專利名稱：船舶推進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種船舶推進(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。
技術(shù)背景自從人類發(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(duì)環(huán)境的影響程度又成為ー項(xiàng)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便。但其缺點(diǎn)是，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)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，不宣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(shí)會(huì)產(chǎn)生X、Y、Z三個(gè)方向的分力，其中除ー個(gè)方向的分力可產(chǎn)生推進(jìn)船舶前進(jìn)的有效動(dòng)カ之外，其余ニ個(gè)分力均在做不利于船舶前進(jìn)的攪水運(yùn)動(dòng)，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(huì)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，ー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(gè)槳葉均呈輻射狀分布在傳動(dòng)軸的周圍，每一片槳葉在工作時(shí)從入水到出水的全過程均要經(jīng)過壓水、劃水和提水三個(gè)階段，只有當(dāng)每一片槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)到與水面呈垂直階段時(shí)，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(dòng)時(shí)，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)入水中吋，由于此時(shí)該槳葉尚未轉(zhuǎn)動(dòng)到與水平面呈垂直的階段，其在水中劃水的過程中會(huì)同時(shí)有一部分力在作向下的壓水運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(chǎng)中應(yīng)用該裝置作為推進(jìn)器的船舶已鮮為少見了。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該裝置是由固定齒輪箱、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、ニ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(gè)裝置固定在船舶的尾端或兩側(cè)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由三個(gè)齒輪軸相互嚙合構(gòu)成ー組完整的齒輪傳動(dòng)副，其中間齒輪軸Z巾位于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中央,其上下分別哨合著一個(gè)輸出齒輪軸Zjl與Zt,輸出齒輪軸ZT的軸頸兩側(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(gè)曲柄的固定端相互固定連接，并且輸出齒輪軸Z±與Zt在固定齒輪箱外部前側(cè)的兩個(gè)曲柄呈同向布置，而位于固定齒輪箱另一側(cè)該兩個(gè)輸出齒輪軸Z±和Zt■的另兩個(gè)伸出軸端上，也有兩個(gè)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(dòng)端的轉(zhuǎn)動(dòng)銷上，中間齒輪軸Z +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(zhǎng)度與箱體外側(cè)壁平齊。輸出齒輪軸〖±與ZT&中間齒輪的軸Z +的軸頸與箱體前后壁支承部分均為轉(zhuǎn)動(dòng)配合并設(shè)有防水密封裝置。并且輸出齒輪軸Z±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(shí)組成齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三個(gè)齒輪軸的齒輪其模數(shù)必須一致，特別是輸出齒輪軸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(duì)雙曲柄機(jī)構(gòu)的4根曲柄的長(zhǎng)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(dòng)端中心的距離)小于輸出齒輪Z±與2〒軸心間的距離。4根曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)端上各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。其轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)穿通的內(nèi)螺紋孔。槳葉為四周呈圓角的長(zhǎng)方形薄片，其厚度小于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)端銷軸一側(cè)溝槽的寬度。其與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)銷溝槽配合一側(cè)的相應(yīng)位置開有兩個(gè)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(dòng)端上轉(zhuǎn)動(dòng) 配合的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(shí)(采用兩套本裝置)，并且其高度等于或高于水平面時(shí)，用外力矩驅(qū)動(dòng)固定齒輪箱外側(cè)的輸入鏈輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則會(huì)帶動(dòng)輸出齒輪軸Z±內(nèi)部的齒輪通過中間齒輪軸Z+上的齒輪與其嚙合的輸出齒輪軸Z T也同時(shí)同步作順時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，而與輸出齒輪軸Z ±與輸出齒輪軸Z T在固定齒輪箱體外各側(cè)的一對(duì)曲柄固定端也隨之圍繞各自的軸心線作順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng),而同側(cè)每對(duì)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)端上與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)動(dòng)銷則作逆時(shí)針同步的轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)其上的槳葉圍繞輸出齒輪軸Z±和輸出齒輪軸zT2間連線的中點(diǎn)0作始終垂直于水平面的圓周平面運(yùn)動(dòng)。如果連續(xù)不斷地驅(qū)動(dòng)輸入鏈輪作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)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(dòng)船舶前進(jìn)。此時(shí)每片槳葉有半周時(shí)間在水面以下始終以垂直于水面的姿態(tài)劃水，此時(shí)產(chǎn)生的效率是最高的，而另半周在水面之上回復(fù)時(shí)與空氣接觸會(huì)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(jì)。當(dāng)該槳葉在脫離水面的同時(shí)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(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)就可使前后兩片槳葉此起彼伏，周而復(fù)始地交替地推動(dòng)船舶前進(jìn)。如果逆時(shí)針方向驅(qū)動(dòng)輸入鏈輪反轉(zhuǎn)，則該船舶推進(jìn)裝置就會(huì)以同樣的形態(tài)驅(qū)動(dòng)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(shí)只對(duì)水面上層的水層進(jìn)行劃動(dòng)不產(chǎn)生向上的提水力和向下的壓水力，故不會(huì)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I為本船舶推進(jìn)裝置主視圖的示意圖[0009]圖2為本船舶推進(jìn)裝置左視圖的示意圖具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型的船舶推進(jìn)裝置主要是由固定齒輪箱(I)、輸出齒輪 (2)、中間齒輪軸Zt (3)、輸出齒輪軸Zt (4)、固定齒輪箱(I)前后兩側(cè)的上下各ー對(duì)
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(I)為封閉的空腔，其上端有2-4個(gè)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O點(diǎn)置干與水平面平齊或之上的位置。中間齒輪軸(3)位于固定齒輪箱(I)內(nèi)部的中央，并與輸出齒輪軸Z± (2)與輸出齒輪軸Zt (4)的齒輪部分上、下哨合，中間齒輪軸(3)兩端的軸頸支撐在固定齒輪箱(I)前后兩側(cè)的箱壁上與之采用轉(zhuǎn)動(dòng)配合并設(shè)有防水密封裝置，其兩軸端長(zhǎng)與箱壁平齊。輸出齒輪軸Z± (2)與輸出齒輪軸Zt (4)兩端的軸頸也支撐在固定齒輪箱(I)前后兩側(cè)的箱壁上，也采用轉(zhuǎn)動(dòng)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，其上各固連著ー根曲柄的固定端，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(zhǎng)度均一致，并且其長(zhǎng)度(曲柄固定端中心與轉(zhuǎn)動(dòng)端之間的距離)必須小于輸出齒輪軸Z± (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(dòng)端上均有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)銷與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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ー側(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(dòng)端上在轉(zhuǎn)動(dòng)銷的作用下固連著一片槳葉(6)槳葉(6)為四周為圓角的長(zhǎng)方形不銹鋼薄板，其一側(cè)的兩個(gè)圓形通孔的中心距應(yīng)嚴(yán)格等于固定齒輪箱(I)內(nèi)輸出齒輪軸Z± (2)與輸出齒輪軸Zt (4)中心間的距離，連接螺釘將它們固連在一起。在固定齒輪箱(I)中的輸出齒輪軸Z± (2)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(dòng)比為I : I這樣就能在工作時(shí)保持同歩。固定齒輪箱前后兩側(cè)上下一對(duì)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)端上與之配合的轉(zhuǎn)動(dòng)銷之間是轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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)的槳葉出)的相位差為180°，這樣就可使本實(shí)用新型的船舶推進(jìn)裝置在工作時(shí)使固定齒輪箱(I)外前后側(cè)的兩片槳葉(6)在水面上下做此起彼伏的運(yùn)動(dòng)交替推動(dòng)船舶前迸。鏈輪(7)(也可以是采用同步輪同步帶)的作用是在外カ矩的作用下使整套裝置工作起來。當(dāng)采用人力或機(jī)動(dòng)カ在外接鏈條的傳遞下驅(qū)動(dòng)鏈輪(7)(也可以是采用同步輪同步帶傳遞)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則會(huì)在中間齒輪軸(3)上齒輪的作用下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出齒輪軸Z上⑵和Zt (4)圍繞各自的軸心線作順時(shí)針方向的同向同步的(輸出齒輪周Z±(2)Z〒(4)的齒數(shù)相同，其傳動(dòng)比為I : I)圓周運(yùn)動(dòng)，則帶動(dòng)固定齒輪箱(I)兩外側(cè)的每組雙曲柄機(jī)構(gòu)(5)的各自曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)端上的轉(zhuǎn)動(dòng)銷，也圍繞各自的軸心線作同步的旋轉(zhuǎn)，但方向則是逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可保證槳葉(6)圍繞輸出齒輪軸Z± (2)及Zt (4)的軸心連線的中點(diǎn)O作圓周的平面運(yùn)動(dòng)。由于在安裝槳葉(6)時(shí)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(yùn)動(dòng)。以高效率推動(dòng)船舶前進(jìn)。由于本推進(jìn)裝置在工作時(shí)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(jì)。又由于其只有一半在水面下工作，如果本實(shí)施例中固定齒輪箱中心點(diǎn)O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(jì))，則不會(huì)擾動(dòng)500_以下的水流，也不會(huì)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?？梢院敛豢鋸埖卣f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(duì)目前常用的明輪推進(jìn)器和螺旋槳推進(jìn)器的一個(gè)挑戰(zhàn)，如果能開發(fā)轉(zhuǎn)化推廣、應(yīng)用必將為我國(guó)和世界船舶的高速化產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
權(quán)利要求1.船舶推進(jìn)裝置其特征是由固定齒輪箱、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩對(duì)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(gè)推進(jìn)裝置固定在船舶的尾端或兩側(cè)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由三個(gè)齒輪軸相互嚙合構(gòu)成ー組齒輪傳動(dòng)副，其中間齒輪軸Z φ位于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中央，其上下分別嚙合著一個(gè)輸出齒輪軸z±和Zt，輸出齒輪軸Z±和Zτ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ー個(gè)曲柄的固定端相互固定連接，并且輸出齒輪軸Ζ±與Zt在固定齒輪箱外部前側(cè)的兩個(gè)曲柄呈同向布置，而位于固定齒輪箱另ー側(cè)該兩個(gè)輸出齒輪軸Ζ±與Zt的另兩個(gè)伸出軸端上，也有兩個(gè)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(dòng)端的轉(zhuǎn)動(dòng)銷上，中間齒輪軸Zt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(zhǎng)度與箱體外側(cè)壁平齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶推進(jìn)裝置，其特征是齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中三個(gè)齒輪軸上齒輪的模數(shù)必須相同，輸出齒輪軸Ζ±與Z〒的齒輪數(shù)也必須相同，中間齒輪軸Zt的齒數(shù)必須大于等于輸出齒輪軸Ζ±或Zt的齒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶推進(jìn)裝置，其特征是組成兩對(duì)雙曲柄機(jī)構(gòu)的4根曲柄的長(zhǎng)度必須一致，其形狀與結(jié)構(gòu)也必須保持一致，并且其曲柄固定端中心與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)端中心間的距離必須小于輸出齒輪Ζ±與Zt軸心間的距離，4根曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)端上各有ー個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副，其轉(zhuǎn)動(dòng)銷的向外ー側(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(gè)穿通的內(nèi)螺紋孔用于固定槳葉，固定齒輪箱同側(cè)每對(duì)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)端上的轉(zhuǎn)動(dòng)銷上可固定住一片槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶推進(jìn)裝置，其特征是槳葉為四角呈圓弧的長(zhǎng)方形薄片，其厚度必須小于曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)端銷軸ー側(cè)溝槽的寬度，其與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)銷溝槽配合ー側(cè)的相應(yīng)位置開有兩個(gè)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Ζ±與Z下中心間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶推進(jìn)裝置，其特征是輸出齒輪軸Ζ±和Zt及中間齒輪軸Z巾兩端軸頸與固定齒輪箱體前后箱壁間的配合為轉(zhuǎn)動(dòng)配合，并設(shè)有防水密封裝置，并且輸出齒輪軸ζ±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。
專利摘要船舶推進(jìn)裝置，由固定齒輪箱、齒輪傳動(dòng)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(shí)針驅(qū)動(dòng)固定齒輪箱外面一側(cè)的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則同時(shí)帶動(dòng)固定齒輪箱內(nèi)的輸出齒輪軸Z上，也作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并同時(shí)帶動(dòng)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(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)。而各個(gè)曲柄的另一端即轉(zhuǎn)動(dòng)端上有轉(zhuǎn)動(dòng)銷構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副，每?jī)蓛梢唤M的曲柄與一片槳葉組成的雙曲柄機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)。把本推進(jìn)裝置固定在船舶的尾部或兩側(cè)持續(xù)輸入轉(zhuǎn)矩時(shí)，就可高效節(jié)能又環(huán)保地推動(dòng)船舶前進(jìn)。
文檔編號(hào)B63H1/04GK202429338SQ201120474860
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:俞苗根