如圖4所示)傘具的制作可參照晴雨布傘的鉸鏈連接辦法。傘式推進器開發費用低幾千元即可，舊船改造也容易，工作量小。(注不會給舵葉帶來影響)。
第三、某些部位的潤滑問題，傘具的鉸鏈18和內外套管的磨擦部位的潤滑可在制作時一次性加夠潤滑劑，其他部位可定時加潤滑油。
第四、如圖3，5所示由于兩個偏心輪8的位置正好相反，相距較近，作旋轉運動時其質量慣性力大小相等，方向相反，相互抵消，運動平穩，即使有點振動，對在水上航行無關緊要。
零件序號1—船體 2—傘式推進器 3—舵葉4—支架 5—軸承6—動力齒輪(或皮帶輪) 7—軸承8—偏心輪 9—軸承 10—偏心輪軸11—框架12—軸承 13—橡膠板14—尼龍膠布 15—外套管16—內套管 17—外套管端蓋 18—鉸鏈19—傘骨20—支撐桿 21—內套管端蓋22—尼龍線
權利要求
1.一種主要用于船舶航行的傘式推進器，包括支架4及固裝在支架4上的軸承9和12，偏心輪軸10和固裝在偏心輪軸10上的偏心輪8，動力齒輪6(或皮帶輪)，偏心輪軸10與支架4相連接的軸承5以及由框架11，固裝在框架11兩頭的軸承7，和框架11剛性連接的外套管15，裝配在外套管15里面的內套管16，用鉸鏈18連接在內外套管端蓋上的支撐桿20和傘骨19及傘骨19，支撐桿20和尼龍膠布14組裝成的傘具等構成的主體部件，其特征是(1)在外力作用下，傘式推進器的主體部件產生往復直線運動，并且在介質(水或空氣)阻力作用下傘具及時張開與收攏；(2)傘具在介質(水或空氣)阻力作用下，在作進程運動時即時張開產生與進程方向相反的推力，作回程運動時即時收攏，不產生推力。
2.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征是，在支架4上的適當位置固裝有適當組數和適當數量的軸承9和12，用于支撐并約束主體部件，使其在偏心輪8旋轉的擠推力作用下只能作往復直線運動。
3.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征是在主體部件的框架11的兩端均固裝一軸承7與偏心輪8相接觸，偏心輪軸10和偏心輪8均在框架11的中間作旋轉運動，偏心輪8旋轉的擠推力是通過軸承7使主體部件作往復直線運動。
4.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征是，主體部件中的外套管15里面裝有一可以移動的內套管16，其移動距離由框架11和外套管15控制。
5.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征是，將支撐桿20和傘骨19用鉸鏈18連接在內外套管的端蓋上，在傘骨19的適當位置用鉸鏈18連接支撐桿20的另一頭，并用尼龍膠布14包裹在傘具骨架和外套管的表面，使其成為一個不透水的封閉整體。
6.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征，是在外套管15通向船體1外面的通道口周圍用兩塊橡膠13將包裹在外套管15表面的尼龍膠布14夾在中間固緊在船體1的外墻上以防止水滲漏進船體1里面。
7.根據權利要求1所述的傘式推進器，其特征是，在偏輪軸10上的適當位置固裝一動力齒輪6(或皮帶輪)與動力源連接以帶動傘式推進器工作。
全文摘要
一種主要用于船舶航行的傘式推進器，這種推進器是通過其主體部件在外力作用下作往復直線運動時傘具的即時張開與收攏所產生的推力全部用于推動船體前進的一種新型高效推進器，克服了傳統的螺旋槳推進器的缺點，在動力不變的前提下大幅度的提高船舶的航行速度(提高1～5倍)，并且結構簡單，工藝要求低，容易制造，工作可靠，舊船改造方便，可取代傳統螺旋槳推進器。
文檔編號B63H1/00GK1127716SQ9510018
公開日1996年7月31日 申請日期1995年1月27日 優先權日1995年1月27日
發明者黃成生, 黃烜峰 申請人:黃成生