專利名稱：垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及船舶推進器，尤其涉及阻力型船舶推進器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的船舶螺旋槳推進器和明輪推進器，推進效率都不高，由于各自的特性所限， 要想再提高其1%的推進效率已十分困難。 1、現(xiàn)今常用的船舶螺旋槳推進器，屬于高水速、小排水量的升力型推進器。根據(jù)動 能表達式mv72，表明了受螺旋槳推動的高速水流帶走了發(fā)動機發(fā)出的大量能量白白消散 在水域中，使得船舶本身從發(fā)動機中得到的能量很有限。若想降低螺旋槳所推動的水流的 流速而提高排水量來提高推進效率，就只得加大螺旋槳所驅(qū)動的流體柱的截面積，但實際 上，螺旋槳如過大，它的"水力效率"就較低，致使這一措施所得到的效益被由此所增加的摩 擦和形成渦旋所消耗的功而抵消掉。也就是說，由于螺旋槳本身的特性所限，現(xiàn)今的船舶螺 旋槳的推進效率很不理想。 2、歷史上曾出現(xiàn)過的船舶明輪推進器，屬于低水速、大排水量的阻力型推進器。根 據(jù)動能表達式mv72，表明了受明輪槳葉所推動的大排水量、低速水流從發(fā)動機帶走的能量 比螺旋槳所驅(qū)動的水流所帶走的能量較少，從而使明輪推進器的船舶從發(fā)動機中得到的能 量相對較大。但明輪推進器存在兩個明顯的缺點A、從工程制造的觀點看來，相對于船舶本 身而言，大體積的明輪是不可取的；B、由于明輪的槳葉是輻射式結(jié)構(gòu)的，因而在剛進入水里 和將要退出水面的槳葉，所產(chǎn)生的推力線明顯偏離了船舶前進的阻力線，做了許多無用功 而白白浪費了能量。 3 、還有 一 種操縱性能特別高的Vo i th-Schne i der螺旋槳，(請見L. Prandt 1
著.郭永懷譯.《流體力學(xué)概論》.科學(xué)出版社出版.1966. 5版第252頁)它在水平圓盤上
裝有好幾個葉片，并裝有比較復(fù)雜的操縱機構(gòu)，使水平圓盤在每轉(zhuǎn)一周的過程中，葉片的攻
角從零變到正值，然后再通過零值回到負值。攻角等于零的位置的方向和攻角的大小可以
隨意改變，這就可使螺旋槳不用改變轉(zhuǎn)速就能產(chǎn)生任意大小和方向的推力。裝了兩臺這樣
的螺旋槳，甚至可以使船舶繞它的軸旋轉(zhuǎn)，或者在保持平行于原來方位的情況下作側(cè)向運
動。但這Voith-Schneider螺旋槳，由于水平圓盤中的每個葉片的攻角都相互牽制，任一片
葉片不可能發(fā)揮獨立的最高效益，且在每轉(zhuǎn)一周的過程中，葉片的攻角有回到負值這一階
段，這決定了這種螺旋槳的推進效率不可能高于以上兩種推進器。 因此，需要創(chuàng)造一種更新型的船舶推進器，較好地解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低水速、大排水量的自調(diào)槳 葉角的阻力型的船舶推進器，使得船舶推進器既具有相對較小的體積又具有較高的推進效 率，又有更靈活方便的航向操縱性靈。 本實用新型為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用了如下結(jié)構(gòu)
3[0009] —種垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，包括安裝在船艉的上下基座上的兩 個軸承中的推進器主軸，在推進器主軸上部活動地套裝一個槳葉角度操縱盤，在槳葉角度 操縱盤的套筒上端，連接著一個牙盤，在牙盤與船舶駕駛室操縱機構(gòu)中間連接著傳動鏈條， 在槳葉角度操縱盤的下方，有一對間隔一定距離的兩個轉(zhuǎn)盤固定地連結(jié)于推進器主軸上， 兩個轉(zhuǎn)盤上下對應(yīng)地以相同半徑并以均勻角度輻射式安裝至少兩對槳葉軸承(本例為六 對)，在每對槳葉軸承中間各安裝一片帶有上下半軸的槳葉，該槳葉可在轉(zhuǎn)盤的相應(yīng)軸承中 轉(zhuǎn)動，每個槳葉的上半軸套裝過轉(zhuǎn)盤軸承后連接著一個操縱橫桿，操縱橫桿的兩端各裝有 一個小滾輪，兩個小滾輪分別交替地在槳葉角度操縱盤的內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺 旋線導(dǎo)槽里滾動。推進器主軸下端連接著一個從動傘齒輪，與從動傘齒輪交聯(lián)的是連接于 發(fā)動機主軸上的主動傘齒輪。 采用本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的結(jié)構(gòu)后，當(dāng)推進器主軸通 過轉(zhuǎn)盤帶動槳葉運動時，每個槳葉都能在螺旋線導(dǎo)槽、小滾輪和操縱橫桿組合的操縱機構(gòu) 的作用下，以本實施例的六片槳葉來說，在任一個時刻，大體上有三片槳葉能各以即時的所 處位置自動地以較合理的最大推水面積并以阻力型的方式產(chǎn)生推力，有兩片槳葉能各以即 時的所處位置自動以較佳攻角并以升力型的方式產(chǎn)生推力，有一片槳葉處于轉(zhuǎn)向變換階段 不產(chǎn)生推力。由于本船舶推進器主要以阻力型方式產(chǎn)生推力，故命名為"垂直軸自調(diào)槳葉角 阻力型船舶推進器"。本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，既具有了低水速、 大排水量的更高效率的推進器的優(yōu)點，又擯棄了阻力型的明輪的大體積、及其剛進入水里 和將要退出水面的槳葉所產(chǎn)生的偏離船舶航行阻力線而白白浪費了能量的缺點；又由于本 實用新型的槳葉角度操縱盤的轉(zhuǎn)動角度可以決定推進器的推力方向，因此，可以通過鏈條 操縱槳葉角度操縱盤的轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)了不用船舵和不必使發(fā)動機主軸逆轉(zhuǎn)就能方便靈活地操 縱船舶左右航向及進退。

圖1為本實用新型的垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型的垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的槳葉角度操縱機 構(gòu)-一 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽與操縱橫桿、小滾輪組合示意圖及槳葉推 力分析原理圖。 圖3為本實用新型的垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的槳葉角操縱機 構(gòu)-一 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽中的操縱橫桿與小滾輪組合放大示意圖。 圖4為本實用新型實施例的槳葉角度操縱機構(gòu)另一個實施例-一 內(nèi)外圈首尾相互 交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌與操縱橫桿、小滾輪組合示意圖。 圖5為本實用新型實施例的槳葉角操縱機構(gòu)另一個實施例 一-內(nèi)外圈首尾相互交 接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌中的操縱橫桿與小滾輪組合放大示意圖。
具體實施方式參考附圖l，展示了本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器實施例的整 體結(jié)構(gòu)，包括安裝于船艉上下基座上的兩個推進器主軸軸承l(wèi)，在兩個推進器主軸軸承1中 安裝一根垂直的推進器主軸2，在推進器主軸2上部活動地套裝一個槳葉角度操縱盤3，在槳葉角度操縱盤3的連體套筒上端，連接著一個牙盤4，在牙盤4與船舶駕駛室的操縱機構(gòu) 間連接著傳動鏈條5，在槳葉角度操縱盤3的下方，有一對間隔一定距離的轉(zhuǎn)盤6固定地連 結(jié)于推進器主軸2上，兩個轉(zhuǎn)盤6上下對應(yīng)地以相同半徑并以均勻角度輻射式安裝至少兩 對槳葉軸承(本例為六對)7，在每對槳葉軸承7中間各安裝一片帶有上下半軸8的槳葉9， 每片槳葉9可在轉(zhuǎn)盤6的相應(yīng)槳葉軸承7中轉(zhuǎn)動，每個槳葉9的上半軸8套裝過轉(zhuǎn)盤6中 的槳葉軸承7后連接著一個操縱橫桿IO，操縱橫桿10的兩端各裝有一個小滾輪ll，操縱橫 桿10的兩端的小滾輪11分別交替地在槳葉角度操縱盤3的內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的 螺旋線導(dǎo)槽12里滾動。推進器主軸2下端連接著一個從動傘齒輪13，與從動傘齒輪13交 聯(lián)的是連接于發(fā)動機主軸14上的主動傘齒輪15。 再參閱附圖2及附圖3，展示了本實用新型的垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進 器的槳葉角操縱機構(gòu)-一 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽與操縱橫桿、小滾輪組 合示意圖及槳葉推力分析原理圖，包括推進器主軸2，活動地套裝于推進器主軸2的槳葉角 度操縱盤3，槳葉9，操縱橫桿IO，小滾輪11，內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽12， 連接于槳葉9的楔形片16，調(diào)頭小滑輪17，有效推力線18，推進器推力方向標志19。 當(dāng)船舶駕駛員操縱傳動鏈條5、牙盤4使本垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器 的槳葉角度操縱盤3上的推進器推力方向標志19指向船艏時，就確定了推進器工作時將使 船舶前進，按本例，當(dāng)推進器主軸2、兩個轉(zhuǎn)盤6、六片槳葉9按順時針方向旋轉(zhuǎn)時，連接于各 片槳葉9的上半軸8的操縱橫桿10就帶動相應(yīng)的兩個小滾輪11交替地在預(yù)先設(shè)計好的內(nèi) 外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽12里滾動，在任一個時刻，每一對小滾輪11轉(zhuǎn)動到 某一區(qū)域受到螺旋線導(dǎo)槽12的制約所決定的相對方位決定了操縱橫桿10的方位，從而使 連接于操縱橫桿10的槳葉9按設(shè)計的較理想的角度推動水流運動產(chǎn)生推力，從而推動船舶 按推進器推力方向標志19的指向航行。 在某一個時刻，由于操縱橫桿10、小滾輪11在內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋 線導(dǎo)槽12的導(dǎo)引下，若以推進器推力方向標志的延伸線作為分界標志，則推進器推力方向 標志的延伸線左邊的904、906這兩片槳葉就在本機槳葉角度操縱盤3的作用下，按自己當(dāng) 時所處位置的合理攻角以升力型方式推動水流運動而產(chǎn)生推力，雖然這兩片槳葉由于擴大 推水面積而得到的低水速、大排水量的較高的推進效率被由此所增加的摩擦和形成渦旋所 消耗的功而抵消掉，未能對整機推進效率做出貢獻，但推進器推力方向標志延伸線右邊的 三個槳葉就在本機機械操縱機構(gòu)的作用下，各自以自己當(dāng)時所處位置的合理最大推水面積 并以阻力型方式推動水流運動而產(chǎn)生推力，達到了低水速、大排水量的較高的推進效率，對 提高本實用新型的船舶推進器的推進效率做出了顯著的貢獻。 此時，處于904、906這兩片槳葉中間的905槳葉就處于調(diào)頭階段不產(chǎn)生推力，即是 說，任一片槳葉旋轉(zhuǎn)到推進器推力方向標志的延伸線左邊如附圖2的906槳葉位置時，是以 槳葉正面向左后方擊水產(chǎn)生推力的，當(dāng)該槳葉轉(zhuǎn)動到如本圖表示的905槳葉的位置時，連 接于槳葉左右對稱角的楔形片16就受到了調(diào)頭小滑輪17的制約，使得連接于槳葉9上半 軸8的操縱橫桿10的右邊小滾輪11相對于左邊小滾輪11在前進方位上搶先一步，從而使 得該槳葉開始轉(zhuǎn)向而用槳葉另一面如904槳葉向右后方擊水產(chǎn)生推力。 本實用新型又有這樣一個特性，操縱槳葉角度操縱盤3，使得其上的推力方向標志 19指向某一方向時，就能使船舶作相應(yīng)的左右轉(zhuǎn)向或不必逆轉(zhuǎn)發(fā)動機主軸就能使船舶前進
5或后退航行。 下面敘述本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的槳葉角度操縱機構(gòu) 另一個實施例-一 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌與操縱橫桿、小滾輪組合示意 圖。 參看圖4及圖5，展示本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的槳葉角 度操縱機構(gòu)另一個實施例-一 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌與操縱橫桿、小滾 輪組合示意圖。包括內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌20，操縱橫桿IO，操縱橫桿 10兩端各裝有一個水平軸的小滾輪21，兩個小滾輪21分別交替地在槳葉角度操縱盤3的 內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌20上面滾動，內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺 旋線導(dǎo)軌20在其內(nèi)外軌的交叉處，像鐵路交叉處的鋼軌一樣留有供兩個小滾輪21順利通 過的隙縫。這個導(dǎo)軌式的槳葉角度操縱機構(gòu)實施例的作用與圖2的導(dǎo)槽式的槳葉角度操縱 機構(gòu)實施例的作用相同。 采用本實用新型的結(jié)構(gòu)后，就有可能增大槳葉推水面積、降低推進器槳葉轉(zhuǎn)速來 達到大排水量、低水速的推進效率。當(dāng)把本垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器的槳葉角 度操縱盤上的推進器推力方向標志指向所須航行方向時，若以推進器推力方向標志的延伸 線作為分界標志，則推進器推力方向標志的延伸線左邊的兩個槳葉就在本機槳葉角度操縱 盤3的作用下，以自己當(dāng)時所處位置的合理攻角并以升力型方式推動水流運動而產(chǎn)生推 力，雖然這兩個槳葉由于擴大推水面積而得到的低水速、大排水量的較高的推進效率被由 此所增加的摩擦和形成渦旋所消耗的功而抵消掉，未能對整機推進效率做出貢獻，但推進 器推力方向標志延伸線右邊的三個槳葉就在本機槳葉角度操縱盤3的作用下，各自以自己 當(dāng)時所處位置的合理最大推水面積并以阻力型方式推動水流運動而產(chǎn)生推力，達到了低水 速、大排水量的較高的推進效率，對提高本實用新型的船舶推進器的推進效率做出了顯著 的貢獻。 又由于本實用新型的船舶推進器可以通過鏈條轉(zhuǎn)動槳葉角度操縱盤的轉(zhuǎn)動角度 來決定推進器的推力方向，實現(xiàn)了不用船舵和不必使發(fā)動機主軸逆轉(zhuǎn)就能方便靈活地操縱 船舶左右航向及進退。 以上所揭露的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新 型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所做的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋 的范圍。
權(quán)利要求一種垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，包括垂直主軸、槳葉，其特征在于，所述垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器還包括連接于垂直主軸上的轉(zhuǎn)動圓盤，所述轉(zhuǎn)動圓盤包括活動地安裝有半軸的槳葉，所述槳葉上半軸連接著一個操縱橫桿，所述操縱橫桿兩端各安裝有垂直軸的小滾輪，所述垂直軸的小滾輪在槳葉最佳角度機械自動操縱機構(gòu)的槳葉角度操縱盤上的內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽里滾動。
2 如權(quán)利要求1所述的垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，其特征在于，操縱橫桿 兩端軸承各安裝著水平軸的小滾輪，所述水平軸的小滾輪在槳葉角度操縱盤上的內(nèi)外圈首 尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)軌上滾動。
專利摘要一種垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，包括垂直主軸、有上下半軸的槳葉、一套槳葉最佳角度機械自動操縱機構(gòu)，所述槳葉最佳角度機械自動操縱機構(gòu)包括有內(nèi)外圈首尾相互交接而閉合的螺旋線導(dǎo)槽的操縱盤、小滾輪、操縱橫桿。本實用新型垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進器，各個槳葉在繞垂直軸旋轉(zhuǎn)360度一周中，有120度的區(qū)域的槳葉能自動以較佳攻角并以升力型方式推動水流產(chǎn)生推力，有180度的區(qū)域的槳葉能以即時的所處位置自動地以較合理的最大的推水面積并以阻力型方式推動水流產(chǎn)生推力，達到了低水速、大排水量的較高的推進效率的目的；本實用新型可以通過駕駛室操縱的鏈條轉(zhuǎn)動槳葉角度操縱盤的轉(zhuǎn)動角度來決定推進器的推力方向，實現(xiàn)了不必用船舵和不必使發(fā)動機主軸逆轉(zhuǎn)就能方便靈活地操縱船舶左右航向及進退。
文檔編號B63H1/06GK201525494SQ20092027210
公開日2010年7月14日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者謝懷杰 申請人:謝懷杰