一种转轴结构及采用该转轴的轮缘推进器制造技术

本发明专利技术公开了一种转轴结构及采用该转轴的轮缘推进器，所述转轴呈中空、喇叭状结构，包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；大端部内腔前段用于固定安装螺旋桨，后段设有整流片的容纳腔；转轴旋转时，螺旋桨促使流体从大端部进入，安装在螺旋桨后端的整流片吸收流体中涡能，将其转化为推力，根据文丘里原理，流体经过渐变部增压提速后从小端部喷出。本发明专利技术所涉及的转轴结构利用文丘里效应提高了流体喷射推进效率；而采用该转轴的轮缘推进器结合转轴及螺旋桨的结构特点，极好地解决了轮缘推进器中大功率的驱动装置安装空间狭小及管道中流体涡能利用的问题，既保证轮缘推进器小体积的同时，又极大地提高了其推进功率及推进效率。

【技术实现步骤摘要】
一种转轴结构及采用该转轴的轮缘推进器
本专利技术属于流体轮缘推进器领域，尤其涉及一种利用文丘里效应而设计的高推进效率的转轴结构及一种利用该转轴的结构特点而设计的大功率轮缘推进器
技术介绍
轮缘推进器分为无毂和有毂两种形式。目前为减小阻力和解决杂物或线缆缠绕的问题，多采用无毂的形式。该种轮缘推进器转轴呈圆柱形，螺旋桨桨叶内置在转子中，电机驱动装置安装在壳体与转轴之间，从整体结构上不难发现，其电机驱动装置的安装空间极其有限，而电机的功率与体积有直接的关系，为了减少水阻，又需要转轴到壳体之间的厚度尽可能薄，进一步限制了电机驱动装置的安装空间，因此轮缘推进器功率也受到极大的限制，成为限制轮缘推进系统大功率化的关键技术瓶颈之一；且在单螺旋桨推进系统中，螺旋桨尾流中的涡动能量没能被很好地利用，无法转化为有效的推进动力，同时还产生了倾倒力矩，影响推进器的平稳性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用文丘里效应而设计的高推进效率的转轴结构及一种利用该转轴的结构特点而设计的大功率轮缘推进器。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种转轴结构，所述转轴呈中空、喇叭状结构，包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部内腔前段用于固定安装螺旋桨，后段设有整流片的容纳腔；转轴旋转时，螺旋桨促使流体从大端部进入，安装在螺旋桨后端的整流片吸收流体中涡能，将其转化为推力，根据文丘里原理，流体经过渐变部增压提速后从小端部喷出；其有益效果在于:所述转轴呈中空、喇叭状的结构，在运行过程中，流体从大端部进入，经过渐变部，速度因为涌流截面积变化地关系而上升，在最窄处时，速度达到最大化，静态压力达到最小化，使得流体从小端部高速喷出，通过利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率；所述大端部后段设有整流片的容纳腔，具体在推进器应用中，所述整流片能迅速地将流体中有害的涡能转化为向后的动能，增大推进器的推力，而将整流片置于大端部，可拥有充足大的空间，使得整流片吸收流体涡能的有效面积达到最大化，进一步提高能量利用率，增大推进效率；特别需要指出的是，转轴的喇叭状结构，极大地增大了驱动装置的安装空间；由于管径收缩会增加流体阻力，为使推进效率达到最大化，所述大端部内径与小端部内径比值应处在1.8～1.4之间。优选地，所述小端部内壁直径从里到外依次增大，呈锥形结构；其有益效果在于：管道阻力与管道直径呈反比，小端部内壁直径从里到外依次增大，可降低小端部内壁的水阻，在推进器中应用时，可增大推进器的推力，进一步提高推进器效率。优选地，所述螺旋桨与大端部为可拆式连接，大端部内圆上设有键槽；其有益效果在于：螺旋桨属于高负荷运动部件，需要定期保养维护，且其结构形式复杂，可拆卸的设计大大降低了与转轴一体化制作的难度，且更加方便保养维护；在螺旋桨旋转的过程中，需要承受较大的扭矩，所述键槽为所需承担的扭矩提供支撑。进一步地，所述键槽截面呈半圆结构；其有益效果在于：半圆结构可以简化车、铣加工的难度，有合适铣刀可供直接选择，降低了制作成本。优选地，所述大端部内圆设有卡槽，所述螺旋桨通过设置在卡槽内的卡环固定；其有益效果在于：在螺旋桨旋转过程中，流体被向后推出，此时螺旋桨亦需要承受较大的径向反作用力，所述卡环为所需承担的反作用力提供支撑。优选地，所述转轴上设有散热结构；其有益效果在于，在电机定子运行过程需要散发大量的热量，若不及时散热，为影响电机的性能，严重的情况下可能会绕掉线圈，正好在电机运转时，转轴会高速旋转带动螺旋桨，在螺旋桨推动的作用下，大量流体会从流道中经过，可带走大部分热量，转轴上可设置增大散热接触面积的散热结构，尤其是渐变部作为完成文丘里效应的重要组成部分，在其上设置凹槽或者叶片等散热结构，不但可增大转轴与空气的接触面积，还可加速电机内部热空气流动，大大提高散热效率。优选地，所述小端部上设有用于定位转子的第一台肩，大端部设有用于定位轴承组件的第二台肩；其有益效果在于：方便装配过程中转子及轴承的安装定位，减小装配难度，提高装配效率。一种轮缘推进器，包括有壳体及权利要求1～5所述任意一种转轴，所述转轴通过轴承固定在壳体两侧的端盖中，所述转轴大端部固定安装有螺旋桨，转轴与壳体之间安装有驱动装置，所述驱动装置用于提供动力，带动转轴旋转；其有益效果在于：众所周知，驱动装置地功率与体积有很大的关系，尤其是电机，电机体积越大，所能提供的功率也就越大，该轮缘推进器结合转轴的结构特点，极好地解决了轮缘推进器中大功率的驱动装置与有限的安装空间之间的矛盾，在保证轮缘推进器小体积的同时，大大提高了其推进功率及推进效率。进一步优选地，所述驱动装置为电动机，所述电动机均布在壳体上，通过传动齿轮驱动转轴旋转；其有益效果在于：电动机作为一种将电能转化为机械能的装置，相较于内燃机这种将化学能转化为机械能的设备，具有结构简单，控制便捷，无污染等特点。进一步优选地，所述螺旋桨由若干轮缘桨片拼装组合而成；其有益效果在于：单个的轮缘桨片制作更加方便，减低螺旋桨的制作难度，节省制作成本。进一步优选地，所述螺旋桨后端设有整流片，所述整流片通过贯穿螺旋桨中心通道的连杆固定在导流罩上，所述导流罩固定安装在壳体上；其有益效果在于：经过螺旋桨的流体除了向后的运动以外，还有一个相对于转轴中心旋转的运动，这种流体的旋转运动是有害的，使得船体有一个倾倒力矩，而且旋转运动也会消耗电机的一部分功率。所述整流片结合螺旋桨的结构特征，巧妙地在旋转运动状态下的螺旋桨与转轴之间布置，使得流体的旋转运动全部转换成向后的运动，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证轮缘推进器运行的平稳性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、转轴利用文丘里效应增大了出水口的喷射速度，提高了推进效率，2、轮缘推进器利用转轴的结构特征，将电机部分布置在小端部与壳体之间的空间种，大大增加了电机的安装空间，提高了轮缘推进器的功率；3、轮缘推进器采用可拆卸的螺旋桨便于制作及维护，节约了制作及保养成本；4、该轮缘推进器结合螺旋桨的结构特征，巧妙地在螺旋桨与转轴之间布置了整流片，整流片的设计使得流体在旋转运动过程中涡动能量全部转换成推进动力，提高了推进效率，同时消除了倾倒力矩，保证轮缘推进器运行的平稳性。附图说明图1为实施例一中所述转轴的结构示意图；图2为实施例二中所述转轴的结构示意图；图3为实施例三中所述轮缘推进器的结构示意图；图4为实施例三中所述组合轮缘式螺旋桨的结构示意图；图5为实施例三中所述整流片的结构示意图；图6为实施例三中所述导流罩的结构示意图；图7为实施例四中所述轮缘推进器的结构示意图；图中：1、转轴；2、传动齿轮；3、电动机；4、壳体；5、轴承；6、密封件；7、螺旋桨；71、凸条；8、卡环；9、整流片；10、连杆；11、大端部；11-1、键槽；11-2、卡槽；11-3、第二台肩；12、渐变部；12-1、散热槽；13、小端部；13-1、第一台肩；14、导流罩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转轴结构，其特征在于：所述转轴呈中空、喇叭状结构，包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部内腔前段用于固定安装螺旋桨，后段设有整流片的容纳腔；转轴旋转时，螺旋桨促使流体从大端部进入，安装在螺旋桨后端的整流片吸收流体中涡能，将其转化为推力，根据文丘里原理，流体经过渐变部增压提速后从小端部喷出。/n

【技术特征摘要】
1.一种转轴结构，其特征在于：所述转轴呈中空、喇叭状结构，包括有大端部、小端部及连接大端部与小端部之间的渐变部；所述大端部内腔前段用于固定安装螺旋桨，后段设有整流片的容纳腔；转轴旋转时，螺旋桨促使流体从大端部进入，安装在螺旋桨后端的整流片吸收流体中涡能，将其转化为推力，根据文丘里原理，流体经过渐变部增压提速后从小端部喷出。


2.根据权利要求1所述的一种转轴结构，其特征在于：所述小端部内壁直径从里到外依次增大，呈锥形结构。


3.根据权利要求1所述的一种转轴结构，其特征在于：所述螺旋桨与大端部为可拆式连接，大端部内圆上设有键槽。


4.根据权利要求3所述的一种转轴结构，其特征在于：所述大端部内圆设有卡槽，螺旋桨通过设置在卡槽内的卡环固定。


5.根据权利要求1所述的一种转轴结构，其特征在于：所述转轴上设有散热结构。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王前进，
申请(专利权)人：武汉波依迈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42