伞式推进器 本发明涉及船舶航行应用的一种新型推进器。
当今国内外船舶航行推进器仍为螺旋桨推进器。这种推进器结构简单，体积小，但推力小，航行速度慢。长期的实践证明，螺旋桨推进器具有很大的局限性，难于提高航行速度。此外，螺旋桨推进器易被水中的藤、草类等绞缠，影响使用效果，甚至产生故障。
本发明之目的在于主要为船舶航行提供一种新型高效推进器—伞式推进器，以取代传统的螺旋桨推进器。这种新型推进器能克服传统的螺旋桨推进器的缺点，并且不象螺旋桨推进器那样具有局限性，在动力不变的前提下，使船舶航行速度大幅度提高(提高1～5倍)。
本发明为一种伞式推进器，其结构包括：支架4及固装在支架4上的轴承9和12，偏心轮轴10和固装在偏心轮轴10上的偏心轮8，动力齿轮6(或皮带轮)，偏心轮轴10与支架4相连接的轴承5以及由框架11，固装在框架11两头的轴承7和框架11刚性连接的外套管15，装配在外套管15里面的内套管16，用铰链18连接在内外套管端盖上的支撑杆20和伞骨19及伞骨19，支撑杆20和尼龙胶布14组装成的伞具等构成的主体部件。
附图说明：
图1—伞式推进器和舵叶在船体地位置及分布
示意图。
图2—伞式推进器和舵叶在船体后视的分布示
意图。
图3—伞式推进器结构原理示意图(主视图)。
图4—伞骨及尼龙线分布示意图。
图5—图3(主视图)俯视示意图。
图6—图3(主视图)左视示意图。
图7—A～A剖视示意图。
以上各附图均未按比例画。
本发明伞式推进器是这样实现的：
如图1，3，5，6，所示，将一支架4固定在船体1的后端的中间位置(或按需要固定在别的地方)在支架4上的适当位置固装两组(每组4只)滚柱轴承9和12及一偏心轮轴10，偏心轮轴10的两端均装有轴承5与支架4连接，在偏心轮轴10上的适当位置固装一偏心轮8和一动力齿轮6(或皮带轮)，在框架11的两头各固装一滚柱轴承7，在框架11的一端刚性连接一外套管15，在外套管15里面装有一可以移动的内套管16，在内外套管的另一端均固装一端盖21和17，在外套管端盖17上用铰链18连接伞骨19，在内套管端盖21上用铰链18连接支撑杆20，在伞骨19的适当位置以铰链18连接支撑杆20的另一头，形成伞具的骨架。在伞具骨架的表面和外套管15的表面均用尼龙胶布14包裹，伞骨两面的尼龙胶布14将尼龙线22夹在中间并缝成一体，并在外套管15通入船体1处采用底层与表层均用橡胶板13将外套管15表面的尼龙胶布14夹在中间固紧在船体1外墙的入口处，以防止水渗漏进船体1里面。由框架11，内外套管16和15及其端盖21和17，支撑杆20和伞骨19及尼龙胶布14等组装成一个独立部件(称之为主体部件)。将主体部件安装在支架4上，即将框架11两头的轴承7与偏心轮8相接触，支架4上的两组滚柱轴承9和12刚好支撑并约束主体部件(如图3，6，7所示)。偏心轮轴10和偏心轮8在框架11的中间并且可以作旋转运动，通过偏心轮8的挤推力作用实现主体部件的往复直线运动。
本发明伞式推进器是这样工作的：
如图3所示，由发动机带动动力齿轮6(或皮带轮)转动，偏心轮轴10和偏心轮8即同时转动，偏心轮8转动的挤推力通过固装在框架11两头的滚柱轴承7迫使在支架4上固装的轴承组9和12支撑和约束下的主体部件作往复直线运动【伞具在介质(水或空气)阻力作用下及时张开与收拢】对船体1产生间断性推力。由于上下两个偏心轮8的偏心位置正好相反(如图3，5所示)，从而使两个主体部件作方向相反的往复直线运动，即一个为进程时，另一个则为回程。偏心轮轴10每转一周，每一个偏心轮8都迫使所在的主体部件完成一次往复直线运动(注：也可以用曲柄连杆机构实现主体部件的往复直线运动)。偏心轮轴10每转一周总有一个主体部件在推动船体1前进(可以说推动船体1前进是连续性的)，实现船舶的航行。
随着船体1吃水深浅的不同，可分为三种情况：一是两个伞式推进器的伞具完全浸在水中则推动船体1前进的力可视为连续的，较均匀的；二是如果上面一个伞式推进器的伞具部分浸在水中则推动船体1前进的力大小相间；三是如果上面一个伞式推进器的伞具完全裸露在水面上则推动船体1前进的力较第二种情况更为明显的大小相间。全裸在水面上的伞具也同样能对船体1产生推力，因为伞具同样能及时张开与收拢，只是介质由水换成了空气阻力变小，所产生的推力也变小而已。总之，不管船体1的吃水深浅如何，始终有一个推进器的伞具完全浸在水中。对船体1前进的推力是否均匀对船舶航行是无关紧要的。
伞式推进器较螺旋桨推进器有显著进步：
螺旋桨推进器的工作原理和电风扇是一样的，电风扇已众所周知。螺旋桨对船体能产生推力是由于叶片和旋转轴有一夹角，并且这一夹角必须适当。当夹角为90°时即叶片和旋转轴相互垂直时，叶片的吃水量为零，叶片在原地空转，对船体不产生推力，螺旋桨的旋转阻力最小；当夹角为0°时，即叶片和旋转轴平行时。叶片的吃水量最大，但对船体前进不产生推力，而且螺旋桨的旋转阻力最大，白白地浪费动力。由此可见，夹角必须大于0°小于90°才能对船体前进产生推力。夹角由大到小，叶片的吃水量则由小到大，叶片受到阻力即叶片产生的推力由小到大。这里必须明确地指出，叶片吃水产生的推力并非等于对船体前进的推力，对船体前进的推力是叶片产生的推力的一部分，即是一个分力，这个分力始终小于叶片产生的推力。显然，夹角由大到小，叶片产生的推力则由小到大而对船体前进的推力所占叶片产生推力的百分比由大到小。所以夹角必须适当，既要考虑到叶片的吃水量又要考虑到分力所占的百分比，这是一对矛盾，这就是螺旋桨推进器具有很大局限性的主要原因。其次，螺旋桨的叶片一般为三片，均匀分布在同一园周上，叶片之间须有适当的空隙，以便介质(水)的及时补充，这就是说叶片的工作面积有限，这也是螺旋桨推进器局限性的一个方面。再说螺旋桨的转速也不能无限制地提高，转速高了，叶片间的间隙就得加大，这样就减少了叶片的工作面积。所以说螺旋桨推进器推力小，航行速度慢，具有很大的局限性。综上所述，螺旋桨推进器对动力的利用率不高。这就是螺旋桨推进器存在的实质性问题。
伞式推进器能克服螺旋桨推进器的缺点，不存在螺旋桨推进器那样的局限性问题：
第一、伞式推进器效率高，伞具所产生的推力全部为船体前进的推力，不存在分力的问题；
第二、伞式推进器往复直线运动的行程较长在同样一转的情况下其行程比螺旋桨三片叶片吃水宽度之和大得多。从吃水量来说，同样一转，伞式推进器进程时伞具从张开到收拢这一段近似园柱体水量比螺旋桨三片叶片吃水量之和要大得多；
第三、伞式推进器的伞具不象螺旋桨的叶片之间留有空隙，它是封闭的，其工作面积(指伞具张开的投影面积，不是指推水的表面积)比螺旋桨三片叶片之和要大得多，并且具有充分的时间补充介质(水或空气)便于提高往复运动速度；
第四、提高伞式推进器的效率的几个途径的独立性强：一是增加往复行程的距离；二是增加工作面积；三是提高往复运动的速度。这三个方面可同时增加，也可以单独增加其中的一个或二个方面。
几点说明：
第一、伞式推进器效率高，工作可靠。
如图3所示，偏心轮8每转一周推进器主体部件作一次往复直线运动，主体部件开始作进程运动时，外套管15前进，内套管16还未受到推力，由于介质(水或空气)的阻力而静止不前，伞具便即时张开，等外套管15前进到伞具完全张开时，内套管16也正好受到框架11的推力便和外套管15一齐作进程运动。在主体部件开始作回程时，内套管16未受到回程拉力，在介质(水或空气)的阻力作用下伞具即时收拢，这时内套管16受到外套管15的拉力便一齐作回程运动。由于介质(水或空气)阻力的作用伞具即时张开与收拢，工作可靠。在空气中由于运动速度快，伞具同样能及时张开与收拢。此外，在结构上加以控制，伞具在没有介质阻力作用的情况下也同样能即时张开与收拢(图中未画出控制结构)。
第二、伞式推进器结构简单，工艺要求低，容易制造，支架4和框架11均可焊接配装而成(可用角铁焊接，但与轴承9和12接触的轨道要求平直，光滑需上机床加工，偏心轮8在不影响强度的前提下应除去不必要部分以减少其质量，偏心轮轴10与偏心轮8最好采用花键装配，除偏心轮轴10两头轴承5外，其他轴承可用机床或汽车大修中换下来的(报废)轴承，这种轴承在这种地方还可以用相当长的时间。伞骨19数量以12根为宜，并且在伞骨之间，支撑杆之间均用适当数量的尼龙线22连接(如图4所示)伞具的制作可参照晴雨布伞的铰链连接办法。伞式推进器开发费用低几千元即可，旧船改造也容易，工作量小。(注不会给舵叶带来影响)。
第三、某些部位的润滑问题，伞具的铰链18和内外套管的磨擦部位的润滑可在制作时一次性加够润滑剂，其他部位可定时加润滑油。
第四、如图3，5所示由于两个偏心轮8的位置正好相反，相距较近，作旋转运动时其质量惯性力大小相等，方向相反，相互抵消，运动平稳，即使有点振动，对在水上航行无关紧要。
零件序号： 1—船体 2—伞式推进器 3—舵叶 4—支架 5—轴承 6—动力齿轮(或皮带轮) 7—轴承 8—偏心轮 9—轴承 10—偏心轮轴11—框架 12—轴承 13—橡胶板14—尼龙胶布 15—外套管16—内套管 17—外套管端盖 18—铰链19—伞骨 20—支撑杆 21—内套管端盖22—尼龙线