曲臂桨的制作方法

本使用新型涉及船舶推进器，具体说是一种长力臂正推“曲臂桨”。

背景技术：

目前船舶推进器中，主角螺旋桨是侧推的机械化橹，每转推一个螺距，在水中不能高转速，制约了推进速度，技术突破上已无可能，其它推进器推速也不快，超导磁喷射推进技术还在研究中，在广袤的水中没有像空中和陆地那样相应的高速推进器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是改变上述不足，参考传统正推型长臂桨的优点，利用“多曲柄机构”、“阻力差自动转角桨”等新技术，提供一种仿动物手臂，多节力臂能前后伸曲，桨板能转动的长推程“曲臂桨”。曲臂桨桨板的运动轨迹是椭圆或直线，行程特别长，不受空泡、空洞影响，可以高转速，推速特别快，动桨板垂直推进，切向回程，无用功少，是适合水中的高速推进器。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种曲臂桨，仿正推长臂桨，具体说是利用“多曲柄机构”代替长桨杆，桨板可转动的正推桨，其特征在于：

多曲柄机构是曲柄连杆机构的升级，增加了曲柄节数，增加的曲柄是长型齿轮箱，箱体内齿轮、轴控制后面连接的曲柄箱转动，多节曲柄同时转动产生曲柄在主轴两端伸直、折叠，曲柄末端产生固定轨迹的直线往复、椭圆等运动。多曲柄第一节为大曲柄，中间为中曲柄，末节为小曲柄，中曲柄可0节或多节，大曲柄、中曲柄是箱体，箱体是骨架，内设齿轮是传送动力的筋，齿轮包括主齿轮、中介轮、从动轮，大曲柄箱内从动轮齿数是主齿轮齿数的1/2，中曲臂箱内从动轮与主齿轮齿数相等。需长力臂时用伞齿轮，这时中介轮用长轴两端固联相同齿数伞齿轮的组合体，曲柄之间有共用轴关联，各曲柄转动产生像胳膊那样双向伸曲，小曲柄末端的行程是多曲柄总长的2倍。

大曲柄箱主轴是动力输入轴，穿过主轴轴套管与大曲柄箱外壁固联，机械转动力通过主轴驱动大曲柄箱；主轴轴套管一头固联支架，一头固联主齿轮，与内壁之间设有轴承供箱体转动；中介轮分别啮合主齿轮、从动轮，从动轮与其轴固联，从动轮轴伸出箱体外壁穿过从动轮轴轴套管与中曲柄箱外壁(或小曲柄)固联，驱动中曲柄箱；从动轮轴轴套管一头固联大曲柄箱外壁，一头固联中曲柄箱主齿轮，与中曲臂箱内壁之间设有轴承；中介轮分别啮合主齿轮、从动轮，从动轮与其轴固联，从动轮轴伸出箱体外壁与后面中曲柄箱外壁或小曲柄固联，驱动后面中曲柄或小曲柄。

大曲柄箱每转90度，从动轮逆转驱使中曲柄箱逆大曲柄箱转180度，中曲柄箱从动轮轴同样驱动后面小曲柄逆转180度，这样，当多曲柄安装成直线时，大曲柄箱每转90度，多节曲柄会折叠合一、伸成直线，折叠合一，回归原直线位；小曲柄末端点在主轴两端往复，在往复中经过大曲柄主轴中心的，是直线运动，不过大曲柄主轴中心的，做椭圆运动。

把多曲柄做为长臂桨的力臂，成为“曲臂桨”，比圆周运动推进器大幅增加了推进行程，增加有用做功所占比值。曲臂桨的桨板采用能转90°的动桨板，迎水面垂向推，切向回。

曲臂桨直线往复可通过长杆推动桨板或推活塞。活塞缸筒要做的较长，两头设两个单向阀，分别与进水和出水管相通，活塞往复都在吸水和压水，产生连续喷射。

曲臂桨椭圆运动有纵旋和平旋两种，纵旋类似明轮，桨杆在与主轴水平线下20时桨板入水和出水，桨板在水中和空气中阻力不同，用“阻力差自动转角桨”板；平旋类同直翼桨，桨板不出水，用凸轮或齿轮转动桨板。

阻力差自动转角桨安装在小曲臂末端，桨由轴和桨板两部分组成，轴插入小曲臂套管，桨板可转90°，桨轴与小曲臂之间设弹簧使桨板保持切向，桨板在桨轴中心线两侧宽度不一样，运行在前面的面积较大，前沿一小部分要有30°角，迫使桨板入水后自动转90°变为垂向，后面的重量较大，出水后与弹簧共同作用转回并保持切向。

轮式转角可采用凸轮、齿轮、拨轮使桨板转动，属已有技术。

曲臂桨由大曲臂、中曲臂、小曲臂、桨板组成单条桨，大曲臂两端可对称安装两条桨，或十字形安装四条桨。单桨的中曲臂、小曲臂长度可以大于大曲臂，多桨的中曲臂要小于大曲臂，单桨的可以直线往复，多桨的只能椭圆运动。多桨连续推水，推力稳定，效率高。

曲臂桨横向占空间较小，纵向伸张推程特别长，小型单桨推程0.6-2米，中型推距2-6米，大型推距6米以上。

四桨型大曲臂箱转360度，四块桨板各推水一次，单桨有效推程是多曲臂总长2倍的7/10，4桨推程接近多曲臂总长为半径的周长，最高推速是多曲臂总长为半径的周长×转速，如果曲臂桨总长5米，转速110转/分，最高推进速度207公里/小时，实际推速不低于150公里/小时，如果转速600转/分，最高推进速度1130公里/小时，根据公式x＝1/2pgxsv^2，桨板阻力x以速度v平方倍增加，产生的推力巨大，不再需要超大面积桨板。而螺旋桨转速不能提高，只能靠桨增大面积产生大推力，十分笨重，制造困难。

本实用新型有以下有益效果：

本曲臂桨多节组成能曲伸的长条力臂，推动桨板直线往复或椭圆运动，桨板行程特别长，这样具有：1有用做功时段大幅增加，效率高，2推速快，3转速低，噪声低；4直推水，不缠绕；

本曲臂桨可以是桨板直线往复或活塞喷射，也可以是桨板椭圆运动，椭圆运动包括纵旋或平旋；

本曲臂桨桨板形状简单，面积小，容易加工，造价低；

本曲臂桨最重要的特点是：同轴多桨推水时桨间距离大，后面桨板触碰不到前面桨板产生的气泡、空洞，不会有气蚀和机振，可以高转速，推速大幅提高，推力平方倍增加，可大幅提高舰船速度；低转速推速也很快。

曲臂桨可单仓式悬浮安装于船侧、船尾、双体船中间，风浪影响小，电驱动更轻便；

大型船两侧安装多条曲臂桨如龙舟，如多足虫；可使多艘船组为列船，减少人力、阻力，犹如水上长龙，成为海洋“高铁”；

小型船舶曲臂桨可用高强塑料制造，质轻、耐腐蚀。

附图说明

图1是本实用新型三曲臂桨侧视图；

图2是本实用新型三曲臂桨俯视图；

图3是本实用新型一轴四条三曲臂桨侧视图；

图4是本实用新型喷射缸侧视图

附图编号

1曲臂

101大曲臂箱外壁102大曲臂箱内臂103中曲臂箱外壁104中曲臂箱内壁105小曲臂

2齿轮

201主齿轮202中介轮203从动轮204主齿轮205中介轮206中介轮207从动轮

3轴

301主轴302中介轮轴303从动轮轴304中介轮轴305从动轮轴

4轴套管

401主轴套管402从动轮轴套管403连接管

5动桨板

501桨板502桨轴503弹簧

6支架

7喷射缸

701活塞702活塞杆703缸体704法兰705进水管706排水管707单向阀708进水口709喷水

具体实施方式

请参照图1、图2、图3，本实用新型是一种船舶推进器曲臂桨，包括多节曲臂1和动桨板5。多节曲臂1有大曲臂101、中曲臂103、小曲臂105，是一种“多曲柄机构”，把转动变换成长距离往复或椭圆运动；动桨板5是“阻力差转角桨”，利用水和空气阻力差自动转角；大曲臂101、中曲臂103是箱体，大曲臂箱体内装有主齿轮201、中介轮202、从动轮203，以及轴301、轴套管401和轴承，从动轮203齿数是主齿轮201齿数的1/2；中曲臂箱103内装有主齿轮204、中介轮205、206及连接轴304、从动轮207、轴305和相关轴承，从动轮207与主齿轮204齿数相等，中介轮205、206齿数相等；小曲臂105固联轴305，桨轴502插入小曲臂连接管403，弹簧503连接桨轴502和连接管403，曲臂之间靠从动轮303、305轴关联，多节曲臂1同时转动产生伸曲动作。

具体实施如下：

力臂1曲伸：

主轴301穿过轴套管401固联大曲臂箱外壁101，机械转动力通过主轴301驱动大曲臂箱101顺时针转；

轴套管401一头固联支架6，一头固联主齿轮201，与大曲臂箱内壁102之间设有轴承，中介轮202分别啮合主齿轮201从动轮203，从动轮203与轴303固联，轴303伸出外壁101穿过轴套管402固联中曲臂箱外壁103，大曲臂箱101转动使中介轮202、从动轮203转动，从动轮轴303驱动中曲臂箱103逆时针转；

轴套管402一头固联大曲臂箱外壁101，一头固联主齿轮204，与中曲臂箱内壁104之间设有轴承，中介轮205啮合主齿轮204，轴304固联齿轮205、206，中介轮206啮合从动轮207，从动轮207与轴305固联，轴305伸出中曲臂箱外壁103固联小曲臂105，小曲臂105固联连接管403，小曲臂105顺时针转；

桨轴502插入连接管403，桨板501可转90°，弹簧503连接桨轴502与连接管403，使桨板保持切向；

多节曲臂1安装成直线，大曲臂101每转90°，中、小曲臂各转180°，就会产生折叠、伸直、折叠、原位伸直，桨板在往复中过主轴301中心的，做直线往复运动，否则做椭圆运动。

桨板5转动：

纵旋时，桨板501在轴502前面部分面积稍大，前边沿有30°角，遇水使桨板转90°变垂向推水，桨板501后面部分重量稍大，出水配合弹簧503使桨板回转并保持切向。

平旋时，需用机械轮转角。

喷射推进，小曲臂末端接法兰704，活塞杆702联活塞701，缸703一侧装进水管705，另一侧装排水管706，缸两头装单向阀707，分别与进水管705、排水管706连通，活塞701往复都能吸进和压水喷出。

各轴受力点设轴承。

一轴四条曲臂桨的大曲臂箱101设计成十字或圆形(如图3)，主齿轮201四个方向各设置中介轮202及从动轮203，推动各自中曲臂103、小曲臂105、桨板501，四桨连续推水。图3展示了四个方向的曲臂桨伸直、折叠，主桨板501在入水前后的运行轨迹，下方主桨板501入水后垂向推水，图中表示在空气中是切向。