專利名稱：擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳的制作方法
該發(fā)明提出了一種擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳，屬于船舶動(dòng)力技術(shù)。
自有船舶以來(lái)，就產(chǎn)生了船舶動(dòng)力技術(shù)。船舶動(dòng)力從動(dòng)力來(lái)源分為外動(dòng)力和自動(dòng)力。除帆船，滑索船和牽引船外，其它船舶都是自動(dòng)力船。自動(dòng)力船舶需將動(dòng)力作用于水才能使船舶產(chǎn)生與水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。除極少數(shù)噴氣噴水船外，大部分船舶依靠槳產(chǎn)生動(dòng)力。直接與水接觸并將動(dòng)力傳遞給水使得船舶產(chǎn)生動(dòng)力的部件稱之為槳。人力槳有在船側(cè)使用的劃槳，和船尾使用的櫓槳，機(jī)動(dòng)槳也有船側(cè)使用的輪槳，俗稱飛火輪，現(xiàn)已基本淘汰?，F(xiàn)機(jī)動(dòng)船舶的動(dòng)力槳幾乎全部是安裝在船尾的螺旋槳。
螺旋槳可以很方便的將機(jī)器產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為船舶的航行動(dòng)力。因而得到普遍應(yīng)用。但是，螺旋槳也存在一些缺點(diǎn)。1)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了劇烈湍流，這些湍流吸收和消耗了大量能量，抑制了船舶動(dòng)力的有效轉(zhuǎn)換輸出。往往航速越高，轉(zhuǎn)換效率越低。加速時(shí)能量損失更大。2)高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳容易被軟性條狀物質(zhì)，如繩索漁網(wǎng)水草等纏繞而失去動(dòng)力3)高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳會(huì)產(chǎn)生噪聲，不利于軍用艦挺的隱蔽機(jī)動(dòng)。
本發(fā)明提出的搖擺動(dòng)力槳由多個(gè)擺節(jié)組成。船舶上其它形式的動(dòng)力傳遞給搖擺動(dòng)力槳，迫使槳在水中搖擺形成船舶航行動(dòng)力。搖擺動(dòng)力槳與現(xiàn)有技術(shù)的螺旋動(dòng)力槳相比，它沒(méi)有高速動(dòng)作，不產(chǎn)生劇烈的湍流，搖擺動(dòng)力槳搖擺時(shí)主要引起的是水的層流運(yùn)動(dòng)，航行動(dòng)力的產(chǎn)生更符合水的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的螺旋動(dòng)力槳的缺點(diǎn)，抑制湍流的產(chǎn)生，繼而減少動(dòng)力消耗，提高船舶的能源利用率；減少船舶動(dòng)力噪聲，提高軍事隱蔽性能。
本發(fā)明的搖擺動(dòng)力槳的核心是只有一個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)付節(jié)，稱之為擺節(jié)。擺節(jié)與擺節(jié)頭尾順序連接。擺節(jié)的尺寸依前后順序呈現(xiàn)漸次變化，每一搖擺動(dòng)力槳由多個(gè)擺節(jié)按順序連接而成。后擺節(jié)具有圍繞前擺節(jié)上的某一固定軸線作一定范圍轉(zhuǎn)動(dòng)的定軸擺動(dòng)量，擺節(jié)與擺節(jié)之間的擺動(dòng)量受彈性力約束，在無(wú)外力作用的情況下彈性約束力將所有擺節(jié)約束在擺節(jié)的對(duì)稱平面相互重合的位置上。也就是說(shuō)，在無(wú)外力作用的情況下，搖擺動(dòng)力槳呈現(xiàn)類似于魚類的相對(duì)于中心平面的面對(duì)稱形體。船舶將動(dòng)力以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式傳遞給本發(fā)明的搖擺動(dòng)力槳，以比較靠前的擺節(jié)上的一點(diǎn)為整個(gè)動(dòng)力槳的支點(diǎn)，搖擺動(dòng)力施加在支點(diǎn)擺節(jié)上或臨近的擺節(jié)上，動(dòng)力沿?cái)[節(jié)逐節(jié)傳遞，迫使槳呈彎弓狀向船的一側(cè)擺動(dòng)，推動(dòng)水沿弓背向側(cè)后方向運(yùn)動(dòng)。反方向搖擺時(shí)槳仍呈彎弓狀向船的另一側(cè)擺動(dòng)，推動(dòng)水沿弓背向另一側(cè)后方向運(yùn)動(dòng)。搖擺動(dòng)力槳在往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)中推動(dòng)水向后運(yùn)動(dòng)，因而船舶獲得航行所需的動(dòng)力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的螺旋動(dòng)力槳相比具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)1．本發(fā)明避免使用高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因而抑制了湍流，減少了動(dòng)力消耗，提高了船舶的能源利用率。水相對(duì)于搖擺動(dòng)力槳主要呈層流運(yùn)動(dòng)，水的阻力比較低。
2．本發(fā)明以動(dòng)力槳的往復(fù)搖擺代替了螺旋槳的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，因而減少了船舶動(dòng)力噪聲，提高了軍事隱蔽性能。
3．本發(fā)明由動(dòng)力槳的往復(fù)搖擺產(chǎn)生航行動(dòng)力，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，因而不會(huì)發(fā)生與柔性材料如繩索，漁網(wǎng)，水草的纏繞事故。更不會(huì)傷害水生動(dòng)物。
4．本發(fā)明的搖擺動(dòng)力槳為船舶動(dòng)力設(shè)計(jì)提供了靈活性?？梢圆贾迷诖惨部梢圆贾迷诖瑑蓚?cè)；可以與船舶接為一體也可以獨(dú)立于船體之外；可以是單槳設(shè)計(jì)也可以多個(gè)槳排列在一起的組合槳設(shè)計(jì)。
5．本發(fā)明沒(méi)有高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因而動(dòng)力槳的尺寸設(shè)計(jì)和形面設(shè)計(jì)自由度很大。通過(guò)尺寸和形面的組合變化，可以設(shè)計(jì)出各種性能的符合各種要求的搖擺動(dòng)力槳以及以這些搖擺動(dòng)力槳為動(dòng)力裝置的各種船舶。
本發(fā)明的原理及實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明。
附

圖1是一個(gè)擁有五個(gè)擺節(jié)的搖擺動(dòng)力槳的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分時(shí)狀態(tài)圖。圖中所示，擺節(jié)與擺節(jié)頭尾順序連接，后擺節(jié)具有圍繞前擺節(jié)上的某一固定軸作一定范圍轉(zhuǎn)動(dòng)的定軸擺動(dòng)量，擺節(jié)與擺節(jié)之間的擺動(dòng)量受彈性力約束。在無(wú)外力作用時(shí)彈性約束力將所有擺節(jié)約束在擺節(jié)的對(duì)稱平面相互重合的位置上。圖中還示意了搖擺動(dòng)力槳在往復(fù)動(dòng)力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)的分時(shí)狀態(tài)?？梢钥闯鏊黄妊毓诚騻?cè)后流動(dòng)的情況。
附圖2是四個(gè)單獨(dú)的搖擺動(dòng)力槳排列在一起的組合搖擺動(dòng)力槳實(shí)施例，該實(shí)施例附圖示意了以第一擺節(jié)前半圓弧中心為支點(diǎn)軸線，當(dāng)往復(fù)動(dòng)力作用在該擺節(jié)之內(nèi)，支點(diǎn)軸線之外時(shí)，四條單槳組成的組合搖擺動(dòng)力槳的運(yùn)動(dòng)分時(shí)狀態(tài)。組合槳設(shè)計(jì)使得實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)的手段更加靈活和多樣化。例如，含有偶數(shù)個(gè)單槳的組合槳可以克服使用單槳時(shí)出現(xiàn)的船體晃動(dòng)，可以減小單槳的尺寸等。
附圖3也是四個(gè)單獨(dú)的搖擺動(dòng)力槳排列在一起的組合搖擺動(dòng)力槳的實(shí)施例以及它們運(yùn)動(dòng)的分時(shí)狀態(tài)顯示，所不同的是支點(diǎn)軸線設(shè)在一個(gè)擺節(jié)的后弧中心上。
權(quán)利要求
1.一種由搖擺產(chǎn)生船舶航行動(dòng)力的擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳。其特征是擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳由多個(gè)受彈性力約束的擺節(jié)頭尾順序連接組成，搖擺槳在往復(fù)搖擺運(yùn)動(dòng)中推動(dòng)水向后運(yùn)動(dòng)，因而船舶獲得航行所需的動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳，其特征是以比較靠前的擺節(jié)上的一點(diǎn)作為整個(gè)動(dòng)力槳的支點(diǎn)，往復(fù)動(dòng)力施加在支點(diǎn)擺節(jié)之上支點(diǎn)之外或臨近的擺節(jié)上，動(dòng)力沿?cái)[節(jié)逐節(jié)傳遞，迫使搖擺槳呈彎弓狀向船的兩側(cè)往復(fù)擺動(dòng)，搖擺槳推動(dòng)水沿弓背向后方運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳，其特征是擺節(jié)與擺節(jié)之間受彈性力約束，在無(wú)外力作用時(shí)彈性約束力將所有擺節(jié)約束在擺節(jié)的對(duì)稱平面相互重合的位置上。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的擺節(jié)結(jié)構(gòu)的搖擺動(dòng)力槳，其特征是后擺節(jié)具有圍繞前擺節(jié)上的某一固定軸作一定范圍轉(zhuǎn)動(dòng)的定軸擺動(dòng)量。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的搖擺動(dòng)力槳，其特征是以迎水方向第一或第二個(gè)擺節(jié)上的某一點(diǎn)為支點(diǎn)，將搖擺作用力施加在支點(diǎn)擺節(jié)或鄰近擺節(jié)上。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的搖擺動(dòng)力槳，其特征是搖擺動(dòng)力槳可以在外形上與船身接成一體，也可以掛在船身之外使用。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所述的搖擺動(dòng)力槳，其特征是搖擺動(dòng)力槳可以單槳使用，也可以多只動(dòng)力槳排列在一起作為組合搖擺動(dòng)力槳使用，組合搖擺動(dòng)力槳的相鄰單槳搖擺方向彼此相反，每個(gè)組合搖擺動(dòng)力槳中單獨(dú)的搖擺槳的數(shù)目是偶數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出的是由多個(gè)擺節(jié)組成的搖擺動(dòng)力槳。船舶動(dòng)力以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式傳遞給搖擺動(dòng)力槳,迫使?jié){在水中搖擺推動(dòng)水運(yùn)動(dòng)形成船舶航行動(dòng)力。它沒(méi)有高速動(dòng)作,不產(chǎn)生劇烈的湍流,搖擺動(dòng)力槳搖擺時(shí)主要引起的是水的層流運(yùn)動(dòng),航行動(dòng)力的產(chǎn)生更符合水的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的螺旋動(dòng)力槳的缺點(diǎn),能減小湍流的產(chǎn)生,繼而減少動(dòng)力消耗,提高船舶的能源利用率;減少船舶動(dòng)力噪聲,提高船舶的軍事隱蔽性能。
文檔編號(hào)B63H1/36GK1283571SQ0012099
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期2000年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者劉毅 申請(qǐng)人:劉毅