專利名稱：滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明應(yīng)用于高性能船艇領(lǐng)域，具體為滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
螺旋槳作為海上船只的主要推動器代替明輪推動器出現(xiàn)在19世紀中葉。常規(guī)的船舶螺旋 漿推動是通過撥水向后產(chǎn)生推力，推動船只前進。常規(guī)船用推進式螺旋槳系統(tǒng)由發(fā)動機.l、 齒輪箱2、傳動軸3、傳動軸支架4和推力螺旋槳5構(gòu)成，如圖1所示。從位置上看，傳動軸 3和支架4位于推力螺旋槳5的前方，水流的流線將受到傳動軸3和傳動軸支架4擾動，使 水流無法做到平滑，導(dǎo)致推力螺旋槳5的推進效率下降。而且，傳動軸3及其支架4阻擋了 水流的流動，產(chǎn)生了附體阻力。發(fā)動機l、齒輪箱2和傳動軸3組成推力式螺旋槳推進系統(tǒng)， 機艙的所占空間極大，如圖1中L1，使船只有效容積的布置困難。在船艇設(shè)計過程中，為了 減少吃水，螺旋槳位置處開挖船體隧道8。開挖隧道位于船體后側(cè)，這樣便造成的滑行面的 損失。為了補償船體滑行面的損失，不得不在船體后側(cè)設(shè)計附體7，增加了船體阻力。如果 將船艇尾部的螺旋槳5改為拉力螺旋漿10，將之移到船體下部，作為拉力式螺旋槳驅(qū)動船只， 適當改變開挖隧道形式ll，可能避免上述常規(guī)推力式螺旋槳驅(qū)動滑行船艇的缺點，如圖2所 示，這也成為了我們發(fā)明拉力式螺旋槳驅(qū)動滑行船艇的一個出發(fā)點。我們發(fā)明了滑行船艇拉 力螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，'減少了船艇的航行阻力，提高了船艇在同樣功率條件下船艇的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本專利發(fā)明了滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征在于，該船艇在船底部 安裝拉力式的螺旋槳，采用V型齒輪箱，船體隧道由三條不同曲率的曲線構(gòu)成，船尾設(shè)置雙 舵葉。


圖1常規(guī)螺旋槳推進船艇示意圖
附圖中1-發(fā)動機、2-齒輪箱、3-傳動軸、4-傳動軸支架、5-常規(guī)螺旋槳、6-舵葉、7-船附體、8-船體隧道。
圖2拉力式螺旋槳驅(qū)動船艇示意圖
附圖中9-V型齒輪箱、10-拉力螺旋槳、11-船體隧道。
圖3拉力式螺旋槳驅(qū)動船艇尾部舵葉布置。圖4船體隧道壓力分解示意圖。
附圖中12-沿隧道曲面壓力、13-水平方向的分力、14-垂直向上的分力。 圖5拉力式螺旋槳產(chǎn)生拉力分解示意圖。
附圖中15-沿傳動軸的拉力、16-水平方向的分力、17-垂直向下的分力。 具體實施方法
(a) 滑行船艇拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)
圖2所示，拉力式螺旋槳船艇動力由發(fā)動機1提供，通過V型齒輪箱9調(diào)配，傳動軸3 將動力提供給拉力螺旋槳10。拉力螺旋槳10工作后，產(chǎn)生向前拉力，帶動船只的運動。在 這里，齒輪箱選用V'型齒輪箱9，提供了變方向的驅(qū)動力，即將發(fā)動機傳動方向轉(zhuǎn)一定角度。 采用V型齒輪箱9，大大節(jié)省了船機艙的空間，即圖中2中L3小于圖1中的L1。因此，拉力 螺旋槳驅(qū)動的船艇，節(jié)省的機艙空間，可以用作更多其他輔助的布置，如空調(diào)布置， 一些貨 倉等等。拉力螺旋槳10前方的水流并沒有與常規(guī)推力螺旋槳5那樣，受到了船傳動軸3和傳 動軸支架4阻擋和擾動，水流更加平滑。因此，提高了拉力螺旋槳10的效率，增加了同樣功 率條件下船艇的航速。拉力螺旋槳10驅(qū)動船艇的設(shè)計，使拉力螺旋槳10距離舵葉6遠，如 圖2中L4大于圖1中的L2，這勢必降低了拉力螺旋槳驅(qū)動滑行船艇的舵葉效率，影響了船 體操控性能。所以我們修改一般常規(guī)螺旋槳驅(qū)動船艇，船尾中間位置處單個舵葉設(shè)計，改為 拉力式螺旋槳驅(qū)動的船尾兩側(cè)的雙舵葉設(shè)計，在其船尾板左右兩側(cè)分別設(shè)置一個舵葉6，.改 善其操控性能，如閨3所示。為了減少螺旋槳吃水，拉力螺旋槳10處開挖了船體隧道11。 隧道曲線經(jīng)過精心設(shè)計，由三條不同曲率的曲線a,b,c構(gòu)成，這三條曲線的曲率經(jīng)過計算獲 得的，計算中主要考慮了水流的動壓力和船體的阻力綜合因素，如圖4所示。
(b) 拉力螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)工作原理
拉力螺旋槳的滑行船艇的前進主要依靠螺旋槳所產(chǎn)生的拉力15驅(qū)動，如圖5所示。將螺 旋槳產(chǎn)生的拉力進行正交分解，可以獲得水平方向的力16和垂直向下的力17。水平方向的 拉力16是我們需要的，提供船艇前進的動力。垂直向下的分力17需要我們采取措施進行平 衡。對于某種固定船型的船艇，其姿態(tài)的設(shè)計尤為重要。船只的姿態(tài)控制設(shè)計需要綜合考慮 船型和船的重量重心布置，否則，無法得到船艇優(yōu)異的航行性能。對于拉力螺旋槳10驅(qū)動的 船，垂直向下的分力,17將使船體后部尾傾力矩加大，而且V型齒輪箱9和發(fā)動機1均放在后 機艙處，勢必加重了船體后部的重量。如果單憑船體的重量重心設(shè)計時，將垂直向下的分力 17平衡，這是很困難的工作。因此，我們設(shè)計船體隧道11由三條不同曲率的曲線構(gòu)成。船
4體隧道11曲線設(shè)計可以使船艇航行過程中，提供沿船體隧道曲面水動壓力12。水動壓力12 的可以提供垂直向上的分力14，可以為平衡拉力螺旋槳的垂直向下的分力17做出一定的貢 獻，如圖4所示。綜合船艇的重量重心設(shè)計和船體隧道借助水流所提供動壓力設(shè)計，平衡了 拉力螺旋槳10向下的分力17作用，最終實現(xiàn)拉力螺旋槳驅(qū)動的滑行船艇良好的的航行姿態(tài)。 常規(guī)的螺旋槳驅(qū)動的船艇，為了降低螺旋槳的吃水，會在船艇后部開挖隧道8。但是作為滑 行艇，船尾開挖隧道8，勢必造成了船艇尾部滑行面的損失。為了補償滑行面的損失， 一般 的做法，是在船尾部添加船附體7，如圖1所示。但是，添加了船附體7，也增加了船艇的航 行阻力，勢必降低同功率下船艇的航行速度。我們設(shè)計的拉力螺旋槳驅(qū)動的滑行船艇，開挖 船體隧道ll，因船尾部基本上保持了原有的滑行面，并未對滑行船艇的滑行面造成過大的損 失，不用增加船附體7進行補償，減少了工作量。然而，這種拉力螺旋槳驅(qū)動的船體隧道的 設(shè)計，在提供向上的分力14同時，也提供了向后水平方向的分力13，增加了船體阻力。因 此，船體隧道11曲線的確定將取決了它所提供的向上分力對船艇整體設(shè)計的貢獻程度大于其 所增加船體阻力的作用。拉力螺旋槳10工作時，將會攪動水流，產(chǎn)生拉力的同時，將會有大 量的氣泡產(chǎn)生。氣泡產(chǎn)生后，因壓力的緣故，氣泡將會升至水面消失。在氣泡上升過程中， 將會有一部分氣泡沿著船體向上移動，并有一定量的會短時間附著船體上面，減少了水體與 船體的附著，減少的船體濕表面積，起到了降低船體與水流的摩擦阻力的作用。我們設(shè)計了 13米滑行船艇，分別采用了拉力螺旋槳驅(qū)動和常規(guī)螺旋槳推進兩種方式。同樣的功率條件下， 拉力螺旋槳驅(qū)動的船速度達到了 33. 3節(jié)，而常規(guī)螺旋槳船速度達到29. 6節(jié)，整整高了 3. 9 節(jié)，測試結(jié)果說明了采用拉力螺旋漿驅(qū)動的滑行船艇的速度優(yōu)勢。 (c)拉力螺旋槳驅(qū)動滑行船艇的優(yōu)點
滑行船艇的拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)與常規(guī)螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點第一個優(yōu) 點拉力式螺旋槳驅(qū)動的船節(jié)約船的機艙空間；第二個優(yōu)點消除了傳動軸和其支架對水流擾動， 使水流流線更為平滑，增加拉力螺旋槳的效率；第三個優(yōu)點減小船體與水流的摩擦阻力，增 加相同的功率下的船艇速度。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明專利為滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征在于，該船艇在船底部安裝拉力式的螺旋槳，采用V型齒輪箱，船體隧道由三條不同曲率的曲線構(gòu)成，船尾設(shè)置雙舵葉；
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征在于，拉力式 螺旋槳驅(qū)動的船艇的齒輪箱選用V型齒輪箱，大大節(jié)省了船機艙的空間;.
3, 根據(jù)權(quán)利要求1所述滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特祉在于，控力式 螺旋槳驅(qū)動的滑行船艇采用雙舵葉設(shè)計，改善其操控性能；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述滑杼船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征在于，拉力式 螺旋衆(zhòng)驅(qū)動的船艇，綜合船艇的重量重心設(shè)計和船體隧道借助水流所提供動壓力設(shè)訐，實現(xiàn) 拉力螺旋槳驅(qū)動的滑行船艇良好的的航行姿態(tài)-;
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述滑行船H一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征在于，拉力螺 旋槳工作時，將會攪動水流，產(chǎn)生拉為的同時，將會有大量的氣泡產(chǎn)生。氣泡產(chǎn)坐后，因壓 力的緣故，氣泡將會升至水面消失。在氣泡上升過程中，將會有一部分氣泡沿著船體向上移 動，并有一定量的氣泡短時間附著船體上面，這勢必減少了水體與船體的附著，減少的船體 濕表面積，起到了減少船體與水體的摩擦阻力的效果。
全文摘要
本發(fā)明為滑行船艇一種拉力式螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)，其主要特征為在于該船只在船底部安裝拉力式的螺旋槳，采用V型齒輪箱，船體隧道由三條不同曲率的曲線構(gòu)成，船尾設(shè)置雙舵葉。拉力式螺旋槳驅(qū)動的滑行船艇具有節(jié)約船的機艙空間、消除了傳動軸和其支架對水流擾動、減小船體與水流的摩擦阻力的優(yōu)點。這些優(yōu)點增加相同的功率下的驅(qū)動效率。我們設(shè)計13米滑行船艇，分別采用常規(guī)螺旋槳驅(qū)動和拉力式螺旋槳驅(qū)動兩種方式，拉力式螺旋漿驅(qū)動船艇的速度要高于常規(guī)螺旋槳驅(qū)動船艇速度3.9節(jié)，驗證了滑行船艇拉力螺旋槳驅(qū)動系統(tǒng)的有效性。
文檔編號B63H23/00GK101565101SQ20091010571
公開日2009年10月28日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者劉紅軍, 軍 施, 青 曾, 胡照會 申請人:深圳市海斯比船艇科技發(fā)展有限公司