专利名称：垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶推进器，尤其涉及阻力型船舶推进器。
背景技术：
传统的船舶螺旋桨推进器和明轮推进器，推进效率都不高，由于各自的特性所限， 要想再提高其1%的推进效率已十分困难。 1、现今常用的船舶螺旋桨推进器，属于高水速、小排水量的升力型推进器。根据动 能表达式mv72，表明了受螺旋桨推动的高速水流带走了发动机发出的大量能量白白消散 在水域中，使得船舶本身从发动机中得到的能量很有限。若想降低螺旋桨所推动的水流的 流速而提高排水量来提高推进效率，就只得加大螺旋桨所驱动的流体柱的截面积，但实际 上，螺旋桨如过大，它的"水力效率"就较低，致使这一措施所得到的效益被由此所增加的摩 擦和形成涡旋所消耗的功而抵消掉。也就是说，由于螺旋桨本身的特性所限，现今的船舶螺 旋桨的推进效率很不理想。 2、历史上曾出现过的船舶明轮推进器，属于低水速、大排水量的阻力型推进器。根 据动能表达式mv72，表明了受明轮桨叶所推动的大排水量、低速水流从发动机带走的能量 比螺旋桨所驱动的水流所带走的能量较少，从而使明轮推进器的船舶从发动机中得到的能 量相对较大。但明轮推进器存在两个明显的缺点A、从工程制造的观点看来，相对于船舶本 身而言，大体积的明轮是不可取的；B、由于明轮的桨叶是辐射式结构的，因而在刚进入水里 和将要退出水面的桨叶，所产生的推力线明显偏离了船舶前进的阻力线，做了许多无用功 而白白浪费了能量。 3 、还有 一 种操纵性能特别高的Vo i th-Schne i der螺旋桨，(请见L. Prandt 1
著.郭永怀译.《流体力学概论》.科学出版社出版.1966. 5版第252页)它在水平圆盘上
装有好几个叶片，并装有比较复杂的操纵机构，使水平圆盘在每转一周的过程中，叶片的攻
角从零变到正值，然后再通过零值回到负值。攻角等于零的位置的方向和攻角的大小可以
随意改变，这就可使螺旋桨不用改变转速就能产生任意大小和方向的推力。装了两台这样
的螺旋桨，甚至可以使船舶绕它的轴旋转，或者在保持平行于原来方位的情况下作侧向运
动。但这Voith-Schneider螺旋桨，由于水平圆盘中的每个叶片的攻角都相互牵制，任一片
叶片不可能发挥独立的最高效益，且在每转一周的过程中，叶片的攻角有回到负值这一阶
段，这决定了这种螺旋桨的推进效率不可能高于以上两种推进器。 因此，需要创造一种更新型的船舶推进器，较好地解决上述问题。
发明内容本实用新型针对上述现有技术存在的不足，提供一种低水速、大排水量的自调桨 叶角的阻力型的船舶推进器，使得船舶推进器既具有相对较小的体积又具有较高的推进效 率，又有更灵活方便的航向操纵性灵。 本实用新型为了实现上述技术目的，采用了如下结构
3[0009] —种垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，包括安装在船艉的上下基座上的两 个轴承中的推进器主轴，在推进器主轴上部活动地套装一个桨叶角度操纵盘，在桨叶角度 操纵盘的套筒上端，连接着一个牙盘，在牙盘与船舶驾驶室操纵机构中间连接着传动链条， 在桨叶角度操纵盘的下方，有一对间隔一定距离的两个转盘固定地连结于推进器主轴上， 两个转盘上下对应地以相同半径并以均匀角度辐射式安装至少两对桨叶轴承(本例为六 对)，在每对桨叶轴承中间各安装一片带有上下半轴的桨叶，该桨叶可在转盘的相应轴承中 转动，每个桨叶的上半轴套装过转盘轴承后连接着一个操纵横杆，操纵横杆的两端各装有 一个小滚轮，两个小滚轮分别交替地在桨叶角度操纵盘的内外圈首尾相互交接而闭合的螺 旋线导槽里滚动。推进器主轴下端连接着一个从动伞齿轮，与从动伞齿轮交联的是连接于 发动机主轴上的主动伞齿轮。 采用本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的结构后，当推进器主轴通 过转盘带动桨叶运动时，每个桨叶都能在螺旋线导槽、小滚轮和操纵横杆组合的操纵机构 的作用下，以本实施例的六片桨叶来说，在任一个时刻，大体上有三片桨叶能各以即时的所 处位置自动地以较合理的最大推水面积并以阻力型的方式产生推力，有两片桨叶能各以即 时的所处位置自动以较佳攻角并以升力型的方式产生推力，有一片桨叶处于转向变换阶段 不产生推力。由于本船舶推进器主要以阻力型方式产生推力，故命名为"垂直轴自调桨叶角 阻力型船舶推进器"。本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，既具有了低水速、 大排水量的更高效率的推进器的优点，又摈弃了阻力型的明轮的大体积、及其刚进入水里 和将要退出水面的桨叶所产生的偏离船舶航行阻力线而白白浪费了能量的缺点；又由于本 实用新型的桨叶角度操纵盘的转动角度可以决定推进器的推力方向，因此，可以通过链条 操纵桨叶角度操纵盘的转角，实现了不用船舵和不必使发动机主轴逆转就能方便灵活地操 纵船舶左右航向及进退。
图1为本实用新型的垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的结构示意图。 图2为本实用新型的垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的桨叶角度操纵机 构-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽与操纵横杆、小滚轮组合示意图及桨叶推 力分析原理图。 图3为本实用新型的垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的桨叶角操纵机 构-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽中的操纵横杆与小滚轮组合放大示意图。 图4为本实用新型实施例的桨叶角度操纵机构另一个实施例-一 内外圈首尾相互 交接而闭合的螺旋线导轨与操纵横杆、小滚轮组合示意图。 图5为本实用新型实施例的桨叶角操纵机构另一个实施例 一-内外圈首尾相互交 接而闭合的螺旋线导轨中的操纵横杆与小滚轮组合放大示意图。
具体实施方式参考附图l，展示了本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器实施例的整 体结构，包括安装于船艉上下基座上的两个推进器主轴轴承l，在两个推进器主轴轴承1中 安装一根垂直的推进器主轴2，在推进器主轴2上部活动地套装一个桨叶角度操纵盘3，在桨叶角度操纵盘3的连体套筒上端，连接着一个牙盘4，在牙盘4与船舶驾驶室的操纵机构 间连接着传动链条5，在桨叶角度操纵盘3的下方，有一对间隔一定距离的转盘6固定地连 结于推进器主轴2上，两个转盘6上下对应地以相同半径并以均匀角度辐射式安装至少两 对桨叶轴承(本例为六对)7，在每对桨叶轴承7中间各安装一片带有上下半轴8的桨叶9， 每片桨叶9可在转盘6的相应桨叶轴承7中转动，每个桨叶9的上半轴8套装过转盘6中 的桨叶轴承7后连接着一个操纵横杆IO，操纵横杆10的两端各装有一个小滚轮ll，操纵横 杆10的两端的小滚轮11分别交替地在桨叶角度操纵盘3的内外圈首尾相互交接而闭合的 螺旋线导槽12里滚动。推进器主轴2下端连接着一个从动伞齿轮13，与从动伞齿轮13交 联的是连接于发动机主轴14上的主动伞齿轮15。 再参阅附图2及附图3，展示了本实用新型的垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进 器的桨叶角操纵机构-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽与操纵横杆、小滚轮组 合示意图及桨叶推力分析原理图，包括推进器主轴2，活动地套装于推进器主轴2的桨叶角 度操纵盘3，桨叶9，操纵横杆IO，小滚轮11，内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽12， 连接于桨叶9的楔形片16，调头小滑轮17，有效推力线18，推进器推力方向标志19。 当船舶驾驶员操纵传动链条5、牙盘4使本垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器 的桨叶角度操纵盘3上的推进器推力方向标志19指向船艏时，就确定了推进器工作时将使 船舶前进，按本例，当推进器主轴2、两个转盘6、六片桨叶9按顺时针方向旋转时，连接于各 片桨叶9的上半轴8的操纵横杆10就带动相应的两个小滚轮11交替地在预先设计好的内 外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽12里滚动，在任一个时刻，每一对小滚轮11转动到 某一区域受到螺旋线导槽12的制约所决定的相对方位决定了操纵横杆10的方位，从而使 连接于操纵横杆10的桨叶9按设计的较理想的角度推动水流运动产生推力，从而推动船舶 按推进器推力方向标志19的指向航行。 在某一个时刻，由于操纵横杆10、小滚轮11在内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋 线导槽12的导引下，若以推进器推力方向标志的延伸线作为分界标志，则推进器推力方向 标志的延伸线左边的904、906这两片桨叶就在本机桨叶角度操纵盘3的作用下，按自己当 时所处位置的合理攻角以升力型方式推动水流运动而产生推力，虽然这两片桨叶由于扩大 推水面积而得到的低水速、大排水量的较高的推进效率被由此所增加的摩擦和形成涡旋所 消耗的功而抵消掉，未能对整机推进效率做出贡献，但推进器推力方向标志延伸线右边的 三个桨叶就在本机机械操纵机构的作用下，各自以自己当时所处位置的合理最大推水面积 并以阻力型方式推动水流运动而产生推力，达到了低水速、大排水量的较高的推进效率，对 提高本实用新型的船舶推进器的推进效率做出了显著的贡献。 此时，处于904、906这两片桨叶中间的905桨叶就处于调头阶段不产生推力，即是 说，任一片桨叶旋转到推进器推力方向标志的延伸线左边如附图2的906桨叶位置时，是以 桨叶正面向左后方击水产生推力的，当该桨叶转动到如本图表示的905桨叶的位置时，连 接于桨叶左右对称角的楔形片16就受到了调头小滑轮17的制约，使得连接于桨叶9上半 轴8的操纵横杆10的右边小滚轮11相对于左边小滚轮11在前进方位上抢先一步，从而使 得该桨叶开始转向而用桨叶另一面如904桨叶向右后方击水产生推力。 本实用新型又有这样一个特性，操纵桨叶角度操纵盘3，使得其上的推力方向标志 19指向某一方向时，就能使船舶作相应的左右转向或不必逆转发动机主轴就能使船舶前进
5或后退航行。 下面叙述本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的桨叶角度操纵机构 另一个实施例-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导轨与操纵横杆、小滚轮组合示意 图。 参看图4及图5，展示本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的桨叶角 度操纵机构另一个实施例-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导轨与操纵横杆、小滚 轮组合示意图。包括内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导轨20，操纵横杆IO，操纵横杆 10两端各装有一个水平轴的小滚轮21，两个小滚轮21分别交替地在桨叶角度操纵盘3的 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导轨20上面滚动，内外圈首尾相互交接而闭合的螺 旋线导轨20在其内外轨的交叉处，像铁路交叉处的钢轨一样留有供两个小滚轮21顺利通 过的隙缝。这个导轨式的桨叶角度操纵机构实施例的作用与图2的导槽式的桨叶角度操纵 机构实施例的作用相同。 采用本实用新型的结构后，就有可能增大桨叶推水面积、降低推进器桨叶转速来 达到大排水量、低水速的推进效率。当把本垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器的桨叶角 度操纵盘上的推进器推力方向标志指向所须航行方向时，若以推进器推力方向标志的延伸 线作为分界标志，则推进器推力方向标志的延伸线左边的两个桨叶就在本机桨叶角度操纵 盘3的作用下，以自己当时所处位置的合理攻角并以升力型方式推动水流运动而产生推 力，虽然这两个桨叶由于扩大推水面积而得到的低水速、大排水量的较高的推进效率被由 此所增加的摩擦和形成涡旋所消耗的功而抵消掉，未能对整机推进效率做出贡献，但推进 器推力方向标志延伸线右边的三个桨叶就在本机桨叶角度操纵盘3的作用下，各自以自己 当时所处位置的合理最大推水面积并以阻力型方式推动水流运动而产生推力，达到了低水 速、大排水量的较高的推进效率，对提高本实用新型的船舶推进器的推进效率做出了显著 的贡献。 又由于本实用新型的船舶推进器可以通过链条转动桨叶角度操纵盘的转动角度 来决定推进器的推力方向，实现了不用船舵和不必使发动机主轴逆转就能方便灵活地操纵 船舶左右航向及进退。 以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新 型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所做的等同变化，仍属本实用新型所涵盖 的范围。
权利要求一种垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，包括垂直主轴、桨叶，其特征在于，所述垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器还包括连接于垂直主轴上的转动圆盘，所述转动圆盘包括活动地安装有半轴的桨叶，所述桨叶上半轴连接着一个操纵横杆，所述操纵横杆两端各安装有垂直轴的小滚轮，所述垂直轴的小滚轮在桨叶最佳角度机械自动操纵机构的桨叶角度操纵盘上的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽里滚动。
2 如权利要求1所述的垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，其特征在于，操纵横杆 两端轴承各安装着水平轴的小滚轮，所述水平轴的小滚轮在桨叶角度操纵盘上的内外圈首 尾相互交接而闭合的螺旋线导轨上滚动。
专利摘要一种垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，包括垂直主轴、有上下半轴的桨叶、一套桨叶最佳角度机械自动操纵机构，所述桨叶最佳角度机械自动操纵机构包括有内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽的操纵盘、小滚轮、操纵横杆。本实用新型垂直轴自调桨叶角阻力型船舶推进器，各个桨叶在绕垂直轴旋转360度一周中，有120度的区域的桨叶能自动以较佳攻角并以升力型方式推动水流产生推力，有180度的区域的桨叶能以即时的所处位置自动地以较合理的最大的推水面积并以阻力型方式推动水流产生推力，达到了低水速、大排水量的较高的推进效率的目的；本实用新型可以通过驾驶室操纵的链条转动桨叶角度操纵盘的转动角度来决定推进器的推力方向，实现了不必用船舵和不必使发动机主轴逆转就能方便灵活地操纵船舶左右航向及进退。
文档编号B63H1/06GK201525494SQ20092027210
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者谢怀杰 申请人:谢怀杰