一种环保推进器的制作方法

1.本发明涉及推进器技术领域，尤其是指一种环保推进器。


背景技术：

2.现代船舶大都采用螺旋桨推进。螺旋桨推进器实际上利用了斜面原理，通过桨叶斜面绕轴旋转推动船舶。但由于螺旋桨作用的水体面积有限，只能通过提高转速达到所需排水量，因此在螺旋桨叶面会产生大量气穴，不仅造成能量损失，也导致桨叶表面的汽蚀并带来噪音；此外，高速螺旋桨的一部分能量消耗在无效的出水旋转上，降低了螺旋桨的效率；而且高速螺旋桨还会带来环境问题，如伤害水中生物，使浅水河床翻混等；另外单向旋转的螺旋桨还容易被水草、绳索等缠住。
3.相对船舶而言，鱼类在水中游动的效率高了很多。鱼不仅游得快，而且对水体扰动很小。鱼向前游动的动力主要来自其尾鳍，通过尾鳍的左右摆动向前推进，水生哺乳类动物则通过上下摆动其尾鳍推进。力学分析，水生动物尾鳍作与前进方向垂直的摆动时，其尾鳍具有向后的分矢量，从而产生了向后的分力，其反作用力推动水生动物前行。
4.中华祖先根据斜面省力原理发明了特有的橹，在船舶的人工推进器中橹是最省力高效的一种，一个人便能摇动几十吨的大船。但摇船的明显缺点就是摇橹过程中船只总是左右摇晃，船的前进方向也是或多或少左右摆动，就像鱼在游动时需要靠其主干质量摆动产生的反作用力推动其尾鳍作反向摆动。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于仿照水生动物的尾鳍推进原理，采用大桨叶长距离摆动推进，提供一种比螺旋推进器更为高效、环保的推进器。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种环保推进器，包括：橹叶组件，包括至少一对橹叶、限位装置和前沿轴，所述橹叶通过限位装置进行转动限位，使橹叶前沿轴在水中摆动时橹叶以斜面划过水体并产生向后推力；橹叶传动机构，驱动至少一对橹叶作连续的水下对称摆动；安装于船尾的框架，所述橹叶传动机构安装于框架；舵机，其连接于所述框架，包括控制航向的舵片以及驱动框架及舵片转动的转向驱动轮。
7.在本发明的一种实施方式中，所述至少一对橹叶在水下作对称反向摆动时不仅其与前进方向的夹角数值相等，而且所划过的水体体积相等。
8.在本发明的一种实施方式中，所述每个橹叶边缘均设置有其法线与橹叶前沿轴平行的对称小翼，能够增加橹叶划水的效率。
9.在本发明的一种实施方式中，所述限位装置能够根据船行速度和橹叶摆动频率控制橹叶转动的角度以达到最优的推进效率。
10.在本发明的一种实施方式中，所述橹叶传动机构包括传动轴以及固定连接于传动
轴的多个链轮、通过所述链轮沿框架周向连接的传动链条圈以及连接于传动链条圈且滑动连接于框架的导向件。
11.在本发明的一种实施方式中，所述传动轴分别转动连接于所述前后上框体和下框体的两端，每根传动轴上固定有上下两个同步链轮。
12.在本发明的一种实施方式中，所述框架包括上框体和下框体，所述上框体和下框体均设有相对设置的滑槽，所述导向件包括多个设于滑槽内的滑块，所述滑块包括轴承座，所述转轴转动连接于轴承座。
13.在本发明的一种实施方式中，所述限位装置包括连接于框架的限位框以及连接于转轴的限位滚轮，所述限位框包括与滑槽平行的两条限位边，所述转轴转动时，所述限位滚轮能够与限位边接触以限制转轴转动角度，所述限位滚轮包括连接于转轴的三角架以及转动连接于三脚架的两个限位轮。
14.在本发明的一种实施方式中，所述限位框为矩形结构，两条限位边相对设置，两个限位滚轮分别设于两条限位边的同一侧。
15.在本发明的一种实施方式中，所述框架侧端设有导向槽，所述限位框滑动连接于导向槽，所述框架连接有驱动件，所述驱动件用于驱动限位框沿导向槽滑动，以使得限位边沿靠近限位滚轮或远离限位滚轮的方向移动。
16.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1.相对于螺旋桨推进器，本发明推进器的橹叶每次划过大得多的水体面积，尤其所划过的都是相对静止的水体，因而推进器得到的水体反作用力更大，提高了推进效率；2.相对于螺旋桨推进器，本发明推进器的有效橹叶面积大得多，为产生同样推力所需的橹叶划水速度降低了很多，因而可消除螺旋桨高速旋转带来的一系列弊端，例如水下噪音，橹叶汽蚀，直接生物伤害，水体翻浑等环境危害；3.相对于螺旋桨推进器，本发明采用橹叶往复摆动，消除了水草缠绕的问题；4.相对于单个橹或尾鳍，本发明采用至少两个总面积相同的橹叶双向对称摆动抵消侧向作用力，因而避免了船只由于摇橹造成的船体摇晃或类似鱼身的摆动；5.本发明通过在橹叶两边添加边缘小翼有效减少橹叶划水过程中沿橹叶侧边绕流，从而提高推进效率；6.本发明通过调控橹叶的最大摇摆角度以便达到不同航速条件下的推进。
附图说明
17.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为本发明的环保推进器的整体结构示意图。
18.图2为本发明的环保推进器的组成结构示意图。
19.图3为图2得到局部放大示意图。
20.图4为本发明的环保推进器的俯视图。
21.说明书附图标记说明：100、舵机；1、框架；11、上框体；12、下框体；13、滑槽；14、导向槽；2、传动机构；21、链轮；22、传动链条圈；23、导向件；231、轴承座；24、传动轴；3、橹叶组件；31、前沿轴；32、橹叶；33、小翼；4、限位装置；41、限位框；411、限位边；42、限位滚轮；421、
三角架；422、限位轮；43、驱动件。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
23.参照图1至图4所示，本发明的一种环保推进器，包括：橹叶组件3，包括至少一对橹叶32、限位装置4和前沿轴31，所述橹叶32通过限位装置4进行转动限位，使橹叶32前沿轴31在水中摆动时橹叶32以斜面划过水体并产生向后推力；橹叶传动机构2，驱动至少一对橹叶32作连续的水下对称摆动；安装于船尾的框架1，所述橹叶传动机构2安装于框架1；舵机100，其连接于所述框架1，包括控制航向的舵片以及驱动框架1及舵片转动的转向驱动轮。
24.具体地，所述至少一对橹叶32在水下作对称反向摆动时不仅其与前进方向的夹角数值相等，而且所划过的水体体积相等。
25.具体地，所述每个橹叶32边缘均设置有其法线与前沿轴31平行的对称小翼33，能够增加橹叶32划水的效率。
26.具体地，所述限位装置4能够根据船行速度和橹叶32摆动频率控制橹叶32转动的角度以达到最优的推进效率。
27.具体地，所述橹叶传动机构2包括传动轴24以及固定连接于传动轴24的多个链轮21、通过所述链轮21沿框架1周向连接的传动链条圈22以及连接于传动链条圈22且滑动连接于框架1的导向件23。
28.具体地，所述传动轴24分别转动连接于所述前后上框体11和下框体12的两端，每根传动轴24上固定有上下两个同步链轮21。
29.具体地，所述框架1包括上框体11和下框体12，所述上框体11和下框体12均设有相对设置的滑槽13，所述导向件23包括多个设于滑槽13内的滑块，所述滑块包括轴承座231，所述前沿轴31转动连接于轴承座231。
30.本实施例中，所述框架1的前后上下分别设置四个平行设置的滑槽13，每个滑槽13中均有一个滑块，上框体11的前后两个滑块固定于位于上框体11的传动链条圈22，下框体12的前后两个滑块固定于位于下框体12的传动链条圈22。前排或后排上下两个滑块垂直对齐，并通过设置于框架1的其中一根传动轴24作为主动轴，设置于框架1其他三角处的三根传动轴24通过主动轴以及传动链条圈22能够达到完全同步，使得前排的滑块作左右往复运动时与后排滑块运动方向相反。
31.具体地，所述限位装置4包括连接于框架1的限位框41以及连接于前沿轴31的限位滚轮42，所述限位框41包括与滑槽13平行的两条限位边411，所述前沿轴31转动时，所述限位滚轮42能够与限位边411接触以限制前沿轴31转动角度，所述限位滚轮42包括连接于前沿轴31的三角架421以及转动连接于三脚架的两个限位轮422。通过上述设置，两个橹叶32之间留有足够的空间使得前沿轴31带动橹叶32摆动时两橹叶32不会碰触。
32.具体地，所述限位框41为矩形结构，两条限位边411相对设置，两个限位滚轮42分
别设于两条限位边411的同一侧。
33.具体地，所述框架1侧端设有导向槽14，所述限位框41滑动连接于导向槽14，所述框架1连接有驱动件43，所述驱动件43用于驱动限位框41沿导向槽14滑动，以使得限位边411沿靠近限位滚轮42或远离限位滚轮42的方向移动。所述驱动件43可为液压杆或螺杆。当橹叶32转动到最大角度时，限位轮422紧贴限位框41架1的限位边411，通过液压杆或螺杆控制限位框41架1能够控制橹叶32的最大转动角度。
34.具体地，所述橹叶32的形状包括矩形或梯形，所述橹叶32所在平面的法线与前沿轴31的轴线相垂直。相对于螺旋桨推进器，有效橹叶32面积大得多，为产生同样推力所需的橹叶32划水速度降低了很多，因而可消除螺旋桨高速旋转带来的一系列弊端，例如水下噪音，橹叶汽蚀，直接生物伤害，水体翻浑等环境危害。本发明推进器的橹叶32每次划过大得多的水体面积，尤其所划过的都是相对静止的水体，因而推进器得到的水体反作用力更大，提高了推进效率。
35.具体地，所述对称小翼33的形状包括扇形。通过上述设置，能够有效减少橹叶32划水过程中沿橹叶32侧边的绕流，从而提高推进效率。
36.工作时，两个橹叶32分别没入水中，由于受到水的反作用力，橹叶32产生向后推力，从而有效地推动船只前进，由于两橹叶32的摆动速度基本相同，船体两侧将受到相同的推力，船只将不会偏向或摇摆；此外，当前沿轴31带动橹叶32摆动时，橹叶32平面受到水的反作用力趋于与推进器推进方向垂直，而限位滚轮42能确保橹叶32在任何位置其平面法线方向与推进器推进方向夹角为锐角而能有效推进。当前沿轴31合拢行至内止点或分离行至外止点时，橹叶32平面受到的水的反作用力反向，将推动橹叶32转向直至限定位置。橹叶32边缘翼能减少橹叶32划水过程中水流绕过橹叶32边缘形成紊流而损失能量。本发明能够在吃水较深的大中型船舶上进行应用。
37.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。