CN107310706A - 推进装置及航行器 - Google Patents

Abstract

一种推进装置及航行器，属于机械设备领域。推进装置桶体和推进件。其中，推进件分布于桶体设置的工质工作腔内。推进件包括多个工作叶片、且多个工作叶片沿相应的分布圆呈环形布置并被以固定的预设姿态被保持在工质工作腔内。本发明提供的推进装置具有简单、紧凑的结构。其使用和维护相对容易，可以在一定程度上减小水下使用时产生的噪声。

Description

推进装置及航行器

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种推进装置及航行器。

背景技术

目前，水上或水下运动的船只或设备在使用过程中，其螺旋桨会与水形成高速摩擦接触，从而产生大量漩涡、紊流和气泡。气泡高频自旋，离心放大，容易造成高真空。气泡破裂后引起高压海水向心聚集，产生较大的噪声，对船体和船员产生不利影响。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种推进装置，可改善船只的运行性能。

在本发明的第二方面，提供了一种基于上述推进装置的航行器。航行器具有运行平稳，噪声小的优点。

本发明是这样实现的：

一种推进装置包括：

由侧壁围设而成的桶体，桶体为柱形结构，侧壁限定工质工作腔，工质工作腔内定义有多个分布圆，多个分布圆沿桶体的轴向间隔排列，工质工作腔沿桶体的轴向设置有相对布置的第一开口和第二开口，第一开口和第二开口均与工质工作腔连通；

多个推进件，多个推进件分布于工质工作腔内，且多个推进件一一对应设置于多个分布圆，推进件包括多个工作叶片、且多个工作叶片沿相应的分布圆呈环形布置并被以固定的预设姿态被保持在工质工作腔内。

在较佳的一个示例中，推进件呈锥形状结构，工作叶片相对于桶体轴向呈倾斜布置，且位于同一个分布圆的工作叶片的倾斜角度相同，或位于多个分布圆的全部工作叶片具有相同的倾斜角度，或位于同一个分布圆的工作叶片之间的间距相等。

在较佳的一个示例中，工作叶片由第一开口至第二开口的方向倾斜，推进装置还包括锥形的尾喷管，尾喷管连接至桶体的侧壁，且尾喷管的管腔通过第二开口与工质工作腔连通，尾喷管由第一开口至第二开口的方向呈收缩状设置。

在较佳的一个示例中，工作叶片以固定于侧壁的方式被保持在工质工作腔内。

在较佳的一个示例中，工作叶片具有连接部和自由部，工作叶片具有由连接部至自由部呈发散状的梯形结构，连接部连接至侧壁，自由部远离侧壁且朝向桶体的轴向。

在较佳的一个示例中，自由部与连接部之间的距离大于分布圆的半径。

在较佳的一个示例中，推进装置还包括传动轴，传动轴具有位于工质工作腔内的传动部，工作叶片以固定于传动部的方式被保持在工质工作腔内。

在较佳的一个示例中，侧壁设置有燃料输入口和水蒸气输入口，燃料输入口、水蒸气输入口均与工质工作腔连通。

在较佳的一个示例中，推进装置还包括两端具有开口的中空外桶，桶体与中空外桶同轴设置，且桶体沿轴向可转动地被保持在中空外桶内，桶体的两端均伸出中空外桶。

一种航行器包括如上述的推进装置。

上述方案的有益效果：本发明提供的推进装置的结构简单、紧凑，使用难度小。其次，其工作稳定性高，在水下运行时可以降低噪声。相比于螺旋桨，本发明提供的推进装置对水流的扰动相对更小，因此，能量的利用率也相对较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种工作叶片的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的桶体和尾喷管的配合连接结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的桶体内设置传动轴的配合连接结构示意图；

图4示出了图3中的桶体和尾喷管之间相互配合的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的桶体和中空外桶的配合连接结构示意图。

图标：102-工作叶片；201-连接端；202-自由端；101-桶体；103-尾喷管；104-传动轴；109-中空外桶；901-螺旋叶片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

参阅图1至图5。

本实施例提供了一种推进装置，用于作为一种动力装置，向各种运动装置和设备提供动力。其中，所述的运动装置和设备可以是航空设备、航天设备、陆上设备，水下设备。作为一种具体的示例，运动装置为船。

推进装置通过向特定方向喷射射流，在反作用的条件下推进装置获得动力，并且通过将推进装置固定于运动装置使其获得行进的动力。

本发明实施例提出的推进装置包括桶体101和推进件。推进件位于桶体101内部，并且通过推进件的运转，在桶体101内形成稳定具有相对一致的运动方向的射流，并且射流从桶体101的喷出使得推进装置获得较大的反作用力而行进。

推进装置可以被固定于各种运动装置和设备的各个适当的部位，以便运动装置中的其他构件和设备的安装和拆卸。另外，推进装置的安装也要根据运动装置的具体结构和外形进行适应性的选择和调整，以能够更好地利用推进装置产生的动力为限。

以下对构成推进装置的各个结构体进行详细阐述。

其中，桶体101由各种适宜的材料加工制作而成，以能够保持结构的完整性，不会发生轻易的变形为限。其加工材料也可以根据桶体101的具体外形结构进行选择适用。例如，桶体101可以是由不锈钢、铁、合金、无机非金属材料等制作而成，

桶体101为柱形结构。较佳地，桶体101为圆柱形结构，其具有光滑表面，因此与流体接触相对运动时阻力更小，从而减小阻力造成的能耗，提高能量利用率。

本实施例中提出的桶体101为中空管状结构，具有侧壁以及由侧壁限定的工质工作腔(作为一种优选的示例，工质工作腔为圆柱形)。侧壁可以是平面钢板通过弯曲焊接而成，或者通过在柱形的钢锭中去除部分的材料形成。例如，具有第一直径的圆柱体钢锭沿轴向去除具有第二直径的圆柱，则圆柱体钢锭剩余部分构成前述的侧壁。

由侧壁限定的工质工作腔沿桶体101的轴向设置有相对布置的第一开口和第二开口，并且第一开口和第二开口均与工质工作腔连通。其中，第一开口和第二开口作为推进装置中流体的进出通道。推进装置中形成的射流主要在工质工作腔内形成并被喷射而出。射流可以由第一开口喷出，则第二开口为流体的入口。或者，射流由第二开口额喷出，则第一开口为流体入口。本实施例中，射流由第二开口喷出。本发明的一些示例中，所述的射流是由推进件通过旋转推动流体运动而成，其形成于工质工作腔内。本发明的另一些示例中，所述的射流是由推进件通过工质在工质工作腔内反应呈高温、高压状态并推进金旋转推动运动而成，其形成于工质工作腔内。

在一些示例中，桶体101的侧壁还设置有燃料输入口和水蒸气输入口，燃料输入口、水蒸气输入口均与工质工作腔连通。通过使燃料和水蒸气在工质工作腔内混合，并发生相互作用以产生高速射流并被喷射而出。

推进装置可以设置多个推进件，例如一个、或两个、或三个、或四个、或者更多个，本发明不对其具体数量作限定。本实施例中，设置有三个推进件。推进装置的推进件均被设置在工质工作腔内，并且是沿桶体101的轴向间隔地布置。每个推进件包括多个工作叶片102，如前述所述，工作叶片102的数量也可以是一个、或两个、或三个、或四个、或者更多个，本发明不对其具体数量作限定。

为了更清楚地说明推进件和工作叶片102的分布方式，工质工作腔定义有多个分布圆(本实施例中，为三个)，多个分布圆沿桶体101的轴向间隔排列。前述的多个推进件一一对应设置于多个分布圆。需要说明的是，即使本实施例中，定义有分布圆，但并不是限定推进件位于一个二维平面。本实施例中，通过这种方式限定了推进件的大致分布方式，推进件为三维的立体结构，其位于分布圆所局域的位置和邻近分布圆的区域。

进一步地，构成每个推进件的工作叶片102(本实施例中为两个)沿相应的分布圆呈环形布置并被以固定的预设姿态被保持在工质工作腔内。位于同一个分布圆上的工作叶片102呈圆形环状布置，且较均匀地分布在分布圆上。

推进件的形状可以有多种选择，并且其结构是通过工作叶片102的外形以及工作叶片102的排列方式而被限定。在一些示例中，推进件呈锥形状结构，即通过适当地调整工作叶片102的排列方式使得多个工作叶片102布置成锥形。如三个工作叶片102呈锥形排列。具体地，工作叶片102相对于桶体101的轴向呈倾斜布置，且位于同一个分布圆的工作叶片102的倾斜角度相同。或者，位于多个分布圆的全部工作叶片102具有相同的倾斜角度。或者，位于同一个分布圆的工作叶片102之间的间距相等。

与之相对应的是，工作叶片102的外形也可以存在多种选择。例如，工作叶片102为平板状结构。更具体地，工作叶片102的外形可以是梯形结构。或者，工作叶片102还可以被弯曲为其他形状，例如螺旋形。

如前所述，工作叶片102是被以固定的预设姿态被保持在工质工作腔内。作为一种可选的示例，工作叶片102以固定于侧壁的方式被保持在工质工作腔内。较佳地，工作叶片102具有连接部和自由部。工作叶片102具有由连接部至自由部呈发散状的梯形结构，连接部连接至侧壁，自由部远离侧壁且朝向桶体101的轴向。进一步地，自由部与连接部之间的距离D大于分布圆的半径(桶体101的直径)。当工作叶片102被固定在桶体101的侧壁时，推进装置是以无轴传动的方式被提出的。在这一种方案中，构成桶体101的侧壁转动，从而带动工作叶片102转动，以在工质工作腔内形成射流。

作为另一种可选的示例，推进装置还包括传动轴104。传动轴104具有位于工质工作腔内的传动部。换言之，传动轴104可以是以全部或者部分位于工质工作腔内的方式被布置。基于设置的传动轴104，工作叶片102以固定于传动部的方式被保持在工质工作腔内。在这一种方案中，主轴由上位机带动进行选装，从而带动工作叶片102转动，以在工质工作腔内形成射流。

在本发明的其他示例中，工作叶片102由第一开口至第二开口的方向倾斜。此外，推进装置还包括锥形的尾喷管103。尾喷管103连接至桶体101的侧壁，且尾喷管103的管腔通过第二开口与工质工作腔连通，尾喷管103由第一开口至第二开口的方向呈收缩状设置。锥形且为收缩状的尾喷管103对射流形成约束，提高其射速，进而产生更大的动力以驱动传动装置运动。

基于尾喷管103的设置，尾喷管103外还可以设置如图4所示的螺旋叶片901。螺旋叶片901呈扭曲结构，具有与直升机螺旋桨叶片的相类似的外形结构。螺旋叶片901可以作为排水叶片，从而减小射流喷出后受到的影响。此外，螺旋叶片901在转动过程中也可以产生推进动力。

此外，推进装置还包括两端具有开口的中空外桶109。进一步地，中空桶体101的外侧壁还可以设置以吊舱沉台，两者固定连接为一体。吊舱沉台可作为传动装置和动力系统附着提供着力点。

桶体101与中空外桶109同轴设置，且桶体101沿轴向可转动地被保持在中空外桶109内。桶体101的两端均伸出中空外桶109。其中，中空外桶109与桶体101的材质可以相同也可以不同，根据需要进行选择。中空外桶109和桶体101通过相互配合的凹槽和旋珠配合。具体地，中空外桶109设置有外桶凹槽，桶体101的侧壁设置有内桶凹槽，且内桶凹槽内保持有旋珠。中空外桶109和桶体101通过旋珠与外桶凹槽的配合进行旋转配合。

桶体101的转动可以由中空外桶109通过动力系统来实现。一种实现方式如下：

中空外桶109的外侧壁设置机架，机架设置一对被驱动的齿轮。前述的两个齿轮相互远离地分布，并且同步地转动。桶体101侧壁的两端分别设置齿轮，并通过与设置中空外桶109的机架上的齿轮啮合进行配合传动，进而驱动桶体101以及工作叶片102、尾喷管103等转动。

在一些示例中，中空外桶109和桶体101同时转动时，桶体101以及设置于桶体内的工作叶片102形成第一推动力；中空外桶109与设置于尾喷管103的螺旋叶片901也转动，形成第二推动力。因此，通过同时形成两次推动作用力，从而实现了双推效果。

基于前述的推进装置，本发明还提供了一种航行器。航行器包括前述的推进装置。

作为一种可选的具体实例，航行器为船，推进装置被固定在船体上，更具而言是被以中空外桶109固定在船体的方式设置。航行器具有发动机，并且发动机的输出轴与前述机架的齿轮轴连接并同步转动。设置于中空外桶109的齿轮连接于齿轮轴。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种推进装置，其特征在于，包括：

由侧壁围设而成的桶体，所述桶体为柱形结构，所述侧壁限定工质工作腔，所述工质工作腔内定义有多个分布圆，所述多个分布圆沿所述桶体的轴向间隔排列，所述工质工作腔沿所述桶体的轴向设置有相对布置的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口均与所述工质工作腔连通；

多个推进件，所述多个推进件分布于所述工质工作腔内，且所述多个推进件一一对应设置于所述多个分布圆，所述推进件包括多个工作叶片、且所述多个工作叶片沿相应的所述分布圆呈环形布置并被以固定的预设姿态被保持在所述工质工作腔内。

2.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推进件呈锥形状结构，所述工作叶片相对于所述桶体轴向呈倾斜布置，且位于同一个所述分布圆的所述工作叶片的倾斜角度相同，或位于所述多个分布圆的全部所述工作叶片具有相同的倾斜角度，或位于同一个所述分布圆的所述工作叶片之间的间距相等。

3.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述工作叶片由所述第一开口至所述第二开口的方向倾斜，所述推进装置还包括锥形的尾喷管，所述尾喷管连接至所述桶体的侧壁，且所述尾喷管的管腔通过所述第二开口与所述工质工作腔连通，所述尾喷管由所述第一开口至所述第二开口的方向呈收缩状设置。

4.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述工作叶片以固定于所述侧壁的方式被保持在所述工质工作腔内。

5.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述工作叶片具有连接部和自由部，所述工作叶片具有由所述连接部至所述自由部呈发散状的梯形结构，所述连接部连接至所述侧壁，所述自由部远离所述侧壁且朝向所述桶体的轴向。

6.根据权利要求5所述的推进装置，其特征在于，所述自由部与所述连接部之间的距离大于所述分布圆的半径。

7.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推进装置还包括传动轴，所述传动轴具有位于所述工质工作腔内的传动部，所述工作叶片以固定于所述传动部的方式被保持在所述工质工作腔内。

8.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述侧壁设置有燃料输入口和水蒸气输入口，所述燃料输入口、所述水蒸气输入口均与所述工质工作腔连通。

9.根据权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推进装置还包括两端具有开口的中空外桶，所述桶体与所述中空外桶同轴设置，且所述桶体沿轴向可转动地被保持在所述中空外桶内，所述桶体的两端均伸出所述中空外桶。

10.一种航行器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的推进装置。