[發(fā)明專利]全向變槳垂直軸輪機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410693584.5
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN104533718B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭坤宇;鄭志剛;孔祥霞
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興市龍駿信息科技有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/06
• 分類號(hào): F03D7/06;F03D3/06
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

本發(fā)明涉及一種全向變槳垂直軸輪機(jī)，本發(fā)明的技術(shù)特征是：直翼葉片均勻安裝在盒式轉(zhuǎn)盤的邊緣、扭轉(zhuǎn)控制軸確定推進(jìn)方向，轉(zhuǎn)動(dòng)空心轉(zhuǎn)軸，盒式轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)直翼葉片旋轉(zhuǎn)，滑軸的一端沿控制軌道滑動(dòng)，滑軸的另一端沿徑向軌道做往復(fù)性運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)直翼葉片擺動(dòng)，通過設(shè)計(jì)控制軌道的大小和形狀，精確控制直翼葉片旋轉(zhuǎn)到不同位置的擺角，使這個(gè)擺角等于或接近于該處流場的最佳攻角，本輪機(jī)的平均螺距比≥0.83π，因此可取代螺旋槳，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過德國J.M.Voith公司0.788π的國際先進(jìn)水平，由于轉(zhuǎn)速更慢，所以可輕松實(shí)現(xiàn)靜音推進(jìn)和立體推進(jìn)，又因結(jié)構(gòu)簡單可輕松實(shí)現(xiàn)大型化制造，是船舶、潛艇、飛機(jī)、水電、風(fēng)電等裝置所需輪機(jī)的又一重要選擇對(duì)象。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種全向變槳垂直軸輪機(jī)的直翼葉片控制裝置。

技術(shù)背景：

當(dāng)前水平軸輪機(jī)廣泛應(yīng)用于船舶、飛機(jī)、水電、風(fēng)電等諸多領(lǐng)域。垂直軸輪機(jī)1921年由德國人申請第一個(gè)專利，至今已近百年，卻始終沒有成為該領(lǐng)域的主要產(chǎn)品，但自身卻有極強(qiáng)的可操作性，尤其是變槳式垂直軸輪機(jī)，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不變速的條件下產(chǎn)生任意方向的推力，制約這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸是復(fù)雜的變槳機(jī)構(gòu)，德國J.M.Voith公司生產(chǎn)的VSP垂直軸擺線推進(jìn)器采用的是六桿曲柄連桿的變槳機(jī)構(gòu)，其最大螺距比為0.788π，最大偏心率為0.788，是目前唯一的成熟產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)極高，雖有優(yōu)良的性能，但是60年來也只有在歐洲應(yīng)用于拖船、獵潛艦、掃雷艇、海上平臺(tái)等各種特殊船舶，美國軍方研制的擺線式推進(jìn)器采用的是凸輪連桿變槳機(jī)構(gòu)，在偏心距過大時(shí)轉(zhuǎn)軸容易卡死，而被淘汰，韓國Hwang等人設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)，由于效率低而未獲得推廣。最近我國公示的申請?zhí)枮?01410136099.8的專利，技術(shù)中所述的叉形引導(dǎo)桿端部沿相交叉的兩圈導(dǎo)軌平穩(wěn)滑動(dòng)，其實(shí)這很難做到，即使做到了，由于兩圈導(dǎo)軌的尺寸比動(dòng)輪盤略大，叉形引導(dǎo)桿的端部的滑動(dòng)速度比垂直翼的運(yùn)動(dòng)速度快，致使導(dǎo)軌和叉形引導(dǎo)桿端部劇烈磨損，導(dǎo)致該裝置的壽命不會(huì)太長。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種簡單的由擺臂、丁字形連桿和軌道控制式全向垂直軸輪機(jī)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種全向變槳垂直軸輪機(jī)主要部件包括：控制軸、控制盤、控制軌道、盒式轉(zhuǎn)盤、空心轉(zhuǎn)軸、安裝軸孔、徑向軌道、安裝軸、直翼葉片、擺臂、擺軸、丁字形連桿、滑軸、密封蓋、控制軸孔、安裝軸孔等。其技術(shù)方案是：控制軸上固定有較小控制盤，控制盤上設(shè)有控制軌道，盒式轉(zhuǎn)盤中心有空心轉(zhuǎn)軸，邊緣均勻分布若干個(gè)安裝軸孔，中部設(shè)有相同數(shù)量的徑向軌道；安裝軸的兩端或一端固定有直翼葉片，安裝軸的中段固定有擺臂，擺臂的另一端裝有擺軸；丁字形連桿的一端有一段固定的滑軸，丁字形連桿的另一端與擺軸相連；密封蓋的中心設(shè)有控制軸孔，邊緣均勻分布若干個(gè)安裝軸孔。控制軸穿過空心轉(zhuǎn)軸，若干個(gè)直翼葉片的安裝軸安裝在對(duì)應(yīng)安裝軸孔上，滑軸的兩端分別嵌入徑向軌道和控制軌道中，密封蓋蓋在盒式轉(zhuǎn)盤上，安裝軸孔與直翼葉片的安裝軸同軸，將控制盤、控制軌道、徑向軌道、安裝軸、擺臂、丁字形連桿夾在中間，密封蓋邊緣的螺絲桿將密封蓋和盒式轉(zhuǎn)盤固連為一整體。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.采用的丁字形連桿和軌道控制式變槳機(jī)構(gòu)比六桿曲柄連桿的變槳機(jī)構(gòu)要簡單很多，可靠性和對(duì)槳葉擺動(dòng)控制的精度更高，壽命更長。

2.制造成本比六桿曲柄連桿的變槳機(jī)構(gòu)低很多。

3.平均螺距比大于0.83π，平均偏心率大于0.83，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過0.788的國際先進(jìn)水平，效率高于水平軸輪機(jī)。

4.質(zhì)量輕，直徑大，不但可做水下推進(jìn)器，飛機(jī)推進(jìn)器，若用于風(fēng)電和水電取代水平軸輪機(jī)其制造成本和運(yùn)營成本會(huì)大大降低。