專利名稱：船用半浸入式推進器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及船用半浸入式推進器，更具體地是涉及可相對船體運動地安裝的推進器。
現(xiàn)有技術已知有一種半浸入式推進器(SU.A No.535186)，包括帶有螺旋凸緣的側裝螺旋葉片，裝在水平面中與船的縱向軸線夾約45°角的軸上。
但是這種推進器不能對船提供高的推進速度，效率及機動性。
現(xiàn)有技術還已知一種半浸入式推進器，(UA.A.1831)，包括一螺旋槳軸，設成與船的縱向中心面成一角度，還有螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上。
為了增加牽引力，該現(xiàn)有技術的推進器包括至少兩個螺旋槳，螺旋槳軸與船的縱向中心面夾一個角度α(45°＜α＜70°)，螺旋槳葉的結構使得當在軸上轉動時，它們的驅動面在浸入水中時，與船的縱向中心面垂直，也就是各葉片的驅動面?zhèn)鹘o水一個軸向速度，并受到一個反向推力。
但是，這種推進器的經(jīng)濟指標低，推進特點也局限。
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種半浸入式推進器，通過改變推進器與船體的機械連接而提高性能。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種半浸入式推進器，包括一個螺旋槳軸，設置成與船的縱向中心面成一角度關系，還有裝在螺旋槳軸上的半浸入式螺旋槳葉，其結構設置成使得浸入水中時，槳葉的驅動面設置成與船的縱向中心面垂直，按照本發(fā)明，所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可以相對船的縱向中心面和/或基準面改變位置。
螺旋槳葉和槳軸這種連接使推進器的推進性能提高，也就是提高了推進速度，靈活性及出事故時的安全性及經(jīng)濟性。
在本發(fā)明的推進器中，螺旋槳葉所取位置實際上不受限制，因為成角度設置的螺旋槳軸可取各種位置，槳葉也可同時相對于船的縱向中心面及船的基準面改變其位置。
螺旋槳葉可裝在螺旋槳軸上作相對于與螺旋槳軸的垂直面作±30°角范圍內的傾斜，它們也可繞自身的軸線旋轉，而此軸線可以相對于在起始位置上的垂直于螺旋槳葉軸線的平面設在±30°角的范圍內。
有時，實際上可以通過使螺旋槳軸相對于船的縱向中心面作0°—90°角的改變來改變螺旋槳葉的位置。
可以通過把螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上而使軸作相對于基準平面作0°—30°角的運動來改變螺旋槳葉在空間內的位置。
在本發(fā)明的一個實施例中可以有利地將螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上而使此軸繞垂直于船的基準面的軸線運動。
由于有三個自由度，新推進器的螺旋槳軸和裝在其上的槳葉可以定位在(在任何吃水深度，推進速度，各種動作，船的后船體和/或前船體等情況下)使得即使在緊急情況下仍能最有效利用水的推力以作往前，往側面或后退運動而不改變螺旋槳軸的方向和轉速。
與現(xiàn)有技術的推進器相比，本發(fā)明對船或其它運載工具，例如自推進的航空站，離岸平臺等都能提供更高的經(jīng)濟性、速度、安全性和機動性。這些性能對于那些船頭和/或船尾的螺旋槳軸可與船的縱向中心面定位成0°至90°角的空氣升力船來說最能顯現(xiàn)出來。
下面是附圖的說明。


圖1是示出四葉片單位置半浸入或螺旋推進器的側視圖；圖2是圖1的半浸入式螺旋槳推進器的前視圖；圖3是示出四葉片雙位置半浸入式螺旋槳推進器的側視圖；圖4是示出四葉片雙位置半浸入式螺旋槳推進器的前視圖；圖5是示出雙葉片多位置帶型半浸入式螺旋槳推進器的側視圖；圖6是一個兩葉片多位置帶型螺旋槳推進器的頂視圖；圖7是在四個角上設置四葉片帶型螺旋槳推進器的自推進式海上平臺的底視圖；圖8是圖7平臺的側視圖；圖9是設有葉片可轉動及傾斜的四個雙葉片單位置螺旋槳推進器的排水型船的船頭及船尾的側視圖；圖10是圖9的排水型船的底視圖；圖11是將兩個月牙形兩葉片單位置螺旋槳推進器布置在水翼艇船尾上時的底視圖；圖12是圖11水翼艇的后視圖；圖13是左邊及右邊分別示出四發(fā)動機及雙發(fā)動機的垂直起落換向式飛機的前視圖，示有兩種尺寸不同的四葉片單位置螺旋槳推進器；圖14是圖13所示的垂直起落換向式飛機的底視圖，示出了螺旋槳推進器的各種布置；圖15是浸在水中的屬已知技術的明輪槳葉的水平截面在水平面上的投影；圖16是普通螺旋槳上兩個相互成角度的葉片的示意圖；圖17是對本發(fā)明的推進器葉片在水中以與船的垂直斷面成0—90°的角度作平行于其本身的移動所作舉例性示意圖；圖18是以百分比表示本發(fā)明螺旋槳推進器的牽引力與葉片相對于船的垂直斷面所作運動的方向之間關系的曲線圖；圖19是對本發(fā)明螺旋槳推進器葉片在船的各種運動中在水中的可能位置所作舉例性示意圖；圖20是在使船尾和/或船頭向左側位移時葉片轉動情況的舉例性示意圖。
下面詳細說明本發(fā)明。
設計用來由水或空氣動力的作用所支承的裝于船上的本發(fā)明的單位置四葉片螺旋槳推進器具有(見圖1)轉動的螺旋槳葉1，槳葉裝在流線型槳轂2上，槳軸及減速齒輪裝置以及葉片轉動裝置設置在殼體3中。殼體3和在其上部與其接合的空心伸縮式支座4沿線5作可轉動的連接，使殼體3可在兩個方向上作0—90°范圍的轉動。伸縮式支座4設在外殼6中，該外殼6的上部通過凸耳8與船身7作可繞樞軸轉動的連接，而外殼6的中部與機構9作可繞樞軸轉動的連接以便使外殼6傾轉。各種船可裝結構及形狀不同的螺旋槳葉。
槳葉有時可以是有翼型的葉片如葉片10(圖2)，有時可以是普通螺旋槳的葉片，如葉片11(見圖2虛線所示)。
在大容量氣墊船上，可使用雙位置或四位置推進器，(圖3，4)具有在槳軸上在一定的幾個間距上設置的兩套或多套螺旋槳葉12。用任意的機構，例如伸縮式支座13，螺旋槳葉12可浸入水中任意深度并可沿直線14作轉動調節(jié)。
一個多位置的雙葉片或多葉片的推進器(圖5及圖6)可以有螺旋帶15的形狀，好象幾個葉片肩并肩連接著，并與槳軸16相隔一定距離地固定在桿17上。
多位置的推進器(圖7，8)可設在離岸平臺18上。
它們可用于全天候的自推進的航空站，躉船機構，高功率拖船，浮動電廠等。
圖9和10示出排水型船21的船頭19及船尾20，該船裝有四個單位置雙葉片螺旋槳2，它有可通過通常用于轉動及葉片的機構23來轉動傾轉及傾轉葉片22。
這種螺旋槳裝置可用于大型油船、拖網(wǎng)漁船等。
在船身寬度小的船上(例如水翼艇)，可以使用兩個同軸及同時及相對轉動的螺旋槳(見圖11的底視圖和圖12的后視圖)，它們具有月牙形葉片24，使葉片24旋轉和傾斜的機構25，升降螺旋槳的機構26，它們用來當船被水翼27升離水面時提供葉片24在水中的最佳位置。在螺旋槳上方設有一安全擋板28。
本發(fā)明的螺旋槳可以是翼型的(見圖13的前視圖及圖14的底視圖)。
這種螺旋槳可用于垂直起落換向式飛機，如雙發(fā)動機結構29，四發(fā)動機結構30和多發(fā)動機結構，各有普通的機翼31和可收縮的機翼32。
在這種螺旋槳中，槳葉33裝在槳軸的轉動的槳轂34內，該轂34可被一個機構35調整用來升降該轂到適合的位置以使垂直起落換向式飛機起動、滑行、在氣墊支承下運動或起飛。
在水中運動的槳葉所施加的牽引力取決于槳葉運動方向與船的垂直斷面夾的角度。
如果觀察單個槳葉41(圖15)在沿虛線42方向運動并推壓水的情況，則水沿箭頭43的方向退卻，此箭頭的長度就體現(xiàn)出水退卻的力度及此力的方向。
當螺旋槳在其軸上轉動時，在水中從公共點46向不同方向分開的兩個槳葉44，45(圖16)所產(chǎn)生的作用效果可用箭頭47、48來表示，這兩箭頭體現(xiàn)著水退卻的方向和力度(最終它們成為螺旋槳的總牽引力)，而箭頭49，50示出與水的退卻同時產(chǎn)生的使水側向渦旋和散開的方向及力，總起來箭頭49，50代表的力構成由水的渦旋和散開造成的損失，這些對傳統(tǒng)的螺旋槳來說是顯著的，但是對本發(fā)明的螺旋槳來說實際上不存在。
當本發(fā)明的螺旋槳葉在水中的運動方向與船的斷面夾角在0°到90°角的范圍內變化時牽引力的大小取決于這些角度的大小如下(圖17)。當槳葉從位置51變化到位置52上(在船的斷面上)時并沒有牽引力，只是在葉片在角度位置上從位置51改變到位置53至58時牽引力才出現(xiàn)。在本發(fā)明的一個實施例中，在使推進器葉片轉移到15，30，45，60，75和90°的角度位置上時牽引力分別是系泊狀態(tài)下最大拉力的37，68，91，99，81和55％。
上述數(shù)據(jù)取自對系泊狀態(tài)下拉力百分比與槳葉相對于船的垂直斷面移動的方向之間的關系所作試驗曲線圖(圖18)。
本發(fā)明螺旋槳的特點是它適合于當槳葉繞其軸轉動時用作一個“主動舵”。
在槳葉不同的位置下，推進力及使船尾和/或船頭轉向的側向分量就會改變(圖19)。但是這僅僅是在船頭的右側螺旋槳和船尾左側螺旋槳的葉片在紙面上作逆時針方向的轉動，并使其從左上象限到右下象限沿著虛線的方向從位置I到V移動的情況下才會發(fā)生。
在這樣移動在紙面上作反時針轉動0至90度角的槳葉時(如圖所示)，船尾和/或船頭將從右邊位移到左邊。
當槳葉在紙面上作順時針轉動時(如圖20所示)，推進力先減小(位置II)然后就消失(位置III)，而在槳葉的某些位置上(位置IV)甚至出現(xiàn)制動作用及相反的側向分量。
在操作中，螺旋槳軸按要求定位在與縱向中心面夾一角度，例如45°，而槳葉高度的三分之二浸在水中，并在轉動之前定位在位置51上(圖17)。
當螺旋槳軸開始朝位置55轉動時，在其上產(chǎn)生了一個推進力，因為水是沿著實線箭頭方向退卻的。在運動時，槳葉受到水的反推力，同時沿著壓力前沿滑動。
在螺旋槳軸上轉動時，槳葉僅僅當浸在水中時作上述運動，但是在進入及離開水時它是斜的，因此實際上在任何情形下，在第一個放下葉片階段，葉片部分地把水往下壓送，而在第二階段使它升起。但是由于始終是有后一個葉片在水中運動因此不會有提升水的現(xiàn)象。另外，葉片以好象是滑出的方式上升出水。
當螺旋槳轉動時，螺旋槳軸置于與水平面夾一個角度，例如+30°或-30°(圖1)，就會產(chǎn)生向上力或向下力，而在將槳葉轉向船的垂直斷面的這一側或另一側而使葉片到達位置I到V(圖19)時，就會產(chǎn)生推進力，它使船(船頭或船尾)往某一方向轉彎。
裝在螺旋槳軸上的槳葉數(shù)目越多(圖3，4)或帶形螺旋槳越長(圖5，6)，在其它參數(shù)不變的情況下推進力也越大。
本發(fā)明的螺旋槳在垂直起落換向式飛機上以類似的方式工作(圖13，14)。
在氣墊支承下滑行加速和運行時，螺旋槳設置成與垂直起落換向式飛機的對稱面成一角度，從前后位置看，葉片描畫出如圖中虛線所示的橢圓形(圖13)。
在雙發(fā)動機換向式飛機起飛前進行加速后，其螺旋槳軸更靠攏縱向中心面，而槳葉越來越趨近于垂直斷面。當螺旋槳軸置于與對稱面平行并突然增加發(fā)動機轉速時(為在螺旋槳的螺旋距減小的過程中降低加速的傾向)，雙發(fā)動機垂直起落換向式飛機就起飛。
對四發(fā)動機垂直起落換向式飛機也可以采用這樣一種起飛方案，即兩個內螺旋槳還在水中工作時(圖13)，而另外兩個外螺旋槳則已經(jīng)在水外工作以受到空氣的反作用力。
帶型螺旋槳以類似于上述槳葉的方式工作。帶型螺旋槳的不同點僅在于在槳葉之間沒有間隙，并且當螺旋槳軸按虛線所示轉動時(圖5)，水沿實線所示的方向加速，因而導致船沿著相反方向的運動。
用在海上平臺上的帶型螺旋槳(圖7，圖8)允許它們進行任何運動(向前，向后或向各例運動以及作旋轉運動)。
本發(fā)明的螺旋槳可用在離岸平臺、浮動電站以及排水型高速(200—400Km/h)的航?；騼群哟簧?。它們也可用于艇外推進機和氣墊運輸工具和垂直起落換向式飛機上。
權利要求
1.一種半浸入式推進器，包括具有一個螺旋槳軸，設置成與船的縱向中心面成一個角度關系，還有裝在螺旋槳軸上的半浸入式螺旋槳葉，其結構設置成使得浸入水中時，推進器的驅動面設置成與船的縱向中心面垂直，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可以相對船的縱向中心面和/或船的基準面改變位置。
2.按照權利要求1的推進器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可相對于螺旋槳軸的垂直面作±30°角范圍內的傾斜。
3.按照權利要求1的推進器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可繞軸線轉動，軸線位于與螺旋槳軸的垂直面成±30°角的范圍內。
4.按照權利要求1的推進器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可相對于船的縱向中心面作0°—90°角的移動。
5.按照權利要求1的推進器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可相對于船的基準面作0°—30°的移動。
6.按照權利要求1的推進器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可繞與船的基準面垂直的軸線移動。
全文摘要
提供了一種推進器裝置，包括一個螺旋槳軸，安裝成其位置在船體停泊或移動時可相對于船體改變。螺旋槳葉安裝在槳軸上，在進入水中時，槳葉把它們的推進側與船的縱向中心面垂直。按照本發(fā)明，螺旋槳葉可相對縱向中心面和船的基準面或同時相對兩者改變位置，因而提高速度、靈敏性、經(jīng)濟性及安全性。
文檔編號B63H5/10GK1126976SQ94192773
公開日1996年7月17日 申請日期1994年7月14日 優(yōu)先權日1993年7月15日
發(fā)明者彼得·P·斯利尼科 申請人:彼得·P·斯利尼科