關(guān)于我的專利——繼續(xù)談曲線組合活塞技術(shù)的緣起與應(yīng)用

去缸活塞泵

首先謝謝大家在前貼的關(guān)注和賀電,。

專利號：201110386575.8,，法律文書，不嫌枯燥的可以查閱

這兩天一直在想怎么向大家全面介紹我的專利,，一方面是哪些能寫哪些不能寫,，另一方面是從哪寫起。想介紹的全面一些，但是最新的全面改進(jìn)方案正在申請非公開專利,，不能公開,。所以請各位大俠見諒，我還是從已經(jīng)公開的和可以公開的方面入手談一談,，以便我們能夠深入探討切磋,。

一年前就寫了拋磚引玉一貼，通過一年來和大家的交流,，使我對機械制造有了新的認(rèn)識,，借前日之貼，今天再全面展開詳細(xì)介紹一下,，從觸發(fā)點到構(gòu)思成型,，從原理到應(yīng)用，從優(yōu)缺點到遠(yuǎn)景展望,，可能有些冗長,，主要是為了大家能夠從不同角度和深度理解這個嶄新的機械原理，并集思廣益使之進(jìn)一步完善并轉(zhuǎn)化為真實的產(chǎn)品,。

大家不妨先順著我的思路捋一遍：十多年前注意到一件新聞——我國使用噴水推進(jìn)器（就是用大型軸流泵代替螺旋槳,，簡稱泵推）的艦艇巡航南海，它具有速度快,，操縱靈活的優(yōu)點,。繼續(xù)網(wǎng)上檢索后了解到國外在這方面的應(yīng)用更牛，歐美的這類快艇已經(jīng)達(dá)到了80海里航速,。但是,，進(jìn)一步深入了解，這種技術(shù)再牛也有其缺陷或者說極限,。泵推多用于幾百噸近千噸的中小型艦艇,，隨著艦艇排水量的增長驅(qū)動速度越來越慢，這幾年大名鼎鼎的濱海戰(zhàn)斗艦（朱姆沃爾特DDG2000）排水量3000噸,，采用4臺羅羅公司制造的大型噴水推進(jìn)器,，航速40節(jié)，這是目前所知最最牛的噴水推進(jìn)技術(shù),，更大型的艦艇還沒有使用泵推技術(shù),。

                  

我產(chǎn)生了幾個問題：為啥要用軸流泵這種古怪的東西做泵推,？竟然是船底吸水,，如果象噴氣式發(fā)動機甚至沖壓發(fā)動機那樣前吸后噴豈不是推力更大？為啥不能做更大的泵推用于萬噸大船使之高速航行,？作為機械愛好者（強迫癥患者,，哈哈，本人從小見到啥機械都要拆開看看），決定認(rèn)真研究這個問題,。

螺旋槳大家都熟悉,，依靠離心力原理推進(jìn)船舶前進(jìn)，船越大螺旋槳就需要越大,，大型螺旋槳存在兩大致命缺陷——汽蝕效應(yīng)和空泡效應(yīng),，所以大型船舶都跑不快。軸流泵是幾十年前開始應(yīng)用于船舶推進(jìn)的,，雖然比螺旋槳更加高效（主要是輸出壓力更高）,，但是仍然不能完全克服汽蝕和空泡效應(yīng)，而且也做過前吸后噴的研究,，因為種種原因而放棄,。總之,，羅羅公司的研究已經(jīng)是泵推（軸流泵噴水推進(jìn)器）技術(shù)的極限,，已經(jīng)是死路一條。所以我決定轉(zhuǎn)換思路,，從頭開始研究,。

船舶推進(jìn)的速度與推進(jìn)器出水口的水量和壓力成正比。軸流泵排水量很大（每小時上萬噸）,，當(dāng)排水量達(dá)到極限的時候提高壓力是唯一辦法,，而軸流泵小泵5MPa，大泵1MPa的輸出壓是死穴,。所以,，必須找到一種能夠大排量而且超高壓輸出的水泵是關(guān)鍵所在。如果排水量基本相當(dāng),，而壓力是10MPa,，那么，推力就提高了10倍,。

仿生是解決機械設(shè)計問題最有效的方法（忘了這是誰說的,，就算我說的吧），如果飛機是從鳥身上獲得靈感,，那么解決船的問題的最簡單方法一定在魚身上,。我檢索了一下游速最快的魚：瞬間速度最快的是烏賊（150公里），烏賊依靠瞬間收縮肌肉噴射出高壓水流而獲得推力,，但是烏賊的原理和我們的活塞泵是一樣的,，雖然輸出壓很高，卻需要在排除水后再次吸入水后才能再次噴射,，所以它的這種行為是間歇性的,。要想連續(xù)排水就必須保持進(jìn)水排水同時進(jìn)行,，就像軸流泵那樣，但是活塞泵自從發(fā)明以來就是兩個閥門,，一個打開則另一個關(guān)上,，而且這種結(jié)構(gòu)的排量極低和復(fù)雜笨重也是顯而易見的，所以泵推從來沒有考慮使用活塞泵,，所以只能先放下,。

再次檢索平均速度最快的魚，答案是旗魚（80公里）,。進(jìn)一步研究,，旗魚是依靠高頻率的S型擺動大半個身體而獲得推力，相較其他魚類依靠擺動尾鰭獲得推力,，旗魚的效率要高出很多,。看到旗魚的運行軌跡我就想到了以前看過的一個科普文章,，介紹中國古代的船用櫓劃行,，而國外的船用槳劃行，櫓的效率遠(yuǎn)高于船槳,，就是因為櫓在水里的劃動曲線是S型擺動,，這是題外話。

關(guān)于旗魚的運動方式我做了這樣一個設(shè)想：假如把一條旗魚放進(jìn)一個水槽里那么旗魚游動使水產(chǎn)生相對運動,，這就是一種新型的水泵,，如下圖。

                                    

但是,，問題隨之而來,，這種連續(xù)S型曲線如何在機械結(jié)構(gòu)里實現(xiàn)，力如何傳遞,？很長時間也沒有答案,。直到有一天我在網(wǎng)上發(fā)帖求助，有個網(wǎng)友的答復(fù)：設(shè)計成坦克履帶一樣的機構(gòu),，用剛性材料和機械機構(gòu)來模擬波浪線型運動,。

                                                   

雖然他說的方法難以實現(xiàn)，但是用剛性材料和機械機構(gòu)來模擬一條波浪線的建議還是啟發(fā)了我,，把連續(xù)的波浪線分割成方塊,，只要保持相鄰的兩個方塊不完全分離，就能實現(xiàn)我想要的功能,。剩下的就是找到最佳傳動機構(gòu),，如大家所知，最終選擇了曲軸,。

                                       

總結(jié)一下：這是一種活塞泵（具有曲軸和活塞）,，用曲軸實現(xiàn)了曲線形的活塞組控制,，能夠持續(xù)不斷地排水,，在排水的同時另一端在不間斷地進(jìn)水,。由于具有和軸流泵一樣的兩端開口的管道（而且是不拐彎的管道），所以排水量應(yīng)該相當(dāng),，同時,，由于采用了曲軸活塞機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸出,，所以機械仿生完成,。

至此，歷時3年全面實現(xiàn)了當(dāng)初的構(gòu)想——一種具有沖壓結(jié)構(gòu)的泵推,。當(dāng)然這還僅僅是初步的原理,，后來請教了很多懂機械的朋友，又指出這一原理不單是泵,，也是發(fā)動機,，就像曲軸活塞機械原理即用于內(nèi)燃機也用于活塞泵；渦輪原理即用于渦輪泵也用于渦輪發(fā)動機一樣,。

2010年找專利代理提交文件,，反復(fù)修改，檢索,，又歷時兩年進(jìn)行實質(zhì)審查,，最終在2013年獲得發(fā)明專利證書。之后是PCT,，譯成英文,，進(jìn)行全球?qū)＠�文獻(xiàn)庫檢索，未發(fā)現(xiàn)近似技術(shù),。

不開新帖了,，直接蓋樓，暫定二樓說說原理及優(yōu)缺點,，三樓談應(yīng)用方向,。

去缸活塞泵

技術(shù)原理與優(yōu)缺點
       在一樓談到當(dāng)初的研究思路是仿生,，最終的工作原理定型之后總結(jié)了一下，這是一種結(jié)合了活塞機械的活塞與曲軸,、渦輪機械的兩端開放的管道,、蝸桿機械的曲線式傳動這三種機械原理的機械


       結(jié)構(gòu)上結(jié)合了三種機械,，同時也繼承了他們的一些優(yōu)點和缺點。優(yōu)點是分別繼承了活塞泵的高效,、軸流泵的大排量,、蝸桿泵的高壓。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，雖然比一般活塞機械結(jié)構(gòu)簡化很多,，但仍然較復(fù)雜。當(dāng)然任何機械的優(yōu)劣都是相對而言,，每一種不同的機械都解決其他機械解決不了的問題,，所以關(guān)鍵看比較優(yōu)勢，那么這種機械總體來說優(yōu)勢相對較多,。尤其到了重型動力機械階段,，各種條件是要綜合考慮的，比如大型渦輪機械還能說它簡單嗎,？
        再回答壇友的幾個疑問：
        首先關(guān)于原理成不成立,，我的理論水平有限不知道怎么解釋，認(rèn)為原理不成立的自己慢慢想,，總有想明白的一天,。所有的泵的工作原理都是利用負(fù)壓（容積擴大導(dǎo)致真空）進(jìn)水，利用正壓（離心力也是一種正壓）排水,。認(rèn)真看一樓的動畫,，看看正壓和負(fù)壓是怎么產(chǎn)生的就理解了。發(fā)動機正相反,。
        第二是關(guān)于密封和潤滑問題,，分兩個方面的，一是往復(fù)運動的連桿和管道之間的密封,，參見活塞泵的密封（多數(shù)采用填料密封）,，另一是活塞和管道壁之間的密封，參見蝸桿泵,。潤滑,，參見蝸桿泵。
        第三是活塞組側(cè)向受力導(dǎo)致連桿彎曲的問題,，一個力可以用另一個力抵消,，這是中學(xué)物理問題。我曾經(jīng)想在專利文書里增加一項,，但是代理說畫蛇添足,，是個機械工程師都能找到解決辦法。果然我所說的這家科研機構(gòu)就有辦法——對抗他干啥,，我還想用側(cè)向壓力增加密封性能呢,，哈哈,，大師思路不一樣啊。
        說了半天和沒說一樣啊,，都有現(xiàn)成解決辦法,。其實就是這么回事，都是現(xiàn)成的解決辦法,，就看怎么結(jié)合到一起,。
        我第一次推廣這個專利找到的是石油機械廠,，希望應(yīng)用于石油管道泵送,，和設(shè)計師交流了幾次就去廠子里面談，他們在搞頁巖油開采方面的攻關(guān),，難點是如何把深達(dá)千米的石油泵送到地面,。他們采用的是單蝸桿泵，缺點是采油量很低,，希望找一種排量更大的泵,，看了我的專利覺得和蝸桿泵異曲同工，但是研究了幾個月,，沒辦法縮小到可以放進(jìn)直徑60厘米的管道里,。我又問能不能用于石油管道輸送，可以實現(xiàn)高壓輸送,，能夠減少管道建設(shè),，結(jié)果那是石油管道公司的范圍，得到的答復(fù)是需要提高管道的耐壓強度,，事情很復(fù)雜,。后來一想人家是建設(shè)管道的，你說你的技術(shù)可以減少管道的數(shù)量,，這不是砸人家飯碗嗎,？哈哈哈哈！
      雖然這次推廣不成功,，但是確認(rèn)了幾件事：1經(jīng)機械領(lǐng)域的專家確認(rèn)原理是成立的,，有應(yīng)用價值。2采用超高分子材料能夠解決密封和潤滑問題,。3這種技術(shù)適合于大型應(yīng)用,。

去缸活塞泵

技術(shù)應(yīng)用前景展望，待更新
1船舶泵推,，埃隆•馬斯克算個屁,？
2蒸汽發(fā)動機
3大型內(nèi)燃機
4。,。,。
       前面談到研究這個專利的出發(fā)點是想設(shè)計一種能使萬噸以上戰(zhàn)艦像劍魚（時速40海里）甚至烏賊（時速80海里）那樣高速航行的推進(jìn)器,，我覺得這已經(jīng)是天方夜譚了，沒想到,，研究所的設(shè)計師說：“你對自己的專利這么沒信心,？為啥就不想著時速500海里呢？我是把你的技術(shù)當(dāng)做水里的沖壓發(fā)動機看待的,�,！蔽艺f：“水的阻力和粘滯性比空氣大的多，不可能實現(xiàn)吧,�,！薄澳阒�道暴風(fēng)魚雷嗎？知道它是怎么實現(xiàn)200海里時速的?知道空泡嗎,？知道水潤滑材料嗎?根本不親水,！只要把你的專利弄成熟了，實現(xiàn)了沖壓噴水推進(jìn),，前方的阻力也可以減少大半,。。,。,。”總之給我上了一課,，我是沒太聽懂,，反正就是說200海里時速不是夢。最最讓我這兩天激動的是講到技術(shù)轉(zhuǎn)移,，提到了埃隆·馬斯克的膠囊火車,，“那算個屁，等咱們的技術(shù)成熟了轉(zhuǎn)移到民用,，造一種超級游輪,，載客量2000人，上海到舊金山十幾小時最多二十幾小時,。如果能和洋流發(fā)電結(jié)合起來,，連油都不用，運輸成本為零,。票價1000元,，以后去美國誰還做飛機�,！�
       我以前還談到過這個專利技術(shù)能夠用于設(shè)計新型發(fā)動機,，經(jīng)過初步論證也是可行的，而且做了大幅的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，甚至能夠作為內(nèi)燃機原理,，替代渦輪技術(shù),，這個涉及技術(shù)秘密不深談。

應(yīng)用是最重要的內(nèi)容,，想寫的內(nèi)容也很多,，但是，最近比較忙,，還是過幾天抽空另開一帖再說吧。

泛中流

新穎,。,。。

逍遙處士

后半輩子不用愁了,，羨慕�,�,！

木子12

希望盡快做出樣機,，驗證一下性能

781995655

仿生是解決機械設(shè)計問題最有效的方法（忘了這是誰說的，就算我說的吧），


的確,，在未知領(lǐng)域的研究的時候,，仿生是一個不錯的思路。
我在做全新設(shè)備（對我而言是新）的時候,，也是從防現(xiàn)場人員操作開始的,，然后再精簡和優(yōu)化。

關(guān)于你的專利,，那個通道能否做成前寬后窄,，前高后低,。這樣有利于增強壓力,，光靠密封空間的逐漸變小來增壓，有其極限,。

781995655

看大俠的動態(tài)頭像，其實一早已經(jīng)表明結(jié)構(gòu)原理,，只是我等一直不明白罷了,。哈哈。

zsddb

你有沒有實驗過,？我不是打擊你啊,，你這個的效率不看好。

老叁gg

持續(xù)關(guān)注