專利名稱：噴流推進器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種船用推進器，尤其適用于大型船舶。
背景技術(shù)：
目前，公知的噴水推進這個進化的推進方式，未能得到普及應(yīng)用，我理解主要是三 個方面的障礙原因1.對肥大型船舶表現(xiàn)推進效率低。2.對航道水域環(huán)境有回避性。(既水域中的水生物、游離物等易引發(fā)推進器故障)3.推進取水需耗用船機約7%的動力。(主要是取水口的位置造成水道曲線的原 因)發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有噴水推進器障礙性的缺陷，本實用新型提供一種噴流推進器及為使 該推進器產(chǎn)生作用的配合體——節(jié)能型船。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的綜合技術(shù)方案是以利用氣泡減阻并配以節(jié) 能型船的方法，克服對肥大型船舶表現(xiàn)推進效率低的缺陷；以采用導(dǎo)體(既水及空氣)間接 作用于推進水體的方法，克服對航道水域環(huán)境有回避性的缺陷；以取水口設(shè)在船頭方法，克 服推進取水需耗用船機約7%動力的缺陷。具體技術(shù)方案如下一 .利用噴流推進器的功能作用及構(gòu)造特性，來克服對肥大型船舶表現(xiàn)推進效率 低，及對航道水域環(huán)境有回避性的缺陷。其中1.噴流推進器(以下稱推進器)是以噴射水與空氣的混合體(稱流體)為動 能作用于推進水體，流體中含有大量氣泡，當尾流疏散時氣泡會自動上浮，在船底攔截裝置 的作用下氣泡只能在船底集聚，氣泡的集積量足夠時可較大的減少船底粘阻力。2.推進器是以吸收船頭阻力水用于作功，隨著阻力水被吸收相應(yīng)的船頭阻力也會 隨之減少。3.該推進器是以射吸原理作功缸腔內(nèi)無葉輪，這就使水體中的雜物隨流而過，只 要經(jīng)簡單欄截過濾既可不易發(fā)生推進器被堵塞的固障。推進器的構(gòu)造及特征該推進器以射吸原理建立其構(gòu)造基形為長向筒狀、縱身 不等徑、通腔。其功能部件有筒體，高壓水管，高壓氣管。其中1.筒體是推進器的主體部件。筒體縱身不等經(jīng)，兩端擴張呈喇叭口形，中段縮徑變 細。是推進器的缸體。2.高壓水管(以下簡稱水管)是推進器噴水裝置。水管由筒體進水口端伸入筒 腔內(nèi)，腔內(nèi)定位要居中。水管的端頭為噴嘴，噴嘴略有內(nèi)收。是推進作功的動力源。3.高壓氣管(以下簡稱氣管)是推進器噴氣裝置。氣管套在水管之中，居中定 位。氣管的端頭與噴嘴一齊略有內(nèi)縮。該端頭無內(nèi)收，相反還要加裝分流阻件(棗核形)。 是氣泡發(fā)生源。噴流推進器，由于自身的特性及優(yōu)化的部置方式，致使在該型船的節(jié)能機理因果 中起到源頭及決定性的作用。[0019]二 .利用節(jié)能型船與該推進器的共同做用，來克服對肥大型船舶表現(xiàn)推進效率 低，及推進取水需耗用船機約7%動力的確陷。之外，該船還有減少風(fēng)阻力及增加可控性的 目的構(gòu)造及裝置。其具體方案是推進器設(shè)在船艏。取水口設(shè)在船頭。船底有坡面(前低 后高)。船底之下設(shè)有“η”字形圍欄。駕駛樓設(shè)在艏部。艉部設(shè)有動力舵。(主要作功設(shè) 備發(fā)電機，高壓水泵，高壓空氣壓縮機)節(jié)能型船功能構(gòu)造形態(tài)及作用1.推進器設(shè)在船艏。由若干臺并列，橫向布置在船頭底部。其目的1. 1推進器是氣泡發(fā)生源，讓氣泡發(fā)生源盡量靠前可使船底盡可能多的被氣泡覆
至
ΓΤΠ ο1. 2推進器是以吸收船頭阻力水用于推進作功，位置愈靠前效果愈好。2.取水口設(shè)在船頭。共兩個船頭左右各一，正中留一定間隔，洞口設(shè)柵欄。洞口的 大小要以過流流速與航速同步為宜。進水口開在船頭，可將船頭正前方的水體近距地引送 給推進器，當航速達到一定程度時，正前方的水體隨之升成較強的阻力勢能而主動沖入腔 式水道。此時推進器已呈被動受水狀態(tài)。并且洞口的過流面積也相應(yīng)減少船頭阻力。3.船底有坡面(前低后高)。坡面前起點，由推進器尾口后到船底末端。通長漸 變順坡。是誘導(dǎo)氣泡在船底由前向后易于漫延的功能構(gòu)造。4.船底之下設(shè)有“η”字形圍欄。船底兩側(cè)各設(shè)一道，前端起點由推進器尾口，后 至船底末端，兩道圍欄與推進器尾口構(gòu)造組合成三面封閉后面敞口的形式。圍欄板截面呈 空芯“V”字形不等高，前高后矮。圍欄外側(cè)與船幫平行一齊，內(nèi)側(cè)相互間距不等，前窄后寬。 是攔截氣泡橫向逃逸的功能裝置。5.駕駛樓設(shè)在艏部。船頭甲板處相對空曠，這就有條件把船樓前部作成減少阻風(fēng) 的流線形體，以減少迎風(fēng)阻力。6.船艉設(shè)有動力舵。動力舵由小型噴水推進器與短舵葉豎向構(gòu)成，舵葉在上。該 舵有360°任意往返的性質(zhì)，可迅速實現(xiàn)任何指令的方位。本實用新型的有益效果是可克服噴水式推進裝置對肥大型船舶表現(xiàn)推進效率 低，對航道水域環(huán)境有回避性及推進取水需耗用船機約7%動力的缺陷問題。并旨在提升大 型船舶在節(jié)能、增速、便于操控方面的優(yōu)勢品位。
圖1.噴流推進器立剖面圖。圖2.推進器布置形式及相關(guān)功能構(gòu)造平剖面圖。圖 3.推進器及相關(guān)功能構(gòu)造立剖面圖。圖4.動力舵機立剖面圖。圖中所注l.吸水口。2.高壓氣管。3.高壓水管。4.噴嘴。5.筒體。6.尾噴 口。7.進水口。8.柵欄。9.腔式水道。10.推進器。11.阻溜板。12.欄板。13.駕駛樓。 14.高壓水泵吸水口。15.反推板。16.動力舵。17.噴水推進器。18.舵板。19.舵桿。 20.傳動軸。21.操舵電機。22.蝸桿。23.蝸輪。24.推進器電機。
具體實施方式
1、克服效率低效率低是反作用水體降失了反阻性。當推進器急速噴水時，由于尾流對水體沖擊 升強，使反作用水體由撓動變?yōu)轫樝蛄鲃?，?dǎo)致局部水體擴散加快。如果后繼噴出的水量不 能過大的超出反作用水體的疏散量時，那么反作用的水體就形不成對推進所需的反阻力。
4[0036]1. 1采用噴流推進器技術(shù)目標較小流速較大排量。筒體長約3m，最大直徑處約600-700mm，以功能目的分為三段(圖1)。第一段略 成喇叭口形，為吸水段。吸水口與前面進水道直通，推進用水由船頭前面的航道水經(jīng)水道進 入吸水口。第二段細腰形，為推力發(fā)生段。作功用水在此受到高壓水體及高壓氣體的共同 沖擊，使其獲得了較強的動能及流速。同時，水體與氣體在此混合后就變成流體。第三段喇 叭口形，為膨擴段。此段功能目的使流體后射強勢降緩。尾流截面變大。并有益流體內(nèi)的 氣泡迅速上浮。筒體尾口伸入船底“ η ”形圍欄板內(nèi)。水體噴射嘴圓管，噴口處略有內(nèi)收，直徑約200mm(圖1)，設(shè)在筒體中央。噴口伸 于細腰變徑起點端。噴射用水由高壓水泵提供。噴水量不需過大，能替代葉輪推動水體即 可。射流不能散射，呈柱狀。氣體噴射嘴為細管，直徑20-30mm左右，設(shè)在水噴嘴中央。氣噴嘴端頭為直筒。 噴射氣體由空壓機提供。噴氣量根據(jù)需要隨機調(diào)整。氣體壓強要大于噴水壓強的0. 5-1倍。 噴嘴出口內(nèi)設(shè)一個8°左右的錐芯，居中放置以使噴出氣流不產(chǎn)生柱針狀(圖1)。噴氣量的“需要”是指達到滿足船底氣泡飽合度即可，否則會造成無功逃逸或船底 水體的無效擾動。1. 2、增加抵觸面擴大作用與反作用的抵觸范圍推進器為小體形多臺套排列組成，各臺間距約2. 5-; 左右，設(shè)在船艏底部(圖2)。 橫向分布幅度基本與船底同寬。產(chǎn)生組合尾流截面=船寬X 1-1. 5m高。這種矩形的尾流截面，需注意組合尾流的均勢性，不得有個別點位存在強勢射流。推進器橫列布置，也給船舶轉(zhuǎn)向、糾偏提供了機能，當急度轉(zhuǎn)向或大偏風(fēng)航行時， 可調(diào)節(jié)個別推進器功力使其產(chǎn)生偏推。在艉舵的配合下，使大型船舶在一定程度上增加了 可控性及自調(diào)性。1. 3、控制溜散增重滯阻減少無功溜失增強反阻勢能控制無功溜散該船底構(gòu)造使噴出的流體進入槽內(nèi)后，只容下方、后方兩個溜散 去向。(常規(guī)船型為五個，上、下、左、右、后。)而在這兩個去向中，還存在著一定的阻限性。 流體向下是逆阻而行，愈往下壓強愈大。并且流體中大量氣泡有上浮效應(yīng)，這在一定程度上 抵制了向下溜散的勢能。流體向后更為嚴重受阻，因為推進器排出的尾流含有較多高壓氣泡，高壓氣泡脫 離噴口后，會急度膨脹及上浮。膨脹與上浮的游離勢能，擾亂了尾流后射的共向性(使合力 分解)。至使反作用水體向后擴散的被動勢能大大降低。這樣自然就生成較重的滯阻性。1. 4利用氣泡減小船底阻力氣泡是減小水體阻力的最佳介質(zhì)。將推進器尾流中的氣泡，用圍欄裝置收集到船體下。氣泡無論大小，在水壓的作用 下都會升到船底。因船底橫向截面呈水平狀態(tài)，所以，船底與水體的界面橫向是均壓態(tài)勢。 因此，氣泡浮到船底后也必然自動均壓。如果氣泡充量足夠，就使槽內(nèi)船底獲得近100%的 氣膜層。(船體較瘦，橫搖較大者不一定適用。)1. 5利用構(gòu)造消減船頭及駕駛樓阻力消減船頭水阻力船頭的興波阻力是障礙船舶前進的強勢阻力(占總阻力 50%)。尤其是寬體肥大型或是航速加快時。[0053]進水口設(shè)在船頭(圖2)，讓一部分障礙船體前進的阻力水不需排開而直接被推進 器、高壓水泵吸收。這樣可減少一定的船舶正面阻力。消減船頭阻力的量值比應(yīng)是單位時間排開的水量-同等時間吸收的水量單位時間排開的水量。減少駕駛樓的風(fēng)阻力強風(fēng)阻力不長在，但常見。駕駛樓前置設(shè)在船艏(圖幻，這樣就有條件把樓體前面作成順風(fēng)形的斜坡面，順 風(fēng)坡面應(yīng)盡量少凹凸多平滑，以減少逆風(fēng)行進時的強風(fēng)阻力。駕駛樓前置，給船舶帶來了更大的安全性便利性，如靠離岸、會船、特殊氣象、能見 度低時，靠前200-300米近距離觀察了望是至關(guān)重要的。2、采用無障礙推進涵道不再有對水域環(huán)境的回避性噴流推進器涵道因沒葉輪呈空腔暢通形式(圖1)，所有吸入腔內(nèi)的雜物(經(jīng)簡單 攔截后的)不致在腔內(nèi)卡堵，這就適用于各類正常的航道。3、利用行進勢能免去推進取水耗用船機動力進水口設(shè)在船頭，腔式水道與前面航道水域直通(圖2、圖幻，當船前進時，擋在船 頭的阻力水自動擠入水道，船速愈高灌入量愈大。因推進器消化量小于灌入量，致使水道內(nèi) 的水體持續(xù)聚積產(chǎn)生升壓勢態(tài)。水體有了壓力，自然主動充進推進器。4、新船型4. 1新形特殊構(gòu)造船頭進水口收取船頭阻力水供推進器船頭設(shè)進水口兩個?；疚恢么^正中留5m寬左右(以30米寬船型為例)，左 右兩側(cè)各設(shè)一個。洞口下起點距船底an，寬度參照推進器排列寬度。洞口高度需實驗確定， 以達到洞口流速稍慢于航速為準，絕不能流速大于航速。洞口設(shè)豎向攔截柵欄。洞口內(nèi)是 腔式水道(圖2)。腔式水道給推進器及高壓水泵供水。水道為箱式大容積，左右貫通。高度應(yīng)基本滿足人員檢修為宜，前部寬度同洞口， 后部寬度應(yīng)稍大于兩側(cè)推進器的吸口。腔頂設(shè)高壓水泵取水口。腔式水道是實現(xiàn)推進器零距離取水。腔式水道對推進器講不僅是輸水通路，也可 理解成是弱壓供水裝置。(以吃水8米為例，靜態(tài)水體壓強為0. OSMpa)圍欄板給船底攔截氣泡及限制尾流橫向溜散。船底兩側(cè)，由推進器尾口向后至船尾設(shè)通長欄板(圖幻，欄板前端與推進器的后 箱體交接，后端敞口，組成“η”字形三面圍擋。欄板不等高，起點約1.5m，末端(尾部)約 500mm，欄板截面是空心“V”字型。左右兩側(cè)欄板內(nèi)側(cè)相距不同寬，前窄后寬(圖幻，外側(cè)平 行不變。阻溜板限制尾流就近散射。阻溜板橫臥在尾噴口之下(圖2、圖3)，長度與圍欄板相接，寬度以沒有強勢散射 時為宜。反推板噴流推進器沒有倒車功能。反推板用于反推時逆向?qū)Я??？山栌米枇锇?，將阻流板加裝軸動裝置，推進時葉板 放平作為阻溜，倒車時翻轉(zhuǎn)葉板約45°上部與船底相觸，下部伸出底面(圖3)，形成一個矩形噴口。反推板構(gòu)造相對簡單，但水下需設(shè)若干轉(zhuǎn)動軸及軸支架等。是否涉及貝類粘附或 耐久性，如不妥可采用在船艉部，設(shè)升降式電動推進器，倒車時放下，不用時收回艉艙。斜槽形船底誘導(dǎo)氣泡遍布后移。船底在“η”形圍欄內(nèi)形成前低后高楔形坡面的凹槽。楔形坡度為0. 7%左右(圖 3)。船底要通順平整，以利于氣泡疏散及漫延。全向動力舵產(chǎn)生主動舵力及支持性助推。動力舵設(shè)在船艉，由小型噴水推進器及短舵板豎向一體組成，舵板在上(圖4)。小 型推進器由電動機經(jīng)傳動軸驅(qū)動葉輪，傳動軸設(shè)在舵桿之中，電動機裝在舵桿上頂。當船零速或低速需用舵力或緊急轉(zhuǎn)向時啟用推進器，巡航時關(guān)閉，靠舵葉維持狀 態(tài)。動力舵舵機，由電動機、蝸桿、蝸輪組成。舵桿轉(zhuǎn)向為360°任意往返，以迅速完成 指令動作。推進器功力稍大些為宜，以作為倒車或必要時助推。4. 2借助風(fēng)能駕駛樓背面，做成故意著風(fēng)性的構(gòu)造平面。如墻面略向內(nèi)弧形，增加凹凸或墻面安 裝格子板等。條件允許時還可在樓體的上沿及左右兩側(cè)，適度加設(shè)可以避藏、展開的阻風(fēng)裝 置(即風(fēng)帆作用)。當順風(fēng)航行且風(fēng)力較大時啟用阻風(fēng)裝置，與樓體組合成一個較大面積的 阻風(fēng)體。
權(quán)利要求1.一種噴流推進器，其特征是筒體縱身不等徑，兩端擴張呈喇叭口形，中段縮徑變 細，筒體內(nèi)設(shè)有高壓水管，高壓水管內(nèi)設(shè)有高壓氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，噴流推進器其特征是不等徑筒體( ，筒體中央設(shè)高壓水管 (3)，高壓水管中央設(shè)高壓氣管(2)。
3.一種采用權(quán)利要求1所述的噴流推進器的節(jié)能型船，其特征是推進器多臺并列置 (10)，船頭部位設(shè)兩個進水口(7)，船底設(shè)“η”字形欄板(12)，駕駛樓設(shè)在艏部(13)，艉部設(shè) 動力舵(16)。
專利摘要噴流推進器是船用推進裝置。其工作原理類同噴水推進，差別在于它克服了噴水推進效率低，對水域環(huán)境有回避性及推進取水需耗用船機動力的缺陷問題。推進器無葉輪，以噴射物質(zhì)代替葉輪作功。該裝置能產(chǎn)生大量氣泡，氣泡在此型船中起到增勁推效節(jié)省推力的作用。節(jié)能新船型，可控制尾流散射，以使其與反作用水體抵觸面增大；推進器的排量是對反作用水體的時時補強；船下圍欄裝置將氣泡集積于船底，使槽內(nèi)船底獲得近100％的氣膜層。推進器涵道空腔通暢。所有通航水域只需簡單攔截就不存在卡堵問題。推進器取水口設(shè)在船頭，船體前進時擋在船頭的阻力水會主動灌入涵道中。該推進器構(gòu)造簡單，配套設(shè)備普通單一。
文檔編號B63B1/38GK201872936SQ20102052657
公開日2011年6月22日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者李賀清 申請人:李賀清