流桨推进器制造技术

本发明专利技术是一种流体喷射推进装置，通过对喷射口和喷射方式的特殊设计，使喷射出的高速射流能快速裹挟更多的周围流体一起向后方移动，并通过特殊设计的整流锥和涵道来提供推动力，从而替代现有的固体螺旋桨或者风扇推进方式。具有角动量更低便于操纵，和对周围环境更友好等优势。等优势。等优势。

【技术实现步骤摘要】
流桨推进器


[0001]本专利技术涉及用流体作为介质的推进装置，属于机械


技术介绍

[0002]目前已为公众所知的以流体作为介质的推进装置是以螺旋桨推进的装置或者是用火箭射流推进的装置。在火箭推进装置中存在效率低下的问题，在螺旋桨推进装置中螺旋桨本身会带来多种问题。比如在水中使用螺旋桨时的气蚀问题，效率低下问题，在空气中使用螺旋桨时螺旋桨的翼尖失速问题，螺旋桨的直径和速度两难兼顾的问题，螺旋桨难以制造的问题。当在涵道中使用射流推进时，射流直径和涵道内直径不能有较大差别和涵道本身阻力之间的两难兼顾问题，以及在涵道中使用螺旋桨时，涵道阻力和效率增加之间的两难兼顾问题等。
[0003]针对上述问题提出了本专利技术。

技术实现思路

[0004]流桨推进器，是用流体作为介质替代固体桨叶的技术，其技术原理是：至少有一个流体喷射口向涵道内喷射流体，所述流体喷射口的后方至涵道出口处有一个喷射范围，所述喷射范围是指在工作状态下所述流体喷射口能喷射到的所有空间范围，所述喷射范围中至少有20％没有被所述流体喷射口持续喷射，其表现为所述流体喷射口在一定角度范围内不断变化喷射方向，或者持续变化喷射角度，其目的是将喷射口后方的流体快速卷入。其技术特征是：至少包含一个向涵道内喷射流体的喷射口，所述喷射范围内至少有这样一个区域，从流体喷射口喷射出的高速流体间歇性的通过该区域，使周围的低速流体能通过该区域被高速流体吸入，高速流体通过该区域两次的间隔时长应当足够周围的低速流体去填充该区域。其中优选的是喷射范围中至少有60％没有被所述流体喷射口持续喷射。
[0005]本专利技术中所称喷射口能喷射到的空间范围是指：工作状态下喷射口中喷射出的流体能到达且不超过涵道末端的所有空间。本专利技术中所称非持续性喷射是指：在工作状态下从喷射口喷射出的高速流体没有一直充满所述喷射范围。本专利技术中所称喷射范围中至少有20％没有被所述流体喷射口持续喷射是指：在工作状态下所述喷射范围内最少有20％的空间没有被喷射口喷射出的流体持续充满。本专利技术中所称喷射范围中至少有60％没有被所述流体喷射口持续喷射是指：在工作状态下所述喷射范围内最少有60％的空间没有被喷射口喷出的流体持续充满。
[0006]本专利技术流体推进器的实现方法为所述流体喷射口间歇性的喷射，或者是所述流体喷射口中喷射出的高速流体在一定角度范围内不断变化喷射方向，使所述高速流体在较短距离内与周围的流体混合，并因此产生推力，或者使用所述推力来推动装置向流体流动的相反方向运动。其中优选的是，在涵道的轴向剖面中，喷射口喷射方向连续变化，所述喷射方向变化范围小于180
°
且大于20
°
，作为一种选择，喷射口喷射方向的变化范围小于120
°
且大于60
°
。当使用间歇性喷射的方法时，喷射角度大于20
°
且间歇性喷射的频率低于20千赫
兹，其中优选的是高速流体的喷射频率低于10千赫兹，喷射角度大于40
°
且小于120
°
。本专利技术中所称喷射角度是指以不同角度离开喷射口的流体轨迹在喷射口附近所形成的最大夹角。
[0007]具体设计方法包括但不限于以下方案：第一方案是高速流体喷射口位置不断变化；第二方案是高速流体喷射口所朝向的方向不断变化；第三方案是高速流体喷射口内有两个方向或者多个方向的来流，且所述来流的流量或者强弱不断变化，第四方案是有一个或多个高速流体喷射口为间歇性喷射，采用以上四个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。其共同特征是，在高速流体喷射口后方至少有这样一个区域，所述区域的径向面积不小于喷射口面积的20％，在所述区域中，喷射口喷出的高速流体间歇性的通过该区域，其中优选的是高速流体通过该区域的频率符合以下公式：f≤V/s，其中f是频率，V是音速，s是喷射口后方的流体在与高速流体接触前所需位移的最大距离。
[0008]与已知的涵道风扇或者涵道引流器不同，本专利技术提出的流桨推进器能在较短距离内使高速射流的动能直接转换为周围流体低速的动能，从而提高效率。与已知的射流加涵道推进器想比，本专利技术射流喷口的截面积可以比涵道的截面积小2倍以上，且涵道长度更短，减少了涵道摩擦力，因而提高了效率。
[0009]本专利技术流桨推进器的主要优势是，替代了固体桨叶的射流没有螺旋桨的气蚀、翼尖失速和难于制造等问题，在水中使用时气蚀只发生在射流喷口附近，射流喷口比螺旋桨更容易更换也更容易制造，因此使用成本更低。使用流体替代固体桨叶没有桨叶碰撞问题，从而使涵道的形状可以有更多选择，且涵道的直径也可以设计成可变的以适应不同的工作状态，同时，没有了暴露在外的像刀片一样的固体螺旋桨，对使用环境也更为友好。因此，可以根据本专利技术公开的技术来设计出多种推进装置，并使用在多种应用场合。
[0010]为实现本专利技术所提出通过向涵道内射入非平滑的高速流体，将涵道周围流体快速卷入高速流体的目的，可以对喷射口的设计提出以下方案。所述喷射口的设计方案包括但不限于以下方案：第一方案是，喷射口为非圆形且能自转，并且在自转的过程中能将周围的流体卷入；第二方案是，多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射头可围绕轴心旋转，第二方案中优选的是喷射口之间间隔的距离大于0.3倍喷射口的宽度，目的是满足公式：f≤V/s，能卷入更多的周围流体，所述喷射口的宽度是指喷射口在涵道径向剖面中呈现的最大宽度；第三方案是，多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射口的喷射方向为螺旋线的切线且喷射口喷出高速流体的反作用力可以使喷射头自转；第四方案是多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射头可旋转，所述可旋转喷射头中包括泵或者压缩机，所述压缩机或者泵的动力来源包括喷射高速流体所产生的反作用力，第五方案是在第四方案基础上的改进，其中的改进方案是压缩机或者泵通过减速机与喷射头连接，压缩机的转速大于喷射头的转速，采用以上五个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。
[0011]本专利技术的流桨推进器，当涵道内射入的流体在涵道的轴向剖面上不平滑时，或者是同一个涵道内射入多个方向的高速流体时，涵道内会出现回流区，或者是回转涡流，该回流出现的位置通常在不同方向射入流体的交汇处，或者是流体分叉流动的位置，为了充分利用回流的推动力，本专利技术提出以下方案：高速流体喷口后方包含有整流锥，整流锥的设计方案包括但不限于以下方案，第一方案是所述整流锥有一端朝向流体通道中流体的流出方向，所述朝向流出方向的这一端包含了垂直于流向的平面或者包含了内凹的形状；第二方
案是所述整流锥的安装位置在回流前方；第三方案是整流锥为圆锥形或者整流锥的轴向截面包括锥面，采用以上三个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。当回流处于靠近涵道的位置时，涵道在该位置是扩张的。
[0012]本专利技术的第一目的是：提供一种效率更高的推进装置，本专利技术的第二目的是：将本专利技术的流桨推进器应用在移动机械装置中，进一步明确本专利技术在应用中的优势。
[0013]下面参照附图，具体说明本专利技术流桨推进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.流桨推进器，其特征是：至少有一个流体喷射口向涵道内喷射流体，所述流体喷射口的后方至涵道出口处有一个喷射范围，所述喷射范围是指在工作状态下所述流体喷射口中喷射出的流体能到达的所有空间范围，所述喷射范围中至少有20％没有被所述流体喷射口持续喷射，其表现为在工作状态下所述喷射范围内最少有20％的空间没有被喷射口喷射出的流体持续充满，目的是使所述喷射口喷射出的流体在较短距离内与周围的流体混合，并因此产生推力使流桨推进器向流体流动的相反方向运动。2.根据权利要求1中所述的流桨推进器，其特征是：喷射口在喷射范围内非持续性喷射的设备的设计方法包括以下方案：第一方案是流体喷射口位置连续变化；第二方案是流体喷射口所朝向的方向不断变化；第三方案是所述喷射口内有两个方向或者多个方向的来流，且所述来流的流量或者强弱不断变化；第四方案是有一个或多个流体喷射口以低于20千赫兹的频率间歇性喷射，采用以上四个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。3.根据权利要求1中所述的流桨推进器，其特征是：所述喷射口的设计方案包括以下方案：第一方案是，喷射口为非圆形且能自转，并且在自转的过程中能将周围的流体卷入；第二方案是，多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射头可围绕轴心旋转，第二方案中包括喷射口之间间隔的距离大于0.3倍喷射口的宽度，所述喷射口的宽度是指喷射口在涵道径向剖面中最大宽度；第三方案是，多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射口的喷射方向为螺旋线的切线且喷射口喷出高速流体的反作用力可以使喷射头自转；第四方案是多个喷射口安装在一个喷射头上，喷射头可旋转，所述可旋转喷射头中包括泵或者压缩机，所述压缩机或者泵的动力来源包括喷射高速流体所产生的反作用力；第五方案是在第四方案基础上的改进，其中的改进方案是压缩机或者泵通过减速机与喷射头连接，压缩机的转速大于喷射头的转速，采用以上五个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。4.根据权利要求1中所述的流桨推进器，其特征是：至少有一个喷射口向涵道内喷射流体，所述喷射口喷射流体的方向可在轴向或径向方向上调整，也就是可以通过调整装置使高速流体的喷射方向更偏向轴向方向或者更偏向径向方向，所述调整装置的设计方法包括利用材料的热膨胀根据温度被动调整，或者有可控机构根据需要主动对所述调整装置产生调整。5.根据权利要求1中所述的流桨推进器，其特征是：流桨推进器中包含至少一个喷射口向涵道内喷射流体，所述涵道的设计方法包括以下方案：第一方案是涵道包括扩张的形状且扩张的部分在涵道内流体回流区位置之前；第二方案是涵道的横截面面积可变，第三方案是涵道横截面面积变化时所述喷射口喷射出流体的速度和角度也发生变化；第四方案是涵道从进口到出口的形状是先扩张然后收敛最后扩张；采用以上四个设计方法之一或者其中两种的组合或者其中多种的组合。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王踊，
申请(专利权)人：王踊，
类型：发明
国别省市：