專利名稱：一種純槳-不對稱航行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航行器，尤其是涉及一種適用于水中航行用的純槳-不對稱航行器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有航行器在航行過程中，其首端要排擠水體而形成與螺旋漿推力大小相等方向相反的對稱阻力，如圖1所示。由于其推力(+)和阻力(+)是對稱的，因而航行器與螺旋槳的速度關(guān)系為:
式一:航行器的速度={(螺旋槳截面面積X螺旋槳的推進(jìn)速度)/航行器的吃水橫截面面積} X0.5 ；
式二:螺旋槳的推進(jìn)速度={(航行器的吃水橫截面面積X航行器的速度)/螺旋槳截面面積} +0.5 ;
式三:螺旋槳的軸功率={(螺旋槳截面面積X排水速度)X 1000)/75公斤米/秒(馬
力)；
或式四:螺旋槳的軸功率={(螺旋槳截面面積X排水速度)X 1000)/102公斤米/秒(千瓦)；
以上式中面積單位:平方米；速度單位:米/秒。從以上情況可以看出:現(xiàn)有航行器的航速慢,功率大(且功耗隨航速增大而增大)，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可避免在航行過程中產(chǎn)生排水阻力，航速快，功率小，效率高的純槳-不對稱航行器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭，所述過流管的后端設(shè)有出水喇叭，所述進(jìn)水喇叭的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。進(jìn)一步，所述過流管可為橫截面為圓形或矩形的過流管。進(jìn)一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。進(jìn)一步，所述螺旋槳為滿葉槳。另一 種技術(shù)方案:一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體分成兩部分，為左過流通道、右過流通道，所述矩形過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭，所述矩形過流管的后端設(shè)有出水喇叭，所述進(jìn)水喇叭的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個(gè)，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。進(jìn)一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。進(jìn)一步，所述螺旋槳為滿葉槳。所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，當(dāng)槳葉的垂直線與軸的交角小于45°時(shí)，處于軸流泵的工作狀態(tài)，即在轉(zhuǎn)速一定的情況下，流量越小、軸功率越大，流量越大、軸功率越小。所述出水喇叭又稱動(dòng)能回收器，它的幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系到動(dòng)能回收的效率，特別是它的張角要與螺旋槳的工作張角嚴(yán)格配合，其原因是:若動(dòng)能回收管的張角大于螺旋槳的工作張角，則可能會在動(dòng)能回收管壁內(nèi)出現(xiàn)渦流，影響動(dòng)能回收效果；若動(dòng)能回收管的張角小于螺旋槳的工作張角，則會影響螺旋槳的排水量和使動(dòng)能回收管的長度增長。所述動(dòng)能回收器的工作原理:當(dāng)水從螺旋槳高速流出，它具備了從螺旋槳轉(zhuǎn)換來的全部動(dòng)能，但動(dòng)能回收器的內(nèi)徑是由小逐漸擴(kuò)大的，水在流動(dòng)的過程中，由于內(nèi)容積的不斷擴(kuò)大，在慣性的作用下就會產(chǎn)生負(fù)壓(吸力)，負(fù)壓(吸力)反過來經(jīng)過螺旋槳，過流管傳至進(jìn)水喇叭進(jìn)行再抽水，減小螺旋槳的功耗，起到動(dòng)能回收的作用。此時(shí)，螺旋槳的軸功率約等于空載功率，航行器的航速與螺旋槳的推進(jìn)關(guān)系式為:
式五:航行器的航速=(螺旋槳截面面積X螺旋槳的推進(jìn)速度)/(航行器的吃水截面面積+螺旋槳截面面積)?！凹儤怼笔遣豢紤]航行器本體，純粹考慮螺旋槳的工作狀態(tài)，當(dāng)螺旋槳在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作的時(shí)候，在螺旋槳的前段(進(jìn)水端，即進(jìn)水喇叭)形成一個(gè)負(fù)壓(吸力)，在后端(出水端，即出水喇叭)出現(xiàn)一個(gè)正壓(斥力)。在反作用力的作用下，螺旋槳便向前無阻礙旋轉(zhuǎn)行進(jìn)，而且不論其行進(jìn)速度有多快，螺旋槳的前、后端都始終處于前負(fù)壓(吸力)、后正壓(斥力)的狀態(tài)，不產(chǎn)生對稱阻力，如圖2所示；本發(fā)明通過設(shè)置過流管，航行器首端也為負(fù)壓(吸力)，在航行過程中不產(chǎn)生排水阻力。從“純槳原理”中可以看出，本發(fā)明將螺旋槳的工作特點(diǎn)融進(jìn)航行器中，使航行器以螺旋槳的工作特點(diǎn)航行，從而解決本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。本發(fā)明以進(jìn)水喇叭、過流管、出水喇叭(動(dòng)能回收器)配合螺旋槳構(gòu)成一套“不對稱推進(jìn)系統(tǒng)”，此系統(tǒng)將螺旋槳前端(進(jìn)水端)的負(fù)壓(吸力)分布在航行器前端的整個(gè)吃水橫截面內(nèi)，出水喇叭(動(dòng)能回收器)將螺旋槳后端的正壓(斥力)分布在航行器的整個(gè)吃水橫截面內(nèi)，過流管起動(dòng)能傳遞作用，使航行器以“純槳-不對稱”的工作狀態(tài)航行。本發(fā)明在航行時(shí)沒有前端的排水阻力，只有與水體接觸的摩擦力，因而功耗小，速度快(可達(dá)現(xiàn)有航行器速度的3.5倍)，且不論其速度多快，都不會出現(xiàn)那“船頭劈波斬浪，船尾波濤洶涌”的“壯觀場面”。本發(fā)明航行器螺旋槳的功耗與轉(zhuǎn)速乘正比:
式六:調(diào)整至額定功率后的螺旋槳轉(zhuǎn)速=(對稱推進(jìn)的功耗/不對稱推進(jìn)的功耗)X原來的轉(zhuǎn)速。由式五得到“不對稱推進(jìn)法”與“對稱推進(jìn)法”相同功率的航速；式六為用同一航行器，不同推進(jìn)方式測試的 數(shù)據(jù)。
本發(fā)明航行器可為潛艇，航速快，噪音低，有利于隱身，功耗小可以延長潛航時(shí)間，增大戰(zhàn)時(shí)的生存幾率；也可為航母，因速度快可增大艦載機(jī)的起飛和著艦的安全系數(shù)，降低艦載機(jī)著艦時(shí)與攔阻索的牽拉力度。


圖1為現(xiàn)有航行器對稱力分布的簡化示意 圖2為現(xiàn)有航行器的螺旋槳不對稱力分布的簡化示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意 圖4為圖3所示實(shí)施例1的三葉滿葉槳的結(jié)構(gòu)示意 圖5為圖4所示三葉滿葉槳的工作輪廓線 圖6為圖4所示三葉滿葉槳的工作張角的測量 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
參照圖3，本實(shí)施例包括航行器本體1、螺旋槳2、過流管3，所述過流管3為圓形過流管，所述圓形過流管安裝在航行器本體I的中間底部，所述圓形過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭4 (橫截面為圓形)，所述圓 形過流管的后端設(shè)有出水喇叭5 (橫截面為圓形)，所述進(jìn)水喇叭4的進(jìn)口端和出水喇叭5的出口端大小與航行器本體I的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳2安裝在出水喇叭5與圓形過流管的連接處，所述航行器本體I的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。所述螺旋槳2的槳葉的垂直線與軸的交角為25.5°，所述出水喇叭5的張角與螺旋槳2的工作張角相同，為6.5° (單邊)。所述螺旋槳2的工作張角與槳葉的垂直線與軸的交角有關(guān)，不同的交角就有不同工作張角，其工作張角可根據(jù)螺旋槳的工作輪廓線量出(或計(jì)算出)，其工作輪廓實(shí)際上就是一個(gè)短圓柱體。本實(shí)施例螺旋槳2為三葉滿葉槳(如圖4所示)，立式放置，其直徑10cm，高5cm，槳葉的垂直線與軸的交角為25.5°，如圖5所示。量螺旋槳的工作張角:參照圖6，步驟一，以甲點(diǎn)為圓心作圓(半徑5cm)，過圓心作豎直線，即軸線，與圓交于乙點(diǎn)，以軸線為邊，甲點(diǎn)為頂點(diǎn)，作25.5°角，與圓交于丁點(diǎn)，得槳葉的垂直線，過乙點(diǎn)作圓的切線與槳葉的垂直線相交于丙點(diǎn)，在丁點(diǎn)畫一條5cm切線至戊點(diǎn)，連接戊丙連點(diǎn)，此切線與連線的夾角為螺旋槳的工作張角。從圖6中可以看出:槳葉的垂直線與軸的交角越大，工作張角越大。實(shí)施例2
參照圖7，本實(shí)施例包括航行器本體1、螺旋槳(圖中未示出)、過流管3，所述過流管3為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體I的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體I分成兩部分，即左過流通道6、右過流通道7，所述矩形過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭4 (橫截面為矩形)，所述矩形過流管的后端設(shè)有出水喇叭(橫截面為矩形)，所述進(jìn)水喇叭4的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體I的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個(gè)，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。所述螺旋槳的槳葉垂直線與軸的交角為25.5°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同，為6.5° (單邊)；所述螺旋槳為三葉滿葉槳。
權(quán)利要求
1.一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳，其特征在于:還設(shè)有過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭，所述過流管的后端設(shè)有出水喇叭，所述進(jìn)水喇叭的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述過流管是橫截面為圓形或矩形的過流管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳為滿葉槳。
5.一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳，其特征在于:還設(shè)有過流管，所述過流管為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體分成兩部分，為左過流通道、右過流通道，所述矩形過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭，所述矩形過流管的后端設(shè)有出水喇叭，所述進(jìn)水喇叭的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個(gè)，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。
7.根據(jù)權(quán)利要 求5或6所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳為滿葉 槳。
全文摘要
一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳和過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設(shè)有進(jìn)水喇叭，所述過流管的后端設(shè)有出水喇叭，所述進(jìn)水喇叭的進(jìn)口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。本發(fā)明之純槳-不對稱航行器可避免在航行過程中產(chǎn)生排水阻力，航速快，功率小，效率高。
文檔編號B63H5/00GK103231771SQ201310166209
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者龍江長 申請人:龍江長