一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，包括主框架、從動(dòng)框、圓弧擋板和槳片，主框架與從動(dòng)框連接軸上有限位凸起和限位孔，槳片和圓弧擋板上有鏈齒，槳框形狀可變，槳框中的槳片，采用類似百葉窗式結(jié)構(gòu)，翼槳通過(guò)鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)槳片的開與合，當(dāng)翼槳控制槳片關(guān)閉時(shí)，翼槳通過(guò)與水的反作用產(chǎn)生推力，回復(fù)狀態(tài)中翼槳控制槳片打開，此時(shí)槳面透水，從而極大的減小了槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力。本發(fā)明在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既能夠?qū)崿F(xiàn)高效的推進(jìn)，又能大大減小槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力，提高了工作效率，減小水動(dòng)力噪聲。
【專利說(shuō)明】一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種船舶推進(jìn)裝置，具體地說(shuō)是船用槳。

【背景技術(shù)】
[0002]目前船舶推進(jìn)裝置主要有槳、櫓、明輪、噴水推進(jìn)器、螺旋槳等方式，現(xiàn)代船舶應(yīng)用最廣的是螺旋槳。
[0003]螺旋槳的效率并不高，有一部分能量是浪費(fèi)在了螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力上，在轉(zhuǎn)速極大時(shí)，其推進(jìn)作用反而會(huì)減小。并且螺旋槳的噪聲很大，許多領(lǐng)域不得不減小螺旋槳的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)能力以減小推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。為了解決螺旋槳的諸多缺點(diǎn)，近年來(lái)人們開始研究效率較高的傳統(tǒng)木劃槳。傳統(tǒng)木劃槳做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，效率很高，但在到達(dá)極限位置向反方向回復(fù)的時(shí)候，水會(huì)有和推進(jìn)力同樣大的阻力，克服回復(fù)力做的功也非常多，所以木劃槳多用于小型的個(gè)人用船艇上。
[0004]目前現(xiàn)有的一些發(fā)明僅僅使用機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)船槳按某種規(guī)律做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而并未對(duì)船槳結(jié)構(gòu)做出創(chuàng)新，這無(wú)法有效減少船槳在回復(fù)時(shí)受到的阻力，因此這種槳實(shí)用性不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既能夠?qū)崿F(xiàn)高效的推進(jìn)，又能大大減小槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力的一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，其特征是:包括主框架、從動(dòng)框、圓弧擋板、槳片，主框架和從動(dòng)框均為由兩個(gè)豎桿和一個(gè)橫桿組成的U型體，從動(dòng)框的橫桿上設(shè)置限位桿，限位桿的兩端分別設(shè)置限位突起，限位突起為圓弧體，主框架的兩個(gè)豎桿的端部均設(shè)置限位孔，限位孔包括相通的主孔和副孔，副孔為與限位突起形狀相配合的圓弧形，主框架和從動(dòng)框之間通過(guò)限位桿和限位孔相連，限位桿的兩端分別位于兩個(gè)主孔里，兩個(gè)限位突起分別位于兩個(gè)副孔里，副孔的外側(cè)弧長(zhǎng)和內(nèi)側(cè)弧長(zhǎng)分別大于限位突起的外側(cè)弧長(zhǎng)和內(nèi)側(cè)弧長(zhǎng)，槳片上安裝槳片軸，槳片軸的兩端均安裝槳片鏈齒，主框架的豎桿、橫桿以及從動(dòng)框的豎桿均為空心結(jié)構(gòu)，主框架的兩個(gè)豎桿和從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿上分別成對(duì)設(shè)置安裝孔，槳片軸的兩端安裝在一對(duì)安裝孔里，且槳片鏈齒位于主框架的兩個(gè)豎桿或從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿里，圓弧擋板上設(shè)置擋板連桿，擋板連桿的兩端安裝擋板鏈齒，擋板連桿的兩端安裝在從動(dòng)框的一對(duì)安裝孔里，且兩個(gè)擋板鏈齒分別位于從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿里，位于主框架和從動(dòng)框第一側(cè)的槳片鏈齒上纏繞第一鏈條，位于主框架和從動(dòng)框第二側(cè)的槳片鏈齒上纏繞第二鏈條，兩個(gè)擋板鏈齒上分別纏繞第三鏈條和第四鏈條，第一鏈條位于主框架和從動(dòng)框第一側(cè)的豎桿里，第二鏈條位于主框架和從動(dòng)框第二側(cè)的豎桿里。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、主框架豎桿端部、從動(dòng)框豎桿端部、從動(dòng)框橫桿上與限位桿相連的位置以及圓弧擋板上與擋板連桿相連的位置均為向外突出的圓弧形狀。
[0010]2、槳片成打開狀態(tài)時(shí)，圓弧擋板與從動(dòng)框所成角度為O度，槳片成閉合狀態(tài)時(shí)，圓弧擋板與從動(dòng)框之間成彎曲的兜水狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明裝置采用可變結(jié)構(gòu)翼槳，使槳在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既能夠?qū)崿F(xiàn)高效的推進(jìn)，又能大大減小槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力，提高了工作效率，減小水動(dòng)力噪聲。本發(fā)明裝置采用模仿魚類尾部推進(jìn)的仿生原理，使槳的推進(jìn)方式做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，方便操作，易于實(shí)現(xiàn)，可行性高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為槳面及槳片的分離圖；
[0014]圖3為槳片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為主框架示意圖；
[0016]圖5為從動(dòng)框示意圖；
[0017]圖6為限位孔、限位凸起示意圖；
[0018]圖7為圓弧擋板示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明閉合狀態(tài)示意圖；
[0020]圖9為本發(fā)明打開狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0022]結(jié)合圖1?9，本發(fā)明裝置由可變結(jié)構(gòu)槳框1、2、3和槳片4組成。槳框由主框架1、從動(dòng)框2以及圓弧擋板3三部分組成。槳片4通過(guò)槳片上的槳片軸9以百葉窗式結(jié)構(gòu)與槳框連接，槳片4可以在槳框內(nèi)做繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。翼槳通過(guò)鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)槳片4的開與合與繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在翼槳的推進(jìn)狀態(tài)中，翼槳控制槳片4關(guān)閉，使槳面不透水，并可通過(guò)兩條鏈齒結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)圓弧擋板，增加槳前端的兜水能力并形成高壓區(qū)，產(chǎn)生強(qiáng)勁的推力，實(shí)現(xiàn)翼槳的推進(jìn)作用；在翼槳的回復(fù)狀態(tài)中，翼槳控制槳片4打開，此時(shí)槳面透水，從而極大的減小了槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力，槳片4形狀為長(zhǎng)方形，截面為流線型，以利于翼槳在回復(fù)狀態(tài)下減小阻力。槳框1、2、3可為內(nèi)空結(jié)構(gòu)，槳片軸9兩側(cè)插入槳框內(nèi)，槳片軸9上的鏈齒6與槳框內(nèi)部的鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)相連。通過(guò)控制槳框內(nèi)部的鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)，主動(dòng)地控制槳片在槳框內(nèi)做繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并可以控制槳片的翻轉(zhuǎn)的周期，幅度等。本發(fā)明裝置與螺旋槳裝置相比提高了推進(jìn)效率，同時(shí)降低水動(dòng)力噪聲，有助于船舶的隱蔽。
[0023]主框架I設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為槳片軸上齒輪6與框內(nèi)鏈條嚙合的空間。在主框架I前端是限位孔8，主框架I通過(guò)限位孔8和從動(dòng)框2上的限位突起5實(shí)現(xiàn)與從動(dòng)框2的連接，并實(shí)現(xiàn)限制從動(dòng)框2擺動(dòng)幅度的限位功能。從動(dòng)框2是實(shí)現(xiàn)槳變結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其后端通過(guò)限位突起5與主框架I連接，其前端與圓弧擋板3連接。槳框結(jié)構(gòu)可變，往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)翼槳的力學(xué)形態(tài)與柔性魚鰭相似，可有效減少運(yùn)動(dòng)阻力。
[0024]圓弧擋板3設(shè)計(jì)為弧形，由單獨(dú)的兩條鏈齒結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，增加槳前端的兜水能力，使槳在推進(jìn)狀態(tài)中的做功更有效，更容易產(chǎn)生強(qiáng)勁的推動(dòng)力。
[0025]鏈齒6、7提供翼槳變結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)力，翼槳通過(guò)鏈條帶動(dòng)鏈齒6、7來(lái)控制槳片4的翻轉(zhuǎn)。
[0026]本發(fā)明一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，由主框架1、從動(dòng)框2、圓弧擋板3和槳片4構(gòu)成，翼槳的主框架I與從動(dòng)框2連接軸上有限位凸起5和限位孔8，槳片4和圓弧擋板3上有鏈齒6、7，槳框形狀可變，槳框中的槳片4，采用類似百葉窗式結(jié)構(gòu)，翼槳通過(guò)鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)槳片4的開與合，當(dāng)翼槳控制槳片4關(guān)閉時(shí)，翼槳通過(guò)與水的反作用產(chǎn)生推力，回復(fù)狀態(tài)中翼槳控制槳片4打開，此時(shí)槳面透水，從而極大的減小了槳在回復(fù)過(guò)程中的阻力，與傳統(tǒng)船用推進(jìn)裝置相比本發(fā)明能提高推進(jìn)效率，降低水動(dòng)力噪聲，同時(shí)能夠產(chǎn)生矢量推進(jìn)效果；
[0027]槳片4及圓弧擋板3可由鏈條鏈齒結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)或其他傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，在翼槳做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，翼槳控制槳片的打開與閉合；
[0028]槳框的運(yùn)動(dòng)方式為往復(fù)擺動(dòng)式，同時(shí)槳片輔以開閉運(yùn)動(dòng)；
[0029]主框架1、從動(dòng)框2與圓弧擋板3之間可用軸連接，槳框結(jié)構(gòu)可變，翼槳往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的推進(jìn)效率得以提聞;
[0030]翼槳可以在船舷兩側(cè)多點(diǎn)安裝，在提高推進(jìn)力的同時(shí)還能具有比傳統(tǒng)舵更靈活的方向控制功能和減搖功效。
[0031]如圖8和圖9，槳框與槳片4通過(guò)槳片軸進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)槳片從O到90度的自由旋轉(zhuǎn)，槳片處于O度時(shí)翼槳處于閉合狀態(tài)，槳片處于90度時(shí)翼槳處于打開狀態(tài)。槳在推進(jìn)狀態(tài)時(shí)，鏈齒結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)槳片4閉合，整個(gè)槳處于閉合狀態(tài)如圖8所示，從動(dòng)框2受到水流擠壓向極限位置運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)另外兩條鏈齒驅(qū)動(dòng)槳框前圓弧擋板3變形為彎曲的兜水狀態(tài)，當(dāng)從動(dòng)框2極到達(dá)極限位置時(shí)鏈齒結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)槳框前面的圓弧擋板3變直，這樣先保證槳的兩側(cè)壓強(qiáng)差相等，然后翼槳再驅(qū)動(dòng)槳片4翻轉(zhuǎn)，使槳進(jìn)入回復(fù)時(shí)的打開狀態(tài)，如圖9所示，此時(shí)水可以從槳中間流過(guò)使得阻力減小，從動(dòng)框2則由于受到水流反向力而達(dá)到反向極限位置。在翼槳整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，槳框內(nèi)鏈齒結(jié)構(gòu)可以由步進(jìn)電機(jī)等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，控制槳片4開合和圓弧擋板3的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)槳的變結(jié)構(gòu)。翼槳總體的力學(xué)形態(tài)與柔性魚鰭接近，可有效減少運(yùn)動(dòng)阻力。
[0032]在船舶上具體實(shí)施時(shí)，翼槳位于船體的位置與安裝方式具有多種選擇?？蛇x擇的方案有單槳工作方案，雙槳工作方案和多組翼槳方案。從簡(jiǎn)便的方面來(lái)考慮，可以采取在船尾安裝單只翼槳的單槳工作方案，這樣的推進(jìn)類似于魚尾的推進(jìn)方式，由一只槳的擺動(dòng)，來(lái)提供前進(jìn)的動(dòng)力。也可以采取在船體兩側(cè)或船尾成組安裝翼槳的方案，這樣的雙槳工作方案可以通過(guò)控制翼槳的運(yùn)動(dòng)組合而改變船體的運(yùn)動(dòng)方向和姿態(tài)。這樣的方案，讓翼槳具有舵的作用。另外，還可以在船體上實(shí)施多組翼槳方案，在船體兩側(cè)和尾部分別安裝若干只翼槳，這樣的方案不但使翼槳具有雙槳工作方案一樣的航向控制效果，還可以用翼槳來(lái)實(shí)現(xiàn)減搖鰭等作用。
[0033]本發(fā)明基于對(duì)魚類劃行原理的深入理解，提出了一種全新的推進(jìn)方式，即船用翼槳。船用翼槳采用變結(jié)構(gòu)原理，顯著減小了自身的回復(fù)阻力，極大地提高了推進(jìn)效率，水動(dòng)力噪聲大大低于螺旋槳。
[0034]魚類通過(guò)柔性結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的擺動(dòng)規(guī)律有效地降低回復(fù)阻力，而船用翼槳部分地采用仿生推進(jìn)方式，并通過(guò)變結(jié)構(gòu)方式，減小翼槳在回復(fù)過(guò)程中的有效橫截面積，從而獲得類似于魚類的回復(fù)效果。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有較大的創(chuàng)新，槳框結(jié)構(gòu)可變，槳框中有槳片，槳片采用類似百葉窗式結(jié)構(gòu)，槳片可以翻轉(zhuǎn)打開從而有效減少翼槳回復(fù)阻力，實(shí)現(xiàn)翼槳高效率的推進(jìn)功能。翼槳具有舵的航向控制功能，多組布設(shè)還有可能使翼槳具有減搖作用。
【權(quán)利要求】
1.一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，其特征是:包括主框架、從動(dòng)框、圓弧擋板、槳片，主框架和從動(dòng)框均為由兩個(gè)豎桿和一個(gè)橫桿組成的U型體，從動(dòng)框的橫桿上設(shè)置限位桿，限位桿的兩端分別設(shè)置限位突起，限位突起為圓弧體，主框架的兩個(gè)豎桿的端部均設(shè)置限位孔，限位孔包括相通的主孔和副孔，副孔為與限位突起形狀相配合的圓弧形，主框架和從動(dòng)框之間通過(guò)限位桿和限位孔相連，限位桿的兩端分別位于兩個(gè)主孔里，兩個(gè)限位突起分別位于兩個(gè)副孔里，副孔的外側(cè)弧長(zhǎng)和內(nèi)側(cè)弧長(zhǎng)分別大于限位突起的外側(cè)弧長(zhǎng)和內(nèi)側(cè)弧長(zhǎng)，槳片上安裝槳片軸，槳片軸的兩端均安裝槳片鏈齒，主框架的豎桿、橫桿以及從動(dòng)框的豎桿均為空心結(jié)構(gòu)，主框架的兩個(gè)豎桿和從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿上分別成對(duì)設(shè)置安裝孔，槳片軸的兩端安裝在一對(duì)安裝孔里，且槳片鏈齒位于主框架的兩個(gè)豎桿或從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿里，圓弧擋板上設(shè)置擋板連桿，擋板連桿的兩端安裝擋板鏈齒，擋板連桿的兩端安裝在從動(dòng)框的一對(duì)安裝孔里，且兩個(gè)擋板鏈齒分別位于從動(dòng)框的兩個(gè)豎桿里，位于主框架和從動(dòng)框第一側(cè)的槳片鏈齒上纏繞第一鏈條，位于主框架和從動(dòng)框第二側(cè)的槳片鏈齒上纏繞第二鏈條，兩個(gè)擋板鏈齒上分別纏繞第三鏈條和第四鏈條，第一鏈條位于主框架和從動(dòng)框第一側(cè)的豎桿里，第二鏈條位于主框架和從動(dòng)框第二側(cè)的豎桿里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，其特征是:主框架豎桿端部、從動(dòng)框豎桿端部、從動(dòng)框橫桿上與限位桿相連的位置以及圓弧擋板上與擋板連桿相連的位置均為向外突出的圓弧形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變結(jié)構(gòu)船用翼槳，其特征是:槳片成打開狀態(tài)時(shí)，圓弧擋板與從動(dòng)框所成角度為O度，槳片成閉合狀態(tài)時(shí)，圓弧擋板與從動(dòng)框之間成彎曲的兜水狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】B63H1/32GK104192287SQ201410455268
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】溫強(qiáng), 李翠翠, 楊雄, 王佳松, 毛成林 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)