[发明专利]一种流体螺旋推力驱动的推进器

权利要求书

1.一种流体螺旋推力驱动的推进器，其特征在于：它包含上部分结构和下部分结构，其中，上部分结构包含调整锥固定螺栓（1）、绕线手柄（2）、绕线支撑环（4）、绕线支架（5）、绕线盘线轴（6）、上部挡板（7）、下部挡板（8）、接线耳（9）绕线中心轴（10）、绕线下轴承（11）、绕线上轴承（12）、绕线支撑轴承（13）；调整锥固定螺栓（1）穿设固定在绕线手柄（2）的顶壁，绕线手柄（2）为中空结构，其设置于绕线支撑环（4）内环中，绕线支撑环（4）中嵌设有绕线支撑轴承（13），绕线支撑轴承（13）中开设有穿线孔（3），绕线盘线轴（6）的上端固定有上部挡板（7），上部挡板（7）固定在绕线手柄（2）的底表面，绕线盘线轴（6）的下端固定有下部挡板（8），且绕线盘线轴（6）的下端侧壁固定有接线耳（9），绕线中心轴（10）的上下两端分别利用绕线上轴承（12）和绕线下轴承（11）旋接在绕线盘线轴（6）内；

上述下部分结构包含推进器空腔（15）、叶形平衡器（16）、叶形平衡器连接杆（17）、内嵌螺旋叶片（18）、平衡球（19）、调整锥（20）、调整锥柔性钢丝（21）；绕线支撑环（4）的下表面圆心等角度固定有若干个绕线支架（5），若干个绕线支架（5）的下端固定在推进器空腔（15）的顶壁上，推进器空腔（15）的顶壁开设有通孔（22），该通孔（22）与绕线中心轴（10）以及绕线手柄（2）相互贯通设置；调整锥柔性钢丝（21）的上端固定在调整锥固定螺栓（1）的下端，调整锥柔性钢丝（21）的下端依次穿过绕线手柄（2）的底壁、绕线中心轴（10）以及通孔（22）后，与悬设于推进器空腔（15）内的调整锥（20）连接，调整锥（20）下方的推进器空腔（15）内设有平衡球（19），推进器空腔（15）由上部的圆柱形空腔结构（15-1）和下部的倒锥形空腔结构（15-2）构成，圆柱形空腔结构（15-1）的下端一体成型有倒锥形空腔结构（15-2），圆柱形空腔结构（15-1）的外环壁上利用数个叶形平衡器连接杆（17）连接有叶形平衡器（16）；倒锥形空腔结构（15-2）的外环壁上设有内嵌螺旋叶片（18）。

2.根据权利要求1所述的一种流体螺旋推力驱动的推进器，其特征在于：所述的绕线手柄（2）的上端外环壁上开设有螺纹槽（14）。

3.根据权利要求1所述的一种流体螺旋推力驱动的推进器，其特征在于：所述的内嵌螺旋叶片（18）沿一条空间螺旋线分布在倒锥形空腔结构（15-2）的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种流体螺旋推力驱动的推进器，其特征在于：位于倒锥形空腔结构（15-2）中部的内嵌螺旋叶片（18）的深度和宽度均大于位于倒锥形空腔结构（15-2）上下两端的内嵌螺旋叶片（18）的深度和宽度。

5.根据权利要求1所述的一种流体螺旋推力驱动的推进器，其特征在于：它的工作原理：

水中调整放置方向及平衡：

推进器放置于水中后，由于推进器空腔（15）、叶形平衡器（16）的空腔和内嵌螺旋叶片（18），在浮力作用下自动漂浮于水面，由于推进器空腔（15）顶部为上部的圆柱形空腔结构（15-1）、下部的倒锥形空腔结构（15-2），且侧壁沿着圆周铅垂设计，进入水体后的平衡球（19）处于运动状态，在推进器空腔（15）的内壁结构引导下，不能停留在空腔上部，最终停留在下部的倒锥形空腔结构（15-2）的底部，平衡球（19）和推进器空腔（15）的构造共同完成推进器自动调整在水面的位置调整；同时，由于整个推进器呈轴对称设计，叶形平衡器（16）外侧的边界在位置调整的过程中，与水流进行作用，朝下的叶型面产生向上的推力，向上的叶型面面积较朝下的叶型面小，在水流的作用下产生向下压力，向上的推力大于向下的压力，加之向上的推力和向下的压力作用线不过推进器的中心线，且不共线，两个力在空间上形成与轴有不同夹角的，且大小不等旋转力矩，因此在这两个旋转力矩的作用下推进器倾斜方向上的产生的低速旋转，此旋转为推进器空腔（15）中的平衡球（19）向下运动创造条件，进而加快了推进器在水中放置位置的调整，即推进器空腔（15）、平衡球（19）的运动规律和叶形平衡器（16）促进推进器位置调整，最终平衡器停留在倒锥形空腔结构（15-2）的底部，推进器的结构设计保持了推进器在水中的短暂平衡，不倾斜处于正向放置；由于叶形平衡器（16）的位置在圆柱形空腔结构（15-1）的外侧，当推进器在流体中调整好位置后，叶形平衡器（16）以下结构全部浸入流体中，增强了推进器整体的平衡性；

水流对内嵌螺旋叶片作用，产生旋转和浮力：

利用流体对推进器空腔（15）上的内嵌螺旋叶片（18）的作用，其水平分力沿着推进器切向产生旋转力矩，作用特征是旋转力矩对推进器产生旋转的机械能使推进器在水面上旋转，其向上分力与沿推进器放置方向相同，方向与其中心轴平行垂直作用在内嵌螺旋叶片（18）上，产生浮力与推进器空腔（15）、叶形平衡器（16）的空腔配合提升推进器漂浮性能；内嵌螺旋叶片（18）在推进器空腔（15）外侧体型的变化规律使推进器在流体作用下旋转时更加平稳；

水中旋转绕线：

在水流作用下，推进器空腔（15）上内嵌螺旋叶片（18）获得旋转力矩，推进器的外部结构形成旋转运动，由于推进器整体为轴对称设计，其旋转受到内嵌螺旋叶片（18）的位置和大小、推进器的尺寸、叶形平衡器（16）和平衡球（19）的几何空间布置及其尺寸关系等因素影响，旋转的推进器中调整锥（20）由于惯性的作用与旋转的推进器存在转动不同步，利用不同步特征进行绕线可知操作，即将绕线的下端由穿线孔（3）向下引出，并绑设在接线耳（9）上，再将该推进器置于水中，其漂浮于水面，水流对内嵌螺旋叶片（18）具有冲击力，从而对内嵌螺旋叶片（18）具有一定的施力，内嵌螺旋叶片（18）受力之后，带动推进器空腔（15）旋转，在推进器空腔（15）内部的平衡球（19）以及叶形平衡器（16）共同作用下，使得推进器在进行旋转的同时保持平衡，消除旋转过程中产生的涡流，整个旋转过程中，绕线手柄（2）、绕线盘线轴（6）、上部挡板（7）、下部挡板（8）以及接线耳（9）均保持不动，推进器空腔（15）旋转的同时，带动绕线卷绕于绕线盘线轴（6）上，通过调整锥柔性钢丝（21）来调整调整锥（20）的高度，用来调整整个推进器位于水中的下沉量；调整锥的角速度与陀螺仪的角速度不相等时，整个推进器实现绕线功能。