專(zhuān)利名稱(chēng)：泵噴推進(jìn)器及包括其的船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵噴推進(jìn)器以及包括該泵噴推進(jìn)器的船舶。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的泵噴推進(jìn)器系統(tǒng)一般是在ー個(gè)葉輪軸上安裝ニ個(gè)和ニ個(gè)以上漿葉。可選地，可以將槳葉安裝在一個(gè)減縮型導(dǎo)流外筒內(nèi)。利用柴油機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)可以驅(qū)動(dòng)葉輪軸旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)而提供推進(jìn)カ。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了ー種新的泵噴推進(jìn)器。
根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提出了ー種泵噴推進(jìn)器，包括轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)，具有渦旋蝸桿以及圓筒殼體，所述渦旋蝸桿具有芯軸和固定設(shè)置在芯軸的外表面上的渦旋葉輪，所述圓筒殼體圍繞渦旋蝸桿設(shè)置并且具有沿芯軸的軸向方向的第一端和第二端，其中渦旋葉輪的末端邊緣與所述圓筒殼體的內(nèi)壁固定地接合以在所述內(nèi)壁、所述芯軸的外表面以及渦旋葉輪之間形成螺旋輸送空間；驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體和所述渦旋蝸桿旋轉(zhuǎn)；和支撐裝置，適于將所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)支撐連接到船舶的船體舵艙，其中，在從所述第一端到所述第二端的方向上，所述螺旋輸送空間的輸送空間的體積逐漸變小，且水流從所述第一端流入所述螺旋輸送空間、從所述第二端流出所述螺旋輸送空間以提供從所述第二端到所述第一端方向上的推力。可選地，通過(guò)減小渦旋葉輪的螺距和/或通過(guò)在從第一端到第二端的方向上逐漸増加芯軸的直徑實(shí)現(xiàn)螺旋輸送空間的輸送空間體積的逐漸變小?；蛘咴诰S持芯軸的直徑不變的情況下，通過(guò)在從第一端到第二端的方向上逐漸減小渦旋葉輪的徑向尺寸實(shí)現(xiàn)螺旋輸送空間的輸送空間體積的逐漸變小?？蛇x地，所述泵噴推進(jìn)器還包括圍繞圓筒殼體設(shè)置的保持殼體和兩個(gè)軸承組，所述兩個(gè)軸承組設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括葉片式液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)具有內(nèi)筒體；圍繞內(nèi)筒體布置的外筒體；徑向設(shè)置在內(nèi)筒體與外筒體之間的多個(gè)葉片，外筒體的內(nèi)壁、內(nèi)筒體的外壁以及相鄰葉片之間形成容納空間，注入到容納空間的液壓油驅(qū)動(dòng)葉片從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)筒體旋轉(zhuǎn)后流出所述容納空間，所述內(nèi)筒體圍繞所述圓筒殼體的外表面固定設(shè)置，內(nèi)筒體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體旋轉(zhuǎn)。進(jìn)ー步地，所述泵噴推進(jìn)器還包括設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間的防水密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件密封所述兩個(gè)軸承組?；蛘?，進(jìn)ー步地，所述支撐裝置包括支撐軸，所述支撐軸的一端固定連接到所述保持殼體、另一端連接到船體舵艙。更進(jìn)一歩，所述支撐軸的另一端位于船體舵艙內(nèi)，所述支撐裝置還包括設(shè)置在船體舵艙內(nèi)的轉(zhuǎn)向馬達(dá)，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，有利地，所述支撐軸能夠在O度-360度的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。有利地，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)的輸出軸與所述支撐軸的另一端之間設(shè)置有減速裝置?？蛇x地，所述芯軸本身可構(gòu)成所述支撐裝置?？蛇x地，上述的驅(qū)動(dòng)裝置可包括位于所述船體舵艙內(nèi)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；所述芯軸的靠近圓筒殼體的第一端的端部位于所述船體舵艙內(nèi)；所述芯軸的端部與所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出軸機(jī)械連接。此時(shí)，有利地，所述芯軸的端部作為所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出軸。進(jìn)ー步地，所述泵噴推進(jìn)器還包括圍繞圓筒殼體設(shè)置的保持殼體，所述支撐裝置適于將所述保持殼體固定連接到船體舵艙；兩個(gè)軸承組，所述兩個(gè)軸承組設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體。有利地，所述泵噴推進(jìn)器還包括設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間的防水密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件密封所述兩個(gè)軸承組。同樣，所述芯軸本身可構(gòu)成所述支撐裝置。在以上的泵噴推進(jìn)器中，可選地，在以圓筒殼體的第一端朝下而圓筒殼體的第二 端朝上的方式豎直放置轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情況下，渦旋葉輪垂直于所述軸向方向的端面截面包括向下凹的第一上弧線，所述第一上弧線始于渦旋葉輪的末端，止于芯軸的外表面上的第一上點(diǎn)；第一下弧線，所述第一下弧線始于渦旋葉輪的末端，止于芯軸的外表面上的第一下點(diǎn)，在所述軸向方向上所述第一下點(diǎn)在所述第一上點(diǎn)的下方，其中所述第一下弧線包括第一段渦旋泵弧線，始于渦旋葉輪的末端并且曲率中心在第一下弧線的上方；與第一段渦旋泵弧線平滑相接的第二段渦旋泵弧線，止于所述第一下點(diǎn)，且第二段渦旋泵弧線的曲率中心在第一下弧線的下方。本發(fā)明的另一方面也涉及船舶。該船舶可以包括至少ー個(gè)上述的泵噴推進(jìn)器。根據(jù)本發(fā)明的船舶的船體舵艙中設(shè)置有流體通道，該流體通道的一端與水體相通、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)ロ，且所述流體通道靠近所述開(kāi)ロ的部分為水平的，所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)固定在所述流體通道的水平部分中。根據(jù)本發(fā)明的船舶可以包括兩個(gè)上述的泵噴推進(jìn)器，其中所述兩個(gè)泵噴推進(jìn)器并排布置并且兩個(gè)芯軸的軸向方向彼此平行。有利地，兩個(gè)泵噴推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)裝置適于分開(kāi)控制。根據(jù)本發(fā)明的船舶的船體舵艙中可設(shè)置有兩個(gè)流體通道，每ー個(gè)流體通道的一端與水體相通、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)ロ，且所述流體通道靠近所述開(kāi)ロ的部分為水平的，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)分別固定在所述兩個(gè)流體通道的水平部分中。通過(guò)下文中參照附圖對(duì)本發(fā)明所作的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，并可幫助對(duì)本發(fā)明有全面的理解。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的葉片式液壓馬達(dá)示意圖，其中圖2a為液壓馬達(dá)的半剖視圖，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的圓筒殼體旋轉(zhuǎn)，圖2a中沒(méi)有示出渦旋蝸桿，圖2b為液壓馬達(dá)的葉片的局部放大視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布置在在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體的軸承組的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的支撐裝置的示意圖，其中該支撐裝置為所述泵噴推進(jìn)器提供轉(zhuǎn)向功能；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的示意圖，其中由設(shè)置在船舶舵艙內(nèi)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)直接給轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的芯軸提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)安裝在船體舵艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖6a示出了安裝ー個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情形，而圖6b示出了安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情形；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的示意圖；圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的渦旋葉輪，其中圖8a示出了渦旋葉輪的立體圖，而圖8b示出了渦旋葉輪的沿平行于芯軸的縱向軸線的端面截面；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的渦旋葉輪的工作區(qū)域。
具體實(shí)施例方式雖然將參照含有本發(fā)明的較佳實(shí)施例的附圖充分描述本發(fā)明，但在此描述之前應(yīng)了解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可修改本文中所描述的發(fā)明，同時(shí)獲得本發(fā)明的技術(shù)效果。因此，須了解以上的描述對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言為一廣泛的掲示，且其內(nèi)容不在于限制本發(fā)明所描述的示例性實(shí)施例。下面參照?qǐng)DI描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖I，泵噴推進(jìn)器100包括轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)10，具有渦旋蝸桿11以及圓筒殼體12，所述渦旋蝸桿11具有芯軸111和固定設(shè)置在芯軸111的外表面上的渦旋葉輪112，所述圓筒殼體12圍繞渦旋蝸桿11設(shè)置并且具有沿芯軸111的軸向方向的第一端121和第二端122，其中渦旋葉輪112的末端邊緣與所述圓筒殼體12的內(nèi)壁123固定地接合以在所述內(nèi)壁123、所述芯軸111的外表面以及渦旋葉輪112之間形成螺旋輸送空間13 ；驅(qū)動(dòng)裝置20，驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體12和所述渦旋蝸桿11旋轉(zhuǎn)；和支撐裝置30，適于將所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)10支撐連接到船舶的船體舵艙201，其中，在從所述第一端121到所述第二端122的方向上，即圖I中從左到右的方向上，所述螺旋輸送空間13的輸送空間的體積逐漸變小，且水流從所述第一端121流入所述螺旋輸送空間13、從所述第二端122流出所述螺旋輸送空間13以提供從所述第二端122到所述第一端121方向上的推力。在船體直線前進(jìn)的情況下，從第二端122到第一端121的方向?qū)?yīng)于船體的從船尾到船頭的方向?？梢允褂眠^(guò)盈配合或焊接等將渦旋葉輪112的末端固定在圓筒殼體12的內(nèi)壁上。在芯軸111上，渦旋葉輪112的螺旋例如在360 X 5以上，螺旋升角在90度+10度到180度-20度的范圍內(nèi)。葉型的變化例如如圖8中所示。另外，上述螺旋輸送空間13的體積壓縮比例如為I : 078。利用收斂的螺旋輸送空間13，流體可在高速旋轉(zhuǎn)的空間內(nèi)執(zhí)行體積壓縮并在葉輪徑向加速而獲得能量。在本發(fā)明中，可以降低喘振、失速和/或氣蝕的發(fā)生。可以通過(guò)減小渦旋葉輪112的螺距和/或通過(guò)在從第一端121到第二端122的方向上逐漸增加芯軸111的直徑實(shí)現(xiàn)螺旋輸送空間13的輸送空間體積的逐漸變小，如圖I中所示。也可以采用芯軸111的直徑維持不變，而圓筒殼體12的內(nèi)徑則在從第一端121到第二端122的方向上逐漸變小(即，渦旋葉輪112的徑向尺寸在從第一端121到第二端122的方向上逐漸變小)，如圖7中所示。在圖7中，圓筒殼體12為漸縮的形狀，為了便于軸承組50的固定，可以在圓筒殼體12的外表面與軸承組50之間設(shè)置與圓筒殼體12以及軸承組50分別固定的傾斜環(huán)91，該傾斜環(huán)91的內(nèi)表面與圓筒殼體12的外表面配合、且外表面與芯軸111的縱向軸線平行延伸。下面參照?qǐng)D1-3描述泵噴推進(jìn)器100的驅(qū)動(dòng)裝置20。圖2是根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的葉片式液壓馬達(dá)示意圖，其中圖2a為液壓馬達(dá)的半剖視圖，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的圓筒殼體旋轉(zhuǎn)，圖2a中沒(méi)有示出渦旋蝸桿，圖2b為液壓馬達(dá)的葉片的局部放大視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布置在在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼 體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體的軸承組的示意圖。
所述泵噴推進(jìn)器100還包括圍繞圓筒殼體12設(shè)置的保持殼體40和個(gè)軸承組50，所述兩個(gè)軸承組50設(shè)置在保持殼體40的內(nèi)表面與所述圓筒殼體12的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體40可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體12。所述驅(qū)動(dòng)裝置20包括葉片式液壓馬達(dá)21，所述液壓馬達(dá)具有內(nèi)筒體211 ;圍繞內(nèi)筒體211布置的外筒體212;徑向設(shè)置在內(nèi)筒體211與外筒體212之間的多個(gè)葉片213，外筒體212的內(nèi)壁、內(nèi)筒體211的外壁以及相鄰葉片213之間形成容納空間214，注入到容納空間的液壓油驅(qū)動(dòng)葉片213從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)筒體211旋轉(zhuǎn)后流出所述容納空間214，所述內(nèi)筒體211圍繞所述圓筒殼體12的外表面固定設(shè)置，內(nèi)筒體211的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體12旋轉(zhuǎn)。如圖2中示例性所示，外筒體212的內(nèi)壁形成橢圓空腔，而內(nèi)筒體211為圓形，葉片213的一端設(shè)置在內(nèi)筒體211的外壁上的安裝孔中，并在安裝孔中的彈簧215的作用下被朝向外筒體212的內(nèi)壁推壓，從而葉片213的另一端抵靠所述外筒體212的內(nèi)壁。相鄰葉片213與內(nèi)筒體211的外壁以及外筒體212的內(nèi)壁之間形成獨(dú)立的腔體214。液壓油通過(guò)入口 216進(jìn)入圖2a中的標(biāo)有A的空腔214，并通過(guò)出口 217從圖2a中的標(biāo)有B的空腔214流出。在圖2a中，對(duì)于標(biāo)有A的區(qū)域而言，在逆時(shí)針?lè)较蛏衔挥谇皞?cè)的葉片213與液壓油的受壓面積比位于后側(cè)的葉片213的受壓面積大，從而液壓油作用在這兩個(gè)葉片上的壓力存在壓カ差，在此壓カ差的作用下，葉片213被逆時(shí)針驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)內(nèi)筒體211也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在內(nèi)筒體211逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)筒體211固定在其上的圓筒殼體12也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)液壓油從標(biāo)有A的空腔214移動(dòng)到標(biāo)有B的空腔214時(shí)，其從出口 217流出空腔214進(jìn)入返回油路，經(jīng)由油路中的加壓泵加壓之后返回到入口 216。在內(nèi)筒體211旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，葉片213在彈簧215的弾性擠壓カ以及外筒體212的內(nèi)壁的擠壓カ的共同作用下周期性地在內(nèi)筒體211的外壁上的安裝孔中往復(fù)移動(dòng)。在圖2a中的入口 216與出ロ 217的位置調(diào)換的情況下，內(nèi)筒體211可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，以上僅僅是對(duì)液壓馬達(dá)的一個(gè)示例性描述。對(duì)于本發(fā)明而言，只要能夠使得圓筒殼體12旋轉(zhuǎn)，可以使用任何已知類(lèi)型的液壓馬達(dá)，這均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
如圖3中所示，軸承組50主要為了相對(duì)于保持殼體40可旋轉(zhuǎn)地固定圓筒殼體12，并提高圓筒殼體12轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性。ー個(gè)軸承組50可包括調(diào)心軸承51和推力軸承52，通過(guò)軸承座53與兩個(gè)軸承蓋54將其固定，密封圈55安裝在軸承蓋54中，緊固螺釘56將保持殼體40和圓筒殼體12分別固定到軸承的相應(yīng)部位上。同樣，這里的軸承組也僅僅是示例性的。如圖I中所示，所述泵噴推進(jìn)器100還包括設(shè)置在保持殼體40的內(nèi)表面與所述圓筒殼體12的外表面之間的防水密封構(gòu)件60，所述密封構(gòu)件60密封所述兩個(gè)軸承組50。在安裝了密封構(gòu)件60的情況下，也可以不同時(shí)使用上述的密封圈55。下面參照?qǐng)D4描述支撐裝置30的ー個(gè)示例。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的支撐裝置的示意圖，其中該支撐裝置為所述泵噴推進(jìn)器提供轉(zhuǎn)向功能。所述支撐裝置30包括支撐軸31，所述支撐軸31的一端固定連接到所述保持殼體40、另一端連接到船體舵艙201，由此將保持殼體40固定到船體舵艙201上?？蛇x地，如上已經(jīng)提及的，該支撐裝置30可以為為所述泵噴推進(jìn)器100提供轉(zhuǎn)向功能。具體地，所述支撐 軸31的另一端位于船體舵艙201內(nèi)，所述支撐裝置30還包括設(shè)置在船體舵艙201內(nèi)的轉(zhuǎn)向馬達(dá)32，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)32驅(qū)動(dòng)所述支撐軸31轉(zhuǎn)動(dòng)。有利地，支撐軸31能夠在0度-360度的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。有利地，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)32的輸出軸與所述支撐軸31的另一端之間設(shè)置有減速裝置，如圖中所示，減速裝置可以示例性地為設(shè)置在轉(zhuǎn)向馬達(dá)的輸出軸上的小齒輪33以及與之嚙合的設(shè)置在支撐軸31的另一端上的大齒輪34。為了保持支撐軸31穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，可以設(shè)置軸承35。為了防止水泄露到舵艙內(nèi)，可以在支撐軸31與舵艙的艙板上的孔之間設(shè)置密封裝置。圖1、4中示出的支撐裝置30利用了支撐軸31，但是，支撐裝置也可以采用其它的形式。例如，可以將芯軸111的一端直接延伸到船體舵艙內(nèi)，通過(guò)可旋轉(zhuǎn)地保持芯軸111而可旋轉(zhuǎn)地保持或支撐泵噴推進(jìn)器100本身。圖1、2中示出了使用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)圓筒殼體12從而驅(qū)動(dòng)渦旋蝸桿旋轉(zhuǎn)的示例。但是，還可以使用其它的驅(qū)動(dòng)方式，例如，驅(qū)動(dòng)裝置20可以直接轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸111從而驅(qū)動(dòng)渦旋蝸桿旋轉(zhuǎn)。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的泵噴推進(jìn)器的示意圖，其中由設(shè)置在船舶舵艙201內(nèi)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)直接給轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的芯軸111提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)裝置20包括位于所述船體舵艙201內(nèi)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)61 ;所述芯軸111的靠近圓筒殼體12的第一端121的端部位于所述船體舵艙201內(nèi)；所述芯軸111的端部與所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)61的輸出軸機(jī)械連接。如圖5中所示，所述芯軸111的端部作為所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)61的輸出軸。雖然沒(méi)有示出，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)61的輸出軸與芯軸111的所述端部之間的機(jī)械連接也可以采用其它方式，例如使用減速機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器等。參見(jiàn)圖5，所述泵噴推進(jìn)器100還包括圍繞圓筒殼體12設(shè)置的保持殼體40，變現(xiàn)為連接桿的支撐裝置30將保持殼體40固定連接到船體舵艙201 ;兩個(gè)軸承組50，所述兩個(gè)軸承組設(shè)置在保持殼體40的內(nèi)表面與所述圓筒殼體12的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體40可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體12。軸承組50可以采用上面已經(jīng)描述的結(jié)構(gòu)。類(lèi)似地，所述泵噴推進(jìn)器100還包括設(shè)置在保持殼體40的內(nèi)表面與所述圓筒殼體12的外表面之間的防水密封構(gòu)件60，所述密封構(gòu)件密封所述兩個(gè)軸承組。
也可以不使用保持殼體40，此時(shí)，可以使用延伸到船體舵艙內(nèi)的芯軸111直接作為支撐裝置。如圖8中所示，在以圓筒殼體12的第一端121朝下而圓筒殼體12的第二端122朝上的方式豎直放置轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情況下，渦旋葉輪112垂直于所述軸向方向的端面截面包括向下凹的第一上弧線BD，第一上弧線BD始于渦旋葉輪112的末端B，止于芯軸111的外表面上的第一上點(diǎn)D ;第一下弧線BE，第一下弧線BE始于渦旋葉輪的末端B，止于芯軸111的外表面上的第一下點(diǎn)E，在所述軸向方向上第一下點(diǎn)E在第一上點(diǎn)D的下方，其中第一下弧線BE包括第一段轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)弧線BF，始于渦旋葉輪的末端B并且曲率中心在第一下弧線BE的上方；與第一段轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)弧線BF平滑相接(在F點(diǎn)處或在F點(diǎn)附近)的第ニ段轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)弧線FE，止于所述第一下點(diǎn)E，且第二段轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)弧線FE的曲率中心在第一下弧線BE的下方。 螺旋輸送空間13的腔體內(nèi)的流體與旋轉(zhuǎn)的腔體之間同頻不同相位，其相位差滑動(dòng)系數(shù)K為在前兩個(gè)360°內(nèi)為0.8-0. 9，在后三個(gè)360°為0. 9-0. 95，每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)的速度三角形都有沿軸向和徑向渦旋狀方向加速度產(chǎn)生，形成龍卷風(fēng)效果，葉片反壓區(qū)的速度三角形與芯軸111成a、b、c作業(yè)區(qū)(見(jiàn)附圖9)。芯軸9外壁上及渦旋葉輪112根部(葉輪靠近芯軸9的1/3處)形成作業(yè)區(qū)a，圓筒殼體12內(nèi)壁與渦旋葉輪112的頂部(葉輪靠近殼體的1/3處)形成作業(yè)區(qū)b，作業(yè)區(qū)a、b之間形成作業(yè)區(qū)C。疊加后，矢量方向偏轉(zhuǎn)，使得水カ損失減少到最小，通過(guò)調(diào)整三個(gè)區(qū)域的螺旋夾角、曲率，在相同的功率和流量時(shí)，可以提聞推進(jìn)力。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明也涉及ー種船舶，其包括上述的任ー種泵噴推進(jìn)器 100。參見(jiàn)圖6，圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)安裝在船體舵艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖6a示出了安裝一個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情形，而圖6b示出了安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情形。如圖6a中所示，所述船舶的船體舵艙201中設(shè)置有流體通道70，該流體通道70的一端與水體相通作為進(jìn)水口 71、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)ロ作為出水ロ 72，且所述流體通道70靠近所述開(kāi)ロ的部分為水平的，所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)10固定在所述流體通道70的水平部分中。如圖6b中所示，船舶可以包括兩個(gè)泵噴推進(jìn)器100，其中兩個(gè)泵噴推進(jìn)器100并排布置并且兩個(gè)芯軸111的軸向方向彼此平行。有利地，兩個(gè)泵噴推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)裝置適于分開(kāi)控制，如此，可以通過(guò)分別控制驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載而實(shí)現(xiàn)船體的轉(zhuǎn)向。同樣參見(jiàn)圖6b，所述船舶的船體舵艙中設(shè)置有兩個(gè)流體通道70，每ー個(gè)流體通道的一端與水體相通作為進(jìn)水口 71、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)ロ作為出水ロ 72，且所述流體通道靠近所述開(kāi)ロ的部分為水平的，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)10分別固定在所述兩個(gè)流體通道的水平部分中。需要注意的是，布置兩個(gè)泵噴推進(jìn)器100的方式不限于圖6b所示，例如，可以設(shè)置圖5中所示的兩個(gè)泵噴推進(jìn)器。還需要注意的是，這里的船舶還包括可以在陸地上行駛的水陸兩用運(yùn)輸設(shè)備。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同 物限定。
權(quán)利要求
1.一種泵噴推進(jìn)器，包括 轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)，具有渦旋蝸桿以及圓筒殼體，所述渦旋蝸桿具有芯軸和固定設(shè)置在芯軸的外表面上的渦旋葉輪，所述圓筒殼體圍繞渦旋蝸桿設(shè)置并且具有沿芯軸的軸向方向的第一端和第二端，其中渦旋葉輪的末端邊緣與所述圓筒殼體的內(nèi)壁固定地接合以在所述內(nèi)壁、所述芯軸的外表面以及渦旋葉輪之間形成螺旋輸送空間； 驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體和所述渦旋蝸桿旋轉(zhuǎn)；和 支撐裝置，適于將所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)支撐連接到船舶的船體舵艙， 其中，在從所述第一端到所述第二端的方向上，所述螺旋輸送空間的輸送空間的體積逐漸變小，且水流從所述第一端流入所述螺旋輸送空間、從所述第二端流出所述螺旋輸送空間以提供從所述第二端到所述第一端方向上的推力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵噴推進(jìn)器，其中 通過(guò)減小渦旋葉輪的螺距和/或通過(guò)在從第一端到第二端的方向上逐漸增加芯軸的直徑實(shí)現(xiàn)螺旋輸送空間的輸送空間體積的逐漸變小；或者 在維持芯軸的直徑不變的情況下，通過(guò)在從第一端到第二端的方向上逐漸減小渦旋葉輪的徑向尺寸實(shí)現(xiàn)螺旋輸送空間的輸送空間體積的逐漸變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述泵噴推進(jìn)器還包括圍繞圓筒殼體設(shè)置的保持殼體和兩個(gè)軸承組，所述兩個(gè)軸承組設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體； 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括葉片式液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)具有內(nèi)筒體；圍繞內(nèi)筒體布置的夕卜筒體；徑向設(shè)置在內(nèi)筒體與外筒體之間的多個(gè)葉片，外筒體的內(nèi)壁、內(nèi)筒體的外壁以及相鄰葉片之間形成容納空間，注入到容納空間的液壓油驅(qū)動(dòng)葉片從而驅(qū)動(dòng)內(nèi)筒體旋轉(zhuǎn)后流出所述容納空間，所述內(nèi)筒體圍繞所述圓筒殼體的外表面固定設(shè)置，內(nèi)筒體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述圓筒殼體旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述泵噴推進(jìn)器還包括設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間的防水密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件密封所述兩個(gè)軸承組。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述支撐裝置包括支撐軸，所述支撐軸的一端固定連接到所述保持殼體、另一端連接到船體舵艙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述支撐軸的另一端位于船體舵艙內(nèi)，所述支撐裝置還包括設(shè)置在船體舵艙內(nèi)的轉(zhuǎn)向馬達(dá)，所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述支撐軸能夠在O度-360度的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)的輸出軸與所述支撐軸的另一端之間設(shè)置有減速裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述芯軸本身構(gòu)成所述支撐裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括位于所述船體舵艙內(nèi)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)； 所述芯軸的靠近圓筒殼體的第一端的端部位于所述船體舵艙內(nèi)； 所述芯軸的端部與所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出軸機(jī)械連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述芯軸的端部作為所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述泵噴推進(jìn)器還包括 圍繞圓筒殼體設(shè)置的保持殼體，所述支撐裝置適于將所述保持殼體固定連接到船體舵艙； 兩個(gè)軸承組，所述兩個(gè)軸承組設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間以相對(duì)于所述保持殼體可旋轉(zhuǎn)地支撐所述圓筒殼體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述泵噴推進(jìn)器還包括設(shè)置在保持殼體的內(nèi)表面與所述圓筒殼體的外表面之間的防水密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件密封所述兩個(gè)軸承組。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵噴推進(jìn)器，其中 所述芯軸本身構(gòu)成所述支撐裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的泵噴推進(jìn)器，其中 在以圓筒殼體的第一端朝下而圓筒殼體的第二端朝上的方式豎直放置轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)的情況下，渦旋葉輪垂直于所述軸向方向的端面截面包括 向下凹的第一上弧線，所述第一上弧線始于渦旋葉輪的末端，止于芯軸的外表面上的第一上點(diǎn)； 第一下弧線，所述第一下弧線始于渦旋葉輪的末端，止于芯軸的外表面上的第一下點(diǎn)，在所述軸向方向上所述第一下點(diǎn)在所述第一上點(diǎn)的下方，其中所述第一下弧線包括第一段渦旋泵弧線，始于渦旋葉輪的末端并且曲率中心在第一下弧線的上方；與第一段渦旋泵弧線平滑相接的第二段渦旋泵弧線，止于所述第一下點(diǎn)，且第二段渦旋泵弧線的曲率中心在第一下弧線的下方。
16.一種船舶，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的泵噴推進(jìn)器。
17.一種船舶，包括根據(jù)權(quán)利要求3-4、10-13中任一項(xiàng)所述的泵噴推進(jìn)器，其中所述船舶的船體舵艙中設(shè)置有流體通道，該流體通道的一端與水體相通、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)口，且所述流體通道靠近所述開(kāi)口的部分為水平的，所述轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)固定在所述流體通道的水平部分中。
18.一種船舶，包括兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求3-4、10-13中任一項(xiàng)所述的泵噴推進(jìn)器，其中所述兩個(gè)泵噴推進(jìn)器并排布置并且兩個(gè)芯軸的軸向方向彼此平行。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的船舶，其中兩個(gè)泵噴推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)裝置適于分開(kāi)控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的船舶，其中所述船舶的船體舵艙中設(shè)置有兩個(gè)流體通道，每一個(gè)流體通道的一端與水體相通、另一端從船體朝向船體的尾部開(kāi)口，且所述流體通道靠近所述開(kāi)口的部分為水平的，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)分別固定在所述兩個(gè)流體通道的水平部分中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泵噴推進(jìn)器，包括轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)和支撐裝置，支撐裝置適于將轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)支撐連接到船舶的船體舵艙，轉(zhuǎn)筒渦旋機(jī)構(gòu)包括渦旋蝸桿，具有芯軸和固定設(shè)置在芯軸的外表面上的渦旋葉輪；圍繞渦旋蝸桿設(shè)置的圓筒殼體，圓筒殼體具有沿芯軸的軸向方向的第一端和第二端；以及驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)圓筒殼體和渦旋蝸桿旋轉(zhuǎn)，其中渦旋葉輪的末端邊緣與圓筒殼體的內(nèi)壁固定地接合以在內(nèi)壁、芯軸的外表面以及渦旋葉輪之間形成螺旋輸送空間，其中，在從第一端到第二端的方向上，所述螺旋輸送空間的輸送空間的體積逐漸變小，且水流從第一端流入螺旋輸送空間、從第二端流出螺旋輸送空間以提供從第二端到第一端方向上的推力。本發(fā)明還涉及具有該推進(jìn)器的船舶。
文檔編號(hào)B63H11/04GK102849197SQ20121005039
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者劉濱軍, 馮鵬宇 申請(qǐng)人:劉濱軍, 馮鵬宇