推进机构、船外机及船舶的制作方法

1.本技术涉及船舶动力技术领域，特别是涉及一种推进机构、船外机及船舶。


背景技术：

2.螺旋桨是各种推进构件，即推进器中使用最为广泛的一种推进构件，它是靠桨叶在水中旋转，将发动机转动扭矩转化为推进力矩的装置。
3.在一些推进器中，其动力系统采用电机输出轴与螺旋桨轴同轴方案，此种情况下，电机对螺旋桨的遮挡较多，即电机的体积较大，电机的迎水阻力面对螺旋桨的遮挡较大，导致推进器的推进效率较低。


技术实现要素：

4.本技术提供一种推进机构、船外机及船舶，以提高推进机构的推进效率。
5.本技术提出一种推进机构，推进机构用于船外机，船外机包括本体及推进机构，推进机构包括：支撑杆，支撑杆设有位于水上的第一端及位于水下的第二端，第一端与本体连接；多个螺旋桨，均与第二端连接；动力机构，与螺旋桨连接，用于为螺旋桨提供动力，且动力机构的动力输出轴线位于螺旋桨的转动半径区域之外，螺旋桨的旋转轴轴心与动力机构相错开。
6.本技术提出一种船外机，船外机包括：本体；上述推进机构，推进机构与本体连接。
7.本技术提出一种船舶，船舶包括：船体；上述船外机，船外机设置在船体的船尾处。
8.本技术的推进机构设有多个螺旋桨，均和与船外机本体连接的支撑杆连接，多个螺旋桨还与动力机构连接，以从动力机构获取动力，因在动力机构的轴功率、螺旋桨的转速确定时，当螺旋桨的数量增加，单轴的螺旋桨的轴功率就减少，因此本技术通过设置多个螺旋桨，可以降低单个螺旋桨的轴功率，以降低螺旋桨的功率系数，从而提高螺旋桨的推进效率；同时，本技术的动力机构的动力输出轴线位于螺旋桨的转动半径区域之外，且螺旋桨的旋转轴轴心与动力机构相错开，可以减少动力机构的迎水截面沿推进方向对螺旋桨的遮挡面积，能够进一步提高螺旋桨的推进效率。进一步地，本技术推进机构设置多个螺旋桨，能够避免某个或某部分螺旋桨失效时，推进机构失去推进力，造成生命财产安全的问题，因此，能够增加推进机构的冗余度，提高推进机构的安全性。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图，其中：
10.图1是本技术推进机构一实施例的结构示意图；
11.图2是本技术推进机构与传统推进机构的推进效率的示意图；
12.图3是本技术推进机构另一实施例中支杆的结构示意图；
13.图4是本技术推进机构另一实施例中动力机构及螺旋桨的结构示意图；
14.图5是本技术船外机一实施例的结构示意图；
15.图6是本技术船舶一实施例的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
17.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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技术实施例中的具体含义。
18.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
19.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
20.船用的螺旋桨设计中，一般来说，螺旋桨工作的功率系数越小，则推进效率可以做得更高。而功率系数与螺旋桨的轴功率、转速、进速有关，计算公式为：bp＝n*(pd^0.5)/(va^2.5)；其中：bp为功率系数、n为螺旋桨的转速、pd为轴功率、va为螺旋桨的进速。
21.相关船外机的水动力性能设计均为单螺旋桨或共轴对螺旋转桨。而且船外机的产品的功率和额定转速标准化，产品根据用户需求情况，会出现同功率产品匹配各种不同船型。
22.传统的单电机单螺旋桨，由于电机的体积较大，迎水截面对螺旋桨的遮挡较大，导致大部分的能量都被浪费掉，螺旋桨的推进效率比较低。另外，单螺旋桨推进时存在侧向力，用户体验较差。除此之外，单电机单螺旋桨的系统冗余性较差，在遇到紧急情况时，如果单螺旋桨失效，船外机就会失去动力，对于乘客的生命财产安全造成威胁。
23.为解决上述问题，本技术首先提出一种推进机构，如图1所示，图1是本技术推进机构一实施例的结构示意图，本实施例的推进机构10用于船外机40，船外机40包括本体41及
推进机构10，推进机构10包括：支撑杆11、多个螺旋桨12及动力机构13；其中，支撑杆11设有位于水上的第一端a1及位于水下的第二端a2，第一端a1与本体51连接；多个螺旋桨12均与第二端a2连接；动力机构13与螺旋桨12连接，用于为螺旋桨12提供动力，且动力机构13的动力输出轴线位于螺旋桨12的转动半径区域之外，螺旋桨12的旋转轴轴心也与动力机构13相错开，从而减小了动力机构13对螺旋桨12的遮挡。
24.推进机构10设有多个螺旋桨12，均与支撑杆11连接，多个螺旋桨12还与动力机构13连接，以从动力机构13获取动力。在动力机构13的轴功率、螺旋桨12的转速确定时，当螺旋桨12的数量增加，单轴的螺旋桨12的轴功率就减少，因此本实施例通过设置多个螺旋桨12，可以降低单轴的螺旋桨12的轴功率，以降低螺旋桨12的功率系数，从而提高螺旋桨12的推进效率；同时，本技术的动力机构13的动力输出轴线b位于螺旋桨12的转动半径区域之外，且螺旋桨12的旋转轴轴心也与动力机构13相错开，可以减少动力机构13的迎水截面沿推进方向对螺旋桨12的遮挡面积，能够进一步提高螺旋桨12的推进效率。进一步地，本实施例的推进机构10设置多个螺旋桨12，能够避免某个或某部分螺旋桨12失效时，推进机构10失去推进力，造成生命财产安全的问题，因此，能够增加推进机构10的冗余度，提高推进机构10的安全性。
25.可选地，本实施例的支撑杆11包括：主杆111及多个支杆112；其中，主杆111的一端与本体51连接，主杆111的另一端设有多个第一分支点c；多个支杆112与多个第一分支点c一一对应设置，支杆112的一端与对应的第一分支点c连接，支杆112的另一端背离主杆111设置，且支杆112的另一端与螺旋桨12连接。
26.具体地，本实施例的推进机构10包括三个螺旋桨12，支撑杆11包括三个支杆112，三个支杆112与三个螺旋桨12一一对应设置；主杆111的另一端设有三个分支点c，每个支杆112的一端与对应的分支点c连接，支杆112的另一端与对应的螺旋桨12连接。
27.本实施例的每个螺旋桨12通过对应的支杆112与主杆111连接，即每个螺旋桨12都设有独立的旋转轴，每个螺旋桨12都是单轴设置。
28.由上述计算公式可知，当动力机构13的其轴功率及螺旋桨12的转速、进速都确定时，单轴的螺旋桨12的轴功率随着螺旋桨12的数量增加而减少，进而可以提供螺旋桨12的推进效率。如图2所示，图2中示出了相同轴功率、相同转速、不同航速下单个螺旋桨、两个螺旋桨、三个螺旋桨及对转螺旋桨的效率。由图2可知，当单轴设置的螺旋桨12的数量越大，螺旋桨12的推进效率，即桨效率的提升幅度越大。
29.可选地，本实施例的多个螺旋桨12的轴线平行设置，动力机构13的动力输出轴线与螺旋桨12的轴线平行。本实施例将多个螺旋桨12的轴线平行设置，能够使得多个螺旋桨12的推进方向一致，提高推进效率；且本实施例将动力机构13的动力输出轴线与螺旋桨12的轴线平行，能够减少动力机构13对螺旋桨12的动力输出效率，且简化结构。
30.可选地，本实施例的动力机构13包括多个电机131，多个电机131与多个支杆112一一对应设置，电机131和与对应的支杆112连接的螺旋桨12连接，电机131为对应的螺旋桨12提供动力，以驱动螺旋桨12转动。本实施例将动力机构13的总功率分摊至多个电机131上。
31.具体地，本实施例的动力机构13可以包括：驱动线缆132及三个电机131，驱动线缆132分别与三个电机131电连接，为三个电机131提供驱动电信号。驱动线缆132与本体41内的驱动器42连接。
32.电机131可以直接驱动对应的螺旋桨12。
33.在其它实施例中，还可以在电机于螺旋桨之间设置传动机构。
34.当然，在其它实施例中，可以不限定螺旋桨、支杆及电机的数量，可以为2或者大于3；且不限定螺旋桨与支杆的对应关系，不限定螺旋桨与电机的对应关系，如多个螺旋桨共用同一支杆，同一电机驱动多个螺旋桨等。
35.本实施例的三个第一分支点c共用主杆111上的节点，即三个第一分支点c从主杆111的第二端a2的同一位置沿不同方向延伸设置。
36.在其它实施例中，三个第一分支点可以从主杆的第二端的至少两个位置延伸设置，即三个第一分支点不共用或者仅部分共用主杆上的节点。
37.本技术进一步提出另一实施例的推进机构，如图3所示，图3是本技术推进机构另一实施例中支杆的结构示意图，本实施例的支杆112包括：支杆主体1121及多个子支杆1122；其中，支杆主体1121的一端与第一分支点c连接，支杆主体1121的另一端设有多个第二分支点d；多个子支杆1122与多个第二分支点d一一对应设置，子支杆1122的一端与对应的第二分支点d连接，子支杆1122的另一端背离支杆主体1121设置，且子支杆1122的另一端与螺旋桨12连接。
38.本实施例与上述实施例的区别在于：本实施例在支杆112处通过多个子支杆1122设置多个螺旋桨12，能够增加螺旋桨12的数量，且保证螺旋桨12为单轴驱动。
39.当然，在其它实施例中，还可以在设置子支杆出设置多个下一级子支杆，以进一步增加单轴的螺旋桨。多个第一分支点可以从支杆的同一节点或不容节点分支延伸设置。
40.本技术进一步提出另一实施例的推进机构，如图4所示，图4是本技术推进机构另一实施例中动力机构及螺旋桨的结构示意图，本实施例的动力机构13包括：电机131及传动机构133；其中，电机131与本体41固定设置，用于输出动力；传动机构133与电机131、多个螺旋桨12连接，用于将动力传递至螺旋桨12。
41.本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例的多个螺旋桨12通过传动机构133共用同一电机131。
42.可选地，本实施例的传动机构133包括：齿轮组件1331及多个转轴1332；其中，齿轮组件1331与电机131的输出轴1311连接，用于在电机131的驱动下转动；多个转轴1332与齿轮组件1331传动连接，并一一对应多个螺旋桨12固定连接，以接收齿轮组件1331的转动扭矩，并带动多个螺旋桨12旋转。
43.转轴1332可以作为螺旋桨12的旋转轴。
44.具体地，本实施例的推进机构10的传动机构133包括两个转轴1332。在其它实施例中，不限定转轴及螺旋桨的数量，可以大于2。
45.其中，齿轮组件1331可以包括主齿轮a及与主齿轮a啮合设置的从齿轮b及从齿轮c，主齿轮a套设在输出轴1311上，随着输出轴1311转动而转动；从齿轮b套设在一转轴1332上，从齿轮b随着主齿轮a转动而转动，以带动该一转轴1332；从齿轮c套设在另一转轴1332上，从齿轮c随着主齿轮a转动而转动，以带动该另一转轴1332。转轴1332与对应的螺旋桨12固定连接，随着转轴1332转动二旋转。
46.从螺旋桨12端观看，如果电机131带动其输出轴1311逆时针转动，从而带动转轴1332顺时针旋转，带动螺旋桨12顺时针旋转；如果电机131带动其输出轴1311顺时针旋转，
从而带动转轴1332逆时针旋转，带动螺旋桨12逆时针旋转。可以通过调整从齿轮b及从齿轮c与主齿轮a之间的传动比，实现两个螺旋桨12等速旋转或不等速旋转。
47.本实施例的电机131的输出轴1311位于螺旋桨12的转动半径区域之外，且螺旋桨12的旋转轴轴心与电机131相错开，能够减少电机131对螺旋桨12的迎水面的遮挡面积，进而能够提高推进效率。
48.且本实施例经过传动机构133将电机131的输出功率分配到两个螺旋桨12，推进功率上为两个螺旋桨12的推进功率之和，同时两个螺旋桨12在运行时更加稳定可靠，可以显著提高船外机的推进效率、稳定性及安全性，保障用户体验与安全。同时两个螺旋桨12能够提高冗余度，进一步提升安全性。
49.可选地，本实施例的传动机构133还包括壳体1333，齿轮组件1331、多个转轴1332设置在壳体1333内，壳体1333设有多个转轴开口和驱动轴开口，多个转轴1332一一对应多个转轴开口转动配合，输出轴1311与驱动轴开口转动配合。本实施例通过壳体1333对其内部组件进行保护。
50.可选地，本实施例的传动机构133还包括多个第一密封件1334和第二密封件1335，多个第一密封件1334一一对应密封于转轴1332的外周侧壁和转轴开口的内周侧壁，用于提高转轴开口处的密封性；第二密封件1335密封于输出轴1311的外周侧壁及驱动轴开口的内周侧壁，用于提高驱动轴开口处的密封性。
51.可选地，本实施例的传动机构133还包括轴承1336，轴承1336设置在输出轴1311与壳体1333之间，用于实现输出轴1311与壳体1333之间的转动连接。
52.其中，传动机构133包括两个轴承1336，分别位于主齿轮a的垂直于输出轴1311的两侧，以提高输出轴1311相对于壳体1333转动时的稳定性。
53.其中，为了便于装载，壳体1333包括第一盖体b1及第二盖体b2。
54.为了不让水进入传动机构133的腔体内，可以通过螺钉130将第一盖体b1及第二盖体b2连接，并在螺钉130靠近腔体的一侧加装o型密封圈；除此之外，在第一盖体b1与输出轴1311之间设置第一密封件1334，如油封，在转轴1332与第二盖体b2之间设置第二密封件1335，如油封，从而实现腔体的密封。
55.齿轮组件1331内的润滑可选用油润滑或脂润滑等润滑形式。
56.需要注意的是，本技术的上述实施例中的多个螺旋桨12的旋转方向可以是同一个方向或者包括两个相反的方向，可以抵消旋转的本体41的船尾效应，特别是对平分动力的偶数桨的船外机40，进而改善船外机40的操纵性。
57.本技术上述推进机构10设有多个螺旋桨12，通过传动距离调整可以将螺旋桨12前的迎水阻挡面积设计的比较小，以及多桨输出，使得螺旋桨12的推进效率更高，降低功率损失。同时多个螺旋桨12在运行时更加稳定可靠，提高了船外机40的稳定性，提升了用户体验。除此之外，船外机40的安全性与容错率也得到大大提高，乘客安全得到有力的保障。
58.凡是按照上述发明思路，将船外机的总功率分摊至多个螺旋桨来推进，从而实现水动力推进效率提升和改善船舶操纵性能的方式，均是本技术的保护范围。
59.本技术进一步提出一种船外机40，如图5所示，图5是本技术船外机一实施例的结构示意图，本实施例的船外机40包括本体41及与本体41连接的推进机构10。其中，推进机构10的具体结构及工作原理可以参阅上述实施例。
60.本实施例的船外机40还包括：驱动器42及舵43。其中，舵43与驱动器42电连接，用于基于用户的操作发送转向信号给驱动器42；驱动器42电连接动力机构13，用于驱动动力机构13工作，以使动力机构13驱动螺旋桨12旋转。
61.本技术进一步提出一种船舶50，如图6所示，图6是本技术船舶一实施例的结构示意图。本实施例的船舶50包括船外机40及船体51。船外机40设置在安装在船体51的船尾处上。船外机40的结构及工作原理可以参阅上述实施例。
62.进一步地，本实施例的船舶50还包括控制机构52、驱动机构53及电源54等，均设置在船体51上；驱动机构53分别与控制机构52及船舶50连接，控制机构52控制驱动机构53工作，以驱动船舶50工作；电源54分别与船舶50及控制机构52连接，为船舶50、控制机构52等供电。
63.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。