技术领域

[0001] 本发明涉及航运、 水运领域， 具体涉及一种橹推进器。

背景技术

[0002] 涡轮橹推进器是指转动的橹动力。 橹作为人工推进器， 在水运领域应用十分广 泛。 橹是中国人发明的， 常州市戚墅堰圩墩的遗址表明人类使用橹已经 6000多 年， 北宋张择端的 "清明上河图 "上摇橹的画面依然清晰可见。

[0003] 在空中， 各种飞行器把雨燕远远地甩在后面； 在地面上， 猎豹跑不过一辆普通 的家用汽车； 唯独在水里， 各种船舶行驶速度没有旗鱼快。 其原因是， 人类设 计的在流体中的推进器主要是基于牛顿第三定 律： 作用力等于反作用力， 这种 方式在空气中十分有效， 但在水中却效率低下， 因为无论是哺乳动物海豚还是 旗鱼采用的都是滑水而不是推水的方式。 在空中， 虽然涡轮螺旋桨被涡轮喷气 和涡轮风扇等推进器补充， 但在水中采用的几乎都是螺旋桨推进器。 螺旋桨推 进存在两个问题： 气穴现象； 2) 机械效率低。

[0004] 由伯努利定律可知， 橹的工作原理与鱼尾的功能是一致的， 橹滑水吋， 由于曲 面和平面造成两个面上的流速不一致， 两个面上压力的差异， 从而产生动力。 几千年过去了， 橹的使用依然停留在人工动力层面上。

[0005] 作为改进， 申请号为 200410088866.9的中国发明专利公幵了自动偏转橹� ��进器 ， 包括： 驱动装置、 橹杆、 橹轴和橹片， 橹片是一个整体， 橹片上带有橹轴， 驱动装置连接橹杆， 橹杆通过橹轴连接橹片， 橹轴把橹片分成前后两个部分， 以橹轴为界橹片前后的面积比是一比一点三。 该发明虽然摆脱了人工动力摇橹 ， 实现了机械驱动橹， 实现了良好的推进性能， 但水流连续变化吋， 推进性能 下降较大， 自动偏转橹推进器的环境适应性较差。

[0006] 对于流体中的推进器， 使其具有对流速自动调节姿态 （流速自适应） ， 以转动 的方式保持在流体中的滑动是一项亟待突破的 关键技术。 随着航运、 水运领域 技术的发展， 如何设计对流速具有自动调节姿态 （流速自适应） 的推进器是解 决问题的关键。

[0007] 因此， 有必要发明一种流速自适应的橹推进器。

技术问题

[0008] 本发明所要解决的技术问题是： 提供一种流速自适应的橹推进器。

问题的解决方案

技术解决方案

[0009] 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为：

[0010] 一种橹推进器， 包括橹叶、 橹杆、 姿态调节组件及转动轴， 所述橹叶沿橹叶的 长度方向设有通孔， 所述橹杆穿过所述通孔与所述橹叶柱铰连接， 所述橹杆的 一端与转动轴固定连接， 所述橹杆的另一端与所述姿态调节组件固定连 接， 所 述橹叶与所述姿态调节组件柱铰连接， 所述橹叶的外表面设有 2个以上凹槽， 所 述凹槽的长度方向与所述橹叶的长度方向垂直 。

[0011] 进一步的， 所述姿态调节组件包括圆盘、 两个弹性件及两根滑杆， 所述橹杆与 所述圆盘固定连接， 所述圆盘设有两条轨道， 所述滑杆的一端与所述橹叶固定 连接， 所述滑杆的另一端嵌设在所述轨道内且可沿轨 道滑动， 所述弹性件分别 与滑杆的另一端及圆盘固定连接。

[0012] 进一步的， 两个弹性件以所述圆盘的中心轴中心对称。

[0013] 进一步的， 所述轨道为弧形轨道， 所述弧形轨道与所述圆盘的圆心构成的圆心 角的角度为 0-30°。

[0014] 进一步的， 所述圆盘的横截面积大于所述通孔的横截面积 。

[0015] 进一步的， 所述橹叶的长度方向与橹杆的长度方向一致的 两面分别为平面和曲 面。

[0016] 进一步的， 所述橹杆所在位置为所述橹叶的三个惯量主轴 中惯量矩最小的轴的

[0017] 进一步的， 所述橹杆的数量为 2以上偶数根， 2以上偶数根橹杆对称设置于所述 转动轴的两侧。

发明的有益效果

有益效果 [0018] 本发明的有益效果在于： 通过动力驱动的转动轴带动橹杆转动， 橹杆带动橹叶 转动， 实现了人工橹变成动力驱动的橹推进器， 利用了橹的滑水原理， 相对人 工橹， 提高了效率； 将橹叶与橹杆采用柱铰连接形式， 使得橹叶能绕橹杆转动 ， 在橹杆的末端设置姿态调节组件， 可以防止橹叶从橹杆中滑出， 同吋， 姿态 调节组件与橹叶柱铰连接， 使得橹叶实现流速自适应 （根据流体的速度， 自动 调节姿态） ， 从而使橹叶与流体保持滑动， 减小形状阻力， 避免气穴； 在橹叶 的表面设置凹槽 （瓦槽） ， 通过凹槽限制流体的流动， 减少流体的粘滞性， 提 高机械效率。

对附图的简要说明

附图说明

[0019] 图 1为本发明实施例 1的橹推进器的结构示意图。

[0020] 图 2为图 1中 A的放大图。

[0021] 图 3为本发明实施例 1的橹推进器中姿态调节组件的主视图。

[0022] 标号说明：

[0023] 1-橹叶； 2-橹杆； 3-姿态调节组件； 31-圆盘； 32-弹性件； 33-滑杆； 4- 转动轴； 5-凹槽。

具体实施方式

[0024] 本发明最关键构思： 通过橹杆与橹叶采用柱铰连接， 并在橹杆末端设置姿态调 节组件， 使得橹叶转动起来的同吋还可以根据流体速度 改变姿态， 确保橹叶在 流体中滑动； 通过在橹叶上设置凹槽 （瓦槽） 减少橹叶与流体之间的粘滞力。

[0025] 请参照图 1至图 3， 一种橹推进器， 包括橹叶 1、 橹杆 2、 姿态调节组件 3及由动 力装置驱动的转动轴 4， 所述橹叶 1沿橹叶 1的长度方向设有通孔， 所述橹杆 2穿 过所述通孔与所述橹叶 1柱铰连接， 所述橹杆 2的一端与转动轴 4固定连接， 所述 橹杆 2的另一端与所述姿态调节组件 3固定连接， 所述橹叶 1与所述姿态调节组件 3柱铰连接， 所述橹叶 1的外表面设有 2个以上凹槽 5， 所述凹槽 5的长度方向与所 述橹叶 1的长度方向垂直。

[0026] 本发明的工作原理： 根据伯努利定律， [0027]

[0028] 式中 P、 p、 v分别表示流体的压强、 密度和速度， h表示高度 （深度） ， 表示 重力加速度， 为常数。 螺旋桨在水中效率低的主要原因是推水， 由于流体变形 所需的剪切力非常小， 导致水被推后容易形成湍流、 涡流， 导致螺旋桨推水效 率低。 而本发明利用了橹的原理， 采用滑水 （伯努利定律） 而非推水 （牛顿第 三定律） ； 转动轴在动力驱动下转动， 橹杆一端与转动轴固定连接， 橹杆绕转 动主轴产生转动， 橹叶与橹杆柱铰联结， 橹叶随橹杆一起绕转动轴产生转动， 同吋， 橹叶也绕橹杆产生转动， 姿态调节组件安装于橹杆的末端， 可以防止橹 叶绕转动轴转动吋从橹杆上滑落， 同吋， 姿态调节组件通过与橹叶柱铰连接来 调节橹叶的姿态， 以保持橹叶在流体中滑动， 减小形状阻力， 避免气穴现象的 出现； 橹叶外面设置的凹槽 （瓦槽） ， 利用凹槽限制流体的流动， 而减少流体 与橹叶之间的粘滞力， 与鲨鱼皮的结构功能类似， 提高机械效率。

[0029] 从上述描述可知， 本发明的有益效果在于： 动力驱动的转动轴带动橹杆转动， 橹杆带动橹叶转动， 实现了人工橹变成动力驱动的橹推进器， 利用了橹的滑水 原理， 相对人工橹， 提高了效率； 将橹叶与橹杆采用柱铰连接形式， 使得橹叶 能绕橹杆转动， 在橹杆的末端设置姿态调节组件， 可以防止橹叶从橹杆中滑出 ， 同吋， 姿态调节组件与橹叶柱铰连接， 使得橹叶实现流速自适应 （根据流体 的速度， 自动调节姿态） ， 从而使橹叶与流体保持滑动， 避免气穴； 在橹叶的 表面设置凹槽 （瓦槽） ， 通过凹槽限制流体的流动， 减少流体的粘滞性， 提高 机械效率。

[0030] 进一步的， 所述姿态调节组件 3包括圆盘 31、 两个弹性件 32及两根滑杆 33， 所 述橹杆 2与所述圆盘 31固定连接， 所述圆盘 31设有两条轨道， 所述滑杆 33的一端 与所述橹叶 1固定连接， 所述滑杆 33的另一端嵌设在所述轨道内且可沿轨道滑动 ， 所述弹性件 32分别与滑杆 33的另一端及圆盘 31固定连接。

[0031] 所述弹性件 32为条状， 所述弹性件的一端固定在所述圆盘 31内， 所述弹性件 32 的另一端与所述滑杆 ₃₃ 的另一端固定连接。

[0032] 由以上描述可知， 圆盘与橹叶柱铰联结， 圆盘与橹杆固结， 由此防止橹叶从橹 杆中滑落， 同吋允许橹叶绕橹杆转动， 滑动杆与橹叶固结， 滑动杆在圆盘的轨 道内滑动， 轨道的几何尺寸限定橹叶滑动的范围， 弹性件一端与圆盘固结， 另 一端与嵌入轨道的滑动杆固结， 弹性件具有的装配张力可使橹叶的平面与橹杆 垂直， 同吋随着流速的改变， 滑动杆可在圆盘的轨道内滑动， 滑动杆带动橹叶 改变姿态， 使其保持在流体中的滑动。

[0033] 进一步的， 两个弹性件 32以所述圆盘 31的中心轴中心对称。

[0034] 由以上描述可知， 两个弹性件以所述圆盘的中心轴中心对称， 使得一个弹性件 可以牵制橹叶转动， 调节橹叶转动。

[0035] 进一步的， 所述轨道为弧形轨道， 所述弧形轨道与所述圆盘 31的圆心构成的圆 心角的角度为 0-30°。

[0036] 由上述描述可知， 控制弧形轨道与圆盘的圆心构成的圆心角的角 度， 可以使橹 叶更加有效转动。

[0037] 进一步的， 所述圆盘 31的横截面积大于所述通孔的横截面积。

[0038] 由上述描述可知， 圆盘的横截面积大于通孔的横截面积可以防止 橹叶从橹杆上 滑落。

[0039] 进一步的， 所述橹叶 1的长度方向与橹杆 2的长度方向一致的两面分别为平面和 弧面。

[0040] 由上述描述可知， 橹叶与橹杆长度方向一致两面分别为直面和弧 面， 使得橹叶 的直面与弧面的流速不同而产生动力。

[0041] 进一步的， 所述橹杆 2所在位置为所述橹叶 1的三个惯量主轴中惯量矩最小的轴 的位置。

[0042] 进一步的， 所述橹杆 2的数量为 2以上偶数根， 2以上偶数根橹杆 2对称设置于所 述转动轴 4的两侧。

[0043]

[0044] 实施 1

[0045] 请参照图 1至图 3， 一种橹推进器， 包括橹叶 1、 橹杆 2、 姿态调节组件 3及有动 力装置驱动的转动轴 4， 所述橹叶 1沿橹叶 1的长度方向设有通孔， 所述橹杆 2穿 过所述通孔与所述橹叶 1柱铰连接， 所述橹杆 2的一端与转动轴 4固定连接， 所述 橹杆 2的另一端与所述姿态调节组件 3固定连接， 所述橹叶 1与所述姿态调节组件 3柱铰连接， 所述橹叶 1的外表面设有 2个以上凹槽 5， 所述凹槽 5的长度方向与所 述橹叶 1的长度方向垂直。

[0046] 所述姿态调节组件 3包括圆盘 31、 两个弹性件 32及两根滑杆 33， 所述橹杆 2与所 述圆盘 31固定连接， 所述圆盘 31设有两条轨道， 所述滑杆 33的一端与所述橹叶 1 固定连接， 所述滑杆 33的另一端嵌设在所述轨道内且可沿轨道滑动� �� 所述弹性 件 32的一端固定在所述圆盘 31内， 所述弹性件为条状， 所述弹性件 32的另一端 与所述滑杆 33的另一端固定连接； 两个弹性件 32以所述圆盘 31的中心轴中心对 称； 所述轨道为弧形轨道， 所述弧形轨道与所述圆盘 31的圆心构成的圆心角的 角度为 0-30°， 可根据需要设计； 所述橹叶 1的长度方向与橹杆 2的长度方向一致 的两面分别为平面和弧面； 所述橹杆 2所在位置为所述橹叶 1的三个惯量主轴中 惯量矩最小的轴的位置； 所述橹杆 2的数量为 2以上偶数根， 2以上偶数根橹杆 2 对称设置于所述转动轴 4的两侧。

[0047] 当然同一平面上可设计一对或多对橹杆 2在转动轴 4上， 橹杆 2与橹叶 1柱铰连接 ， 同一转动轴上也可设计多层橹杆 2， 橹杆 2与橹叶 1柱铰连接， 橹推进器顺吋针 或逆吋针成对装配。

[0048] 当用于航运吋， 在空气中， 橹叶 1的凹槽 5会形成以转动轴 4为圆心的同心圆， 两对橹推进器可以实现垂直升降， 且起飞吋不会出现尘土飞扬， 成对的橹推进 器可无需直升机的尾桨， 配对的橹推进器相向转动， 还可以形成"力矩陀螺"提高 整个飞行器的稳定性， 改变转动轴的姿态， 实现流速自适应， 即可实现飞行； 当用于水运吋， 橹叶 1上的凹槽 5垂直于橹杆 2， 橹叶 1通过改变姿态始终保持滑 水状态， 提高橹推进器效率。

[0049] 综上所述， 本发明提供的橹推进器， 通过动力驱动的转动轴带动橹杆转动， 橹 杆带动橹叶转动， 实现了人工橹变成动力驱动的橹推进器， 利用了橹的滑水原 理， 相对人工橹， 提高了效率； 将橹叶与橹杆采用柱铰连接形式， 使得橹叶能 绕橹杆转动， 在橹杆的末端设置姿态调节组件， 可以防止橹叶从橹杆中滑出， 同吋， 姿态调节组件与橹叶柱铰连接， 姿态调节组件对橹叶形成一对力偶， 使 得橹叶实现流速自适应 （根据流体的速度， 自动调节姿态） ， 从而使橹叶与流 体保持滑动， 避免气穴； 在橹叶的表面设置凹槽 （瓦槽） ， 通过凹槽限制流体 的流动， 减少流体的粘滞性， 提高机械效率； 橹叶的一面为直面， 另一面为弧 面， 使得橹叶的直面与弧面的流速不同而产生动力 。