專利名稱：船用半浸入式推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船用半浸入式推進(jìn)器，更具體地是涉及可相對船體運(yùn)動地安裝的推進(jìn)器。
現(xiàn)有技術(shù)已知有一種半浸入式推進(jìn)器(SU.A No.535186)，包括帶有螺旋凸緣的側(cè)裝螺旋葉片，裝在水平面中與船的縱向軸線夾約45°角的軸上。
但是這種推進(jìn)器不能對船提供高的推進(jìn)速度，效率及機(jī)動性。
現(xiàn)有技術(shù)還已知一種半浸入式推進(jìn)器，(UA.A.1831)，包括一螺旋槳軸，設(shè)成與船的縱向中心面成一角度，還有螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上。
為了增加牽引力，該現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)器包括至少兩個(gè)螺旋槳，螺旋槳軸與船的縱向中心面夾一個(gè)角度α(45°＜α＜70°)，螺旋槳葉的結(jié)構(gòu)使得當(dāng)在軸上轉(zhuǎn)動時(shí)，它們的驅(qū)動面在浸入水中時(shí)，與船的縱向中心面垂直，也就是各葉片的驅(qū)動面?zhèn)鹘o水一個(gè)軸向速度，并受到一個(gè)反向推力。
但是，這種推進(jìn)器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低，推進(jìn)特點(diǎn)也局限。
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種半浸入式推進(jìn)器，通過改變推進(jìn)器與船體的機(jī)械連接而提高性能。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種半浸入式推進(jìn)器，包括一個(gè)螺旋槳軸，設(shè)置成與船的縱向中心面成一角度關(guān)系，還有裝在螺旋槳軸上的半浸入式螺旋槳葉，其結(jié)構(gòu)設(shè)置成使得浸入水中時(shí)，槳葉的驅(qū)動面設(shè)置成與船的縱向中心面垂直，按照本發(fā)明，所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可以相對船的縱向中心面和/或基準(zhǔn)面改變位置。
螺旋槳葉和槳軸這種連接使推進(jìn)器的推進(jìn)性能提高，也就是提高了推進(jìn)速度，靈活性及出事故時(shí)的安全性及經(jīng)濟(jì)性。
在本發(fā)明的推進(jìn)器中，螺旋槳葉所取位置實(shí)際上不受限制，因?yàn)槌山嵌仍O(shè)置的螺旋槳軸可取各種位置，槳葉也可同時(shí)相對于船的縱向中心面及船的基準(zhǔn)面改變其位置。
螺旋槳葉可裝在螺旋槳軸上作相對于與螺旋槳軸的垂直面作±30°角范圍內(nèi)的傾斜，它們也可繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)，而此軸線可以相對于在起始位置上的垂直于螺旋槳葉軸線的平面設(shè)在±30°角的范圍內(nèi)。
有時(shí)，實(shí)際上可以通過使螺旋槳軸相對于船的縱向中心面作0°—90°角的改變來改變螺旋槳葉的位置。
可以通過把螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上而使軸作相對于基準(zhǔn)平面作0°—30°角的運(yùn)動來改變螺旋槳葉在空間內(nèi)的位置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中可以有利地將螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上而使此軸繞垂直于船的基準(zhǔn)面的軸線運(yùn)動。
由于有三個(gè)自由度，新推進(jìn)器的螺旋槳軸和裝在其上的槳葉可以定位在(在任何吃水深度，推進(jìn)速度，各種動作，船的后船體和/或前船體等情況下)使得即使在緊急情況下仍能最有效利用水的推力以作往前，往側(cè)面或后退運(yùn)動而不改變螺旋槳軸的方向和轉(zhuǎn)速。
與現(xiàn)有技術(shù)的推進(jìn)器相比，本發(fā)明對船或其它運(yùn)載工具，例如自推進(jìn)的航空站，離岸平臺等都能提供更高的經(jīng)濟(jì)性、速度、安全性和機(jī)動性。這些性能對于那些船頭和/或船尾的螺旋槳軸可與船的縱向中心面定位成0°至90°角的空氣升力船來說最能顯現(xiàn)出來。
下面是附圖的說明。


圖1是示出四葉片單位置半浸入或螺旋推進(jìn)器的側(cè)視圖；圖2是圖1的半浸入式螺旋槳推進(jìn)器的前視圖；圖3是示出四葉片雙位置半浸入式螺旋槳推進(jìn)器的側(cè)視圖；圖4是示出四葉片雙位置半浸入式螺旋槳推進(jìn)器的前視圖；圖5是示出雙葉片多位置帶型半浸入式螺旋槳推進(jìn)器的側(cè)視圖；圖6是一個(gè)兩葉片多位置帶型螺旋槳推進(jìn)器的頂視圖；圖7是在四個(gè)角上設(shè)置四葉片帶型螺旋槳推進(jìn)器的自推進(jìn)式海上平臺的底視圖；圖8是圖7平臺的側(cè)視圖；圖9是設(shè)有葉片可轉(zhuǎn)動及傾斜的四個(gè)雙葉片單位置螺旋槳推進(jìn)器的排水型船的船頭及船尾的側(cè)視圖；圖10是圖9的排水型船的底視圖；圖11是將兩個(gè)月牙形兩葉片單位置螺旋槳推進(jìn)器布置在水翼艇船尾上時(shí)的底視圖；圖12是圖11水翼艇的后視圖；圖13是左邊及右邊分別示出四發(fā)動機(jī)及雙發(fā)動機(jī)的垂直起落換向式飛機(jī)的前視圖，示有兩種尺寸不同的四葉片單位置螺旋槳推進(jìn)器；圖14是圖13所示的垂直起落換向式飛機(jī)的底視圖，示出了螺旋槳推進(jìn)器的各種布置；圖15是浸在水中的屬已知技術(shù)的明輪槳葉的水平截面在水平面上的投影；圖16是普通螺旋槳上兩個(gè)相互成角度的葉片的示意圖；圖17是對本發(fā)明的推進(jìn)器葉片在水中以與船的垂直斷面成0—90°的角度作平行于其本身的移動所作舉例性示意圖；圖18是以百分比表示本發(fā)明螺旋槳推進(jìn)器的牽引力與葉片相對于船的垂直斷面所作運(yùn)動的方向之間關(guān)系的曲線圖；圖19是對本發(fā)明螺旋槳推進(jìn)器葉片在船的各種運(yùn)動中在水中的可能位置所作舉例性示意圖；圖20是在使船尾和/或船頭向左側(cè)位移時(shí)葉片轉(zhuǎn)動情況的舉例性示意圖。
下面詳細(xì)說明本發(fā)明。
設(shè)計(jì)用來由水或空氣動力的作用所支承的裝于船上的本發(fā)明的單位置四葉片螺旋槳推進(jìn)器具有(見圖1)轉(zhuǎn)動的螺旋槳葉1，槳葉裝在流線型槳轂2上，槳軸及減速齒輪裝置以及葉片轉(zhuǎn)動裝置設(shè)置在殼體3中。殼體3和在其上部與其接合的空心伸縮式支座4沿線5作可轉(zhuǎn)動的連接，使殼體3可在兩個(gè)方向上作0—90°范圍的轉(zhuǎn)動。伸縮式支座4設(shè)在外殼6中，該外殼6的上部通過凸耳8與船身7作可繞樞軸轉(zhuǎn)動的連接，而外殼6的中部與機(jī)構(gòu)9作可繞樞軸轉(zhuǎn)動的連接以便使外殼6傾轉(zhuǎn)。各種船可裝結(jié)構(gòu)及形狀不同的螺旋槳葉。
槳葉有時(shí)可以是有翼型的葉片如葉片10(圖2)，有時(shí)可以是普通螺旋槳的葉片，如葉片11(見圖2虛線所示)。
在大容量氣墊船上，可使用雙位置或四位置推進(jìn)器，(圖3，4)具有在槳軸上在一定的幾個(gè)間距上設(shè)置的兩套或多套螺旋槳葉12。用任意的機(jī)構(gòu)，例如伸縮式支座13，螺旋槳葉12可浸入水中任意深度并可沿直線14作轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)。
一個(gè)多位置的雙葉片或多葉片的推進(jìn)器(圖5及圖6)可以有螺旋帶15的形狀，好象幾個(gè)葉片肩并肩連接著，并與槳軸16相隔一定距離地固定在桿17上。
多位置的推進(jìn)器(圖7，8)可設(shè)在離岸平臺18上。
它們可用于全天候的自推進(jìn)的航空站，躉船機(jī)構(gòu)，高功率拖船，浮動電廠等。
圖9和10示出排水型船21的船頭19及船尾20，該船裝有四個(gè)單位置雙葉片螺旋槳2，它有可通過通常用于轉(zhuǎn)動及葉片的機(jī)構(gòu)23來轉(zhuǎn)動傾轉(zhuǎn)及傾轉(zhuǎn)葉片22。
這種螺旋槳裝置可用于大型油船、拖網(wǎng)漁船等。
在船身寬度小的船上(例如水翼艇)，可以使用兩個(gè)同軸及同時(shí)及相對轉(zhuǎn)動的螺旋槳(見圖11的底視圖和圖12的后視圖)，它們具有月牙形葉片24，使葉片24旋轉(zhuǎn)和傾斜的機(jī)構(gòu)25，升降螺旋槳的機(jī)構(gòu)26，它們用來當(dāng)船被水翼27升離水面時(shí)提供葉片24在水中的最佳位置。在螺旋槳上方設(shè)有一安全擋板28。
本發(fā)明的螺旋槳可以是翼型的(見圖13的前視圖及圖14的底視圖)。
這種螺旋槳可用于垂直起落換向式飛機(jī)，如雙發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)29，四發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)30和多發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，各有普通的機(jī)翼31和可收縮的機(jī)翼32。
在這種螺旋槳中，槳葉33裝在槳軸的轉(zhuǎn)動的槳轂34內(nèi)，該轂34可被一個(gè)機(jī)構(gòu)35調(diào)整用來升降該轂到適合的位置以使垂直起落換向式飛機(jī)起動、滑行、在氣墊支承下運(yùn)動或起飛。
在水中運(yùn)動的槳葉所施加的牽引力取決于槳葉運(yùn)動方向與船的垂直斷面夾的角度。
如果觀察單個(gè)槳葉41(圖15)在沿虛線42方向運(yùn)動并推壓水的情況，則水沿箭頭43的方向退卻，此箭頭的長度就體現(xiàn)出水退卻的力度及此力的方向。
當(dāng)螺旋槳在其軸上轉(zhuǎn)動時(shí)，在水中從公共點(diǎn)46向不同方向分開的兩個(gè)槳葉44，45(圖16)所產(chǎn)生的作用效果可用箭頭47、48來表示，這兩箭頭體現(xiàn)著水退卻的方向和力度(最終它們成為螺旋槳的總牽引力)，而箭頭49，50示出與水的退卻同時(shí)產(chǎn)生的使水側(cè)向渦旋和散開的方向及力，總起來箭頭49，50代表的力構(gòu)成由水的渦旋和散開造成的損失，這些對傳統(tǒng)的螺旋槳來說是顯著的，但是對本發(fā)明的螺旋槳來說實(shí)際上不存在。
當(dāng)本發(fā)明的螺旋槳葉在水中的運(yùn)動方向與船的斷面夾角在0°到90°角的范圍內(nèi)變化時(shí)牽引力的大小取決于這些角度的大小如下(圖17)。當(dāng)槳葉從位置51變化到位置52上(在船的斷面上)時(shí)并沒有牽引力，只是在葉片在角度位置上從位置51改變到位置53至58時(shí)牽引力才出現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在使推進(jìn)器葉片轉(zhuǎn)移到15，30，45，60，75和90°的角度位置上時(shí)牽引力分別是系泊狀態(tài)下最大拉力的37，68，91，99，81和55％。
上述數(shù)據(jù)取自對系泊狀態(tài)下拉力百分比與槳葉相對于船的垂直斷面移動的方向之間的關(guān)系所作試驗(yàn)曲線圖(圖18)。
本發(fā)明螺旋槳的特點(diǎn)是它適合于當(dāng)槳葉繞其軸轉(zhuǎn)動時(shí)用作一個(gè)“主動舵”。
在槳葉不同的位置下，推進(jìn)力及使船尾和/或船頭轉(zhuǎn)向的側(cè)向分量就會改變(圖19)。但是這僅僅是在船頭的右側(cè)螺旋槳和船尾左側(cè)螺旋槳的葉片在紙面上作逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動，并使其從左上象限到右下象限沿著虛線的方向從位置I到V移動的情況下才會發(fā)生。
在這樣移動在紙面上作反時(shí)針轉(zhuǎn)動0至90度角的槳葉時(shí)(如圖所示)，船尾和/或船頭將從右邊位移到左邊。
當(dāng)槳葉在紙面上作順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)(如圖20所示)，推進(jìn)力先減小(位置II)然后就消失(位置III)，而在槳葉的某些位置上(位置IV)甚至出現(xiàn)制動作用及相反的側(cè)向分量。
在操作中，螺旋槳軸按要求定位在與縱向中心面夾一角度，例如45°，而槳葉高度的三分之二浸在水中，并在轉(zhuǎn)動之前定位在位置51上(圖17)。
當(dāng)螺旋槳軸開始朝位置55轉(zhuǎn)動時(shí)，在其上產(chǎn)生了一個(gè)推進(jìn)力，因?yàn)樗茄刂鴮?shí)線箭頭方向退卻的。在運(yùn)動時(shí)，槳葉受到水的反推力，同時(shí)沿著壓力前沿滑動。
在螺旋槳軸上轉(zhuǎn)動時(shí)，槳葉僅僅當(dāng)浸在水中時(shí)作上述運(yùn)動，但是在進(jìn)入及離開水時(shí)它是斜的，因此實(shí)際上在任何情形下，在第一個(gè)放下葉片階段，葉片部分地把水往下壓送，而在第二階段使它升起。但是由于始終是有后一個(gè)葉片在水中運(yùn)動因此不會有提升水的現(xiàn)象。另外，葉片以好象是滑出的方式上升出水。
當(dāng)螺旋槳轉(zhuǎn)動時(shí)，螺旋槳軸置于與水平面夾一個(gè)角度，例如+30°或-30°(圖1)，就會產(chǎn)生向上力或向下力，而在將槳葉轉(zhuǎn)向船的垂直斷面的這一側(cè)或另一側(cè)而使葉片到達(dá)位置I到V(圖19)時(shí)，就會產(chǎn)生推進(jìn)力，它使船(船頭或船尾)往某一方向轉(zhuǎn)彎。
裝在螺旋槳軸上的槳葉數(shù)目越多(圖3，4)或帶形螺旋槳越長(圖5，6)，在其它參數(shù)不變的情況下推進(jìn)力也越大。
本發(fā)明的螺旋槳在垂直起落換向式飛機(jī)上以類似的方式工作(圖13，14)。
在氣墊支承下滑行加速和運(yùn)行時(shí)，螺旋槳設(shè)置成與垂直起落換向式飛機(jī)的對稱面成一角度，從前后位置看，葉片描畫出如圖中虛線所示的橢圓形(圖13)。
在雙發(fā)動機(jī)換向式飛機(jī)起飛前進(jìn)行加速后，其螺旋槳軸更靠攏縱向中心面，而槳葉越來越趨近于垂直斷面。當(dāng)螺旋槳軸置于與對稱面平行并突然增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)(為在螺旋槳的螺旋距減小的過程中降低加速的傾向)，雙發(fā)動機(jī)垂直起落換向式飛機(jī)就起飛。
對四發(fā)動機(jī)垂直起落換向式飛機(jī)也可以采用這樣一種起飛方案，即兩個(gè)內(nèi)螺旋槳還在水中工作時(shí)(圖13)，而另外兩個(gè)外螺旋槳則已經(jīng)在水外工作以受到空氣的反作用力。
帶型螺旋槳以類似于上述槳葉的方式工作。帶型螺旋槳的不同點(diǎn)僅在于在槳葉之間沒有間隙，并且當(dāng)螺旋槳軸按虛線所示轉(zhuǎn)動時(shí)(圖5)，水沿實(shí)線所示的方向加速，因而導(dǎo)致船沿著相反方向的運(yùn)動。
用在海上平臺上的帶型螺旋槳(圖7，圖8)允許它們進(jìn)行任何運(yùn)動(向前，向后或向各例運(yùn)動以及作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動)。
本發(fā)明的螺旋槳可用在離岸平臺、浮動電站以及排水型高速(200—400Km/h)的航海或內(nèi)河船只上。它們也可用于艇外推進(jìn)機(jī)和氣墊運(yùn)輸工具和垂直起落換向式飛機(jī)上。
權(quán)利要求
1.一種半浸入式推進(jìn)器，包括具有一個(gè)螺旋槳軸，設(shè)置成與船的縱向中心面成一個(gè)角度關(guān)系，還有裝在螺旋槳軸上的半浸入式螺旋槳葉，其結(jié)構(gòu)設(shè)置成使得浸入水中時(shí)，推進(jìn)器的驅(qū)動面設(shè)置成與船的縱向中心面垂直，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可以相對船的縱向中心面和/或船的基準(zhǔn)面改變位置。
2.按照權(quán)利要求1的推進(jìn)器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可相對于螺旋槳軸的垂直面作±30°角范圍內(nèi)的傾斜。
3.按照權(quán)利要求1的推進(jìn)器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上可繞軸線轉(zhuǎn)動，軸線位于與螺旋槳軸的垂直面成±30°角的范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1的推進(jìn)器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可相對于船的縱向中心面作0°—90°角的移動。
5.按照權(quán)利要求1的推進(jìn)器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可相對于船的基準(zhǔn)面作0°—30°的移動。
6.按照權(quán)利要求1的推進(jìn)器，其特征在于所述的螺旋槳葉裝在螺旋槳軸上，此軸可繞與船的基準(zhǔn)面垂直的軸線移動。
全文摘要
提供了一種推進(jìn)器裝置，包括一個(gè)螺旋槳軸，安裝成其位置在船體停泊或移動時(shí)可相對于船體改變。螺旋槳葉安裝在槳軸上，在進(jìn)入水中時(shí)，槳葉把它們的推進(jìn)側(cè)與船的縱向中心面垂直。按照本發(fā)明，螺旋槳葉可相對縱向中心面和船的基準(zhǔn)面或同時(shí)相對兩者改變位置，因而提高速度、靈敏性、經(jīng)濟(jì)性及安全性。
文檔編號B63H5/10GK1126976SQ94192773
公開日1996年7月17日 申請日期1994年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月15日
發(fā)明者彼得·P·斯利尼科 申請人:彼得·P·斯利尼科