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(hào)：201110386575.8,，法律文書(shū)，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(xiě)哪些不能寫(xiě),，另一方面是從哪寫(xiě)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(qǐng)非公開(kāi)專利,，不能公開(kāi)。所以請(qǐng)各位大俠見(jiàn)諒,，我還是從已經(jīng)公開(kāi)的和可以公開(kāi)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(xiě)了拋磚引玉一貼,，通過(guò)一年來(lái)和大家的交流,，使我對(duì)機(jī)械制造有了新的認(rèn)識(shí)，借前日之貼，今天再全面展開(kāi)詳細(xì)介紹一下,，從觸發(fā)點(diǎn)到構(gòu)思成型,，從原理到應(yīng)用，從優(yōu)缺點(diǎn)到遠(yuǎn)景展望,，可能有些冗長(zhǎng),，主要是為了大家能夠從不同角度和深度理解這個(gè)嶄新的機(jī)械原理，并集思廣益使之進(jìn)一步完善并轉(zhuǎn)化為真實(shí)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(guó)使用噴水推進(jìn)器（就是用大型軸流泵代替螺旋槳,，簡(jiǎn)稱泵推）的艦艇巡航南海，它具有速度快,，操縱靈活的優(yōu)點(diǎn),。繼續(xù)網(wǎng)上檢索后了解到國(guó)外在這方面的應(yīng)用更牛，歐美的這類(lèi)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(shuō)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(zhǎng)驅(qū)動(dòng)速度越來(lái)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(tái)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(méi)有使用泵推技術(shù),。

                  

我產(chǎn)生了幾個(gè)問(wèn)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(dòng)機(jī)甚至沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(wàn)噸大船使之高速航行？作為機(jī)械愛(ài)好者（強(qiáng)迫癥患者,，哈哈,，本人從小見(jiàn)到啥機(jī)械都要拆開(kāi)看看），決定認(rèn)真研究這個(gè)問(wèn)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(kāi)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(guò)前吸后噴的研究，因?yàn)榉N種原因而放棄,�,？傊�，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(kāi)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(shí)上萬(wàn)噸），當(dāng)排水量達(dá)到極限的時(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題最有效的方法（忘了這是誰(shuí)說(shuō)的,，就算我說(shuō)的吧），如果飛機(jī)是從鳥(niǎo)身上獲得靈感,，那么解決船的問(wèn)題的最簡(jiǎn)單方法一定在魚(yú)身上,。我檢索了一下游速最快的魚(yú)：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(shí)進(jìn)行，就像軸流泵那樣,，但是活塞泵自從發(fā)明以來(lái)就是兩個(gè)閥門(mén),，一個(gè)打開(kāi)則另一個(gè)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(jiàn)的,，所以泵推從來(lái)沒(méi)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(yú),，答案是旗魚(yú)（80公里）,。進(jìn)一步研究，旗魚(yú)是依靠高頻率的S型擺動(dòng)大半個(gè)身體而獲得推力，相較其他魚(yú)類(lèi)依靠擺動(dòng)尾鰭獲得推力,，旗魚(yú)的效率要高出很多,。看到旗魚(yú)的運(yùn)行軌跡我就想到了以前看過(guò)的一個(gè)科普文章,，介紹中國(guó)古代的船用櫓劃行,，而國(guó)外的船用槳?jiǎng)澬校瑱┑男�率遠(yuǎn)高于船槳,，就是因?yàn)闄┰谒�里的劃�?dòng)曲線是S型擺動(dòng),，這是題外話。

關(guān)于旗魚(yú)的運(yùn)動(dòng)方式我做了這樣一個(gè)設(shè)想：假如把一條旗魚(yú)放進(jìn)一個(gè)水槽里那么旗魚(yú)游動(dòng)使水產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),，這就是一種新型的水泵,，如下圖。

                                    

但是,，問(wèn)題隨之而來(lái),，這種連續(xù)S型曲線如何在機(jī)械結(jié)構(gòu)里實(shí)現(xiàn)，力如何傳遞,？很長(zhǎng)時(shí)間也沒(méi)有答案,。直到有一天我在網(wǎng)上發(fā)帖求助，有個(gè)網(wǎng)友的答復(fù)：設(shè)計(jì)成坦克履帶一樣的機(jī)構(gòu),，用剛性材料和機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)模擬波浪線型運(yùn)動(dòng),。

                                                   

雖然他說(shuō)的方法難以實(shí)現(xiàn)，但是用剛性材料和機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)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(gè)方塊不完全分離，就能實(shí)現(xiàn)我想要的功能,。剩下的就是找到最佳傳動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)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(kāi)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(shí),，由于采用了曲軸活塞機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸出,，所以機(jī)械仿生完成,。

至此,，歷時(shí)3年全面實(shí)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(lái)請(qǐng)教了很多懂機(jī)械的朋友,，又指出這一原理不單是泵，也是發(fā)動(dòng)機(jī),，就像曲軸活塞機(jī)械原理即用于內(nèi)燃機(jī)也用于活塞泵,；渦輪原理即用于渦輪泵也用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。

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

不開(kāi)新帖了,，直接蓋樓，暫定二樓說(shuō)說(shuō)原理及優(yōu)缺點(diǎn),，三樓談應(yīng)用方向,。

去缸活塞泵

技術(shù)原理與優(yōu)缺點(diǎn)
       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(jī)械的活塞與曲軸,、渦輪機(jī)械的兩端開(kāi)放的管道,、蝸桿機(jī)械的曲線式傳動(dòng)這三種機(jī)械原理的機(jī)械


       結(jié)構(gòu)上結(jié)合了三種機(jī)械，同時(shí)也繼承了他們的一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，雖然比一般活塞機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化很多，但仍然較復(fù)雜,。當(dāng)然任何機(jī)械的優(yōu)劣都是相對(duì)而言,，每一種不同的機(jī)械都解決其他機(jī)械解決不了的問(wèn)題,，所以關(guān)鍵看比較優(yōu)勢(shì)，那么這種機(jī)械總體來(lái)說(shuō)優(yōu)勢(shì)相對(duì)較多,。尤其到了重型動(dòng)力機(jī)械階段,，各種條件是要綜合考慮的，比如大型渦輪機(jī)械還能說(shuō)它簡(jiǎn)單嗎,？
        再回答壇友的幾個(gè)疑問(wèn)：
        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(kuò)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(dòng)畫(huà),，看看正壓和負(fù)壓是怎么產(chǎn)生的就理解了。發(fā)動(dòng)機(jī)正相反,。
        第二是關(guān)于密封和潤(rùn)滑問(wèn)題,，分兩個(gè)方面的，一是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的連桿和管道之間的密封,，參見(jiàn)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(jiàn)蝸桿泵,。潤(rùn)滑,，參見(jiàn)蝸桿泵。
        第三是活塞組側(cè)向受力導(dǎo)致連桿彎曲的問(wèn)題,，一個(gè)力可以用另一個(gè)力抵消,，這是中學(xué)物理問(wèn)題。我曾經(jīng)想在專利文書(shū)里增加一項(xiàng),，但是代理說(shuō)畫(huà)蛇添足,，是個(gè)機(jī)械工程師都能找到解決辦法,。果然我所說(shuō)的這家科研機(jī)構(gòu)就有辦法——對(duì)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(shuō)了半天和沒(méi)說(shuō)一樣啊，都有現(xiàn)成解決辦法,。其實(shí)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(gè)專利找到的是石油機(jī)械廠,，希望應(yīng)用于石油管道泵送,，和設(shè)計(jì)師交流了幾次就去廠子里面談，他們?cè)诟沩?yè)巖油開(kāi)采方面的攻關(guān),，難點(diǎn)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(diǎn)是采油量很低,，希望找一種排量更大的泵,，看了我的專利覺(jué)得和蝸桿泵異曲同工，但是研究了幾個(gè)月,，沒(méi)辦法縮小到可以放進(jìn)直徑60厘米的管道里,。我又問(wèn)能不能用于石油管道輸送，可以實(shí)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(qiáng)度,，事情很復(fù)雜,。后來(lái)一想人家是建設(shè)管道的，你說(shuō)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(jī)械領(lǐng)域的專家確認(rèn)原理是成立的,，有應(yīng)用價(jià)值。2采用超高分子材料能夠解決密封和潤(rùn)滑問(wèn)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(gè)屁？
2蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)
3大型內(nèi)燃機(jī)
4,。,。。
       前面談到研究這個(gè)專利的出發(fā)點(diǎn)是想設(shè)計(jì)一種能使萬(wàn)噸以上戰(zhàn)艦像劍魚(yú)（時(shí)速40海里）甚至烏賊（時(shí)速80海里）那樣高速航行的推進(jìn)器,，我覺(jué)得這已經(jīng)是天方夜譚了,，沒(méi)想到，研究所的設(shè)計(jì)師說(shuō)：“你對(duì)自己的專利這么沒(méi)信心,？為啥就不想著時(shí)速500海里呢,？我是把你的技術(shù)當(dāng)做水里的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)看待的�,！蔽艺f(shuō)：“水的阻力和粘滯性比空氣大的多,，不可能實(shí)現(xiàn)吧,。”“你知道暴風(fēng)魚(yú)雷嗎,？知道它是怎么實(shí)現(xiàn)200海里時(shí)速的?知道空泡嗎,？知道水潤(rùn)滑材料嗎?根本不親水！只要把你的專利弄成熟了,，實(shí)現(xiàn)了沖壓噴水推進(jìn),，前方的阻力也可以減少大半。,。,。�,！笨傊�給我上了一課,，我是沒(méi)太聽(tīng)懂，反正就是說(shuō)200海里時(shí)速不是夢(mèng),。最最讓我這兩天激動(dòng)的是講到技術(shù)轉(zhuǎn)移,，提到了埃隆·馬斯克的膠囊火車(chē)，“那算個(gè)屁,，等咱們的技術(shù)成熟了轉(zhuǎn)移到民用,，造一種超級(jí)游輪，載客量2000人,，上海到舊金山十幾小時(shí)最多二十幾小時(shí),。如果能和洋流發(fā)電結(jié)合起來(lái)，連油都不用,，運(yùn)輸成本為零,。票價(jià)1000元，以后去美國(guó)誰(shuí)還做飛機(jī),�,！�
       我以前還談到過(guò)這個(gè)專利技術(shù)能夠用于設(shè)計(jì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)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(jī)原理，替代渦輪技術(shù),，這個(gè)涉及技術(shù)秘密不深談,。

應(yīng)用是最重要的內(nèi)容，想寫(xiě)的內(nèi)容也很多,，但是,，最近比較忙，還是過(guò)幾天抽空另開(kāi)一帖再說(shuō)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(jī),，驗(yàn)證一下性能

781995655

仿生是解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題最有效的方法（忘了這是誰(shuí)說(shuō)的，就算我說(shuō)的吧）,，


的確,，在未知領(lǐng)域的研究的時(shí)候，仿生是一個(gè)不錯(cuò)的思路,。
我在做全新設(shè)備（對(duì)我而言是新）的時(shí)候,，也是從防現(xiàn)場(chǎng)人員操作開(kāi)始的，然后再精簡(jiǎn)和優(yōu)化,。

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

781995655

看大俠的動(dòng)態(tài)頭像,，其實(shí)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(méi)有實(shí)驗(yàn)過(guò),？我不是打擊你啊,，你這個(gè)的效率不看好。

老叁gg

持續(xù)關(guān)注