專利名稱：離心推進器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種以周圍的水為介質(zhì)用噴射即反作用原理作為船舶的推進與操舵裝置技術領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的普遍使用的船舶推進器首推螺旋槳，螺旋漿工作時，其主軸、葉片座及支承物在水中產(chǎn)生一定的阻力，而其產(chǎn)生的離心力(離心力大小與葉片螺旋角的大小成正比)無法轉(zhuǎn)化為推力。螺旋槳工作時，主要靠離葉片根部較遠的部位高強度作功，葉片根部和端部線速度相差很大，甚至致使根部葉片間隙間產(chǎn)生回流而形成阻力，從而由于上述種種原因使得傳統(tǒng)的螺旋槳推進器工作效率偏低，大約只有80％左右。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種高效率的離心推進器。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，參見圖1～2，一種離心推進器，它具有主軸(5)，同軸線套接在主軸(5)上的葉輪(3)和帶有軸向進水口(6)與徑向出水口(1)的外殼(2)，其中主軸(5)通過軸承裝置在進水口(6)軸向?qū)耐鈿?2)殼體上，此外，它還具有一個帶徑向吸水口(9)和軸向出水口(7)的吸水箱(8)，所述吸水箱(8)的出水口(7)的口徑大小與上述外殼(2)的進水口(6)的口徑大小匹配，吸水箱(8)之箱體與外殼(2)之殼體通過螺栓(4)軸向?qū)盈B連接，使吸水箱(8)的出水口(7)與外殼(2)的進水口(6)同軸線管通連接并使吸水箱(8)的吸水口(9)與外殼(2)的排水口(1)彼此開口朝向相反。上述外殼(2)的排水口(1)的管心線與上述葉輪(3)之輪軸即主軸(5)的對應截面徑線重疊。由此構(gòu)成的本發(fā)明的這種離心推進器由于如上述除具有傳統(tǒng)葉輪泵水結(jié)構(gòu)外還具有一個附加的吸水箱，該吸水箱的吸水口與輪殼體的排水口開口朝向相反，當離心葉輪工作時，它在推進器殼體的控制下吸入水與排出水所產(chǎn)生的反作用力方向相同，從而構(gòu)成一種推動合力。根據(jù)牛頓第三定律，此時吸水口與排水口分別產(chǎn)生的吸力和推力有多大，與此同時產(chǎn)生的拉力和反推力就有多大，此外，本設計的離心推進器沒有水下工作的軸承裝置，若將推進器安裝時使其能在一定角度范圍轉(zhuǎn)動就可替代傳統(tǒng)的舵機構(gòu)，使用壽命也因結(jié)構(gòu)簡化而延長。如若將其安裝時作180°可旋轉(zhuǎn)調(diào)整，則可以使之實現(xiàn)進退不掉頭，若同時在船兩側(cè)對應加裝推進器，則尤其適用于要求作快速反應的軍用艦艇。同時又由于上述本設計的離心推進器的外殼的排水口管心線與葉輪輪軸的對應面徑線重疊，即排水口設在殼體徑向一側(cè)，其整體主視圖呈圖2所示的國字形(也可以呈如圖4～6所示的凸字形)而非b字形傳統(tǒng)殼體從而使得本設計的離心推進器的工作效率大幅提高，達到90％以上。本設計的離心推進器的效率的確認依據(jù)如下參見圖3所示的傳統(tǒng)水泵工作時的力學線性圖示。葉輪旋轉(zhuǎn)一周所排出的介質(zhì)最遠的要繞葉輪所在泵體內(nèi)腔360°周邊距離才能達到第一排箭頭位置，其所付出的作用力角度總和為64980°。圖6為本水泵工作時的力學線性圖示，它的葉輪旋轉(zhuǎn)一周所排出的介質(zhì)輸送到同排箭頭位置時，所付出的作用力角度總和僅為8190°附數(shù)據(jù)計算式1°+2°+3°…+360°＝64980°(1°+2°+3°…+90°)×2＝8190°兩者對比，后者在完成同一個量時本設計之葉輪在泵體內(nèi)的付出成倍減少，依據(jù)柏努利方程，本設計與前者相比在同一單位時間內(nèi)還可以增加介質(zhì)輸送量，否則，泵腔內(nèi)不能保持恒定壓強，依傳統(tǒng)水泵設計水從葉輪切線方向甩出，能在泵腔內(nèi)形成與葉輪運轉(zhuǎn)方向一致的旋轉(zhuǎn)水流，為防止水流無限循環(huán)而設置死點A。參見圖3和圖6，脫離葉輪的介質(zhì)其流動方向與葉輪運轉(zhuǎn)方向無必然聯(lián)系，圖中的曲線是受外殼的壓抑形成的，流體運動的方向僅取決于排泄口在何位置，葉輪工作時，同時向周圍等量作功，等量排出介質(zhì)，在泵體內(nèi)不管內(nèi)壁形狀如何必然產(chǎn)生平衡壓強，不存在產(chǎn)生環(huán)形方向的壓強傳遞。據(jù)此可以認為葉輪所作的功為同時朝射線方向傳遞或消散，圖4和圖5就是根據(jù)這個道理將出水口移至與葉輪中心線重合的位置，將死點A置于泵體中部所繪出的力學線性分析圖。依據(jù)帕斯卡定理和力的平衡原理可以推斷；葉輪排出的介質(zhì)也必然會以泵腔的中部為無形死點，左右兩邊的介質(zhì)以互為相反的方向、相等的壓強，各繞半圓腔道后匯合朝同方向進入排泄管道(參見圖6)。
此外力學線性分析圖中、無論直線和曲線，都構(gòu)成對葉輪的反作用力，其中直線為有功損耗，曲線為無功損耗。圖6所示第一排箭頭與第二排箭頭之間的這一區(qū)域，與圖3所示同一區(qū)域相比，未超出水管直線范圍，且圖6所示這一區(qū)域中葉輪上半圓所作功為圖3所示同區(qū)域葉輪所作功不及，盡管圖6所示這一區(qū)域仍有部份曲線，但與圖3所示相比卻縮短了部分直線。兩者抵銷，圖6所示這一區(qū)域可全部視為直線，則本設計的曲線損耗與傳統(tǒng)水泵的曲線損耗的比值為8190∶64980＝0.126∶1。一般資料顯示傳統(tǒng)水泵的效率平均為65％。設機構(gòu)運轉(zhuǎn)損耗為5％。則剩下的30％全部為曲線損耗，這樣本設計離心推進器的效率為65+30-30×0.126＝91.22即91.22％。
附圖為本發(fā)明離心推進器一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1為離心推進器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示離心推進器的俯視圖；圖3為傳統(tǒng)水泵之水流力學線性示意圖；圖4～6為本發(fā)明的離心推進器之水泵部份的水流力學線性示意圖；
以上圖1～6中，其中1-排水口，2-外殼，3-葉輪，4-螺栓，5-主軸，6-進水口，7-出水口，8-吸水箱，9-吸水口，10-死點A。
具體實施例方式
參照圖1-2，本發(fā)明的該例離心推進器具有一個帶同軸線進水口(6)的鑄鐵葉輪(3)和一個其內(nèi)腔大小與所述葉輪(3)之大小匹配的扁弧形鋼質(zhì)外殼(2)，外殼(2)圓弧對應一側(cè)為矩形之徑向排水口(1)。使該排水口(1)的管心線與上述外殼(2)內(nèi)之葉輪(3)輪軸即主軸(5)的對應截面之徑線重疊。
外殼(2)具有同軸線進水口(6)，對應進水口(6)，一個大小與上述外殼(2)大小匹配的鋼質(zhì)矩形吸水箱(8)通過螺栓(4)層疊式與外殼(2)固接，該吸水箱(8)連接外殼(2)的一面開有與上述外殼(2)之進水口(6)口徑大小匹配的出水口(7)，使該出水口(7)與上述外殼(2)之進水口(6)同軸線對應管通。該吸水箱(8)朝向外殼(2)排水口(1)一端的另一端為吸水口(9)矩形開口。上述葉輪(3)的輪軸即主軸(5)外端軸接外置電動機之輸出軸。由此構(gòu)成的本發(fā)明的離心推進器經(jīng)樣機試制試用被證明效果良好，經(jīng)試用其推進效率大幅提高，多次試用均顯示達到90％，增幅10～20％，受到試用單位好評。
權利要求
1.一種離心推進器，其特征在于，它具有主軸(5)，同軸線套接在主軸(5)上的葉輪(3)和帶有軸向進水口(6)與徑向出水口(1)的外殼(2)，其中主軸(5)通過軸承裝置在進水口(6)軸向?qū)耐鈿?2)殼體上，它還具有一個帶徑向吸水口(9)和軸向出水口(7)的吸水箱(8)，所述吸水箱(8)的出水口(7)的口徑大小與上述外殼(2)的進水口(6)的口徑大小匹配，吸水箱(8)之箱體與外殼(2)之殼體通過螺栓(4)軸向?qū)盈B連接，使吸水箱(8)的出水口(7)與外殼(2)的進水口(6)同軸線管通連接并使吸水箱(8)的吸水口(9)與外殼(2)的排水口(1)彼此開口朝向相反，此外，上述外殼(2)的排水口(1)的管心線與上述葉輪(3)之輪軸即主軸(5)的對應截面徑線重疊。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種離心推進器,屬于以周圍的水為介質(zhì)用噴射即反作用原理作為船舶的推進與操舵裝置技術領域。該推進器包括一個由主軸、葉輪及帶軸向進水口和徑向排水口的外殼組成的泵水機構(gòu)和一其出水口與上述進水口同軸線對接,其吸水口與上述排水口反向開口的吸水箱層疊連接而成,利用排水口之泵水與吸水口之吸水形成的同向反作用力構(gòu)成的合力實現(xiàn)推進,效率高達90%以上。
文檔編號B63H11/00GK1422781SQ0113159
公開日2003年6月11日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權日2001年12月6日
發(fā)明者易明均 申請人:易明均