本發(fā)明涉及航運(yùn)、水運(yùn)領(lǐng)域，具體涉及一種櫓推進(jìn)器。

背景技術(shù)：

渦輪櫓推進(jìn)器是指轉(zhuǎn)動(dòng)的櫓動(dòng)力。櫓作為人工推進(jìn)器，在水運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。櫓是中國(guó)人發(fā)明的，常州市戚墅堰圩墩的遺址表明人類使用櫓已經(jīng)6000多年，北宋張擇端的“清明上河圖”上搖櫓的畫面依然清晰可見。

在空中，各種飛行器把雨燕遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在后面；在地面上，獵豹跑不過一輛普通的家用汽車；唯獨(dú)在水里，各種船舶行駛速度沒有旗魚快。其原因是，人類設(shè)計(jì)的在流體中的推進(jìn)器主要是基于牛頓第三定律：作用力等于反作用力，這種方式在空氣中十分有效，但在水中卻效率低下，因?yàn)闊o論是哺乳動(dòng)物海豚還是旗魚采用的都是滑水而不是推水的方式。在空中，雖然渦輪螺旋槳被渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇等推進(jìn)器補(bǔ)充，但在水中采用的幾乎都是螺旋槳推進(jìn)器。螺旋槳推進(jìn)存在兩個(gè)問題：1)氣穴現(xiàn)象；2)機(jī)械效率低。

由伯努利定律可知，櫓的工作原理與魚尾的功能是一致的，櫓滑水時(shí)，由于曲面和平面造成兩個(gè)面上的流速不一致，兩個(gè)面上壓力的差異，從而產(chǎn)生動(dòng)力。幾千年過去了，櫓的使用依然停留在人工動(dòng)力層面上。

作為改進(jìn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00410088866.9的中國(guó)發(fā)明專利公開了自動(dòng)偏轉(zhuǎn)櫓推進(jìn)器，包括：驅(qū)動(dòng)裝置、櫓桿、櫓軸和櫓片，櫓片是一個(gè)整體，櫓片上帶有櫓軸，驅(qū)動(dòng)裝置連接櫓桿，櫓桿通過櫓軸連接櫓片，櫓軸把櫓片分成前后兩個(gè)部分，以櫓軸為界櫓片前后的面積比是一比一點(diǎn)三。該發(fā)明雖然擺脫了人工動(dòng)力搖櫓，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械驅(qū)動(dòng)櫓，實(shí)現(xiàn)了良好的推進(jìn)性能，但水流連續(xù)變化時(shí)，推進(jìn)性能下降較大，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)櫓推進(jìn)器的環(huán)境適應(yīng)性較差。

對(duì)于流體中的推進(jìn)器，使其具有對(duì)流速自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài)(流速自適應(yīng))，以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式保持在流體中的滑動(dòng)是一項(xiàng)亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)。隨著航運(yùn)、水運(yùn)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)對(duì)流速具有自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài)(流速自適應(yīng))的推進(jìn)器是解決問題的關(guān)鍵。

因此，有必要發(fā)明一種流速自適應(yīng)的櫓推進(jìn)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種流速自適應(yīng)的櫓推進(jìn)器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種櫓推進(jìn)器，包括櫓葉、櫓桿、姿態(tài)調(diào)節(jié)組件及轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述櫓葉沿櫓葉的長(zhǎng)度方向設(shè)有通孔，所述櫓桿穿過所述通孔與所述櫓葉柱鉸連接，所述櫓桿的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，所述櫓桿的另一端與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件固定連接，所述櫓葉與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件柱鉸連接，所述櫓葉的外表面設(shè)有2個(gè)以上凹槽，所述凹槽的長(zhǎng)度方向與所述櫓葉的長(zhǎng)度方向垂直。

進(jìn)一步的，所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件包括圓盤、兩個(gè)彈性件及兩根滑桿，所述櫓桿與所述圓盤固定連接，所述圓盤設(shè)有兩條軌道，所述滑桿的一端與所述櫓葉固定連接，所述滑桿的另一端嵌設(shè)在所述軌道內(nèi)且可沿軌道滑動(dòng)，所述彈性件分別與滑桿的另一端及圓盤固定連接。

進(jìn)一步的，兩個(gè)彈性件以所述圓盤的中心軸中心對(duì)稱。

進(jìn)一步的，所述軌道為弧形軌道，所述弧形軌道與所述圓盤的圓心構(gòu)成的圓心角的角度為0-30°。

進(jìn)一步的，所述圓盤的橫截面積大于所述通孔的橫截面積。

進(jìn)一步的，所述櫓葉的長(zhǎng)度方向與櫓桿的長(zhǎng)度方向一致的兩面分別為平面和曲面。

進(jìn)一步的，所述櫓桿所在位置為所述櫓葉的三個(gè)慣量主軸中慣量矩最小的軸的位置。

進(jìn)一步的，所述櫓桿的數(shù)量為2以上偶數(shù)根，2以上偶數(shù)根櫓桿對(duì)稱設(shè)置于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)。

本發(fā)明的有益效果在于：通過動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，櫓桿帶動(dòng)櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了人工櫓變成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的櫓推進(jìn)器，利用了櫓的滑水原理，相對(duì)人工櫓，提高了效率；將櫓葉與櫓桿采用柱鉸連接形式，使得櫓葉能繞櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在櫓桿的末端設(shè)置姿態(tài)調(diào)節(jié)組件，可以防止櫓葉從櫓桿中滑出，同時(shí)，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件與櫓葉柱鉸連接，使得櫓葉實(shí)現(xiàn)流速自適應(yīng)(根據(jù)流體的速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài))，從而使櫓葉與流體保持滑動(dòng)，減小形狀阻力，避免氣穴；在櫓葉的表面設(shè)置凹槽(瓦槽)，通過凹槽限制流體的流動(dòng)，減少流體的粘滯性，提高機(jī)械效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的櫓推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中A的放大圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的櫓推進(jìn)器中姿態(tài)調(diào)節(jié)組件的主視圖。

標(biāo)號(hào)說明：

1-櫓葉；2-櫓桿；3-姿態(tài)調(diào)節(jié)組件；31-圓盤；32-彈性件；33-滑桿；4-轉(zhuǎn)動(dòng)軸；5-凹槽。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵構(gòu)思：通過櫓桿與櫓葉采用柱鉸連接，并在櫓桿末端設(shè)置姿態(tài)調(diào)節(jié)組件，使得櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)起來的同時(shí)還可以根據(jù)流體速度改變姿態(tài)，確保櫓葉在流體中滑動(dòng)；通過在櫓葉上設(shè)置凹槽(瓦槽)減少櫓葉與流體之間的粘滯力。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3，一種櫓推進(jìn)器，包括櫓葉1、櫓桿2、姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3及由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸4，所述櫓葉1沿櫓葉1的長(zhǎng)度方向設(shè)有通孔，所述櫓桿2穿過所述通孔與所述櫓葉1柱鉸連接，所述櫓桿2的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸4固定連接，所述櫓桿2的另一端與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3固定連接，所述櫓葉1與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3柱鉸連接，所述櫓葉1的外表面設(shè)有2個(gè)以上凹槽5，所述凹槽5的長(zhǎng)度方向與所述櫓葉1的長(zhǎng)度方向垂直。

本發(fā)明的工作原理：根據(jù)伯努利定律，

式中P、ρ、v分別表示流體的壓強(qiáng)、密度和速度，h表示高度(深度)，g表示重力加速度，C為常數(shù)。螺旋槳在水中效率低的主要原因是推水，由于流體變形所需的剪切力非常小，導(dǎo)致水被推后容易形成湍流、渦流，導(dǎo)致螺旋槳推水效率低。而本發(fā)明利用了櫓的原理，采用滑水(伯努利定律)而非推水(牛頓第三定律)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，櫓桿一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，櫓桿繞轉(zhuǎn)動(dòng)主軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，櫓葉與櫓桿柱鉸聯(lián)結(jié)，櫓葉隨櫓桿一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，櫓葉也繞櫓桿產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件安裝于櫓桿的末端，可以防止櫓葉繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從櫓桿上滑落，同時(shí)，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件通過與櫓葉柱鉸連接來調(diào)節(jié)櫓葉的姿態(tài)，以保持櫓葉在流體中滑動(dòng)，減小形狀阻力，避免氣穴現(xiàn)象的出現(xiàn)；櫓葉外面設(shè)置的凹槽(瓦槽)，利用凹槽限制流體的流動(dòng)，而減少流體與櫓葉之間的粘滯力，與鯊魚皮的結(jié)構(gòu)功能類似，提高機(jī)械效率。

從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，櫓桿帶動(dòng)櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了人工櫓變成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的櫓推進(jìn)器，利用了櫓的滑水原理，相對(duì)人工櫓，提高了效率；將櫓葉與櫓桿采用柱鉸連接形式，使得櫓葉能繞櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在櫓桿的末端設(shè)置姿態(tài)調(diào)節(jié)組件，可以防止櫓葉從櫓桿中滑出，同時(shí)，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件與櫓葉柱鉸連接，使得櫓葉實(shí)現(xiàn)流速自適應(yīng)(根據(jù)流體的速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài))，從而使櫓葉與流體保持滑動(dòng)，避免氣穴；在櫓葉的表面設(shè)置凹槽(瓦槽)，通過凹槽限制流體的流動(dòng)，減少流體的粘滯性，提高機(jī)械效率。

進(jìn)一步的，所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3包括圓盤31、兩個(gè)彈性件32及兩根滑桿33，所述櫓桿2與所述圓盤31固定連接，所述圓盤31設(shè)有兩條軌道，所述滑桿33的一端與所述櫓葉1固定連接，所述滑桿33的另一端嵌設(shè)在所述軌道內(nèi)且可沿軌道滑動(dòng)，所述彈性件32分別與滑桿33的另一端及圓盤31固定連接。

所述彈性件32為條狀，所述彈性件的一端固定在所述圓盤31內(nèi)，所述彈性件32的另一端與所述滑桿33的另一端固定連接。

由以上描述可知，圓盤與櫓葉柱鉸聯(lián)結(jié)，圓盤與櫓桿固結(jié)，由此防止櫓葉從櫓桿中滑落，同時(shí)允許櫓葉繞櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)桿與櫓葉固結(jié)，滑動(dòng)桿在圓盤的軌道內(nèi)滑動(dòng)，軌道的幾何尺寸限定櫓葉滑動(dòng)的范圍，彈性件一端與圓盤固結(jié)，另一端與嵌入軌道的滑動(dòng)桿固結(jié)，彈性件具有的裝配張力可使櫓葉的平面與櫓桿垂直，同時(shí)隨著流速的改變，滑動(dòng)桿可在圓盤的軌道內(nèi)滑動(dòng)，滑動(dòng)桿帶動(dòng)櫓葉改變姿態(tài)，使其保持在流體中的滑動(dòng)。

進(jìn)一步的，兩個(gè)彈性件32以所述圓盤31的中心軸中心對(duì)稱。

由以上描述可知，兩個(gè)彈性件以所述圓盤的中心軸中心對(duì)稱，使得一個(gè)彈性件可以牽制櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述軌道為弧形軌道，所述弧形軌道與所述圓盤31的圓心構(gòu)成的圓心角的角度為0-30°。

由上述描述可知，控制弧形軌道與圓盤的圓心構(gòu)成的圓心角的角度，可以使櫓葉更加有效轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述圓盤31的橫截面積大于所述通孔的橫截面積。

由上述描述可知，圓盤的橫截面積大于通孔的橫截面積可以防止櫓葉從櫓桿上滑落。

進(jìn)一步的，所述櫓葉1的長(zhǎng)度方向與櫓桿2的長(zhǎng)度方向一致的兩面分別為平面和弧面。

由上述描述可知，櫓葉與櫓桿長(zhǎng)度方向一致兩面分別為直面和弧面，使得櫓葉的直面與弧面的流速不同而產(chǎn)生動(dòng)力。

進(jìn)一步的，所述櫓桿2所在位置為所述櫓葉1的三個(gè)慣量主軸中慣量矩最小的軸的位置。

進(jìn)一步的，所述櫓桿2的數(shù)量為2以上偶數(shù)根，2以上偶數(shù)根櫓桿2對(duì)稱設(shè)置于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸4的兩側(cè)。

實(shí)施1

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3，一種櫓推進(jìn)器，包括櫓葉1、櫓桿2、姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3及有動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸4，所述櫓葉1沿櫓葉1的長(zhǎng)度方向設(shè)有通孔，所述櫓桿2穿過所述通孔與所述櫓葉1柱鉸連接，所述櫓桿2的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸4固定連接，所述櫓桿2的另一端與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3固定連接，所述櫓葉1與所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3柱鉸連接，所述櫓葉1的外表面設(shè)有2個(gè)以上凹槽5，所述凹槽5的長(zhǎng)度方向與所述櫓葉1的長(zhǎng)度方向垂直。

所述姿態(tài)調(diào)節(jié)組件3包括圓盤31、兩個(gè)彈性件32及兩根滑桿33，所述櫓桿2與所述圓盤31固定連接，所述圓盤31設(shè)有兩條軌道，所述滑桿33的一端與所述櫓葉1固定連接，所述滑桿33的另一端嵌設(shè)在所述軌道內(nèi)且可沿軌道滑動(dòng)，所述彈性件32的一端固定在所述圓盤31內(nèi)，所述彈性件為條狀，所述彈性件32的另一端與所述滑桿33的另一端固定連接；兩個(gè)彈性件32以所述圓盤31的中心軸中心對(duì)稱；所述軌道為弧形軌道，所述弧形軌道與所述圓盤31的圓心構(gòu)成的圓心角的角度為0-30°，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)；所述櫓葉1的長(zhǎng)度方向與櫓桿2的長(zhǎng)度方向一致的兩面分別為平面和弧面；所述櫓桿2所在位置為所述櫓葉1的三個(gè)慣量主軸中慣量矩最小的軸的位置；所述櫓桿2的數(shù)量為2以上偶數(shù)根，2以上偶數(shù)根櫓桿2對(duì)稱設(shè)置于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸4的兩側(cè)。

當(dāng)然同一平面上可設(shè)計(jì)一對(duì)或多對(duì)櫓桿2在轉(zhuǎn)動(dòng)軸4上，櫓桿2與櫓葉1柱鉸連接，同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上也可設(shè)計(jì)多層櫓桿2，櫓桿2與櫓葉1柱鉸連接，櫓推進(jìn)器順時(shí)針或逆時(shí)針成對(duì)裝配。

當(dāng)用于航運(yùn)時(shí)，在空氣中，櫓葉1的凹槽5會(huì)形成以轉(zhuǎn)動(dòng)軸4為圓心的同心圓，兩對(duì)櫓推進(jìn)器可以實(shí)現(xiàn)垂直升降，且起飛時(shí)不會(huì)出現(xiàn)塵土飛揚(yáng)，成對(duì)的櫓推進(jìn)器可無需直升機(jī)的尾槳，配對(duì)的櫓推進(jìn)器相向轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以形成“力矩陀螺”提高整個(gè)飛行器的穩(wěn)定性，改變轉(zhuǎn)動(dòng)軸的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)流速自適應(yīng)，即可實(shí)現(xiàn)飛行；當(dāng)用于水運(yùn)時(shí)，櫓葉1上的凹槽5垂直于櫓桿2，櫓葉1通過改變姿態(tài)始終保持滑水狀態(tài)，提高櫓推進(jìn)器效率。

綜上所述，本發(fā)明提供的櫓推進(jìn)器，通過動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，櫓桿帶動(dòng)櫓葉轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了人工櫓變成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的櫓推進(jìn)器，利用了櫓的滑水原理，相對(duì)人工櫓，提高了效率；將櫓葉與櫓桿采用柱鉸連接形式，使得櫓葉能繞櫓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在櫓桿的末端設(shè)置姿態(tài)調(diào)節(jié)組件，可以防止櫓葉從櫓桿中滑出，同時(shí)，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件與櫓葉柱鉸連接，姿態(tài)調(diào)節(jié)組件對(duì)櫓葉形成一對(duì)力偶，使得櫓葉實(shí)現(xiàn)流速自適應(yīng)(根據(jù)流體的速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)姿態(tài))，從而使櫓葉與流體保持滑動(dòng)，避免氣穴；在櫓葉的表面設(shè)置凹槽(瓦槽)，通過凹槽限制流體的流動(dòng)，減少流體的粘滯性，提高機(jī)械效率；櫓葉的一面為直面，另一面為弧面，使得櫓葉的直面與弧面的流速不同而產(chǎn)生動(dòng)力。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。