專利名稱：具有連續(xù)自定向葉片的船用豎軸橫流推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有連續(xù)自定向葉片的船用豎軸橫流推進(jìn)器。
具體地，本發(fā)明涉及一種上述類型的船用推進(jìn)器，其能夠在不同的操作情況下滿足最高的流體機(jī)械效率。
眾所周知，借助于水平軸螺旋槳的機(jī)械推進(jìn)器由于其結(jié)構(gòu)簡單、種類繁多，并經(jīng)流體動力學(xué)測試，已成為最常用的推進(jìn)裝置。
然而，此類裝置的應(yīng)用卻存在一些不能令人滿意的方面，其大致如下1)最佳范圍有限(僅在特定速度下效率高)；2)會產(chǎn)生明顯的旋渦狀尾流，所產(chǎn)生的離心和切向力大(很容易看出存在著明顯的能量損失)；3)由于船體的作用而使性能惡化(螺旋槳隔離和安裝于船體上的這一特點(diǎn)的矛盾很大)。
因而，需要開發(fā)一種新型的替代型或其它形式的推進(jìn)器方案以減少這些不能令人滿意的方面。
具體地，在對無噪音要求較高的使用情況下，豎軸推進(jìn)器的開發(fā)受到重視，即葉片軸線與前進(jìn)方向垂直。水流橫向穿過葉片支撐盤并且略偏斜所產(chǎn)生的流體最終結(jié)果與海洋生物尾鰭所產(chǎn)生的是一樣的，尾鰭在運(yùn)動過程中本能地執(zhí)行相同的運(yùn)動功能(這是自然界適者生存的結(jié)果)。
當(dāng)在一船池中對這些推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行測試的過程中，各方面顯示出可以一確定方式影響新型推進(jìn)器的性能并且顯著地提高其流體機(jī)械性能和其靈活性。
最重要的可發(fā)現(xiàn)有以下各點(diǎn)葉片之間的形成作用、葉片數(shù)量；最大攻角；葉片支撐盤的軌跡和葉片最大弦之間的比率；弦與葉片長度比例；以及葉片流體動力翼型的形狀。
目前所知的豎軸推進(jìn)器具有多個葉片，其可自轉(zhuǎn)并由一轉(zhuǎn)動盤支撐，轉(zhuǎn)動盤的運(yùn)動和葉片的轉(zhuǎn)動是由單個電機(jī)和一機(jī)械連接組件產(chǎn)生的。
一般來說，葉片方向的控制是由根據(jù)具有一預(yù)定形狀并在轉(zhuǎn)動過程中是固定的角度定位曲線的機(jī)械運(yùn)動力學(xué)來進(jìn)行的。
另外，葉片的特點(diǎn)是具有對稱的翼形，它不能在所遇到的任何位置和狀態(tài)下都獲得最佳效果。
而且，由于其固有的特點(diǎn)，現(xiàn)有的豎軸推進(jìn)器不能用于沒入式船用裝置。
現(xiàn)有豎直軸推進(jìn)器是圓滾線形或余擺線型的。
因此，本發(fā)明的方案將解決上述的所有缺陷，使之可以在不同的工作狀態(tài)下都具有最高的流體機(jī)械效率。
根據(jù)本發(fā)明的方案可使各葉片在其繞垂直軸轉(zhuǎn)動過程中在其軸線周圍分別轉(zhuǎn)動特定的角度。
所以本發(fā)明建議的方案是一船用豎軸推進(jìn)器(即具有垂直于前進(jìn)方向的支承表面轉(zhuǎn)軸)，它可用于水面裝置或水下裝置上，其獨(dú)特且新穎的特點(diǎn)是隨葉片支承盤的軌跡運(yùn)動控制葉片方向，能根據(jù)最高流體機(jī)械效率衡準(zhǔn)自行定出程序。
根據(jù)本發(fā)明所建議的推進(jìn)器在從固定點(diǎn)、一般是當(dāng)船舶起動時(在靜止位置和拖曳運(yùn)行過程中的最大推力)、至高速的整個速度范圍中是可萬向的，由于這種結(jié)構(gòu)，其效率相應(yīng)要比現(xiàn)有推進(jìn)器高。
就傳統(tǒng)的推進(jìn)器和水平推進(jìn)器而言，本發(fā)明的方案可在360°方向上獲得推力，又可同時完成轉(zhuǎn)向操縱動作。
而且，根據(jù)本發(fā)明的方案是以避免葉片上產(chǎn)生任何空泡問題的方式來實(shí)現(xiàn)的，因而其特點(diǎn)是壽命比傳統(tǒng)螺旋槳長。
所以本發(fā)明的一個具體目的物是具有連續(xù)自定向葉片的垂直軸和橫向流船用推進(jìn)器，它包括多個可繞一垂直軸線轉(zhuǎn)動并由一葉片支撐板支撐的葉片，所述板也可繞一垂直軸轉(zhuǎn)動而與單個葉片的轉(zhuǎn)動無關(guān)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)動所述葉片支撐板的發(fā)動機(jī)；用于各葉片、使之繞其本身垂直軸線轉(zhuǎn)動的一固定脈沖電動機(jī)；一由連接所述葉片支撐板的轉(zhuǎn)子體支撐的轉(zhuǎn)軸，這些葉片支撐板上設(shè)有心軸，這些心軸相互間以及與所述轉(zhuǎn)軸同軸，且獨(dú)立地、可轉(zhuǎn)動地與所述轉(zhuǎn)軸連接，所述心軸的數(shù)量與各葉片的數(shù)量對應(yīng)，所述心軸相對其它心軸獨(dú)立轉(zhuǎn)動，即可使相關(guān)葉片獨(dú)立于其它葉片轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動軸和心軸的一端都位于所述轉(zhuǎn)子體中，另一端在所述轉(zhuǎn)子體外，在心軸的所述外端和內(nèi)端上設(shè)有第一運(yùn)動傳遞裝置，用于將相關(guān)電動機(jī)的運(yùn)動傳遞到相關(guān)的轉(zhuǎn)動葉片上，在相關(guān)電動機(jī)的軸和葉片的軸上設(shè)有對應(yīng)的運(yùn)動傳遞裝置，用于將運(yùn)動傳遞到所述第一運(yùn)動傳遞裝置上；以及操作者和一推進(jìn)器控制電子裝置之間的一個界面裝置，所述電子裝置由所述電子控制裝置控制，即調(diào)節(jié)相關(guān)葉片的位置和方向以在整個范圍中的任何操作狀態(tài)下獲得最佳的性能。
較佳地，根據(jù)本發(fā)明，在各固定脈沖電動機(jī)和相關(guān)的傳遞運(yùn)動裝置之間設(shè)有一個電動液壓裝置。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)有至少三個葉片，較佳地在四個和七個之間，最佳地為五個或七個，當(dāng)然也可設(shè)有更多的葉片。
還根據(jù)本發(fā)明，所述葉片具有對稱的翼型。
較佳地，所述傳遞裝置由可保證基本上不滑動的裝置構(gòu)成。
特別地，所述運(yùn)動傳遞裝置由一第一有齒滑輪，它設(shè)置在相關(guān)電動機(jī)或液壓裝置的軸上；一第二有齒滑輪，它由相關(guān)心軸支撐在轉(zhuǎn)軸部分與轉(zhuǎn)子體有關(guān)的外部，所述第一、第二有齒滑輪由一主動驅(qū)動帶或一鏈條來相互連接；一第三有齒滑輪，它由相關(guān)心軸支撐在所述轉(zhuǎn)子體內(nèi)端上；一第四有齒滑輪，它由轉(zhuǎn)動葉片的軸支撐，所述第三和第四有齒滑輪由一第二主動驅(qū)動帶或一第二鏈條來連接。
較佳地，各個裝置之中的傳動比是1∶1。
而且，根據(jù)本發(fā)明所述脈沖電動機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，還設(shè)有用于顯示船用的前進(jìn)速度、葉片支撐板的轉(zhuǎn)速和葉片相對轉(zhuǎn)子體的位置的傳感器和/或轉(zhuǎn)換器。
此外，根據(jù)本發(fā)明，用于驅(qū)動葉片支撐板和轉(zhuǎn)子體的所述發(fā)動機(jī)是電動或熱力發(fā)動機(jī)。
以下參照附圖對較佳實(shí)施例進(jìn)行描述以進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明，其中

圖1示意表示了根據(jù)本發(fā)明的一船用推進(jìn)器的葉片的運(yùn)動或一實(shí)施例；圖2是本發(fā)明的一船用推進(jìn)器實(shí)施例的局部剖切橫剖視圖；以及圖3是控制本發(fā)明的一船用推進(jìn)器電動液壓回路的示意圖。
在附圖中，示出了一個具有五個轉(zhuǎn)動葉片的本發(fā)明推進(jìn)器的實(shí)施例。
然而，必須記住，葉片的數(shù)量以及其尺寸都是可以改變的，并包含在本發(fā)明范圍中的。
現(xiàn)參見圖1-3，以下將描述根據(jù)本發(fā)明的一船用推進(jìn)器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和工作情況。
在圖1中，示出了葉片1(具體有五個葉片)的工作過程，這些葉片等距離間隔分布在葉片支撐板2的圓周上，所述板2可以角速度ω轉(zhuǎn)動。
以下描述葉片1的定向規(guī)律。
如圖1中可見的，葉片1的翼型是對稱的，并且在內(nèi)、外表面上都具有一曲率，可以在任何狀態(tài)下獲得連續(xù)的自定向并且有最高的流體機(jī)械效率，因而可以獲得一個能滿足由流體機(jī)械最佳衡準(zhǔn)所提出的要求的系統(tǒng)，在運(yùn)動方面是萬向的，在機(jī)構(gòu)方面是可靠的(沒有泄漏、轉(zhuǎn)換部件等)，使用壽命長、船用裝置的維護(hù)費(fèi)用低。
下面請見圖2，它能說明根據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一種推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)。
葉片1支撐板2可與轉(zhuǎn)子體3一起藉由電機(jī)4(見圖3)和置于兩個滑輪6和7之間的主動驅(qū)動帶5而轉(zhuǎn)動。
各葉片1由一凸塊和螺釘8連接到板2上。
電動液壓裝置10-11以與葉片1數(shù)量相應(yīng)的數(shù)量安裝于固定框架9上。
所述電動液壓裝置構(gòu)成系統(tǒng)的靜止部件，并且由驅(qū)動相關(guān)的液壓裝置11的脈沖電動機(jī)10構(gòu)成。
支撐在電動液壓裝置10-11下部的一齒輪12由一主動驅(qū)動帶14連接到另一個齒輪13上，該齒輪13由繞穿過軸承16的垂直軸17轉(zhuǎn)動的一垂直心軸15支撐。
所述垂直軸17可支撐一對應(yīng)的齒輪18，該齒輪18由帶19連接到與葉片1轉(zhuǎn)動心軸21成一體的一齒輪20上。
以此方式，靜止部件10-11可使葉片1繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，同時葉片可與轉(zhuǎn)子體3的板2一起轉(zhuǎn)動。
用于各葉片1的各裝置10-11可提供與上述系統(tǒng)類似的傳遞系統(tǒng)，并且相關(guān)的齒輪13和18由同軸向的軸支撐，全都繞軸線17獨(dú)立地轉(zhuǎn)動。
再參見圖3，本發(fā)明較佳實(shí)施例的液壓電動回路大致包括以下部件-一裝油的罐22(或具有適當(dāng)特性、如粘度、低壓縮性能和高工作溫度的另一流體)；-一可變流速泵23；-一受控止回閥24；-一調(diào)節(jié)流體壓力的油動力組25；-一加熱器/熱交換器26；-一受控的安全雙向閥27；-一分配器28；-入口管29，數(shù)量與葉片1數(shù)量相應(yīng)；-用于各葉片1的一電動液壓驅(qū)動裝置11-用于所述驅(qū)動裝置11的回池管30；-一分支管31；-一電動機(jī)或吸熱發(fā)動機(jī)4；-一由所述電動機(jī)4驅(qū)動轉(zhuǎn)動的葉片1支撐板2；-用于系統(tǒng)的控制電氣裝置32；-用于所述板2的角速度傳感器33；-一推進(jìn)器前進(jìn)速度傳感器24；-用于各驅(qū)動裝置11的步進(jìn)電機(jī)10。
可變流速泵23將油從罐22中吸出并且將其送到分配器28中。受控止回閥24可防止流體在相反方向流動。油動力組25和加熱器/熱交換器26可保持閥24和驅(qū)動裝置11之間液壓回路部分中的油壓力和溫度分別恒定。具體地，所述加熱器/熱交換器26可在推進(jìn)器啟動時加熱油以達(dá)到最佳的工作溫度，并且在運(yùn)行過程中將熱量從油中去除。受控的止回雙向閥27可控制下游回路所需的流速變化。分配器28可將油送到與電動液壓驅(qū)動器連接的入口管29中。各個驅(qū)動裝置11可使相應(yīng)的葉片1定向。然后，油被送到所述驅(qū)動裝置11的回油管30中以朝向分支管31方向，最終返回到罐22中。各所述驅(qū)動裝置11的運(yùn)動和隨后相應(yīng)葉片1的運(yùn)動都受到相關(guān)步進(jìn)電機(jī)10的控制。
所述各步進(jìn)電機(jī)10的驅(qū)動信號來自于系統(tǒng)控制電氣裝置32，它每次都作為來自傳感器33和34以及位置轉(zhuǎn)換器35的信號的函數(shù)來進(jìn)行處理，而使葉片定向，以使推進(jìn)器流體機(jī)械效率最佳。
系統(tǒng)控制電氣裝置32主要包括一組電子板，其數(shù)量與葉片數(shù)量對應(yīng)，各個控制一個一葉片1有關(guān)的步進(jìn)電機(jī)10；以及一塊用于全球管理該系統(tǒng)電子裝置的電子板。各所述葉片控制板大致由以下元件構(gòu)成-歸根結(jié)底，要有一個(或多個)中央處理單元，例如DSP(數(shù)字信號處理器)；-歸根結(jié)底，要有一個(或多個)永久性存儲器，用于存儲將由所述中央處理單元所執(zhí)行的程序；-歸根結(jié)底，要有一個(或多個)非永久性存儲器，用于存儲正在處理的暫時數(shù)據(jù)；-一個輸入/輸出界面，用于與所述系統(tǒng)電子全球管理板連通。
-信號裝置用于產(chǎn)生驅(qū)動和/或與步進(jìn)電機(jī)連通、并與所述系統(tǒng)電子全球管理板連通；-一個輸入/輸出界面，用于接收驅(qū)動信號和/或用于將控制信號和工作控制信號連通到步進(jìn)電機(jī)10上；-輔助電路，例如一個電源電壓調(diào)整電路和一個時鐘電路。
所述系統(tǒng)電子全球管理板基本上由以下元件構(gòu)成-一個(或多個)中央處理單元，例如一DSP(數(shù)字信號處理器)；-一個(或多個)永久性存儲器，用于存儲將由所述中央處理單元存儲的程序；-一個(或多個)非永久性存儲器，用于存儲正在處理的暫時數(shù)據(jù)；-一個輸入/輸出界面，用于與所述葉片控制電子板連通。
-一個輸入/輸出界面，用于收集由傳感器33、34和位置轉(zhuǎn)換器35和/或用于將控制信號和操作控制信號連通到傳感器33、34和轉(zhuǎn)換器35和/或電動機(jī)或熱力發(fā)動機(jī)4上；-一個輸入/輸出界面，用于連接到與操作者連通的裝置上，例如用于顯示推進(jìn)器操作特性數(shù)據(jù)以接收有關(guān)所需推力方向的信息并將操作方式從自動轉(zhuǎn)換到手動或反過來；-輔助電路，例如一個電源電壓調(diào)整回路和一個時鐘回路。
由系統(tǒng)控制電子裝置32所執(zhí)行的程序是根據(jù)實(shí)施葉片定向規(guī)律的處理算法，用于使推進(jìn)器每次都能實(shí)現(xiàn)最佳的流體機(jī)械效率。所述規(guī)律將參照圖1描述。
豎軸推進(jìn)器的特點(diǎn)是在于其繞轉(zhuǎn)子主軸的轉(zhuǎn)動與所述轉(zhuǎn)子主軸的向前平移所形成的復(fù)合運(yùn)動過程中由葉片軸線在空中所形成的路徑。所述路徑根據(jù)前進(jìn)速度Va與相應(yīng)于葉片支撐盤2轉(zhuǎn)動角速度ω的葉片軸的徑向速度之比值∧來確定的，也就是與葉片軸和轉(zhuǎn)子主軸之間的距離R有關(guān)(∧=Va/ωR)。
表征豎軸推進(jìn)器流體機(jī)械工作的第二個參數(shù)是葉片1與流體在運(yùn)動中匯合時的夾角，在下文中其被稱為攻角α。被認(rèn)為是可代替所述豎軸推進(jìn)器流體機(jī)械工作特性的所述攻角α、并為該攻角α之函數(shù)的一個量是葉片角β，該葉片角β是由連接葉片支撐盤2的導(dǎo)邊和隨邊的線與葉片輪廓弦線之間的角度來定義的。
對于各個葉片1而言，與推進(jìn)器最大流體動力性能對應(yīng)的攻角α的值。因此也是前述葉片角β的值，是以下三個參數(shù)的函數(shù)在極坐標(biāo)中確定葉片軸線位置的θ角、∧值和參照前述極坐標(biāo)確定推進(jìn)器推力相對于水上-(或水下)船舶縱軸線的方向的φ角。兩個參數(shù)∧和φ的值是提供各葉片1的攻角α值(或葉片角β值)的所有函數(shù)所共有的；相反，在同一極坐標(biāo)中，參數(shù)θ的值可應(yīng)各葉片1而變化，并且通過一個位置轉(zhuǎn)換器35可以獲得，即通過該位置轉(zhuǎn)換器可簡單地對各葉片1加一偏差值而計算各葉片的位置。由系統(tǒng)控制電子單元32所執(zhí)行的程序可每時每刻計算由時鐘信號所確定的、相應(yīng)于推進(jìn)器最大流體動力性能的所述攻角α的值(或葉片角β的值)，或者是通過根據(jù)所述參數(shù)(θ，∧和φ)的瞬時值計算函數(shù)，或者在一永久性存儲器中讀取根據(jù)所述參數(shù)(θ，∧和φ)瞬時值存儲在該地址位置上的所述α值，此地址依存關(guān)系例如通過一譯碼器是可實(shí)現(xiàn)的。
值∧對于每個值Va都經(jīng)過最佳化，即相應(yīng)于推進(jìn)器最大流體動力性能適當(dāng)改變?nèi)~片支撐盤2轉(zhuǎn)動角速度ω值。由系統(tǒng)控制電子單元32所執(zhí)行的程序可每時每刻計算由時鐘信號確定的、相應(yīng)于推進(jìn)器最大流體動力性能的葉片支撐盤2的轉(zhuǎn)動角速度ω值，因此也是所述∧值，或者是通過根據(jù)所述參數(shù)Va瞬時值計算函數(shù)，或者在一永久性存儲器中讀取根據(jù)所述參數(shù)Va瞬時值存儲在該地址位置上的ω值，此地址依存關(guān)系例如通過一譯碼器是可實(shí)現(xiàn)的。
所以，由系統(tǒng)控制電子單元32所執(zhí)行的程序基本上有以下步驟-接收輸入數(shù)據(jù)確定葉片軸線位置的角度θ值，由來自轉(zhuǎn)換器35的信號進(jìn)行處理而產(chǎn)生；葉片支撐盤2轉(zhuǎn)動角速度ω值，來自傳感器33；轉(zhuǎn)子主軸的前進(jìn)速度Va值，來自傳感器34；以及推進(jìn)器推力方向相對于水上-(或水下)船舶縱軸線的角度φ值，來自為與操作者連通的適當(dāng)?shù)难b置；-根據(jù)前進(jìn)速度Va值來計算葉片支撐盤2的轉(zhuǎn)動角速度ω值，隨后，可計算與推進(jìn)器最高流體機(jī)械效率有關(guān)的∧值；-根據(jù)確定葉片軸線位置的角度θ值、比值∧(已處理)和確定所需推進(jìn)器推力方向的角度φ值，來計算與推進(jìn)器最大流體動力性能有關(guān)的攻角α(或葉片角β)；-將適當(dāng)?shù)目刂菩盘杺魉偷较嚓P(guān)的步進(jìn)電機(jī)10上，以根據(jù)所計算的攻角α(或葉片角β)來使葉片定向；-將適當(dāng)?shù)目刂菩盘杺魉偷诫妱訖C(jī)或熱力發(fā)動機(jī)4上，以使葉片支撐盤2的轉(zhuǎn)動角速度ω與所計算的值相匹配。
很明顯，即使在有葉片控制板中央處理單元的情況下，可通過系統(tǒng)電子全球管理板來對所有葉片1進(jìn)行處理，例如計算角速度ω。
該程序還提供適當(dāng)?shù)母淖儲?和∧)的函數(shù)，因而，也可改變水上-(或水下)船舶在加速和減速狀態(tài)下的α值。
在轉(zhuǎn)子體3中的有齒輪13可轉(zhuǎn)動相關(guān)的葉片1支撐軸21的行星齒輪20。
起到葉片1支撐盤2作用的轉(zhuǎn)子體3由外部發(fā)動機(jī)4(電動機(jī)或熱力發(fā)動機(jī))驅(qū)動轉(zhuǎn)動。葉片1支撐盤2和各葉片1定向角度之間相關(guān)位置的同步對于推進(jìn)器的性能是非常重要的。
船舶的前進(jìn)速度將決定轉(zhuǎn)子最適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，和每時每刻運(yùn)動軌跡平面中的葉片1的最佳幾何設(shè)計?？梢垣@得由任何機(jī)械系統(tǒng)所不能獲得的對稱路徑。
在整個速度范圍內(nèi)、從船舶拖曳狀態(tài)時的固定點(diǎn)至船舶可能有的最大速度，推進(jìn)器可以最高效率狀態(tài)穩(wěn)定持續(xù)工作，同時通過一個簡單而堅(jiān)固的裝置，并在不同軸線上施加動力來實(shí)現(xiàn)推進(jìn)和控制功能，以使任何種類的船舶可獲得額外的靈活機(jī)動性。
以上已根據(jù)其最佳實(shí)施例對本發(fā)明作了說明，但并不限定本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，只要不脫離所附權(quán)利要求書所確定的相關(guān)范圍，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員還可作出改變和/或變化。
權(quán)利要求
1．具有連續(xù)自定向葉片的船用豎軸、橫流推進(jìn)器，包括多個可繞一垂直軸線轉(zhuǎn)動并由一葉片支撐板支撐的葉片，所述板也可繞一垂直軸轉(zhuǎn)動而與單個葉片的轉(zhuǎn)動無關(guān)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)動所述葉片支撐板的發(fā)動機(jī)；用于各葉片使之繞其本身垂直軸轉(zhuǎn)動的一固定脈沖電動機(jī)；一由連接所述葉片支撐板的轉(zhuǎn)子體支撐的轉(zhuǎn)軸，所述葉片支撐板上設(shè)有心軸，這些心軸相互間以及與所述轉(zhuǎn)軸同軸，且獨(dú)立地、可轉(zhuǎn)動地與所述轉(zhuǎn)軸連接，所述心軸的數(shù)量與各葉片的數(shù)量對應(yīng)，所述心軸相對其它心軸獨(dú)立轉(zhuǎn)動，即可使相關(guān)葉片獨(dú)立于其它葉片轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)軸和心軸的一端都位于所述轉(zhuǎn)子體中，另一端在所述轉(zhuǎn)子體外，在心軸的所述外端和內(nèi)端上設(shè)有第一運(yùn)動傳遞裝置，用于將相關(guān)電動機(jī)的運(yùn)動傳遞到相關(guān)的轉(zhuǎn)動葉片上，在相關(guān)電動機(jī)的軸和葉片的軸上設(shè)有對應(yīng)的運(yùn)動傳遞裝置，用于將運(yùn)動傳遞到所述第一運(yùn)動傳遞裝置上；以及操作者和一推進(jìn)器控制電子裝置之間的一個界面裝置，所述電子裝置由所述電子控制裝置控制，即調(diào)節(jié)相關(guān)葉片的位置和方向以在整個范圍中的任何操作狀態(tài)下獲得最佳的性能。
2．如權(quán)利要求1所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，在各固定脈沖電動機(jī)和相關(guān)的傳遞運(yùn)動裝置之間設(shè)有一個電動液壓裝置。
3．如權(quán)利要求1或2所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，設(shè)有至少三個葉片，較佳地在四個和七個之間，最佳地為五個或七個，當(dāng)然也可設(shè)有更多的葉片。
4．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述葉片具有對稱的翼形。
5．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述傳遞裝置由可保證基本上不滑移的裝置構(gòu)成。
6．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述運(yùn)動傳遞裝置由一第一有齒滑輪，它設(shè)置在相關(guān)電動機(jī)或液壓裝置的軸上；一第二有齒滑輪，它由相關(guān)心軸支撐在轉(zhuǎn)軸部分與轉(zhuǎn)子體有關(guān)的外部，所述第一、第二有齒滑輪由一主動驅(qū)動帶或一鏈條來相互連接；一第三有齒滑輪，它由相關(guān)心軸支撐在所述轉(zhuǎn)子體內(nèi)端上；一第四有齒滑輪，它由轉(zhuǎn)動葉片的軸支撐，所述第三和第四有齒滑輪由一第二主動驅(qū)動帶或一第二鏈條來連接。
7．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，各個裝置之中的傳動比是1∶1。
8．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述脈沖電動機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。
9．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，還設(shè)有用于顯示船舶的前進(jìn)速度、葉片支撐板的轉(zhuǎn)速和葉片相對轉(zhuǎn)子體的位置的傳感器和/或轉(zhuǎn)換器。
10．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，用于驅(qū)動葉片支撐板和轉(zhuǎn)子體的所述發(fā)動機(jī)是電動機(jī)或熱力發(fā)動機(jī)。
11．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，
12．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述各葉片控制板包括-一個輸入/輸出界面，用于與所述系統(tǒng)電子全球管理板連通；-信號裝置，用于產(chǎn)生驅(qū)動和/或與步進(jìn)電機(jī)連通以及與所述系統(tǒng)電子全球管理板連通；-一個輸入/輸出界面用于采集驅(qū)動信號和/或用于將控制信號和操作監(jiān)控信號連通到步進(jìn)電機(jī)上；-輸助電路，例如一個電源電壓調(diào)整電路和一個時鐘電路。
13．如權(quán)利要求12所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述葉片控制板還包括-一個(或多個)中央處理單元，例如為一DSP(數(shù)字信號處理器)；-一個(或多個)永久性存儲器，用于存儲將由所述中央處理單元執(zhí)行的程序；-一個(或多個)非永久性存儲器，用于存儲正在處理的臨時數(shù)據(jù)。
14．如權(quán)利要求11或12或13所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，用于對該系統(tǒng)電子裝置進(jìn)行全球管理的所述電子板包括-一個(或多個)中央處理單元，例如為一DSP(數(shù)字信號處理器)；-一個(或多個)永久性存儲器，用于存儲將由所述中央處理單元執(zhí)行的程序；-一個(或多個)非永久性存儲器，用于存儲正在處理的臨時數(shù)據(jù)，-一個輸入/輸出界面，用于與所述葉片控制電子板連通；-一個輸入/輸出界面，用于采集來自傳感器和位置轉(zhuǎn)換器的信號，和/或用于將控制信號和操作監(jiān)控信號連接到傳感器和轉(zhuǎn)換器和/或電動機(jī)或熱力發(fā)動機(jī)上；-一個輸入/輸出界面，用于連接到與操作者連通的裝置，例如用于顯示推進(jìn)器操作特性數(shù)據(jù)以接收有關(guān)所需推力方向的信息并將操作方式從自動轉(zhuǎn)換到手動或反過來；-輔助電路，例如為一個電源電壓調(diào)整電路和一個時鐘電路。
15．如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，所述系統(tǒng)控制電子裝置-接收輸入數(shù)據(jù)確定葉片軸線位置的角度θ值，由來自轉(zhuǎn)換器35的信號進(jìn)行處理而產(chǎn)生；葉片支撐盤2轉(zhuǎn)動的角速度ω值，來自傳感器33；轉(zhuǎn)子主軸的前進(jìn)速度Va值，來自傳感器(34)；以及推進(jìn)器推力方向相對于水上-(或水下)船舶縱軸線的角度φ值，來自為與操作者連通用的適當(dāng)?shù)难b置；-根據(jù)前進(jìn)速度Va值來計算葉片支撐盤2的轉(zhuǎn)動角速度ω值，隨后，再計算與推進(jìn)器最高流體機(jī)械效率有關(guān)的值∧；根據(jù)確定葉片軸線位置的角度θ值、比值∧(已處理)和確定所需推進(jìn)器推力方向的角度φ值，來計算與推進(jìn)器最大流體動力性能有關(guān)的攻角α的值(或葉片角β的值)；-將適當(dāng)?shù)目刂菩盘杺魉偷较嚓P(guān)的步進(jìn)電機(jī)10上，以根據(jù)已計算出的攻角α的值(或葉片角β的值)來使葉片1定向；-將適當(dāng)?shù)目刂菩盘杺魉偷诫妱訖C(jī)或熱力發(fā)動機(jī)4上，以使葉片支撐盤2的轉(zhuǎn)動角速度ω與計算值相匹配。
16．如前述各項(xiàng)權(quán)利要求所述的船用推進(jìn)器，其特征在于，如圖所示和如上所述。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有連續(xù)自定向葉片的垂直軸和橫向流船用推進(jìn)器,它包括多個可繞一垂直軸線轉(zhuǎn)動并由一葉片(1)支撐板(2)支撐的葉片(1),所述板(2)也可繞一垂直軸線轉(zhuǎn)動而與單個葉片(1)的轉(zhuǎn)動無關(guān),其特征在于,還包括:轉(zhuǎn)動所述葉片(1)支撐板(2)的發(fā)動機(jī)(4);用于各葉片、使之繞其本身的垂直軸線轉(zhuǎn)動(1)的一固定脈沖電動機(jī)(10),一由連接所述葉片(1)支撐板(2)的轉(zhuǎn)子體(3)支撐的轉(zhuǎn)軸(17),所述葉片(1)支撐板(2)上設(shè)有心軸(15),這些心軸(15)相互間并與所述轉(zhuǎn)軸(17)同軸,且獨(dú)立地、可轉(zhuǎn)動地與所述轉(zhuǎn)軸(17)連接,所述心軸(15)的數(shù)量與各葉片(1)的數(shù)量對應(yīng)。所述心軸(15)相對其它心軸獨(dú)立轉(zhuǎn)動,即可使相關(guān)葉片(1)獨(dú)立于其它葉片轉(zhuǎn)動,所述轉(zhuǎn)軸(17)和心軸(15)的一端都位于所述轉(zhuǎn)子體(3)中,另一端在所述轉(zhuǎn)子體(3)外,在心軸(15)的所述外端和內(nèi)端上設(shè)有第一運(yùn)動傳遞裝置(13,14,18,19),用于將相關(guān)電動機(jī)(10)的運(yùn)動傳遞到相關(guān)的轉(zhuǎn)動葉片(1)上,在相關(guān)電動機(jī)(10)的軸和葉片(1)的軸上設(shè)有對應(yīng)的運(yùn)動傳遞裝置(12,20),用于將運(yùn)動傳遞到所述第一運(yùn)動傳遞裝置(l3,14,18,19)上;以及操作者和一推進(jìn)器控制電子裝置(32)之間的一個界面裝置,所述電子裝置(10)由所述電子控制裝置(32)控制,即調(diào)節(jié)相關(guān)葉片(1)的位置和方向以在整個范圍中的任何操作狀態(tài)下獲得最佳的性能。
文檔編號B63H1/10GK1230153SQ97197952
公開日1999年9月29日 申請日期1997年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月17日
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