一种涵道风扇式推进装置及船舶的制作方法

[0001]
本实用新型涉及船舶装置技术领域，特别是涉及一种涵道风扇式推进装置及船舶。


背景技术：

[0002]
船舶螺旋桨是一种靠桨叶在水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置。螺旋桨转速过高会由于叶片背部表面压力下降到水的饱和蒸汽压下，水发生汽化而产生“空泡”现象，将对周围流体产生剧烈的压力变化，导致阻力增加，推进效率下降，甚至会对螺旋桨产生“气蚀”；同时，振动、噪音也急剧加大，产生噪声污染。尽管采用相当多的措施对螺旋桨进行防护，但湖泊、海洋中的成份不可避免会对螺旋桨产生腐蚀，影响螺旋桨的使用寿命，且螺旋桨在船舶底部，不利于维修。螺旋桨从船舱里伸出来的尾轴连着螺旋桨和机舱，尾轴和轴管间有缝隙，要保证传动效率又要不漏水，所以船舶的密封结构要求较高。水中的植物或鱼网等若在行进中缠绕在螺旋桨上，会影响船舶机动性能，甚至会对影响船舶的稳定性与安全性。另外，对于各种螺旋桨推进船舶，螺旋桨工作时，都会对鱼类造成伤害，轻则留痕，重则死亡，甚至造成稀有鱼类的消失。因此，调整传统船舶推进系统布局及推进方式，在使船舶推进效率、稳定性和安全性更高、制造和维护成本更低的同时，减少或不对鱼类造成伤害，是急需解决的技术问题。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是提供一种涵道风扇式推进装置及船舶，以解决上述现有技术存在的问题，使涵道风扇式推进装置产生的反向气流提供动力，提高操作方便性和安装方便性，避免对水下生物造成伤害。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种涵道风扇式推进装置，包括环状壳体、供风组件、尾流变向装置，所述供风组件设置在所述环状壳体内部，所述尾流变向装置设置在所述环状壳体尾部，所述环状壳体轴向截面为翼型截面，所述供风组件包括风扇，所述风扇设置在所述环状壳体中并与所述环状壳体同轴；所述尾流变向装置包括舵叶和驱动舵叶转动的转向装置，所述舵叶两端可转动的安装在所述环状壳体上，以改变涵道风扇式推进装置的运动方向。
[0005]
优选的，所述供风组件还包括与所述风扇传动连接的内置电机，所述内置电机用于驱动所述风扇沿正逆两方向转动，所述风扇设置在所述环状壳体中部，并位于内径最小的位置。
[0006]
优选的，还包括固定架；所述风扇包括前转轴和设置在前转轴上的多个扇叶，所述内置电机与所述前转轴远离进风口的一端同轴固定连接，所述前转轴尾部同轴连接有固定内置电机的尾机壳，所述尾机壳由所述固定架固定在所述环状壳体内。
[0007]
优选的，所述前转轴和尾机壳连接之后的轴向截面与所述扇叶的横截面均为翼型截面。
[0008]
优选的，所述舵叶一端设置有方向轮；所述转向装置包括方向电机和与方向电机固定连接的驱动轮，所述驱动轮与所述方向轮传动连接。
[0009]
优选的，所述舵叶固定连接有舵轴，所述舵轴端部设置所述方向轮；所述环状壳体在所述出风口处设置有对应的上轴孔和下轴孔，所述舵轴两端分别安装在所述上轴孔和所述下轴孔上；所述舵叶横截面为翼型截面。
[0010]
优选的，所述方向轮和所述驱动轮均为齿轮，所述转向驱动机构还包括齿条，所述齿条与所述驱动轮和所述方向轮啮合传动。
[0011]
优选的，还包括用于保护所述转向装置的防护壳体，所述防护壳体固定设置在所述环状壳体外侧，所述防护壳体内侧壁安装有齿条座和方向电机支座，所述齿条座上可滑动的安装所述齿条，所述电机支座用于安装所述方向电机。
[0012]
优选的，所述环状壳体所述进风口一侧设置有格栅，所述格栅包括环形、方形或者蜂窝形。
[0013]
本实用新型还提供一种船舶，包括船身、设置在所述船身上的建筑物及设置在所述船身和/或所述建筑物上的所述涵道风扇式推进装置，当所述涵道风扇式推进装置设置为一台时，所述涵道风扇式推进装置设置在所述船身的中线尾部甲板上；当所述涵道风扇式推进装置设置为多台时，所述涵道风扇式推进装置设置在所述船身的两侧，具体设置位置包括所述建筑物上、所述建筑物两侧、所述船身的两侧甲板上和/或所述船身的尾部甲板上；所述船舶还包括用于提供能源的船舶主机，所述船舶主机设置在所述船身内部，所述船舶主机能够为所述涵道风扇式推进装置提供电能。
[0014]
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0015]
(1)通过将涵道风扇式推进装置环形壳体轴向截面设置为翼型，使涵道风扇式推进装置在运行时气流阻力降低，并能够充分提高气流推动效率。
[0016]
(2)通过供风组件和尾流变向组件采用电力驱动的方式，使涵道风扇式推进装置与船舶主机无传动连接，使安装方便且操控方便。
[0017]
(3)通过将涵道风扇式推进装置设置在船身上直接作为船身的推进装置的方式，使新船组装方便，并且降低对旧船的改造难度，在使用过程中能够避免对水中生物类造成伤害，同时由于涵道风扇式推进装置不在水中使用，所以装置腐蚀速度降低，使用寿命延长，进而降低材料成本。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]
图1为船身上安装涵道风扇式推进装置的结构图；
[0020]
图2为涵道风扇式推进装置轴向截面结构图；
[0021]
图3为转向装置采用齿条传动的涵道风扇式推进装置结构图；
[0022]
图4为舵叶横向截面图；
[0023]
图5为安装防护壳体后的涵道风扇式推进装置结构图；
[0024]
其中，1-船身，2-建筑物，3-涵道风扇式推进装置，4-环状壳体，5-扇叶，6-舵叶，7-前转轴，8-内置电机，9-尾机壳，10-固定架，11-格栅，12-轴孔，13-底座，14-舵轴，15-齿条座，16-齿条，17-方向轮，18-驱动轮，19-方向电机，20-防护壳体。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]
本实用新型的目的是提供一种涵道风扇式推进装置及船舶，以解决现有技术存在的问题，使涵道风扇式推进装置产生的反向气流提供动力，提高操作方便性和安装方便性，避免对水下生物造成伤害。
[0027]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0028]
请参考图1-图5。
[0029]
实施例一
[0030]
如图1-图2所示，本实施例提供一种涵道风扇式推进装置，应用于船舶，船舶包括船身1，涵道风扇式推进装置3包括环状壳体4、供风组件、尾流变向装置，供风组件设置在环状壳体4内部，供风组件包括风扇，风扇设置在环状壳体4中并与环状壳体4同轴，以产生沿环状壳体4轴向方向的气流，尾流变向装置设置在环状壳体4尾部；环状壳体4轴向截面为翼型截面，翼型截面前端圆滑，后端成尖角形，翼型截面前端为迎风面，后端为背风面，所以翼型截面前端所在的环状壳体4出口为进风口，翼型截面后端所在的环状壳体4出口为出风口，以降低气流穿过环状壳体4时的阻力；尾流变向装置包括舵叶6和驱动舵叶6转动的转向装置，舵叶6两端可转动的安装在环状壳体4上，通过改变舵叶6与环状壳体4轴线的夹角，对环状体中流出的气流进行导向，由于气流的方向改变，使得气流反向推力方向发生改变，进而改变涵道风扇式推进装置3的运动方向。
[0031]
涵道风扇式推进装置3工作时，供风组件在环状壳体4中产生由环状壳体4进风口至出风口方向的气流，涵道风扇式推进装置3沿直线时，调整舵叶6与环状壳体4的轴线夹角为0
°
，保持气流沿环状壳体4轴线运动，涵道风扇式推进装置3在气流的反向推力的作用下进行向前的直线运动；当涵道风扇式推进装置3需要变向时，调整舵叶6方向，使出风口气流向待转方向的方向运动，进而使得涵道风扇式推进装置3在气流反向推力的作用下向待转方向转动；供风组件还可以向反向供风，产生出风口至进风口方向的气流，以实现涵道风扇式推进装置3向后运动。
[0032]
实施例二
[0033]
如图2-图5所示，本实施例提供一种涵道风扇式推进装置，在实施例一的基础上，本实施例的涵道风扇式推进装置还具有以下特点：
[0034]
为了提高供风效率，供风组件包括风扇和与风扇传动连接的内置电机8，内置电机8用于驱动风扇沿正逆两方向转动，以改变气流方向，风扇设置在环状壳体4中并与该环状壳体4同轴，风扇设置在环状壳体4中部且内径最小的位置，由于环状壳体4轴向横截面为翼
型截面，使得环状壳体4中内径不同，而环状壳体4内径最小的位置气流最为集中，使风扇可以充分利用环状壳体4中的气流，提高供风效率。
[0035]
更进一步的，涵道风扇式推进装置3还包括固定架10；风扇包括前转轴7和设置在前转轴7上的多个扇叶5，内置电机8与前转轴7远离进风口的一端同轴固定连接，前转轴7尾部同轴连接有固定内置电机8的尾机壳9，尾机壳9由固定架10固定，前转轴7和尾机壳9连接之后的轴向截面为翼型截面，扇叶5的横截面为翼型截面，以降低涵道风扇式推进装置3内零部件的气流阻力。
[0036]
如图2-图4所示，舵叶6横截面为翼型截面，舵叶6一端设置有方向轮17；转向装置包括方向电机19和与方向电机19固定连接的驱动轮18，驱动轮18与方向轮17传动连接，舵叶6固定连接有舵轴14，舵轴14上端部设置方向轮17；环状壳体4在出风口处设置有对应的轴孔12或轴座，舵轴14两端分别安装在轴孔12或轴座上，使舵轴14能够在轴座或轴孔12中转动。方向轮17和驱动轮18可以是链轮或者齿轮，当方向轮17为齿轮时，转向驱动机构还包括齿条16，齿条16与驱动轮18和方向轮17啮合传动；当方向轮17为链轮时，转向驱动机构还包括链条，链条与驱动轮18和方向轮17啮合传动，在舵叶6角度进行调整时，方向电机19启动带动驱动轮18转动，进而在链条或齿条16的传动下带动方向轮17进行转动，以改变舵叶6的导向角度，使舵叶6能够以环状壳体4轴线为基准，舵叶6翼型截面后端与环状壳体4轴线的夹角在-30
°
～+30
°
的范围内调整。
[0037]
更进一步的，如图5所示，涵道风扇式推进装置3还包括用于保护转向装置的防护壳体20，防护壳体20固定设置在环状壳体4外侧，防护壳体20内侧壁安装有方向电机19支座和齿条座15，齿条座15上可滑动的安装齿条16。
[0038]
环状壳体4进风口一侧设置有格栅11，格栅11用于防护杂物进入环状壳体4，同时能够破碎来流中的旋涡以保护涵道风扇式推进装置3的安全，格栅11可以是环形、方形或者蜂窝形，格栅11上的网格孔不宜过大；但也不宜过小，网格孔过小时会导致空气供给不足，影响涵道风扇式推进装置3的工作效率。
[0039]
内置电机8和转向驱动电机可以是手动控制启动，也可以是电控，当电机为电控时，内置电机8和转向驱动电机均与控制器电联接，控制器用于控制内置电机8和转向驱动电机动作，以调整供风扇的气流方向和舵叶6的导向角度。
[0040]
涵道风扇式推进装置3的环状壳体4上还设置有底座13，底座13位于防护壳体20的相对侧，用于将涵道风扇式推进装置3在其他装置上安装。
[0041]
实施例三
[0042]
如图1所示，本实施例提供一种船舶，在实施例一或实施例二的基础上，本实施例的船舶还具有以下特点：
[0043]
船舶可以是具有船身1结构的任意船舶形式，可以包括船身、船舶主机、设置在船身上的建筑物及设置在船身和/或建筑物上的涵道风扇式推进装置，船舶主机设置在船身内部，船舶主机包括动力机和发电机，动力机与发电机传动连接使发电机产生电能，以实现船舶主机能够为其他设备提供电能，动力机可以是燃气轮机、汽轮机、柴油机、联合动力装置、核动力装置，当涵道风扇式推进装置3为一台时，涵道风扇式推进装置3设置在船身1中线的尾部位置，以保证涵道风扇式推进装置3在船身1上的推力均匀；当涵道风扇式推进装置3设置为多台时，涵道风扇式推进装置3在船身1中线两侧位置对称设置或不对称设置，设
置位置可以是建筑物2上、建筑物2两侧、船身1两侧甲板和/或船身1尾部甲板，为了保证船舶两侧动力平衡，优选为涵道风扇式推进装置3在船身1中线两侧对称布置，而由于建筑物2上方的位置较高且承受的风力影响大，当涵道风扇式推进装置3在建筑物2的上方安装时容易产生安装不便和安装之后不稳定的问题，所以涵道风扇式推进装置优选在船身1尾部甲板、船身1的两侧甲板和建筑物2的两侧安装。
[0044]
由于涵道风扇式推进装置3直接在船身1上安装即可实现对船身1的驱动，提高了船舶的组装效率和方便性，而且避免船身1底部设置用于放置舵轴的轴孔，保证了船身1的密封性能；而由于涵道风扇式推进装置3自身设置变向控制装置，避免了变向装置与船舶主机传动连接，在提高操作方便性的基础上进一步提高了涵道风扇式推进装置3的安装方便性；当使用涵道风扇式推进装置3对现有旧船进行改进时，涵道风扇式推进装置3直接安装在旧船上即可实现独立驱动船舶运动，或配合旧船原有动力装置进行驱动，提高了旧船改造的方便性。
[0045]
船舶主机为涵道风扇式推进装置3供电。船舶上还设置有总控制器，总控制器与船舶上得涵道风扇式推进装置3的控制器电联接，用于对船舶上设置的所有涵道风扇式推进装置3的控制器进行控制。
[0046]
船舶直线行驶时，总控制器控制风扇正向转动，使涵道风扇式推进装置3产生向船身1的尾部甲板运动的气流，同时控制舵叶6保持与环形壳体4的夹角为0
°
夹角，使船舶在气流反向推力的作用下向前运动；当船舶向左行驶时，总控制器操纵方向电机19启动，使舵叶6角度向0
°
～-30
°
调整，气流方向转向出风口尾部左侧角度，使船舶在气流反向推力的作用下向左前方运动；当船舶若向右行驶时，总控制器操纵方向电机19启动，使舵叶6角度向0
°
～+30
°
调整，气流方向转向出风口尾部右侧角度，使船舶在气流反向推力的作用下向右前方运动；当船舶倒行时，总控制器控制风扇逆向转动，使涵道风扇式推进装置3产生向船舶头部运动的气流，同时控制舵叶6保持与环形壳体4的夹角为0
°
夹角，使船舶在气流反向推力的作用下向后运动。
[0047]
由于船舶的变向完全由控制器控制舵叶6改变气流的导向实现，避免人工操纵船舵转向，提高了船舶的操作方便性；而且涵道风扇式推进装置3所处位置不在水中，避免滑油泄漏入水中造成的污染，同时避免受到湖泊、海洋中的动植物或鱼网缠绕影响，并避免对鱼类造成伤害。与水中使用的螺旋桨相比，涵道风扇式推进装置3在材料选择、处理、加工方面更容易，大为降低其腐蚀速度，延长使用寿命，进而降低材料成本。
[0048]
根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
[0049]
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。