專利名稱：一種船舶推進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶推進(jìn)裝置，特別是由齒輪副和雙曲柄機(jī)構(gòu)組合而成的船舶推
進(jìn)裝置。
背景技術(shù)：
自從人類發(fā)明船舶以來，推進(jìn)裝置的優(yōu)劣直接關(guān)系到船舶行進(jìn)速度的快慢與工作效率高低。近年來對環(huán)境的影響程度又成為一項重要的技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)前，常見的船舶推進(jìn)裝置主要有手劃槳、手搖櫓、手撐篙、風(fēng)帆、明輪及螺旋槳等。其中，使用最廣泛的還屬螺旋槳推進(jìn)裝置。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便。但其缺點是，在高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生空泡現(xiàn)象，嚴(yán)重地阻礙了船舶向高速化發(fā)展。特別是螺旋槳船舶推進(jìn)裝置通常都安裝在船舶尾端的下方，必須完全潛入水中，因此，不宜在淺水的航道中使用。特別在內(nèi)河航道的冬季， 由于枯水期引起航道河水很淺，造成螺旋槳推進(jìn)的船舶無法正常航行。此外螺旋槳推進(jìn)裝置中每一片葉片的形狀是空間螺旋曲面，其在工作時會產(chǎn)生X、Y、Z三個方向的分力，其中除一個方向的分力可產(chǎn)生推進(jìn)船舶前進(jìn)的有效動力之外，其余二個分力均在做不利于船舶前進(jìn)的攪水運動，不但消耗了大量的能源在做無用功，尤其危害的是船過之處會將沉淀在河道底部的污泥濁水泛上水面，嚴(yán)重地污染了河面的整潔。因此，一些城市的河道普遍都不允許螺旋槳推進(jìn)的船舶在其上高速航行。傳統(tǒng)的明輪推進(jìn)裝置，由于其多個槳葉均呈輻射狀分布在傳動軸的周圍，每一片槳葉在工作時從入水到出水的全過程均要經(jīng)過壓水、劃水和提水三個階段，只有當(dāng)每一片槳葉轉(zhuǎn)動到與水面呈垂直階段時，該槳葉工作狀態(tài)所產(chǎn)生的劃水效率是最高的。再繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，該槳葉由于已不再與水平面相垂直了，其上有一部分力在做向上的提水工作，這是不利于船舶的正常航行的。同樣當(dāng)相鄰的另一工作槳葉片進(jìn)入水中時，由于此時該槳葉尚未轉(zhuǎn)動到與水平面呈垂直的階段，其在水中劃水的過程中會同時有一部分力在作向下的壓水運動，這也是阻礙船舶正常工作的不利因素。由于，每一片槳葉在工作中從入水到出水的整個過程中不能始終與水面呈垂直的工作狀態(tài)，故明輪推進(jìn)裝置的推進(jìn)效率不太高。所以，目前市場中應(yīng)用該裝置作為推進(jìn)器的船舶已鮮為少見了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種類似明輪推進(jìn)裝置，但又與其有本質(zhì)區(qū)別的新型、高效、 節(jié)能又環(huán)保的船舶推進(jìn)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是該裝置是由固定齒輪箱、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、二片槳葉和鏈輪等組成，固定齒輪箱為封閉的空腔，其上端有內(nèi)螺紋孔可使整個裝置固定在船舶的尾端或兩側(cè)，齒輪傳動機(jī)構(gòu)由三個齒輪軸相互嚙合構(gòu)成一組完整的齒輪傳動副，其中間齒輪軸ζφ位于該傳動機(jī)構(gòu)的中央，其上下分別嚙合著一個輸出齒輪軸〖±與Zt，輸出齒輪軸ZJ^ 軸頸兩側(cè)均支承在固定齒輪箱前后兩側(cè)的箱壁上，其伸出在箱壁外的軸頸上均與一個曲柄的固定端相互固定連接，并且輸出齒輪軸〖±與Zt在固定齒輪箱外部前側(cè)的
3兩個曲柄呈同向布置，而位于固定齒輪箱另一側(cè)該兩個輸出齒輪軸ZJ^Zt的另兩個伸出軸端上，也有兩個曲柄與之固定連接并呈同向布置，但其相位與固定齒輪箱前側(cè)的曲柄相位呈180°的排列，兩片槳葉分別固定在上下兩根曲柄轉(zhuǎn)動端的轉(zhuǎn)動銷上，中間齒輪軸ΖΦ 的軸頸兩端也支承在固定齒輪箱前后兩側(cè)箱壁上，兩軸端的軸頸長度與箱體外側(cè)壁平齊。 輸出齒輪軸Z上與中間齒輪的軸ΖΦ的軸頸與箱體前后壁支承部分均為轉(zhuǎn)動配合并設(shè)有防水密封裝置。并且輸出齒輪軸〖±在齒輪箱外部前側(cè)與曲柄間的軸頸上固定連接著鏈輪用于外力矩的輸入。同時組成齒輪傳動機(jī)構(gòu)的三個齒輪軸的齒輪其模數(shù)必須一致，特別是輸出齒輪軸ZJ^ Zt的齒數(shù)也必須一致。并且中間齒輪軸的齒數(shù)必須大于等于輸出齒輪軸2±或2〒的齒數(shù)。此外，組成兩對雙曲柄機(jī)構(gòu)的4根曲柄的長度，形狀與結(jié)構(gòu)也必須保持一致，并且其軸心距離(曲柄固定端中心與曲柄轉(zhuǎn)動端中心的距離)小于輸出齒輪2±與三 〒軸心間的距離。4根曲柄的轉(zhuǎn)動端上各有一個轉(zhuǎn)動銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副。其轉(zhuǎn)動銷的外向一側(cè)開有溝槽，其寬度大于槳葉的厚度，在與溝槽垂直的方向布置一個穿通的內(nèi)螺紋孔。槳葉為四周呈圓角的長方形薄片，其厚度小于曲柄轉(zhuǎn)動端銷軸一側(cè)溝槽的寬度。其與曲柄轉(zhuǎn)動銷溝槽配合一側(cè)的相應(yīng)位置開有兩個略大于緊固螺釘直徑的圓孔，并且該兩孔間的中心距必須嚴(yán)格等于齒輪軸〖±與Zt*心間的距離。由緊固螺釘將其與上下曲柄轉(zhuǎn)動端上轉(zhuǎn)動配合的轉(zhuǎn)動銷固定連接，固定齒輪箱前后兩側(cè)的兩片槳葉在初始安裝時即要使各槳葉的槳面與水平面呈垂直狀態(tài)，并且前后兩片槳葉的相位相差180°。當(dāng)把本船舶推進(jìn)裝置的中心平面A-A置于船舶尾部或兩側(cè)時(采用兩套本裝置)， 并且其高度等于或高于水平面時，用外力矩驅(qū)動固定齒輪箱外側(cè)的輸入鏈輪順時針轉(zhuǎn)動時，則會帶動輸出齒輪軸ζ±內(nèi)部的齒輪通過中間齒輪軸ΖΦ上的齒輪與其嚙合的輸出齒輪軸Zt也同時同步作順時針的轉(zhuǎn)動，而與輸出齒輪軸Ζ±與輸出齒輪軸Zt在固定齒輪箱體外各側(cè)的一對曲柄固定端也隨之圍繞各自的軸心線作順時針圓周運動，而同側(cè)每對曲柄轉(zhuǎn)動端上與其轉(zhuǎn)動配合的轉(zhuǎn)動銷則作逆時針同步的轉(zhuǎn)動，即帶動其上的槳葉圍繞輸出齒輪軸Z ±和輸出齒輪軸間連線的中點0作始終垂直于水平面的圓周平面運動。如果連續(xù)不斷地驅(qū)動輸入鏈輪作順時針方向轉(zhuǎn)動時，就會使固定齒輪箱前后側(cè)的槳葉在始終保持垂直于水面的姿態(tài)下此起彼伏地在水面上下劃水推動船舶前進(jìn)。此時每片槳葉有半周時間在水面以下始終以垂直于水面的姿態(tài)劃水，此時產(chǎn)生的效率是最高的，而另半周在水面之上回復(fù)時與空氣接觸會產(chǎn)生阻力。但由于空氣的密度只是水密度的600分之一，故產(chǎn)生的損耗可以忽略不計。當(dāng)該槳葉在脫離水面的同時與之相位呈180°布置的另一片槳葉則又以垂直水面的姿態(tài)進(jìn)入水中產(chǎn)生劃水推進(jìn)船舶前進(jìn)的工作。這樣連續(xù)地驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動就可使前后兩片槳葉此起彼伏，周而復(fù)始地交替地推動船舶前進(jìn)。如果逆時針方向驅(qū)動輸入鏈輪反轉(zhuǎn)， 則該船舶推進(jìn)裝置就會以同樣的形態(tài)驅(qū)動船舶的后退。故這種由齒輪副加上雙曲柄機(jī)構(gòu)組成的新穎的船舶推進(jìn)裝置就可高效地推進(jìn)船舶前進(jìn)或后退并可大大地節(jié)約寶貴的能源。由于本推進(jìn)裝置一半是深入水中一半是露出在水面之上，故其的吃水深度較淺， 并且槳葉在水中工作時只對水面上層的水層進(jìn)行劃動不產(chǎn)生向上的提水力和向下的壓水力，故不會使淺底河道的污泥濁水沉渣泛起，能起到保護(hù)環(huán)境、整潔的作用。


圖1為本船舶推進(jìn)裝置主視圖的示意圖
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圖2為本船舶推進(jìn)裝置左視圖的示意圖
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明的船舶推進(jìn)裝置主要是由固定齒輪箱(1)、輸出齒輪軸Z ±0)、中間齒輪軸ζφ (3)、輸出齒輪軸、固定齒輪箱(1)前后兩側(cè)的上下各一對曲柄 (5)、前后兩片槳葉(6)及輸入鏈輪(7)等構(gòu)成。固定齒輪箱(1)為封閉的空腔，其上端有 2-4個內(nèi)螺紋孔，用于將整套推進(jìn)裝置固定在船舶的尾部或兩側(cè)(采用兩本裝置)，并將該推進(jìn)裝置中心0點置于與水平面平齊或之上的位置。中間齒輪軸C3)位于固定齒輪箱(1) 內(nèi)部的中央，并與輸出齒輪軸2±(2)與輸出齒輪軸Ζτ(4)的齒輪部分上、下嚙合，中間齒輪軸(3)兩端的軸頸支撐在固定齒輪箱(1)前后兩側(cè)的箱壁上與之采用轉(zhuǎn)動配合并設(shè)有防水密封裝置，其兩軸端長與箱壁平齊。輸出齒輪軸Ζ± O)與輸出齒輪軸Zt (4)兩端的軸頸也支撐在固定齒輪箱(1)前后兩側(cè)的箱壁上，也采用轉(zhuǎn)動配合并設(shè)有防水密封裝置，但其兩軸端均伸出在箱壁之外，其上各固連著一根曲柄的固定端，并且使同側(cè)上下兩根曲柄呈同向布置，前后兩側(cè)的兩組曲柄相位差呈180°的布置。該前后兩組曲柄的形狀、長度均一致，并且其長度(曲柄固定端中心與轉(zhuǎn)動端之間的距離)必須小于輸出齒輪軸Ζ± (2)軸心線與輸出齒輪軸Zt (4)軸心線之間的距離。其曲柄的另一端及轉(zhuǎn)動端上均有一個轉(zhuǎn)動銷與其轉(zhuǎn)動配合，每個轉(zhuǎn)動銷上均開有一條溝槽，其寬度大于槳葉(6)的厚度，并且在垂直于該溝槽的一側(cè)設(shè)有一圓形通孔。箱體前后兩側(cè)上下布置的曲柄轉(zhuǎn)動端上在轉(zhuǎn)動銷的作用下固連著一片槳葉(6)槳葉(6)為四周為圓角的長方形不銹鋼薄板，其一側(cè)的兩個圓形通孔的中心距應(yīng)嚴(yán)格等于固定齒輪箱(1)內(nèi)輸出齒輪軸Ζ± O)與輸出齒輪軸ZtG)中心間的距離，連接螺釘將它們固連在一起。在固定齒輪箱(1)中的輸出齒輪軸2±(幻與輸出齒輪軸Zt (4)其上的齒輪的模數(shù)和齒數(shù)相等使其傳動比為1 1這樣就能在工作時保持同步。 固定齒輪箱前后兩側(cè)上下一對曲柄的轉(zhuǎn)動端上與之配合的轉(zhuǎn)動銷之間是轉(zhuǎn)動配合，由一片槳葉(6)將其構(gòu)成一組雙曲柄機(jī)構(gòu)，并且在裝配時需將其槳葉(6)的槳面調(diào)整到與水平面相垂直的位置，并且前后兩組雙曲柄機(jī)構(gòu)的槳葉(6)的相位差為180°，這樣就可使本發(fā)明的船舶推進(jìn)裝置在工作時使固定齒輪箱(1)外前后側(cè)的兩片槳葉(6)在水面上下做此起彼伏的運動交替推動船舶前進(jìn)。鏈輪(7)(也可以是采用同步輪同步帶)的作用是在外力矩的作用下使整套裝置工作起來。當(dāng)采用人力或機(jī)動力在外接鏈條的傳遞下驅(qū)動鏈輪(7)(也可以是采用同步輪同步帶傳遞)順時針轉(zhuǎn)動時，則會在中間齒輪軸(3)上齒輪的作用下，同時驅(qū)動輸出齒輪軸Z 上⑵圍繞各自的軸心線作順時針方向的同向同步的(輸出齒輪周Z±Q)ZT(4) 的齒數(shù)相同，其傳動比為1 1)圓周運動，則帶動固定齒輪箱(1)兩外側(cè)的每組雙曲柄機(jī)構(gòu)(5)的各自曲柄轉(zhuǎn)動端上的轉(zhuǎn)動銷，也圍繞各自的軸心線作同步的旋轉(zhuǎn)，但方向則是逆時針的轉(zhuǎn)動，這樣就可保證槳葉(6)圍繞輸出齒輪軸2± (2)及ZtG)的軸心連線的中點 0作圓周的平面運動。由于在安裝槳葉(6)時的初始位置已調(diào)整到槳面與水面呈垂直的狀態(tài)。則槳葉能始終保持與水面呈垂直狀態(tài)下運動。以高效率推動船舶前進(jìn)。由于本推進(jìn)裝置在工作時有半周是露出在水面的，其槳葉(6)在空氣中產(chǎn)生的阻力要消耗能量，但是空氣的密度僅為水密度的600分之一，與在水中半周產(chǎn)生的效率相比其消耗可忽略不計。又由于其只有一半在水面下工作，如果本實施例中固定齒輪箱中心點
50吃水只有500mm，則槳葉只在水面上層500mm的水層中工作，并且槳葉始終在水中與水面呈垂直狀態(tài)劃水，不產(chǎn)生向下和向上的分力(有槳葉厚度產(chǎn)生的向上、向下分力，但槳葉很薄，故可忽略不計)，則不會擾動500mm以下的水流，也不會使河底的污泥濁水沉渣泛起，故能保持水面的整潔達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。 可以毫不夸張地說由齒輪副加上雙曲柄機(jī)構(gòu)組成的新穎的船舶推進(jìn)器的發(fā)明，是對目前常用的明輪推進(jìn)器和螺旋槳推進(jìn)器的一個挑戰(zhàn)，如果能開發(fā)轉(zhuǎn)化推廣、應(yīng)用必將為我國和世界船舶的高速化產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。
權(quán)利要求
1.一種船舶推進(jìn)裝置其特征是由固定齒輪箱、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、兩對雙曲柄機(jī)構(gòu)、兩片槳葉和鏈輪組成，固定齒輪箱為封閉的空腔，其上端有內(nèi)螺紋孔可使整個推進(jìn)裝置固定在船舶的尾端或兩側(cè)，齒輪傳動機(jī)構(gòu)由三個齒輪軸相互嚙合構(gòu)成一組齒輪傳動副，其中間齒輪軸ζφ位于該傳動機(jī)構(gòu)的中央，其上下分別嚙合著一個輸出齒輪軸ZJ^ Zt，輸出齒輪軸Z J^Zt的軸頸兩端均支承在固定齒輪箱前后側(cè)的箱壁上，其伸出在箱壁外的軸頸上均與一個曲柄的固定端相互固定連接，并且輸出齒輪軸〖±與Zt在固定齒輪箱外部前側(cè)的兩個曲柄呈同向布置，而位于固定齒輪箱另一側(cè)該兩個輸出齒輪軸〖±與另兩個伸出軸端上， 也有兩個曲柄與之固定連接并呈同向布置，但其相位與固定齒輪軸前側(cè)的曲柄伸出端相位呈180°的排列，兩片槳葉分別固定在上下兩根曲柄轉(zhuǎn)動端的轉(zhuǎn)動銷上，中間齒輪軸ΖΦ的軸頸兩端也支承在固定齒輪箱前后兩側(cè)的箱壁上，兩端的軸頸長度與箱體外側(cè)壁平齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)裝置其特征是齒輪傳動機(jī)構(gòu)中三個齒輪軸上齒輪的模數(shù)必須相同，輸出齒輪軸Z±與Zt的齒輪數(shù)也必須相同，中間齒輪軸ZΦ的齒數(shù)必須大于等于輸出齒輪軸2±或齒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)裝置其特征是組成兩對雙曲柄機(jī)構(gòu)的4根曲柄的長度必須一致，其形狀與結(jié)構(gòu)也必須保持一致，并且其軸心距離(曲柄固定端中心與曲柄轉(zhuǎn)動端中心間的距離)必須小于輸出齒輪2±與2〒軸心間的距離，4根曲柄的轉(zhuǎn)動端上各有一個轉(zhuǎn)動銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副，其轉(zhuǎn)動銷的向外一側(cè)開有溝槽，其寬度大于槳葉的厚度，在與溝槽垂直的方向布置一個穿通的內(nèi)螺紋孔用于各自在螺釘?shù)淖饔孟?，穿過槳葉的通孔，固定齒輪箱同側(cè)每對曲柄的轉(zhuǎn)動端上的轉(zhuǎn)動銷上可固定住一片槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)裝置其特征是槳葉為四角呈圓弧的長方形薄片， 其厚度必須小于曲柄轉(zhuǎn)動端銷軸一側(cè)溝槽的寬度，其與曲柄轉(zhuǎn)動銷溝槽配合一側(cè)的相應(yīng)位置開有兩個大于緊固螺釘直徑的圓孔，并且該兩孔間的中心距必須嚴(yán)格等于齒輪軸〖±與Z 下中心間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)裝置其特征是輸出齒輪軸2±和Zt及中間齒輪軸兩端軸頸與固定齒輪箱體前后箱壁間的配合為轉(zhuǎn)動配合，并設(shè)有防水密封裝置，并且輸出齒輪軸〖±在齒輪箱外部前側(cè)與曲柄間的軸頸上固定連接著鏈輪以用于外力矩的輸入。
全文摘要
一種船舶推進(jìn)裝置，由固定齒輪箱、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、槳葉和鏈輪組成。當(dāng)輸入外力矩順時針驅(qū)動固定齒輪箱外面一側(cè)的鏈輪轉(zhuǎn)動時，則同時帶動固定齒輪箱內(nèi)的輸出齒輪軸Z上，也作順時針方向轉(zhuǎn)動，而與中間齒輪軸Z中上下嚙合的輸出齒輪軸Z下通過中間齒輪軸Z中的作用，則也同步地作順時針方向轉(zhuǎn)動，并同時帶動各自的軸頸在齒輪箱體之外與之固連的曲柄也作同步的順時針方向的旋轉(zhuǎn)。而各個曲柄的另一端即轉(zhuǎn)動端上有轉(zhuǎn)動銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副，每兩兩一組的曲柄與一片槳葉組成的雙曲柄機(jī)構(gòu)，帶動每片槳葉始終在垂直于水平面的狀態(tài)下圍繞中心齒輪Z中的中心作平面運動。當(dāng)本推進(jìn)裝置的中心平面A-A置于水平面之上或與之齊平并固定在船舶的尾部或兩側(cè)持續(xù)輸入內(nèi)力矩時，就可高效節(jié)能又環(huán)保地推動船舶前進(jìn)。如逆時針方向驅(qū)動鏈輪旋轉(zhuǎn)時，則本裝置會使該船舶以同樣的特點后退。
文檔編號B63H23/02GK102490883SQ20111037952
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者俞苗根 申請人:俞苗根