TW201836924A - 全周旋轉導罩式水上載具推進裝置 - Google Patents

Abstract

一種全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其主要係利用原動機及泵於船體內部產生一驅動水流，並使該驅動水流經由複合有內、外管之入水導管及連接管，分流成內、外驅動水流，並導引至一設置於船體外部的主導流管，且該連接管係經由一動力源控制該主導流管的轉向；又該主導流管內設有由內而外組合的，一次引流內噴嘴、中間導流噴嘴及二次引流外環噴嘴，該一次引流內噴嘴係銜接於該內管並可導入該內驅動水流，該二次引流外噴嘴係銜接於該外管並可導入該外驅動水流，利用該內、外驅動水流分別於該主導流管中央及周側分別形成高速水流，可拉引一主水流通過該中間導流噴嘴流速，以提高通過該主導流管的總水流量，進而產生驅動船體加速移動的推力。

Description

全周旋轉導罩式水上載具推進裝置

本發明是有關全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，尤指一種可避免碰觸水中異物且具提昇推進效率、低噪音之環保推進裝置。

傳統的水上載具（船舶）大多係採用螺旋槳作為主要的驅動元件，較常見的係將螺旋槳設置於船體（船殼）後方水平面下方，並將一片狀的船舵設置於該螺旋槳所驅動的水流路徑上，藉以達到驅動該水上載具（船舶）移動並控制方向的目的；但在實際應用上，上述螺旋槳由於係設置於船體（船殼）外部並直接與外部的水相接觸，而驅動該螺旋槳的內燃機（引擎）則必須設置於船體（船殼）內或上方的水面上，因此隨著該船體（船殼）愈大，由該內燃機（引擎）銜接該螺旋槳的傳動軸所延伸的路徑必然愈長，致使該傳動軸中心往往產生非預期性的偏斜，導致運轉時會產生震動及各種諧振情形，除了會造成動力損耗而影響動力傳輸的效率外，亦會嚴重影響航行時的穩定性；再者，上述直接伸入水中的螺旋槳轉動時拍打水流會產生大量的噪音，不但會破壞環境的清靜，亦難以應用於特殊的（軍用）無聲潛行等場合，且該螺旋槳於航行的過程中亦容易碰觸水中的異物（如：漁網、纜繩）而造成故障狀況並令水中生物易受傷害或因水中生物而造成損壞，形成應用上的各種缺失。

在中華民國專利公告第550210號專利案中揭露了一種水噴射推進式船外機，其主要包括：一驅動源（引擎）；一傳達前述驅動源之驅動力用的驅動系（驅動軸、驅動齒輪、從動齒輪、動葉輪軸）：一固定於裝載前述驅動源之外殼，並具有吸入口和吐出口之曲管狀的通路壁（推進裝置）；一內裝於前述通路壁之吐出口近旁的導葉片；及一被包圍於前述通路壁而由前述驅動系所加以旋轉之動葉輪，形成纏繞於其輪轂之螺旋狀翼（葉片），該螺旋狀翼外周緣部接近於前述通路壁內周面，且前緣外周部朝前述吸入口側展延；藉由該驅動源經由該驅動系帶動動葉輪將外部的水由該吸入口導入，再通過該動葉輪由吐出口流出，而可對該通路壁及船體（船殼）形成推進的力量。

然而，此種裝置由於仍係以螺旋槳直接作用於船體外部的水流而產生驅動力，因此嚴格來說仍屬於一種前述傳統螺旋槳的應用變化，雖然利用將動葉輪（螺旋槳）、導葉片設置於吸入外殼、泵外殼、吐出外殼內部等設計，可減少碰觸水底的異物或水中生物而造成損壞的機會，但仍難以完全避免；且亦無法克服噪音破壞環境的應用缺失。

有鑑於習見之水上載具推進裝置於應用時有上述缺點，發明人乃針對該些缺點研究改進之道，終於有本發明產生。

本發明之主要目的在於提供一種全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其主要係於船體內部產生一驅動水流，並使該驅動水流經由一連接管複合的內、外管分流成內、外驅動水流而導引至一結合固定於船體外部的主導流管，利用該內、外驅動水流分別於該主導流管中產生一次及二次高速引流，進而可提昇通過該主導流管內部的主水流流速，並使該主導流管產生推力以驅動船體移動，其藉由取消傳統外露於船體外部的螺旋槳結構，可有效避免螺旋槳於水中絞纏異物（漁網、纜繩）或撞擊水中生物而造成損害故障情形。

本發明之另一目的在於提供一種全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其係將原動機及泵設置於船體內部，以供導入船體外部的水形成該驅動水流，因此其擴散於船體外部及水中的噪音將降低，可有效減少水中環境受噪音的影響及污染，且其可依需要而便利於對該原動機及泵等噪音源進行隔音加工，使其獲得較佳的靜音效果，以因應特殊的需求場合。

本發明之又一目的在於提供一種全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其由於無需以船體內部的動力機構驅動位於船體外部的螺旋槳結構，因此不具有過長的傳動軸結構，亦不會有傳動軸歪斜所造成的震動及各種諧振情形，同時使船上機具之佈置更具彈性空間。因此可使動力的傳輸更有效率，亦能確保航行時的平穩。

為達成上述目的及功效，本發明所採行的技術手段包括：一連接管，係由相同中心的一內管及一外管複合而成，該連接管的一端係設置於船體之船殼內部並銜接預設的驅動水流，使該驅動水流於分別流入內、外管之後形成內、外驅動水流，而該連接管的另一端係向船殼外部延伸；一支撐及轉向總成，係設置於該船殼內部並連結於該連接管，該支撐及轉向總成至少具有一動力源、一連結該動力源與該連接管的轉向齒輪組，使該連接管能受該動力源的驅動而樞轉。

一主導流管，其於頂部設有一外導水口銜接套合於該連接管伸出船殼外的一端部，於該主導流管內係為一前、後橫向貫通且連通於該外導水口的容置空間，於該容置空間內固設有一中間導流噴嘴，該中間導流噴嘴二端分別設有相連通的一中間導流入水口及一中間導流出水口，該中間導流入水口係完整銜接該容置空間一端開口，以供導入主導流管之水形成一主水流，且該中間導流入水口及中間導流出水口之間設有一朝向中段內徑漸縮的中間導流噴嘴流道，以供加速該主水流之流速。

該中間導流噴嘴於中段外周緣設有一外環槽，於該外環槽頂側設有一通孔，該通孔係供該內管通過並延伸至該中間導流噴嘴流道中段，另於該中間導流噴嘴流道中設有一次引流內噴嘴，該一次引流內噴嘴頂側設有一內入水口，該內入水口係套合銜接於該內管，以供導入該內驅動水流，該一次引流內噴嘴於朝向該中間導流出水口的一側設有一內出水口，該內入水口與內出水口之間設有一朝向中段內徑漸縮的噴嘴流道，以供加速該內驅動水流的流速後再由該內出水口導出，而該中間導流噴嘴於朝向該中間導流出水口一端外周側套設一二次引流外環噴嘴，於該二次引流外環噴嘴二側分別佈設有複數相連通的外入水口、外出水口，各外入水口係連通於該中間導流噴嘴的外環槽，以供導入該外驅動水流。

於各外入水口、外出水口之間設有朝向中段內徑漸縮的外噴嘴流道，以供加速該外驅動水流的流速後再由該外出水口導出，利用該內出水口導出加速後的內驅動水流，以及該外出水口導出加速後的外驅動水流推動加速該中間導流噴嘴接近該中間導流出水口一側的水流速度，可使該中間導流出水口一端壓力小於該中間導流入水口一端壓力，進而能進一步增加通過該中間導流出水口的主水流流速，並藉以產生推動船體的動力。

依上述結構，其中該連接管係貫穿一船殼結構件，且該船殼結構件係能密合嵌固於船體尾端的船殼結構上。

依上述結構，其中該連接管中段橫設有一外結合部，該外結合部係能貼近於該船殼結構件外表側。

依上述結構，其中該船殼結構件於遠離該外結合部之一側設有一間隙板，該間隙板係緊密蓋合於該船殼結構件表面，而該連接管的外結合部與該船殼結構件之間設有一間隙板，該間隙板係能緊密貼合於該船殼結構件接近船體外部的一側。

依上述結構，其中該主導流管外表側設有一導流支架，於該導流支架上設有一能貼合固定於該外結合部的結合部。

依上述結構，其中該主導流管於接近該中間導流出水口的一端側另結合一擋止套環，該擋止套環係能阻擋該外環噴嘴向外鬆脫。

依上述結構，其中該轉向齒輪組至少係由一受該動力源驅動而能轉動的驅動齒輪，及一與該驅動齒輪相嚙合的傳動齒輪所組成，且該傳動齒輪係套合於該連接管周側，並形成同步樞轉的結合固定。

依上述結構，其中該連接管係經由一入水導管連通於一設置於船體內部的泵，該泵係經由一預設的動力源（馬達）驅動，而能唧取船體外部的水加壓形成該驅動水流並輸送至該連接管。

依上述結構，其中該船殼底部設有一具開口的海底閥箱，該海底閥箱係與該泵相連通。

依上述結構，其中該入水導管係由相同中心的一內導管及一外導管複合而成，該內導管一端係連通於該內管，該外導管一端係連通於該外管。

依上述結構，其中該泵係經由一導水管連通於該入水導管。

依上述結構，其中該入水導管中段具有一彎折角度，使入水導管之一端與連接管之一端得以對應結合。

為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲致更具體的瞭解，茲依下列附圖說明如下：

請參第１至５圖所示，可知本發明之主要結構包括：連接管2、支撐及轉向總成3及主導流管4等部份；其中該連接管2係由相同中心的一內管21及一外管22複合而成。

在實際應用時，該連接管2係可貫穿一船殼結構件5上預設的通孔51，且以該船殼結構件5密合嵌固於一預設船體6尾端的船殼60上，使該連接管2的一端係設置於船殼60內部，而該連接管2的另一端係向船殼60外部延伸，而於該連接管2中段橫設有一外結合部23，該外結合部23係貼近於該船殼結構件5的外表側。

另於該通孔51的二端側分別設有套合於該連接管2中段的一連接管支撐防水軸承環52及一間隙板24，該連接管支撐防水軸承環52係緊密蓋合於該船殼結構件5接近船體6內部的一側，而該間隙板24則係設置於該外結合部23與該船殼結構件5之間，藉由該二者緊密貼合於該船殼結構件5表面，而可形成該連接管2與該船殼結構件5之間的密合防水效果。

在一個可行的實施例中，於該船體6內部可設置一受預設原動機71（如馬達、引擎等）驅動的泵7，且於船殼60底部設有一具開口的海底閥箱601，該海底閥箱601係與該泵7相連通，使該原動機71可受控制而驅動該泵7唧取船體6外部的水，再加壓形成一驅動水流，該驅動水流係經由一導水管72導引輸出。

而該連接管2則係經由一入水導管1銜接該導水管72引入該驅動水流，在實際應用時，該入水導管1可依該導水管72的延伸位置而具有一彎折角度，該入水導管1係由相同中心的一內導管11及一外導管12複合而成，該內導管11一端係連通於該內管21，該外導管12一端係連通於該外管22，使該驅動水流分別流入內導管11、內管21及外導管12、外管22之後可形成內、外驅動水流，且在該內導管11與內管21之銜接部位，以及外導管12與外管22之銜接部位，分別設有適當的防水軸套130及入水導管固定環13，以輔助銜接。

一支撐及轉向總成3係設置於該船殼結構件5接近船體6內部（遠離該間隙板24）的一側並連結於該連接管2，該支撐及轉向總成3至少具有一動力源34、一連結該動力源34與該連接管2的轉向齒輪組3a，且於該轉向齒輪組3a外周側設有一支撐轉向殼罩31。

在一個可行的實施例中，該轉向齒輪組3a至少係由一受該動力源34驅動而能轉動的驅動齒輪32，及一與該驅動齒輪32相嚙合的傳動齒輪33所組成，且該傳動齒輪33係套合於該連接管2周側，並利用一銷331貫穿固定，以及一連接管固定環332的銜接固定，形成同步樞轉的結合固定，使該動力源34能經由該轉向齒輪組3a驅動該連接管2樞轉。

該主導流管4於頂部前後端設有一導流支架41，於該導流支架41上設有一能貼合固定於該外結合部23上的結合部411，且於該結合部411上設有一外導水口412可銜接套合於該連接管2伸出船殼60外的一端部；於該主導流管4內係為一前、後橫向貫通且連通於該外導水口412的容置空間46，於該容置空間46內固設有一中間導流噴嘴43，該中間導流噴嘴43二端設有相連通的一中間導流入水口431及一中間導流出水口432，該中間導流入水口431係完整銜接該容置空間46一端開口，以供導入外部之水形成一主水流，且該中間導流入水口431及中間導流出水口432之間，設有一由中間導流噴嘴43的兩端朝向中段漸縮的中間導流噴嘴流道內徑，以供該主水流通過該中間導流噴嘴導流時,得以產生加快流速的效果；該中間導流噴嘴43於中段外周緣設有一外環槽434，於該外環槽434頂側設有一通孔433，該通孔433係供該內管21通過並延伸至該中間導流噴嘴流道中段。

另於該中間導流噴嘴流道中設有一次引流內噴嘴42，該一次引流內噴嘴42頂側設有一內入水口421可套合銜接於該內管21，以供導入該內驅動水流，該一次引流內噴嘴42於朝向該中間導流出水口432的一側設有一內出水口422，且於該內入水口421與內出水口422之間設有一朝向中段內徑漸縮的內噴嘴流道，以供加速該內驅動水流的流速後再由該一次內出水口422導出。

而該中間導流噴嘴43於朝向該中間導流出水口432一端外周側套設有二次引流外環噴嘴44，於該二次引流外環噴嘴44二側分別佈設有複數相連通的外入水口441、外出水口442，各外入水口441係連通於該中間導流噴嘴43的外環槽434，以供導入該外管22流入之外驅動水流，於各外入水口441、外出水口442之間設有朝向中段內徑漸縮的外噴嘴流道443，以供加速該外驅動水流的流速後再由該外出水口442導出，且該外噴嘴流道443之斷面可依需求而設計成不同幾何形（如第２Ａ圖及第２Ｂ圖所分別揭示之第一種及第二種實施型態）。

該主導流管4於接近該中間導流出水口432的一端側另結合有外環噴嘴擋止套環45，該擋止套環45係能阻擋該二次引流外環噴嘴44向外鬆脫。

請參第６圖所示，可知本發明於操作時，該驅動水流A由該入水導管1引入後，可分別流入該內導管11、內管21形成內驅動水流A2，以及流入該外導管12、外管22形成外驅動水流A1；其中該內驅動水流A2經由該內噴嘴流道加速其流速後再由該內出水口442導出該加速後的內驅動水流A21；而該外驅動水流A1經由該外噴嘴流道加速其流速後再由該外出水口442導出該加速後的外驅動水流A11，該加速後的內驅動水流A21與該加速後的外驅動水流A11可推動該中間導流噴嘴43接近該中間導流出水口432一側的水流速度。

依照伯努利定律的應用可知：在一個連續固定的流場中，當流體的流速增加時，流體的壓力會下降；據此，將造成該中間導流出水口432一端之流體往外的流速較中間導流入水口431為快，且中間導流入水口431之壓力較中間導流出水口432為大，如此一來，該主水流B必然會產生一由該中間導流入水口431快速流向該中間導流出水口432的壓力，且該主水流B於通過該中間導流噴嘴流道時會再增加其流速，該加速後的主水流B1可由該中間導流出水口432導出，最後，藉由上述加速後的主水流B1、加速後的內驅動水流A21及加速後的外驅動水流A11共同產生推動該主導流管4連動該船體6的動力。

而該動力源34則可受控制而經由該轉向齒輪組3a驅動該連接管2（經該外結合部23、結合部411）帶動該主導流管4樞轉，藉以改變驅動該船體6的動力方向，而可達到船體6轉向航行的功能。

本發明之上述結構具有下列特點： 1. 改善傳統外露於船體外部的螺旋槳結構，可有效避免螺旋槳於水中絞纏異物（漁網、纜繩）或撞擊水中生物而造成損害故障情形。 2. 將原動機及泵等噪音源設置於船體內部，並可依需要進行隔音加工，因此其擴散於船體外部及水中的噪音較為微小，可有效減少噪音對環境的影響及污染，使其具有極佳的靜音效果，更可滿足特殊（軍事）的需求場合。 3. 無需以船體內部的動力機構驅動位於船體外部的螺旋槳結構，因此不具有過長的傳動軸結構，不會有傳動軸歪斜所造成的震動及各種諧振情形，可使動力的傳輸更有效率，並確保航行時的平穩。 4. 先利用噴嘴加速內、外驅動水流之後，再由該加速後的內、外驅動水流於該主導流管的一端提昇該主水流的流速，使該主水流可以更有效率地通過該主導流管，藉以形成更佳的驅度效率。

綜合以上所述，本發明全周旋轉導罩式水上載具推進裝置確可達成提昇推進效率、避免碰觸水中異物且降低運轉噪音之功效，實為一具新穎性及進步性之發明，爰依法提出申請發明專利；惟上述說明之內容，僅為本發明之較佳實施例說明，舉凡依本發明之技術手段與範疇所延伸之變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應落入本發明之專利申請範圍內。

1‧‧‧入水導管

11‧‧‧內導管

12‧‧‧外導管

13‧‧‧入水導管固定環

130‧‧‧防水軸套

2‧‧‧連接管

21‧‧‧內管

22‧‧‧外管

23‧‧‧外結合部

24‧‧‧間隙板

3‧‧‧支撐及轉向總成

3a‧‧‧轉向齒輪組

31‧‧‧支撐及轉向殼罩

32‧‧‧驅動齒輪

33‧‧‧傳動齒輪

331‧‧‧銷

332‧‧‧連接管固定環

34‧‧‧動力源

4‧‧‧主導流管

41‧‧‧導流支架

411‧‧‧結合部

412‧‧‧外導水口

42‧‧‧一次引流內噴嘴

421‧‧‧內入水口

422‧‧‧內出水口

43‧‧‧中間導流噴嘴

431‧‧‧中間導流入水口

432‧‧‧中間導流出水口

433‧‧‧通孔

434‧‧‧外環槽

44‧‧‧二次引流外環噴嘴

441‧‧‧外入水口

442‧‧‧外出水口

443‧‧‧外噴嘴流道

45‧‧‧ 外環噴嘴擋止套環

46‧‧‧容置空間

5‧‧‧船殼結構件

51‧‧‧通孔

52‧‧‧連接管支撐防水軸承環

6‧‧‧船體

60‧‧‧船殼

601‧‧‧海底閥箱

7‧‧‧泵

71‧‧‧原動機

72‧‧‧導水管

A‧‧‧驅動水流

A1‧‧‧外驅動水流

A11‧‧‧加速後的外驅動水流

A2‧‧‧內驅動水流

A21‧‧‧加速後的內驅動水流

B‧‧‧主水流

B1‧‧‧加速後的主水流

第１圖係本發明之立體分解結構圖。

第２Ａ圖係本發明之主導流管的第一種實施型態立體分解結構圖。

第２Ｂ圖係本發明之主導流管的第二種實施型態立體分解結構圖。

第３圖係本發明之側視組合剖面圖。

第４圖係本發明之組合外觀圖。

第５圖係本發明於實際應用時與相關組件結合之結構示意圖。

第６圖係本發明之各水流路徑示意圖。

Claims (15)

1. 一種全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，至少包括： 一主導流管，其於頂部設有一外導水口銜接套合於一連接管伸出船殼外的一端部，於該主導流管內係為一前、後貫通且連通於該外導水口的容置空間，於該容置空間內固設有一中間導流噴嘴，該中間導流噴嘴二端分別設有相連通的一中間導流入水口及一中間導流出水口，且該中間導流入水口及中間導流出水口之間，設有一朝向中段內徑漸縮的中間導流噴嘴流道，該中間導流噴嘴於中段外周緣設有一外環槽，於該外環槽頂側設有一通孔，該通孔係供該內管通過並延伸至該中間導流噴嘴流道中段，另於該中間導流噴嘴流道中設有一次引流內噴嘴，該一次引流內噴嘴頂側設有一內入水口，該內入水口係套合銜接於該內管，該一次引流內噴嘴於朝向該中間導流出水口的一側設有一內出水口，且於該內入水口與內出水口之間，設有一朝向中段內徑漸縮的內噴嘴流道，而該中間導流噴嘴於朝向該中間導流出水口一端外周側套設有二次引流外環噴嘴，於該二次引流外環噴嘴二側之間，佈設有複數相連通的外入水口、外出水口，各外入水口係連通於該中間導流噴嘴的外環槽，於各外入水口、外出水口之間，設有朝向中段內徑漸縮的外噴嘴流道。
2. 如申請專利範圍第１項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，設有一支撐及轉向總成，係設置於該船殼內部並連結於該連接管，該支撐及轉向總成至少具有一動力源、一連結該動力源與該連接管的轉向齒輪組，使該連接管能受該動力源的驅動而樞轉。
3. 如申請專利範圍第１或２項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，設有一連接管，係由相同中心的一內管及一外管複合而成，該連接管的一端係設置於船體之船殼內部並銜接預設的驅動水流，而該連接管的另一端係向船殼外部延伸。
4. 如申請專利範圍第３項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該連接管係貫穿一船殼結構件，且該船殼結構件係能密合嵌固於船體尾端的局部船體結構上。
5. 如申請專利範圍第４項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該連接管中段橫設有一外結合部，該外結合部係能貼近於該船殼結構件外表側。
6. 如申請專利範圍第５項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該船殼結構件於遠離該外結合部之一側設有一及連接管支撐防水軸承環，該連接管支撐防水軸承環係緊密蓋合於該船殼結構件表面，而該連接管的外結合部與該船殼結構件之間設有一間隙板，該間隙板係能緊密貼合於該船殼結構件接近船體外部的一側。
7. 如申請專利範圍第４項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該主導流管外表側設有一導流支架，於該導流支架上設有一能貼合固定於該外結合部的結合部。
8. 如申請專利範圍第４項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該船殼結構件於接近船體內部的一側結合一支撐及轉向總成，且該支撐及轉向總成係包覆於該轉向齒輪組外周側。
9. 如申請專利範圍第１或２項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該主導流管於接近該中間導流出水口的一端側另結合一擋止套環，該擋止套環係能固定阻擋該二次引流外環噴嘴向外鬆脫。
10. 如申請專利範圍第３項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該主導流管於接近該中間導流出水口的一端側另結合一擋止套環，該擋止套環係能固定阻擋該二次引流外環噴嘴向外鬆脫。
11. 如申請專利範圍第３項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該轉向齒輪組至少係由一受該動力源驅動而能轉動的驅動齒輪，及一與該驅動齒輪相嚙合的傳動齒輪所組成，且該傳動齒輪係套合於該連接管周側，並形成同步樞轉的結合固定。
12. 如申請專利範圍第３項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該連接管係經由一入水導管連通於一設置於船體內部的泵，該泵係經由一預設的原動機驅動，而能唧取船體外部的水加壓形成該驅動水流並輸送至該連接管。
13. 如申請專利範圍第１２項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該驅動水流導管係由相同中心的一內導管及一外導管複合而成，該內導管一端係連通於該內管，該外導管一端係連通於該外管。
14. 如申請專利範圍第１２項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該泵係經由一導水管連通於該入水導管。
15. 如申請專利範圍第１３項所述之全周旋轉導罩式水上載具推進裝置，其中該入水導管中段具有一彎折角度；且在該內導管與內管之銜接部位，以及外導管與外管之銜接部位，分別設有適當的防水軸套及入水導管固定環；以輔助銜接。