專利名稱：一種高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，可用于船舶、艦艇、潛艇等水面或水下裝置的噴水推動(dòng)。
背景技術(shù)：
水面或水下裝置，包括船舶、艦艇、潛艇等，現(xiàn)在主要采用螺旋槳推進(jìn)和傳統(tǒng)的噴水推進(jìn)兩種方式。其中螺旋槳推進(jìn)在低速推進(jìn)階段時(shí)傳動(dòng)效率比傳統(tǒng)噴水推進(jìn)效率高，但是難以滿足高速推進(jìn)的要求，并且高速推進(jìn)情況下，其傳動(dòng)效率與傳統(tǒng)噴水推進(jìn)相比失去優(yōu)勢(shì)。螺旋槳高速推進(jìn)時(shí)，螺旋槳更易產(chǎn)生空泡和空泡剝蝕，嚴(yán)重的可在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)破壞螺旋槳的葉片，同時(shí)產(chǎn)生很大噪聲[1’2]。為了改善螺旋槳推動(dòng)的問(wèn)題，只有提高螺旋槳的制造和加工精度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，但終究不能避免噪聲大的缺點(diǎn)，這恰是現(xiàn)在艦艇和潛艇所不容許的。傳統(tǒng)的噴水推進(jìn)由原動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置、推進(jìn)水泵、管道系統(tǒng)、舵及倒航組合操縱設(shè)備等部分組成[3]。原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量經(jīng)過(guò)復(fù)雜減速傳動(dòng)裝置，傳遞給推進(jìn)水泵產(chǎn)生動(dòng)力，整個(gè)傳遞過(guò)程的綜合機(jī)械效率不高。此外，具有高效率和超高功率的推進(jìn)水泵的研究開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)技術(shù)難題?？墒菄娝七M(jìn)具有工作平穩(wěn)且振動(dòng)噪音低，操縱性和動(dòng)力定位性能優(yōu)異，日常維護(hù)和保養(yǎng)較為簡(jiǎn)易，具有高速推進(jìn)能力等優(yōu)點(diǎn)，噴水推進(jìn)方式是未來(lái)高速或超高速的艦船和潛艇主要推動(dòng)方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種新型的傳動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)單，噪聲小，具有高效率和大功率的噴水推進(jìn)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1、燃料可以采用汽油、柴油、天然氣、 氫氣等，在爆炸燃燒室中充分燃燒或者快速爆炸燃燒；2、噴水管道與燃燒室通過(guò)閥接通，噴水管道分別與進(jìn)水管道和排氣管道通過(guò)閥接通，噴水管道采用較好保溫材料；3、噴水管道通過(guò)進(jìn)水管道進(jìn)水，燃燒室爆炸燃燒后產(chǎn)生的高溫高壓氣體，使噴水管道形成高速射流，高溫氣體膨脹時(shí)與噴水管道接觸面積小，熱交換少，接近于等溫膨脹；4、高速射流進(jìn)入導(dǎo)流管中，導(dǎo)流管中包括壓水機(jī)、發(fā)電機(jī)、渦輪和主軸，高速射流流出導(dǎo)流管產(chǎn)生推進(jìn)動(dòng)力，過(guò)程中帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪、發(fā)電機(jī)和壓水機(jī)安裝于主軸，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)壓水機(jī)和發(fā)電機(jī)工作。5、壓水機(jī)把外部的水吸收到導(dǎo)流管中并且產(chǎn)生一定的壓力，進(jìn)水管道的另一端通過(guò)進(jìn)水增壓泵與導(dǎo)流管相連且位于壓水機(jī)之后，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能供給控制系統(tǒng)和蓄電池；6、高溫高壓氣體膨脹結(jié)束后，氣體內(nèi)能大部分轉(zhuǎn)化為射流的動(dòng)能，噴水管道通過(guò)壓水機(jī)之后的進(jìn)水管道進(jìn)水中，同時(shí)噴水管道內(nèi)膨脹后的氣體受進(jìn)水水壓作用流向出氣管道，為下一個(gè)循環(huán)準(zhǔn)備；7、噴水管道進(jìn)水排氣的同時(shí)，爆炸燃燒室新鮮進(jìn)氣氣流產(chǎn)生掃氣作用，把廢氣從排氣口排出，為下一個(gè)循環(huán)準(zhǔn)備；8、出氣管道和排氣口的廢氣合流，合流管道中利用剩余的內(nèi)能和動(dòng)能推動(dòng)增壓渦輪，增壓渦輪給爆炸燃燒室進(jìn)入得新鮮空氣增壓，提到空燃比；9、進(jìn)水增壓泵在噴水管道進(jìn)水時(shí)提供進(jìn)水壓力水頭，在噴水管道形成射流時(shí)其泵出水流通過(guò)噴水管道與射流一起流入導(dǎo)流管；10、在啟動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)由其控制器作用下當(dāng)電動(dòng)機(jī)，由蓄電池帶動(dòng)，并帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，點(diǎn)火系統(tǒng)以及其它電控系統(tǒng)由蓄電池供電，當(dāng)啟動(dòng)后發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能給蓄電池充電，并供電給所有電控系統(tǒng)；11、當(dāng)需要瞬時(shí)大功率推進(jìn)時(shí)，可使蓄電池組和噴水推進(jìn)系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力推進(jìn)；12、在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)流管中應(yīng)采用多套爆炸燃燒室和噴水管系統(tǒng)，以4、6和8套為宜。


共有6幅。圖1是本發(fā)明的噴水推進(jìn)原理圖。圖2是導(dǎo)流管周圍四套推進(jìn)結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖3是本發(fā)明的電控系統(tǒng)原理圖。圖4是廢氣合流渦輪增壓原理圖。圖5是導(dǎo)流管剖視圖。圖6是導(dǎo)流管局部放大圖I。圖中1是爆炸燃燒室進(jìn)氣口，2是爆炸燃燒室，3是流體凸臺(tái)，4是爆炸燃燒室排氣閥，5是爆炸燃燒室排氣口，6是排氣管道排氣閥，7是排氣管道，8是噴水管道I，9是噴水管道II，10是進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥，11是進(jìn)水增壓泵，12是進(jìn)水管道，13是壓水機(jī)，14是導(dǎo)流管，15是主軸，16是渦輪，17是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，18是發(fā)電機(jī)定子，19是噴水管II出水閥，20 是噴水管道I進(jìn)氣閥，21是爆炸燃燒室氣體膨脹出口，22是點(diǎn)火裝置，23是綜合控制器，24 是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器，25是電動(dòng)機(jī)模式控制器J6是蓄電池放電控制器，27是蓄電池組，28是蓄電池充電控制器，29是發(fā)電機(jī)模式控制器，30是進(jìn)水增壓泵，31是點(diǎn)火控制器，32是爆炸燃燒室進(jìn)氣管，33是進(jìn)氣管增壓渦輪，34是渦輪軸，35是空氣凈化器，36是排氣管動(dòng)力渦輪，37是渦輪殼，38是導(dǎo)流管噴水口，39是導(dǎo)流管定子槽，40是噴水管道II安裝孔，41是進(jìn)水管道安裝孔，42是導(dǎo)流管進(jìn)水口，43是燃料電池控制器，44是燃料電池組。
具體實(shí)施例方式參照附圖，發(fā)明內(nèi)容提出的新型的低噪聲、高效率和大功率的噴水推進(jìn)技術(shù)的具體實(shí)施方式
如下。在圖1中，a:爆炸燃燒室(2)的結(jié)構(gòu)包括爆炸燃燒室進(jìn)氣口(1)，流體凸臺(tái)(3)， 爆炸燃燒室排氣閥(4)，爆炸燃燒室排氣口(5)，爆炸燃燒室氣體膨脹出口(21)和點(diǎn)火裝置 (22)。其中流體凸臺(tái)(3)有兩個(gè)功能，一個(gè)是在爆炸燃燒室進(jìn)氣口(1)進(jìn)氣時(shí)利用流體動(dòng)力學(xué)具有把廢氣通過(guò)爆炸燃燒室排氣閥(4 )和爆炸燃燒室排氣口( 5 )掃出爆炸燃燒室(2 )，另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)空氣和燃料的充分混合得到完全燃燒。燃料和新鮮空氣混合后從爆炸燃燒室進(jìn)氣口( 1)進(jìn)入爆炸燃燒室(2 )，如若燃料必須噴射進(jìn)入爆炸燃燒室(2 )，則對(duì)爆炸燃燒室(2 ) 中安裝燃料噴射器；b 爆炸燃燒室氣體膨脹出口(21)下部通過(guò)噴水管道I進(jìn)氣閥(20)與噴水管道I (8)接通。噴水管道I (8)上部另外通過(guò)排氣管道排氣閥(6)與排氣管道(7) 連通。噴水管道I (8)下部與噴水管道II (9)連通，噴水管道II (9)通過(guò)噴水管II出水閥(19)接入導(dǎo)流管(14)。進(jìn)水管道(12) 一端與導(dǎo)流管(14)相連，另一端連接進(jìn)水增壓泵(11)之后通過(guò)進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥(10)與噴水管道I (8)相通。爆炸燃燒室(2)劇烈燃燒后產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過(guò)爆炸燃燒室氣體膨脹出口(21)和噴水管道I進(jìn)氣閥(20)進(jìn)入噴水管道1(8)，噴水管道I (8)中在此之前已經(jīng)充滿了水，內(nèi)部的水在高溫高壓氣體快速膨脹作用下產(chǎn)生高速水射流，高速水射流經(jīng)過(guò)噴水管II出水閥(19)進(jìn)入噴水管道II (9)，之后高速水射流進(jìn)入導(dǎo)流管(14) ；c 在高溫高壓氣體膨脹過(guò)程中，氣體的熱能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水射流的動(dòng)能。轉(zhuǎn)化到一定程度時(shí)，關(guān)閉噴水管道I進(jìn)氣閥(20)和噴水管II出水閥(19)， 打開(kāi)爆炸燃燒室排氣閥(4 )、排氣管道排氣閥(6 )和進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥(10 )。爆炸燃燒室進(jìn)氣口(1)打開(kāi)進(jìn)入新鮮空氣和燃料混合氣，同時(shí)廢氣通過(guò)爆炸燃燒室排氣閥(4)進(jìn)入爆炸燃燒室排氣口(5)。此時(shí)噴水管道I (8)內(nèi)由于水的密度大于氣體的密度，下部是水，上部是廢氣。進(jìn)水管道(12)中的水在進(jìn)水增壓泵(11)提供的壓力水頭加壓之后經(jīng)過(guò)進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥(10)從噴水管道I (8)的下部進(jìn)入噴水管道I (8)，而噴水管道I (8)上部的氣體在進(jìn)水壓力作用下經(jīng)過(guò)排氣管道排氣閥(6 )進(jìn)入排氣管道(7 ) ； d 噴水管道I (8 )的外形設(shè)計(jì)為螺旋型，一方面減小射流在噴水管道I (8)中的流動(dòng)阻力，另一方面使噴水管道 I (8)占用最小空間獲得最大長(zhǎng)度來(lái)儲(chǔ)存更多的水形成更多穩(wěn)定水射流。噴水管道I (8) 也可以設(shè)計(jì)為螺旋形纏繞在導(dǎo)流管(14)外壁，以優(yōu)化整體設(shè)計(jì)的布局和尺寸。噴水管道I (8)的材料是絕熱材料或者具有很好絕熱功能，或者是噴水管道I (8)外壁增加保溫設(shè)計(jì)， 以保證爆炸燃燒室(2)中產(chǎn)生的高溫高壓氣體接近于絕熱膨脹；e 導(dǎo)流管(14)的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)流管噴水口(38)、導(dǎo)流管定子槽(39)、噴水管道II安裝孔(40)、進(jìn)水管道安裝孔(41)和導(dǎo)流管進(jìn)水口(42)。其中導(dǎo)流管定子槽(39)中安裝發(fā)電機(jī)定子(18)，噴水管道II (9)和進(jìn)水管道(12)分別安裝在噴水管道II安裝孔(40)和進(jìn)水管道安裝孔(41)。導(dǎo)流管(14) 管體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)包括壓水機(jī)(13)、主軸(15)和渦輪(16)。在主軸(15)上設(shè)計(jì)與電機(jī)定子 (18)相對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)。噴水管道II (9)中的水射流高速射入導(dǎo)流管(14)，導(dǎo)流管
(14)應(yīng)由多套爆炸燃燒室和噴水管系統(tǒng)共用，取4、6和8套為宜，以主軸(15)的中心沿著導(dǎo)流管外部對(duì)稱均勻分布；f 多個(gè)水射流合流以后從導(dǎo)流管噴水口(38)快速噴出，根據(jù)動(dòng)量定理獲得水下或水面推進(jìn)器的動(dòng)力。多個(gè)水射流噴出導(dǎo)流管(14)的同時(shí)推動(dòng)渦輪(16) 轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪(16)帶動(dòng)主軸(15)上的壓水機(jī)(13)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)轉(zhuǎn)動(dòng)。壓水機(jī)(13)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以在導(dǎo)流管進(jìn)水口(42)產(chǎn)生吸水作用，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)與電機(jī)定子(18)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能，以供推進(jìn)系統(tǒng)使用。 在圖3中，a:綜合控制器(23)的功能是實(shí)現(xiàn)各子模塊控制器的協(xié)調(diào)工作，并實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸燃燒室排氣閥(4)、排氣管道排氣閥(6)、進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥(10)、噴水管II出水閥(19)、噴水管道I進(jìn)氣閥(20)和進(jìn)水增壓泵(11)實(shí)時(shí)控制。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24)是選擇轉(zhuǎn)子和定子組成的系統(tǒng)工作于發(fā)電機(jī)模式或者電動(dòng)機(jī)模式；b 在噴水推進(jìn)器啟動(dòng)時(shí)，綜合控制器(23 )使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24 )處于電動(dòng)機(jī)模式，使蓄電池放電控制器(26)工作，蓄電池組(27)通過(guò)電動(dòng)機(jī)模式控制器(25)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作使主軸
(15)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)壓水機(jī)(13)和渦輪(16)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定噴水推力，使推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，這時(shí)蓄電池組(27)給整個(gè)電控系統(tǒng)控制器、進(jìn)水增壓泵(11)、點(diǎn)火控制器(31)和各管道截止閥供電；c 噴水推進(jìn)器啟動(dòng)完成后，綜合控制器(23)使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24)處于發(fā)電機(jī)模式，渦輪(16)帶動(dòng)壓水機(jī)(13)和主軸(15)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，在發(fā)電機(jī)模式控制器(29)和蓄電池充電控制器(28)的作用下給蓄電池組(27)充電，這時(shí)發(fā)電機(jī)給整個(gè)電控系統(tǒng)控制器、進(jìn)水增壓泵(11)、點(diǎn)火控制器(31)和各管道截止閥供電；d:噴水推進(jìn)器需要瞬時(shí)大功率推進(jìn)或大加速度時(shí)，綜合控制器(23)使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24) 處于電動(dòng)機(jī)模式，使蓄電池組(27 )通過(guò)蓄電池放電控制器(26 )和電動(dòng)機(jī)模式控制器(25 ) 帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，加速主軸(15)旋轉(zhuǎn)，使壓水機(jī)(13)和渦輪(16)加速旋轉(zhuǎn)，壓水機(jī)(13)對(duì)前方的水的吸力增大，渦輪(16)對(duì)流經(jīng)的多股混合水射流加速，使噴出的導(dǎo)流管(14)獲得更大的速度，噴水推進(jìn)器獲得更大推力；e 燃料電池控制器(43)在綜合控制器(23)的協(xié)調(diào)作用下，對(duì)燃料電池組(44)的工作方式進(jìn)行控制。在噴水推進(jìn)器的啟動(dòng)、正常工作和瞬時(shí)加速，多種狀況下，燃料電池組(44)可以輸出額外大功率，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)高速工作，主軸(15)、 壓水機(jī)(13)和渦輪(16)高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)噴水推進(jìn)器高速推動(dòng)。燃料電池組(44)和蓄電池組(27 )作為推進(jìn)動(dòng)力工作，而爆炸燃燒室(2 )不工作，為超靜音工作模式。在圖4中，爆炸燃燒室排氣口(5)和排氣管道(7)中的廢氣還有一定量可利用的熱能和內(nèi)能。混合后的廢氣在排向外部之前流經(jīng)排氣管動(dòng)力渦輪(36 )，使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，廢氣中可利用的能量轉(zhuǎn)化為推動(dòng)排氣管動(dòng)力渦輪(36)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，同時(shí)帶動(dòng)渦輪軸(34)以及渦輪軸(34)上的進(jìn)氣管增壓渦輪(33)旋轉(zhuǎn)，提高能量利用效率。進(jìn)氣管增壓渦輪(33) 把經(jīng)過(guò)空氣凈化器(35)凈化的空氣進(jìn)行渦輪增壓送入爆炸燃燒室進(jìn)氣管(32)，增壓后的空氣可提高爆炸燃燒室(2 )中的空燃比，使燃燒更加充分和完全。本發(fā)明的有益效果是。(1)效率高新型噴水推進(jìn)技術(shù)沒(méi)有傳動(dòng)軸系和齒輪系，較少了機(jī)械損失；高溫高壓氣體類似絕熱膨脹產(chǎn)生高速水射流，絕熱膨脹時(shí)可使能量利用率最大化；廢氣合流渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)一步提高廢氣能量的利用率。基于以上三點(diǎn)本發(fā)明的新型噴水推進(jìn)系統(tǒng)效率較
尚ο(2)噪音小，靜音效果好新型噴水推進(jìn)技術(shù)沒(méi)有采用螺旋槳和推動(dòng)水泵作為動(dòng)力源，因此可以獲得很好的靜音效果。(3)大功率和高速性新型噴水推進(jìn)裝置，只要爆炸燃燒室產(chǎn)生的能量足夠多且夠快，導(dǎo)流管就可以產(chǎn)生高速或超高速水射流。使船體獲得很大功率和速度；由于去除推進(jìn)水泵，船體獲得最大推進(jìn)功率不再受推進(jìn)水泵最大功率的限制。(4)加速度大爆炸燃燒室燃燒越劇烈，產(chǎn)生的高速水射流力度越大；蓄電池組與爆炸燃燒室混合動(dòng)力，可以獲得更大加速度。參考文獻(xiàn)周熊·推進(jìn)技術(shù)[J].船舶節(jié)能，1999第2期18-20劉柱，孟凡立.船舶噴水推進(jìn)技術(shù)發(fā)展[J].航海技術(shù)，2004年第4期42-44孔慶福，吳家明，賈野，陳國(guó)鈞.船舶噴水推進(jìn)技術(shù)研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)， 2004，(6) :28-30。
權(quán)利要求
1.一種高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是由爆炸燃燒室、噴水管道、進(jìn)水管道、排氣管道、導(dǎo)流管、渦輪增壓系統(tǒng)、蓄電池組、控制閥和控制器組成。爆炸燃燒室產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體通過(guò)爆炸燃燒室氣體膨脹出口進(jìn)入螺旋狀絕熱噴水管道I，在噴水管道 I中快速絕熱膨脹，把熱能轉(zhuǎn)化為噴水管道I內(nèi)水的動(dòng)能，產(chǎn)生高速的水射流。水射流進(jìn)入導(dǎo)流管合成后從導(dǎo)流管后部噴出，同時(shí)帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪帶動(dòng)主軸上壓水機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。噴水管道和爆炸燃燒室的廢氣排除時(shí)，進(jìn)行合流，利用其剩余內(nèi)能和熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)新鮮空氣渦輪增壓。蓄電池組的充電和放電、控制閥和進(jìn)水增壓泵的工作狀態(tài)由控制器協(xié)調(diào)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是爆炸燃燒室(2)的結(jié)構(gòu)包括爆炸燃燒室進(jìn)氣口(1)，流體凸臺(tái)(3)，爆炸燃燒室排氣閥(4)，爆炸燃燒室排氣口(5)， 爆炸燃燒室氣體膨脹出口(21)和點(diǎn)火裝置02)。其中流體凸臺(tái)(3)有特殊流體形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是爆炸燃燒室氣體膨脹出口(21)下部通過(guò)噴水管道I進(jìn)氣閥(20)與噴水管道I (8)接通。噴水管道I (8)上部另外通過(guò)排氣管道排氣閥(6)與排氣管道(7)連通。噴水管道I (8)下部與噴水管道II (9)連通，噴水管道II (9)通過(guò)噴水管II出水閥(19)接入導(dǎo)流管(14)。進(jìn)水管道(12) — 端與導(dǎo)流管(14)相連，另一端連接進(jìn)水增壓泵(11)之后通過(guò)進(jìn)水管道進(jìn)水單向閥(10)與噴水管道I (8)相通。綜合控制器(23)通過(guò)對(duì)控制閥的控制可以實(shí)現(xiàn)噴水管道I (8)的進(jìn)水排氣和氣體膨脹噴水環(huán)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是噴水管道I(8)的外形設(shè)計(jì)為螺旋型，一方面減小射流在噴水管道I (8)中的流動(dòng)阻力，另一方面使噴水管道I (8)占用最小空間獲得最大長(zhǎng)度來(lái)儲(chǔ)存更多的水形成更多穩(wěn)定水射流。噴水管道I (8)的材料是絕熱材料或者具有很好絕熱功能，或者是噴水管道I (8)外壁增加保溫設(shè)計(jì)，以保證爆炸燃燒室(2)中產(chǎn)生的高溫高壓氣體接近于絕熱膨脹。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是導(dǎo)流管(14)的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)流管噴水口(38)、導(dǎo)流管定子槽(39)、噴水管道II安裝孔(40)、進(jìn)水管道安裝孔(41) 和導(dǎo)流管進(jìn)水口(42)。其中導(dǎo)流管定子槽(39)中安裝發(fā)電機(jī)定子(18)，噴水管道II (9) 和進(jìn)水管道(12)分別安裝在噴水管道II安裝孔(40)和進(jìn)水管道安裝孔(41)。導(dǎo)流管(14) 管體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)包括壓水機(jī)(13)、主軸(15)和渦輪(16)。導(dǎo)流管(14)應(yīng)由多套爆炸燃燒室和噴水管系統(tǒng)共用，取4、6和8套為宜，以主軸(15)的中心沿著導(dǎo)流管外部對(duì)稱均勻分布。在主軸(15)上設(shè)計(jì)與電機(jī)定子(18)相對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)和發(fā)電機(jī)定子(18)組成的發(fā)電機(jī)可以選擇為發(fā)電機(jī)模式和電動(dòng)機(jī)模式。在噴水推進(jìn)器啟動(dòng)時(shí)， 綜合控制器(23 )使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24 )處于電動(dòng)機(jī)模式，蓄電池組(27 )放電帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，使主軸(15)、壓水機(jī)(13)和渦輪(16)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定噴水推力，使推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，這時(shí)蓄電池組(27)給控制器、進(jìn)水增壓泵(11)、點(diǎn)火控制器(31)和控制閥供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是噴水推進(jìn)器啟動(dòng)完成后，綜合控制器(23 )使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24 )處于發(fā)電機(jī)模式，渦輪(16 )帶動(dòng)壓水機(jī)(13)和發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電能在發(fā)電機(jī)模式控制器(29)和蓄電池充電控制器(28)的作用下給蓄電池組(27)充電，這時(shí)發(fā)電機(jī)給控制器、進(jìn)水增壓泵(11)、點(diǎn)火控制器(31)和控制閥供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是噴水推進(jìn)器需要短時(shí)大功率推進(jìn)或大加速度推動(dòng)，綜合控制器(23)使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)模式選擇器(24)處于電動(dòng)機(jī)模式，使蓄電池組(27 )通過(guò)蓄電池放電控制器(26 )和電動(dòng)機(jī)模式控制器(25 )帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，加速主軸(15)旋轉(zhuǎn)，使壓水機(jī)(13)和渦輪(16)加速旋轉(zhuǎn)，壓水機(jī)(13)對(duì)前方的水的吸力增大，渦輪(16)對(duì)水射流加速，獲得充足動(dòng)力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是燃料電池控制器(43) 在綜合控制器(23)的協(xié)調(diào)作用下，對(duì)燃料電池組(44)的工作方式進(jìn)行控制。在噴水推進(jìn)器的啟動(dòng)、正常工作和瞬時(shí)加速，多種狀況下，燃料電池組(44)輸出額外大功率，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)高速工作，主軸(15)、壓水機(jī)(13)和渦輪(16)高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)噴水推進(jìn)器高速推動(dòng)。只有燃料電池組(44)和蓄電池組(27)作為推進(jìn)動(dòng)力工作時(shí)，為超靜音工作模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高效的噴水推動(dòng)技術(shù)，其特征是爆炸燃燒室排氣口 (5)和排氣管道(7)中的廢氣合流作用于排氣管動(dòng)力渦輪(36)，使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)渦輪軸(34)以及渦輪軸(34)上的進(jìn)氣管增壓渦輪(33)旋轉(zhuǎn)，對(duì)空氣凈化器(35)凈化的空氣進(jìn)行渦輪增壓，提高空燃比。
全文摘要
一種新型高速高效噴水推動(dòng)技術(shù)。爆炸燃燒室內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體通過(guò)膨脹口進(jìn)入螺旋狀絕熱噴水管道，在噴水管道中快速絕熱膨脹，把熱能轉(zhuǎn)化為噴水管道內(nèi)水的動(dòng)能，產(chǎn)生高速水射流。多個(gè)爆炸燃燒室和噴水管道系統(tǒng)可形成多股水射流在導(dǎo)流管中合成后噴出導(dǎo)流管，依據(jù)動(dòng)量定理來(lái)形成推進(jìn)動(dòng)力。水射流噴出導(dǎo)流管時(shí)部分能量推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主軸上壓水機(jī)和發(fā)電機(jī)工作，壓水機(jī)從前方吸水，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能給蓄電池組充電和供艦船使用。燃料電池組在噴水推動(dòng)過(guò)程中根據(jù)需要是否產(chǎn)生混合動(dòng)力推動(dòng)。噴水管道和爆炸燃燒室廢氣合流后推動(dòng)增壓渦輪，實(shí)現(xiàn)新鮮空氣的渦輪增壓，提高空燃比。
文檔編號(hào)B63H11/09GK102530217SQ20111042581
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者周小崗, 姚進(jìn), 韓嘉驊 申請(qǐng)人:四川大學(xué)