专利名称：摆节结构的摇摆动力桨的制作方法
该发明提出了一种摆节结构的摇摆动力桨，属于船舶动力技术。
自有船舶以来，就产生了船舶动力技术。船舶动力从动力来源分为外动力和自动力。除帆船，滑索船和牵引船外，其它船舶都是自动力船。自动力船舶需将动力作用于水才能使船舶产生与水的相对运动。除极少数喷气喷水船外，大部分船舶依靠桨产生动力。直接与水接触并将动力传递给水使得船舶产生动力的部件称之为桨。人力桨有在船侧使用的划桨，和船尾使用的橹桨，机动桨也有船侧使用的轮桨，俗称飞火轮，现已基本淘汰。现机动船舶的动力桨几乎全部是安装在船尾的螺旋桨。
螺旋桨可以很方便的将机器产生的旋转动力转换为船舶的航行动力。因而得到普遍应用。但是，螺旋桨也存在一些缺点。1)螺旋桨的转动产生了剧烈湍流，这些湍流吸收和消耗了大量能量，抑制了船舶动力的有效转换输出。往往航速越高，转换效率越低。加速时能量损失更大。2)高速旋转的螺旋桨容易被软性条状物质，如绳索渔网水草等缠绕而失去动力3)高速旋转的螺旋桨会产生噪声，不利于军用舰挺的隐蔽机动。
本发明提出的摇摆动力桨由多个摆节组成。船舶上其它形式的动力传递给摇摆动力桨，迫使桨在水中摇摆形成船舶航行动力。摇摆动力桨与现有技术的螺旋动力桨相比，它没有高速动作，不产生剧烈的湍流，摇摆动力桨摇摆时主要引起的是水的层流运动，航行动力的产生更符合水的流体动力学性质。本发明的目的是克服现有技术的螺旋动力桨的缺点，抑制湍流的产生，继而减少动力消耗，提高船舶的能源利用率；减少船舶动力噪声，提高军事隐蔽性能。
本发明的摇摆动力桨的核心是只有一个自由度的运动付节，称之为摆节。摆节与摆节头尾顺序连接。摆节的尺寸依前后顺序呈现渐次变化，每一摇摆动力桨由多个摆节按顺序连接而成。后摆节具有围绕前摆节上的某一固定轴线作一定范围转动的定轴摆动量，摆节与摆节之间的摆动量受弹性力约束，在无外力作用的情况下弹性约束力将所有摆节约束在摆节的对称平面相互重合的位置上。也就是说，在无外力作用的情况下，摇摆动力桨呈现类似于鱼类的相对于中心平面的面对称形体。船舶将动力以往复运动的形式传递给本发明的摇摆动力桨，以比较靠前的摆节上的一点为整个动力桨的支点，摇摆动力施加在支点摆节上或临近的摆节上，动力沿摆节逐节传递，迫使桨呈弯弓状向船的一侧摆动，推动水沿弓背向侧后方向运动。反方向摇摆时桨仍呈弯弓状向船的另一侧摆动，推动水沿弓背向另一侧后方向运动。摇摆动力桨在往复摇摆运动中推动水向后运动，因而船舶获得航行所需的动力。
本发明与现有技术的螺旋动力桨相比具有以下几方面的优点1．本发明避免使用高速运转部件，因而抑制了湍流，减少了动力消耗，提高了船舶的能源利用率。水相对于摇摆动力桨主要呈层流运动，水的阻力比较低。
2．本发明以动力桨的往复摇摆代替了螺旋桨的高速转动，因而减少了船舶动力噪声，提高了军事隐蔽性能。
3．本发明由动力桨的往复摇摆产生航行动力，没有旋转，因而不会发生与柔性材料如绳索，渔网，水草的缠绕事故。更不会伤害水生动物。
4．本发明的摇摆动力桨为船舶动力设计提供了灵活性。可以布置在船尾也可以布置在船两侧；可以与船舶接为一体也可以独立于船体之外；可以是单桨设计也可以多个桨排列在一起的组合桨设计。
5．本发明没有高速运转部件，因而动力桨的尺寸设计和形面设计自由度很大。通过尺寸和形面的组合变化，可以设计出各种性能的符合各种要求的摇摆动力桨以及以这些摇摆动力桨为动力装置的各种船舶。
本发明的原理及实施例结合附图进一步说明。
附
图1是一个拥有五个摆节的摇摆动力桨的实施例的结构示意图和运动过程的分时状态图。图中所示，摆节与摆节头尾顺序连接，后摆节具有围绕前摆节上的某一固定轴作一定范围转动的定轴摆动量，摆节与摆节之间的摆动量受弹性力约束。在无外力作用时弹性约束力将所有摆节约束在摆节的对称平面相互重合的位置上。图中还示意了摇摆动力桨在往复动力作用下运动时的分时状态。可以看出水被迫沿弓背向侧后流动的情况。
附图2是四个单独的摇摆动力桨排列在一起的组合摇摆动力桨实施例，该实施例附图示意了以第一摆节前半圆弧中心为支点轴线，当往复动力作用在该摆节之内，支点轴线之外时，四条单桨组成的组合摇摆动力桨的运动分时状态。组合桨设计使得实现性能目标的手段更加灵活和多样化。例如，含有偶数个单桨的组合桨可以克服使用单桨时出现的船体晃动，可以减小单桨的尺寸等。
附图3也是四个单独的摇摆动力桨排列在一起的组合摇摆动力桨的实施例以及它们运动的分时状态显示，所不同的是支点轴线设在一个摆节的后弧中心上。
权利要求
1.一种由摇摆产生船舶航行动力的摆节结构的摇摆动力桨。其特征是摆节结构的摇摆动力桨由多个受弹性力约束的摆节头尾顺序连接组成，摇摆桨在往复摇摆运动中推动水向后运动，因而船舶获得航行所需的动力。
2.根据权力要求1所述的摆节结构的摇摆动力桨，其特征是以比较靠前的摆节上的一点作为整个动力桨的支点，往复动力施加在支点摆节之上支点之外或临近的摆节上，动力沿摆节逐节传递，迫使摇摆桨呈弯弓状向船的两侧往复摆动，摇摆桨推动水沿弓背向后方运动。
3.根据权力要求1所述的摆节结构的摇摆动力桨，其特征是摆节与摆节之间受弹性力约束，在无外力作用时弹性约束力将所有摆节约束在摆节的对称平面相互重合的位置上。
4.根据权力要求1所述的摆节结构的摇摆动力桨，其特征是后摆节具有围绕前摆节上的某一固定轴作一定范围转动的定轴摆动量。
5.根据权力要求1所述的摇摆动力桨，其特征是以迎水方向第一或第二个摆节上的某一点为支点，将摇摆作用力施加在支点摆节或邻近摆节上。
6.根据权力要求1所述的摇摆动力桨，其特征是摇摆动力桨可以在外形上与船身接成一体，也可以挂在船身之外使用。
7.根据权力要求1所述的摇摆动力桨，其特征是摇摆动力桨可以单桨使用，也可以多只动力桨排列在一起作为组合摇摆动力桨使用，组合摇摆动力桨的相邻单桨摇摆方向彼此相反，每个组合摇摆动力桨中单独的摇摆桨的数目是偶数。
全文摘要
本发明提出的是由多个摆节组成的摇摆动力桨。船舶动力以往复运动的形式传递给摇摆动力桨,迫使浆在水中摇摆推动水运动形成船舶航行动力。它没有高速动作,不产生剧烈的湍流,摇摆动力桨摇摆时主要引起的是水的层流运动,航行动力的产生更符合水的流体动力学性质。本发明克服了现有技术的螺旋动力桨的缺点,能减小湍流的产生,继而减少动力消耗,提高船舶的能源利用率;减少船舶动力噪声,提高船舶的军事隐蔽性能。
文档编号B63H1/36GK1283571SQ0012099
公开日2001年2月14日 申请日期2000年8月8日 优先权日2000年8月8日
发明者刘毅 申请人:刘毅