專利名稱：船舶推進(jìn)系統(tǒng)及其船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶推進(jìn)系統(tǒng)以及應(yīng)用該推進(jìn)系統(tǒng)的船舶，尤其是由內(nèi)燃機(jī)和推水活塞相組合的船舶推進(jìn)系統(tǒng)。
目前航運(yùn)界使用最廣泛的是內(nèi)燃機(jī)和螺旋漿相組合的船舶推進(jìn)系統(tǒng)。由于螺旋漿的推進(jìn)效率不高，研制和開發(fā)新的船舶推進(jìn)器正方興未艾，申請?zhí)枮?7105745.A名稱為“活塞式推進(jìn)器及其船舶”的發(fā)明專利，公開了一種活塞推水式推進(jìn)系統(tǒng)及其應(yīng)用該推進(jìn)系統(tǒng)的船舶。但是，一般的動力機(jī)械，包括內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)，動力都是旋轉(zhuǎn)輸出，因此，上述發(fā)明為了將動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為推水活塞的往復(fù)運(yùn)動，還需要另外增設(shè)一個曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種活塞推水式船舶推進(jìn)系統(tǒng)及應(yīng)用該系統(tǒng)的船舶，它無需另外增設(shè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
為解決上述任務(wù)，本發(fā)明的解決方案是將現(xiàn)有臥式內(nèi)燃機(jī)的曲軸改為懸臂式曲拐，并在活塞銷上增設(shè)一個作往復(fù)直線運(yùn)動的第二連桿，該第二連桿另一端和推水活塞相連接，直接推動推水活塞在活塞套筒內(nèi)往復(fù)移動，推水活塞把活塞套筒分隔為左右兩個內(nèi)腔，左右兩個內(nèi)腔均各自設(shè)有進(jìn)水閥和出水閥，推水活塞往復(fù)移動時，左右兩內(nèi)腔交替完成進(jìn)水和出水過程，從兩內(nèi)腔出水閥交替壓出的水流經(jīng)噴水口噴出而產(chǎn)生推力，推動船舶運(yùn)動。
采用上述結(jié)構(gòu)后，由于推水活塞直接和內(nèi)燃機(jī)活塞相連接，就無需增設(shè)另外的曲柄連桿機(jī)構(gòu)了。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明船舶推進(jìn)系統(tǒng)第一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明船舶推進(jìn)系統(tǒng)第二種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明船舶推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)有左右雙內(nèi)燃機(jī)及左右內(nèi)燃機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明船舶推進(jìn)系統(tǒng)的另一種左右雙內(nèi)燃機(jī)及另一種左右內(nèi)燃機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是應(yīng)用本發(fā)明船舶推進(jìn)系統(tǒng)的船舶俯視示意圖。
如圖1所示，10是推進(jìn)器、20是臥式內(nèi)燃機(jī)。在推進(jìn)器10中，推水活塞11在活塞套筒7內(nèi)移動，并將活塞套筒7分隔為左右兩個內(nèi)腔，在每個內(nèi)腔的端面上均設(shè)有進(jìn)水閥4和4’，出水閥5和5’，每個進(jìn)水閥上套有進(jìn)水閥彈簧3和3’，每個出水閥上套有出水閥彈簧6和6’，使各個進(jìn)、出水閥均處于常閉狀態(tài)。當(dāng)推水活塞11向左運(yùn)動時，活塞套筒7右側(cè)內(nèi)腔出現(xiàn)負(fù)壓，克服右側(cè)進(jìn)水閥彈簧3的彈力，使右側(cè)進(jìn)水閥4打開，水從進(jìn)水口1經(jīng)進(jìn)水歧管2、右側(cè)進(jìn)水閥4流入活塞套筒7右側(cè)內(nèi)腔。此時，右側(cè)出水閥5在活塞套筒7右側(cè)內(nèi)腔負(fù)壓和右側(cè)出水閥彈簧6作用下處于關(guān)閉狀態(tài)；與此同時，原先已流入活塞套筒7左側(cè)內(nèi)腔的水在推水活塞11的擠壓下產(chǎn)生高壓，左側(cè)進(jìn)水閥4’在此高壓和左側(cè)進(jìn)水閥彈簧3’作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，而左側(cè)出水閥5’在此高壓作用下克服左側(cè)出水閥彈簧6’的彈力而打開，選取適當(dāng)?shù)某鏊y彈簧6’的剛性系數(shù)，具有一定壓力的水流在推水活塞11的推動下，經(jīng)出水歧管8，從其尾端噴水口9噴出，從而產(chǎn)生推力；當(dāng)推水活塞11向右運(yùn)動時，活塞套筒7左側(cè)內(nèi)腔出現(xiàn)負(fù)壓，右側(cè)內(nèi)腔出現(xiàn)高壓，左側(cè)出水閥5’關(guān)閉，左側(cè)進(jìn)水閥4’打開，水從進(jìn)水口1經(jīng)進(jìn)水歧管2、左側(cè)進(jìn)水閥4’流入活塞套筒7左側(cè)內(nèi)腔；與此同時，右側(cè)進(jìn)水閥4關(guān)閉，右側(cè)出水閥5打開，右側(cè)出水閥彈簧6的剛性系數(shù)和左側(cè)出水閥彈簧6’相同，具有一定壓力的水流經(jīng)出水歧管8從噴水口9噴出。如此循環(huán)不斷地工作，噴水口9連續(xù)噴水產(chǎn)生推力。推進(jìn)器10的進(jìn)水歧管2和出水歧管8均下傾，使進(jìn)水口1和噴水口9均處于水下位置。在臥式內(nèi)燃機(jī)20中，22是內(nèi)燃機(jī)活塞、23是活塞銷、24是內(nèi)燃機(jī)連桿，25是飛輪、27是曲軸，系懸臂式曲拐，它相當(dāng)于普通曲軸從曲柄銷處斷開的半根曲軸，在活塞銷23上不僅套裝有一般內(nèi)燃機(jī)的連桿24，還并列套裝有第二連桿21，該第二連桿的另一端和推進(jìn)器10的推水活塞11相連接，第二連桿21可采用分段組合。曲軸27為懸臂式由拐可避免與第二連桿21相碰干涉。這樣，推水活塞11將和內(nèi)燃機(jī)活塞22作同步往復(fù)運(yùn)動，由內(nèi)燃機(jī)活塞22直接推動推水活塞11。
圖2與圖1所示結(jié)構(gòu)不同的是，內(nèi)燃機(jī)20的連桿24小頭24’不是套裝在活塞銷23上，而是套裝在與第二連桿21連成一體的連桿銷21’上。這樣的結(jié)構(gòu)實(shí)際上裝配更方便。
圖3所示是本發(fā)明采用雙發(fā)動機(jī)的一種實(shí)施方式，圖中10是推進(jìn)器，與圖1相同不再重述。20是左側(cè)臥式內(nèi)燃機(jī)，以下簡稱左機(jī)，與圖1結(jié)構(gòu)相同，30是右側(cè)臥式內(nèi)燃機(jī)以下簡稱右機(jī)，右機(jī)連桿33兩端分別與右機(jī)活塞銷32和推水活塞11相連接，右機(jī)連桿33也可以采用分段組合；右機(jī)30無曲軸，因而也沒有現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的擺動連桿，為保證右機(jī)30凸輪系統(tǒng)與右機(jī)活塞31及左機(jī)20協(xié)調(diào)工作，設(shè)有左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。
如圖3所示，左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的第一種實(shí)施方式是采用錐齒輪傳動機(jī)構(gòu)左機(jī)曲軸27上固定一錐齒輪26，它與固定在協(xié)調(diào)軸34左端的錐齒輪28構(gòu)成錐齒輪轉(zhuǎn)動副，它們的齒數(shù)之比為1∶1。協(xié)調(diào)軸34右端固定一錐齒輪35，它與固定在右機(jī)正時軸36上的錐齒輪37構(gòu)成另一對錐齒輪傳動副，它們的齒數(shù)之比也是1∶1。正時軸36上還固定正時齒輪38，右機(jī)凸輪軸39上固定凸輪軸齒輪40，齒輪38和40構(gòu)成齒輪傳動副，它們的齒數(shù)之比為1∶2，這樣，右機(jī)凸輪軸39的轉(zhuǎn)速為左機(jī)由軸27轉(zhuǎn)速的一半。推進(jìn)器10的進(jìn)水歧管2和出水歧管8均下傾，使之不與協(xié)調(diào)軸34相碰干涉。
圖4省略了推進(jìn)器10的進(jìn)水歧管2和出水歧管8，如圖4所示，左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)的另一種實(shí)施方式是采用同步齒形帶傳動機(jī)構(gòu)圖中20是左機(jī)，與圖2結(jié)構(gòu)相同、30是右機(jī)與圖3結(jié)構(gòu)相同、25是左機(jī)飛輪、27是左機(jī)曲軸、其上固定一同步齒形帶輪29，安裝在船體上的中間軸51上固定有同步齒形帶輪52，同步齒形帶輪29和52通過同步齒形帶50傳動，它們的齒數(shù)之比為1∶1；中間軸51上固定有另一同步齒形帶輪53，而右機(jī)正時軸36上固定有同步齒形帶輪55，同步齒形帶輪53和55由同步齒形帶54傳動，它們的齒數(shù)之比也是1∶1；右機(jī)正時軸36和右機(jī)凸輪軸39通過正時齒輪38和凸輪軸齒輪40構(gòu)成一對齒輪傳動副，它們的齒數(shù)之比為1∶2，使右機(jī)凸輪軸39的轉(zhuǎn)速降為左機(jī)曲軸27的轉(zhuǎn)速的一半。此外，左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)還可以采用這樣的結(jié)構(gòu)在左機(jī)凸輪軸和右機(jī)凸輪軸上分別安裝齒數(shù)相同的同步齒形帶輪，這兩個同步齒形帶輪既可以采用一根齒形帶傳動，中間設(shè)置幾個起支承作用的同步齒形帶輪，也可以通過中間軸傳動。上述同步齒形帶裝置均不得與推進(jìn)器10相碰干涉。
如圖5所示，90是船體，其底部有Y形凹槽91，可引導(dǎo)水流。左右側(cè)內(nèi)燃機(jī)20和30分別安裝在船體90后部的船艙里，它們的中間是推進(jìn)器10。Y形凹槽91尾端是推進(jìn)器10的進(jìn)水口1，進(jìn)水口1和噴水口9位于船舶90底部適當(dāng)距離的水中，進(jìn)水口1設(shè)有攔污網(wǎng)，為了操縱船舶的航向，在船尾設(shè)有船舵92。
權(quán)利要求
1.一種由內(nèi)燃機(jī)和推進(jìn)器相組合的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，包括臥式內(nèi)燃機(jī)和由推水活塞、活塞套筒、進(jìn)水口、噴水口、進(jìn)出水閥等組成的推水活塞式推進(jìn)器，其特征是所述的推進(jìn)器(10)在被推水活塞(11)分隔的活塞套筒(7)的左右兩內(nèi)腔上均各自設(shè)有單向進(jìn)水閥(4和4’)及單向出水閥(5和5’)，兩進(jìn)水閥(4和4’)均設(shè)有進(jìn)水閥彈簧(3和3’)使兩進(jìn)水閥(4和4’)處于常閉狀態(tài)，兩出水閥(5和5’)均設(shè)有出水閥彈簧(6和6’)也使兩出水閥(5和5’)處于常閉狀態(tài)；推進(jìn)器(10)的進(jìn)水口(1)通過進(jìn)水歧管(2)與兩進(jìn)水閥(4和4’)連通，推進(jìn)器(10)的噴水口(9)通過出水歧管(8)分別與兩出水閥(5和5’)連通；所述的臥式內(nèi)燃機(jī)(20)的曲軸(27)系懸臂曲拐，在臥式內(nèi)燃機(jī)(20)的活塞銷(23)上不僅套裝有內(nèi)燃機(jī)連桿(24)還連接有作往復(fù)直線運(yùn)動的第二連桿(21)，該第二連桿(21)的另一端與推進(jìn)器(10)的推水活塞(11)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于臥式內(nèi)燃機(jī)(20)的連桿(24)小頭(24’)不是連接在活塞銷(23)上，而是連接在與第二連桿(21)連成一體的連桿銷(21’)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于動力部分增加一臺右側(cè)臥式內(nèi)燃機(jī)(30)，該右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)無曲軸和擺動連桿，其活塞銷(32)上連接有作往復(fù)直線運(yùn)動的連桿(33)，該連桿(33)的另一端也與推進(jìn)器(10)的推水活塞(11)相連接，左右兩臺內(nèi)燃機(jī)(20、30)之間設(shè)有左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述的左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)為錐齒輪傳動機(jī)構(gòu)，在左側(cè)內(nèi)燃機(jī)(20)的曲軸(27)上固定錐齒輪(26)，錐齒輪(26)與固定在協(xié)調(diào)軸(34)左端的錐齒輪(28)構(gòu)成一對錐齒輪傳動副；協(xié)調(diào)軸(34)右端固定有錐齒輪(35)，右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的正時軸(36)上固定有錐齒輪(37)，錐齒輪(35)與(37)構(gòu)成另一對錐齒輪傳動副；右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的正時軸(36)上還固定有正時齒輪(38)，右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的凸輪軸(39)上固定有凸輪軸齒輪(40)，正對齒輪(38)和凸輪軸齒輪(40)構(gòu)成一對齒輪傳動副；左側(cè)內(nèi)燃機(jī)(20)的曲軸(27)和右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的凸輪軸(39)的轉(zhuǎn)速之比為2∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于所述的左右機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)為同步齒形帶傳動機(jī)構(gòu)，左側(cè)內(nèi)燃機(jī)(20)的曲軸(27)上固定有同步齒形帶輪(29)，中間軸(51)上固定有同步齒形帶輪(52)，同步齒形帶輪(29)和(52)由同步齒形帶(50)傳動；中間軸(51)上還固定有另一同步齒形帶輪(53)，右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的正時軸(36)上固定有同步齒形帶輪(55)，同步齒形帶輪(53)和(55)由同步齒形帶(54)傳動；右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的正時軸(36)上還固定有正時齒輪(38)，右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的凸輪軸(39)上固定有凸輪軸齒輪(40)，正時齒輪(38)和凸輪軸齒輪(40)構(gòu)成一對齒輪轉(zhuǎn)動副；左側(cè)內(nèi)燃機(jī)(20)的曲軸(27)和右側(cè)內(nèi)燃機(jī)(30)的凸輪軸(39)的轉(zhuǎn)速之比為2∶1。
6.一種船舶，其特征是該船舶上安裝有權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的船舶推進(jìn)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由臥式內(nèi)燃機(jī)和推水活塞式推進(jìn)器相組合的船舶推進(jìn)系統(tǒng)及其船舶。推進(jìn)器10主要有進(jìn)水口1、推水活塞11、活塞套筒7、左右側(cè)進(jìn)出水閥4′、4、5′、5、噴水口9等。臥式內(nèi)燃機(jī)20的曲軸27系懸臂式曲拐,在內(nèi)燃機(jī)活塞銷23上不僅套裝有內(nèi)燃機(jī)連桿24,還套裝有第二連桿21,第二連桿21的另一端與推水活塞11相連接,使推水活塞11直接由內(nèi)燃機(jī)活塞22推動,在臥式內(nèi)燃機(jī)20和推進(jìn)器10之間無需增設(shè)另外的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
文檔編號B63H1/32GK1194931SQ9811069
公開日1998年10月7日 申請日期1998年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月7日
發(fā)明者姚元愷 申請人:姚元愷