專利名稱：一種交流超導(dǎo)磁流體船舶推進器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶推進器，特別是涉及超導(dǎo)交流磁流體船舶推進裝背景技術(shù)超導(dǎo)磁流體船舶推進器是一種新的正在研究的船舶推進方式。它是將 海水作為導(dǎo)體，在電磁力作用下，使海水運動，推進船舶航行。它的特點 是沒有常規(guī)的動力機械、螺旋槳等旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可實現(xiàn)"靜音"和高速航行。 超導(dǎo)磁流體推進器可分直流和交流兩種。由于直流超導(dǎo)磁體容易研制，至 今世界上已研制成功兩艘直流超導(dǎo)磁流體試驗船。然而直流超導(dǎo)磁流體推 進器中必須有正、負(fù)電極，運行時因在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氣泡， 氣泡破裂時發(fā)出噪聲，這 一 點違背了 "靜音"航行的初衷。解決這個問題 的辦法是研制交流磁流體推進器，后者沒有電極，靠感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁力。 關(guān)于交流磁流體推進器，己經(jīng)提出的推進器一般由多相交流勵磁的超 導(dǎo)線圈構(gòu)成的磁體和通道組成。按通道的結(jié)構(gòu)型式，交流超導(dǎo)磁流體推進 器分為平面型磁流體推進器和圓筒型磁流體推進器，這兩種結(jié)構(gòu)的共同特 點是用多相交流超導(dǎo)線圈作為磁體建立直線運動的行波磁場，在行波磁場 作用下海水產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢在海水中產(chǎn)生電流，載有電流的海 水在磁場中受到電磁力作用而運動，其反作用力即推力，推進船舶運動。 但它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、磁場難于屏蔽且不能用于淡水中。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供 一 種結(jié) 構(gòu)簡單、緊湊，便于屏蔽；同時實現(xiàn)"靜音"航行的超導(dǎo)交流磁流體船舶推進器。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是 一種超導(dǎo)交流磁流體船 舶推進器，包括圓筒形三相交流超導(dǎo)磁體和圓筒形磁流體螺旋通道，其特 征在于圓筒形三相交流超導(dǎo)磁體中安裝三相超導(dǎo)線圈，通入對稱三相正弦 電流便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，圓筒形磁流體螺旋通道是可旋轉(zhuǎn)的，磁流體通道圓 筒形外壁的槽內(nèi)安裝對稱三相線圈，經(jīng)三只滑環(huán)與外電路相聯(lián)，可控制磁 流體螺旋通道的轉(zhuǎn)速，圓筒形磁流體推進通道的螺旋壁可使海水離子穿過 而形成感應(yīng)電流，在海水中和三相線圈中兩處的感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁力，海水中的電磁力推動海水沿螺旋通道流動產(chǎn)生軸向推力；而 三相線圈中電磁力可推動磁流體通道旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用三相交流超導(dǎo)線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場代替現(xiàn)有的由多相交流 超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的直線型行波磁場，使得超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于屏蔽； 同時實現(xiàn)"靜音"航行。本發(fā)明采用兩性離子交換膜作為海水螺旋通道的螺旋壁。作用有二 ， 一是因旋轉(zhuǎn)磁場作用而產(chǎn)生的軸向感應(yīng)電流可穿過兩性離子交換膜，相當(dāng) 于三相異步感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子電流；二是形成螺旋通道，使旋轉(zhuǎn)運動的海 水從螺旋通道的一端吸入，再從另一端噴出，通道兩端具有導(dǎo)磁片，實現(xiàn) 推進器的功能。本發(fā)明在螺旋通道的圓筒形外壁的槽內(nèi)安裝對稱三相線圈(如同三相 異步感應(yīng)電動機的繞線型轉(zhuǎn)子)，經(jīng)三只滑環(huán)與外電路相聯(lián)，通過外電路 的控制用于對磁流體推進通道的調(diào)速。根據(jù)航行的不同要求，本推進器可 運行在三種工作狀態(tài) 一是線圈斷開，通道不旋轉(zhuǎn)，僅有海水流動，實現(xiàn) "靜音"運行；二是線圈與外部反電動勢串聯(lián)，采用串級調(diào)速使通道轉(zhuǎn)速 低于海水轉(zhuǎn)速，海水與通道的相對速度減小，因而摩擦損耗小、效率高； 三是三相線圈端部短接，使推進器工作在三相異步感應(yīng)電動機狀態(tài)，依靠 磁流體推進通道旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，這種工作狀態(tài)也適用于淡水中航行。本發(fā)明的推進器中，海水在限定的具有相當(dāng)長度的螺旋通道內(nèi)流動， 便于在通道入口處海水滲入電解質(zhì)，提考通道內(nèi)混合海水的電導(dǎo)率，從而 增大推進器的推力。特別是處于靜音運行狀態(tài)，推力小、效率低，必要時 可采用這種措施。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的縱剖面示意圖。圖3為本發(fā)明螺旋通道示意圖。圖中的標(biāo)號是l.三相交流超導(dǎo)磁體，2.圓筒形磁流體螺旋通道，3. 通道內(nèi)壁，4.通道外壁，5.螺旋壁，6.三相線圈，7.滑環(huán)，8.軸承，9. 幅向支架，IO.螺旋通道，11.海水進口， 12.海水出口。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。如圖l所示， 一種超導(dǎo)交流磁流體船舶推進器，包括圓筒形三相交流 超導(dǎo)磁體[1]和圓筒形磁流體螺旋通道[2]，圓筒形三相交流超導(dǎo)磁體[l]中 安裝三相超導(dǎo)線圈，通入對稱三相正弦電流便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，圓筒形磁流體螺旋通道[2]是可旋轉(zhuǎn)的，磁流體通道外壁[4]的槽內(nèi)安裝對稱三相線圈 [6]，經(jīng)三只滑環(huán)[7]與外電路相聯(lián)，可控制磁流體螺旋通道[2]的轉(zhuǎn)速，圓 筒形磁流體螺旋通道[2]的螺旋壁[5]可使海水離子穿過而形成感應(yīng)電流， 在海水中和三相線圈[6]中兩處的感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁力， 海水中的電磁力推動海水沿螺旋通道[10]流動產(chǎn)生軸向推力；而三相線圈 [6]中電磁力可推動磁流體通道[2]旋轉(zhuǎn)。圖2中通道外壁[4]的外表面安裝了對稱三相線圈[6]，它們分別通過三 只滑環(huán)[7]與外部調(diào)速電路相接。通過外電路的控制可使推進器運行在三 種工作狀態(tài)， 一是滑環(huán)外部斷開時，三相線圈中無電流，螺旋通道處于靜 止?fàn)顟B(tài)(靜音狀態(tài))，只有通道中海水導(dǎo)電產(chǎn)生推力；二是當(dāng)三相線圈[6] 與外部調(diào)速電路接通，并使螺旋通道轉(zhuǎn)速低于海水轉(zhuǎn)速時，因二者的相對 速度減小，海水與通道壁的摩擦損耗減小，效率較高；三是若船舶在淡水 中，因淡水不導(dǎo)電，不能工作在靜音狀態(tài)，這時將滑環(huán)[7]在外部短路， 使推進器工作在三相異步感應(yīng)電動機狀態(tài)，圓筒形磁流體螺旋通道旋轉(zhuǎn)， 其中的螺旋壁作用使淡水從進口 [ll]吸入，再從出口[12]噴出，實現(xiàn)淡水 中船航推進。為滿足各種狀態(tài)的需要，本推進器要用可調(diào)電壓、調(diào)頻率的三相正弦 電源供電。這種電源和三相異步感應(yīng)電動機的串級調(diào)速為成熟技術(shù)，本說 明書不做論述。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)交流磁流體船舶推進器，包括圓筒形三相交流超導(dǎo)磁體和圓筒形磁流體螺旋通道，其特征在于圓筒形三相交流超導(dǎo)磁體中安裝三相超導(dǎo)線圈，圓筒形磁流體螺旋通道包括內(nèi)壁、外壁、螺旋壁，磁流體通道圓筒形外壁的槽內(nèi)安裝對稱三相線圈，三相線圈的端部分別安裝滑環(huán)，經(jīng)三只滑環(huán)與外電路相聯(lián)，控制磁流體螺旋通道的轉(zhuǎn)速，圓筒形磁流體螺旋通道的螺旋壁使海水離子穿過而形成感應(yīng)電流，在海水中和三相線圈中兩處的感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁力，海水中的電磁力推動海水沿螺旋通道流動產(chǎn)生軸向推力；三相線圈中電磁力推動磁流體通道旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超導(dǎo)交流磁流體船舶推進器，其特征是磁流 體通道圓筒形的內(nèi)、外壁由絕緣材料制造，螺旋壁由兩性離子交換膜制成， 兩性離子交換膜中同時含有荷正電和荷負(fù)電的可解離基團，海水經(jīng)海水進 口流入，從海水出口流出，在電磁力作用下，沿螺旋通道流動，產(chǎn)生推力。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計一種交流超導(dǎo)磁流體船舶推進器。主要包括超導(dǎo)三相交流磁體和可旋轉(zhuǎn)的磁流體推進裝置。圓筒形超導(dǎo)磁體內(nèi)安裝三相超導(dǎo)線圈，通入對稱三相正弦電流便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁流體螺旋通道外形也是圓筒形，同軸置于圓筒形超導(dǎo)磁體的內(nèi)部，可繞軸旋轉(zhuǎn)。螺旋通道的外壁和內(nèi)壁用絕緣材料制造，螺旋壁是兩性離子交換膜。在外壁外表面的槽內(nèi)安裝對稱的三相線圈，經(jīng)三只滑環(huán)與外部電路聯(lián)接，可控制推進器運行在三種工作狀態(tài)，一是通道不旋轉(zhuǎn)，靠海水中的電磁力產(chǎn)生推力，為靜音運行；二是線圈與外部反電動勢串聯(lián)，采用串級調(diào)速使通道轉(zhuǎn)速低于海水轉(zhuǎn)速，達到減少摩擦損耗的目的；三是線圈端部短接，僅靠通道中螺旋壁旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，因此可在淡水中航行。
文檔編號B63H21/00GK101325358SQ200810015389
公開日2008年12月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者巖 井, 菅維樂, 許承斌, 馬秀娟 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)