[实用新型]一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具

说明书

技术领域：

本实用新型涉及动力转化技术领域，具体地说是一种通过与水或空气的相互作用以提供推力的一种推进装置和使用该装置的娱乐或交通工具，如在水中航行的游船、渔船、客船、货船、舰艇和潜艇等各种船只、在空气中飞行的飞机、在水、陆和/或空中行进的两栖或三栖交通工具或帮助个人游泳或潜水的游泳装置。

技术背景：

现在的船只和舰艇大都采用手桨、转轮、螺旋桨或喷气发动机等推进装置来获得推力。其中，手桨多用于娱乐用船、渔船以及其他的小型船只上。用手划动手桨以推动船只行进时，由于桨叶每次只能击打较少的水，难以获得较大的反作用力，会出现“用不上力”的现象。这时只得通过不停地快速划动来增大推力，但高频率、高速度的划动会使大量的能量浪费在手臂的挥动上，不但降低能量利用效率，人们也往往无法一次划太长时间，使水上游乐、休闲成为一件紧张而需要气力的活动，减少了娱乐性、不利于身心放松。

使用转轮时，要想获得较高的能量转化效率最好使用直径较大的转轮，以便使转轮的大部分暴露在空气中。这样的大转轮往往高于船身，于是通常位于船身的两侧。这种转轮转起来沉重、容易受到风的影响而且使船只体积庞大，现在已基本被淘汰，取而代之的是较小的转轮。目前公园水面上常见的脚踏船就是以较小转轮推进的。这种小转轮在入水时和出水时会更多地在竖直方向受到水的阻力，能量利用效率不高，所以这种脚踏船既费力，产生推力的效果也不理想。

螺旋桨也存在能量利用效率不太高的缺点。这是由于其倾斜的桨叶不但把水击向后方，还击向四周，从而导致能量的浪费。客船、货船和舰艇等多采用螺旋桨，不但需要较大功率的发动机、消耗较多的能量，也会产生较多的污染和较大的噪音。喷气发动机则经常用在摩托艇上，其主要优点是加速快，但同样存在能量转化效率低、噪音大的缺点。

目前在空中飞行的飞机主要采用螺旋桨或喷气式发动机等推进装置。与在水中工作的同类推进装置相同，这些安装在飞机上在空气中推进的装置也同样有能量利用效率低、噪音大等缺点。

目前携带在人身上帮助人们游泳和潜水的以游泳者的人力为动力的游泳工具通常为蛙蹼状结构的片状物，系在游泳者的脚上，通过脚的蹬出和收回来工作。其缺点是它在随脚一起蹬出时提供的推力有限，收回时又仍会遇到一定的阻力，所以能量利用效率也不高，而且不太适用于手或胳膊。

实用新型内容：

本实用新型的目的就是为了克服目前的手桨、转轮、螺旋桨以及喷气式发动机在推进中存在的能量利用效率和转化效率都较低的缺点，而提供一种新型的推进装置。该新型推进装置既可以克服目前这些推进装置中存在的能量浪费，也通过推动较多的水提高了能量对推力的转化效率。

本实用新型的另一目的是提供一种使用本推进装置获得推力的娱乐或交通工具。

除了能量利用效率低的缺点，本实用新型还发现上述手桨、转桨、螺旋桨、喷气式发动机等水中或空中推进装置还存在能量转化效率(即排除各种浪费后所剩的能量在产生推力时的效率)低的缺点。

依据动量和动能的计算公式可知，为了从周围介质(水或空气)处获得一定的反作用力F，需要在反方向上推动介质使之产生一个相等的动量变化率。如果对介质的推动或击打速度恒定，从而使被直接推动或击打到的介质都在此反方向上发生一个由0到V_x的速度变化，则获得的反作用力会与介质质量的被推动率成正比：F＝dP/dt＝V_xdm/dt。为此需要消耗的功率w为：w＝dE/dt＝1/2V_x²dm/dt。利用这两个关系式可得w与F有如下关系：w＝1/2 F V_x＝1/2F²/(dm/dt)。

由此可见，为了获得同样的反作用力(F)，船只平均每秒能击打的介质越多(即dm/dt越大)，所需要的功率越小；平均每秒能击打的介质越少(即dm/dt越小)，就需要以较大的速度击打水(即V_x就要越大)，所需要的功率就越大。所以，通过提高所击打的介质的质量可以提高能量对反作用力的转化效率，通过降低对介质的推动或击打速度也可以提高能量对反作用力的转化效率。能量转化效率可以按w/F或w/F²来计算。