船用复合鼓动喷水推进器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的是一种船用复合鼓动喷水推进器，包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓动推进器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓动推进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴贯穿外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。为了实现船舶节能的目的，本实用新型提出了一种新型、高效的船用复合鼓动喷水推进器，相对传统的螺旋桨推进器而言，本实用新型不产生尾旋流，能量损失少，效率高。
【专利说明】船用复合鼓动喷水推进器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种推进器，尤其涉及一种船用复合鼓动喷水推进器。
【背景技术】
[0002] 螺旋桨做旋转运动，在推动流体向后运动的同时使流体产生了旋转运动。推动流 体向后运动是螺旋桨产生推力所必须的，而尾流的旋转运动完全是一种能量浪费。尾流旋 转运动所消耗的能量通常能够达到主机功率的15%以上。此外，普通螺旋桨普遍存在转速 高噪声大，迎水面积大对船舶产生较大的阻力，工艺复杂加工制造难度大。近些年喷水推进 器取得了显著地发展，与常规螺旋桨相比，喷水推进器具有抗空泡性能优越，并且噪音小等 优点。但喷水推进器推进效率普遍偏低。
[0003] 现有的推进器主要是依靠螺旋桨做旋转运动，在推动流体向后运动的同时使流体 产生了旋转运动。推动流体向后运动是螺旋桨产生推力所必须的，而螺旋桨所产生的尾流 的旋转运动完全是一种能量浪费。尾流旋转运动所消耗的能量通常能够达到主机功率的 15%以上。此外，普通螺旋桨普遍存在转速高噪声大，迎水面积大对船舶产生较大的阻力， 工艺复杂加工制造难度大。
[0004] 国内外已经有很多关于船舶推进器方面的专利，例如美国专利US4102293公布的 Device for propelling ships,依靠往复轴和叶片的配合运动，可以为船舶提供向前的推 力。但依然存在些许不足，首先由于船体向前运动，在推进器张开时逆流前行时，产生较大 的阻力，其次在"相扑与急张"的过程中，易产生横向流，这就与螺旋桨旋转流会产生尾旋流 相同，也是一种能量的损失，并且其结构相对复杂。
[0005] 在现如今大力倡导节能减排的大的背景下，开发新型节能推进装置来避免产生不 必要的旋转流及横向流成为船舶节能的重要研究课题。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是为了减少能量损失，提高推进效率，而提供一种船用复合鼓 动喷水推进器。
[0007] 本实用新型的目的是这样实现的：包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓动推进 器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形状，喷 水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓动推 进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴贯穿 外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。
[0008] 本实用新型还包括这样一些结构特征：
[0009] 1.第一鼓动推进器和第二鼓动推进器结构相同，每个鼓动推进器都包括两个鼓动 叶片、旋转内轴、旋转轴外壳、每个鼓动叶片的一侧有两个联接环，两个鼓动叶片分别通过 联接环交错套在旋转内轴上，两个联接环中间设置有扭转弹簧。
[0010] 2.第二鼓动推进器的旋转轴中间位置设置平衡针。
[0011] 3.第一鼓动推进器的两叶片中间位置设置凹槽。
[0012] 4.旋转轴外壳上设置有与联接环相适应的缺口。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在保证船舶航行性能的 前提下，采用前、后两个鼓动喷水推进器外加喷水筒协同工作，推动水流沿轴向向后运动， 驱动船舶平稳前行并且可以避免横向流动，从而减少能量损失，使用两个推进器的推进效 率高；相对传统的螺旋桨推进器而言，本实用新型不会产生尾旋流，能量损失少。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1 (a)是安装本实用新型的船舶总体结构示意图，图1 (b)是图1 (a)船尾局部放 大图；
[0015] 图2是本实用新型的结构示意图；
[0016] 图3是本实用新型的剖视图；
[0017] 图4(a)是本实用新型的1号鼓动推进器剖视图，图4(b)是图4(a)的俯视图；
[0018] 图5(a)是本实用新型的2号鼓动推进器剖视图，图5(b)是图5(a)的俯视图； [0019] 图6是本实用新型的1号鼓动推进器刚性连接机构示意图；
[0020] 图7是本实用新型的2号鼓动推进器刚性连接机构示意图；
[0021] 图8是本实用新型的1号鼓动推进器两叶片的结构示意图；
[0022] 图9是本实用新型的2号鼓动推进器两叶片的结构示意图；
[0023] 图10是本实用新型的旋转轴外壳的结构示意图；
[0024] 图11是本实用新型的运动状态1 ;
[0025] 图12是本实用新型的运动状态2。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0027] 如图1所示：本实用新型的复合鼓动喷水推进器安装在船尾，图1 (b)为图1 (a)尾 部的局部放大图，从图中可以看出推进器外壳与船尾进行无缝衔接，就整体而言具有良好 的流场适配性能。
[0028] 图2给出了复合鼓动喷水推进器的整体结构示意图，喷水筒1上部分是喇叭形状、 下部分是圆柱形状，喷水筒1上部分设置有进水口 2,喷水筒下部分内侧设置有滑道，第一 鼓动推进器4和第二鼓动推进器5通过滑槽6安装在喷水筒1内，第一鼓动推进器4与外 往复式主轴7连接，内往复式主轴8贯穿外往复主轴7,内往复主轴8的端部连接第二鼓动 推进器5。喷水筒1作为推进器外壳可对内部来流起到整流作用，使内部来流变得更为均 匀。水流经进水孔2进入水筒。复合鼓动推进器3在喷水筒1内部做前后往复运动。
[0029] 图3为本实用新型的剖视图，复合鼓动推进器由第一鼓动推进器4即前鼓动推进 器和第二鼓动推进器5即后鼓动推进器组成，滑槽6在喷水筒1上。喷水筒1与船体为一 整体，前、后鼓动推进器沿滑槽6分别做前后运动。当推进器向后运动且鼓动叶片完全展开 时，鼓动叶片圆盘实现与喷水筒圆形横剖面无缝衔接，最大限度地推动水流向后运动。
[0030] 图4(a)和图5(a)分别给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的剖视图， 均保留一个叶片11、16,旋转轴外壳12、15亦保留一半。外往复式主轴7驱动第一鼓动推进 器4前后运动，内往复式主轴8贯穿外往复式主轴7驱动第二鼓动推进器5前后运动。第 一鼓动推进器和第二鼓动推进器的扭转弹簧9-1和扭转弹簧9-2的两端分别与两个鼓动叶 片的联接环固定连接，给两叶片有相互合拢的趋势，确保主轴向前运动时两叶片能够完全 合拢，从而减小相应的流体阻力。第二鼓动推进器5设置有平衡针13,平衡针13用于确保 第二鼓动推进器5的两叶片在合拢时能够处于船中处。
[0031] 图4(b)和图5(b)分别给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的俯视图， 当两个鼓动推进器合拢时内部分别出现空腔17及空腔18,当鼓动推进器向后运动时，在空 腔17、18内水流的作用下张开，从而推动水流向后运动并提供向前的推力。
[0032] 图6和图7分别为第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的刚性连接件的结构示 意图，对于第一鼓动推进器4,刚性连接件由外往复式主轴7及旋转轴内轴10组成。对于2 号鼓动推进器5,刚性连接件由内往复式主轴8、旋转轴内轴14及平衡针13组成。刚性连 接件可一体化生产，保证结构的稳固性，旋转轴外壳通过焊接的方式与往复式主轴和旋转 轴内轴上下端刚性连接。
[0033] 图8和图9分别单独给出了第一鼓动推进器4及第二鼓动推进器5的的两个叶片 的结构示意图，叶片卡槽19、21用来控制鼓动叶片最大张开角，与推进轴弧线吻合。鼓动叶 片11与两个宽度不同的联接环20相连，鼓动叶片16与两个宽度不同的联接环22相连，偏 内的圆环宽度取偏外圆环宽度的2/3?3/4。由于连接轴较细，偏内的连接轴较短可保证转 轴的强度。
[0034] 图10为鼓动推进器旋转轴外壳12和旋转轴外壳15的结构不意图，第一、第二鼓 动推进器的旋转轴外壳12和15的结构基本一样，相应的旋转轴外壳缺口 23与相对应的叶 片和联接环的连接件宽度相同，但略小于联接环宽度以实现密封防止进水。
[0035] 图11和图12分别给出了复合鼓动推进器的两种主要运动状态，喷水筒内水流速 度为V0,图11是当第一鼓动推进器4即前鼓动推进器以速度VI推动水流向后运动时，第二 鼓动推进器5即后鼓动推进器合拢并以速度V2向前运动。图12所示运动状态与图11相 反。
[0036] 由于第二鼓动推进器5的冲程较大，叶片合拢向前运动历时较长，在此过程中无 法提供向前的推力，而第一鼓动推进器4在第二鼓动推进器5向前的过程中推动水流向后 运动，从而为船舶提供源源不断的推力。而当第二鼓动推进器5向后推动水流向后运动时， 第一鼓动推进器4向前运动。
【权利要求】
1. 一种船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：包括喷水筒、第一鼓动推进器、第二鼓 动推进器、外往复式主轴和内往复式主轴，所述喷水筒上部分是喇叭形状、下部分是圆柱形 状，喷水筒上部分设置有进水口，喷水筒下部分内侧设置有滑槽，第一鼓动推进器和第二鼓 动推进器通过滑槽安装在喷水筒内，第一鼓动推进器与外往复式主轴连接，内往复式主轴 贯穿外往复主轴，内往复主轴的端部连接第二鼓动推进器。
2. 根据权利要求1所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述第一鼓动推进 器和第二鼓动推进器结构相同，每个鼓动推进器都包括两个鼓动叶片、旋转内轴、旋转轴外 壳、每个鼓动叶片的一侧有两个联接环，两个鼓动叶片分别通过联接环交错套在旋转内轴 上，两个联接环中间设置有扭转弹簧。
3. 根据权利要求2所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：第二鼓动推进器的 旋转轴中间位置设置平衡针。
4. 根据权利要求2或3所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：第一鼓动推进 器的两叶片中间位置设置凹槽。
5. 根据权利要求2或3所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述旋转轴外 壳上设置有与联接环相适应的缺口。
6. 根据权利要求4所述的船用复合鼓动喷水推进器，其特征在于：所述旋转轴外壳上 设置有与联接环相适应的缺口。
【文档编号】B63H11/06GK203889039SQ201420282664
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】胡安康, 侯立勋, 王超, 韩凤磊, 汪春辉, 杨放青 申请人:哈尔滨工程大学