一種高效脈沖水錘式船舶推進器的制造方法
【專利說明】一種高效脈沖水錘式船舶推進器 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶制造領域，主要應用在各種民用、軍用大小型船舶上，尤其適合于 需要超長續(xù)航能力且靜音的潛艇、航母，也可用于水上娛樂器材。 【【背景技術】】
[0002] 目前用于船舶推進的裝置基本上就是螺旋槳或者泵噴式，通過將水向后高速噴出 獲得向前運動的反作用力。而無論其結構如何改變，其本質都是一樣的，都是水被噴出的瞬 間產生反作用力，而已經被加速到一定速度的向后流出的勻速水流其實已經無法再提供作 用力，即使其攜帶大量的動能。這就好比路面太滑而導致車輪打滑，有限的滑動摩擦力推動 車輛前進，即使增加發(fā)動機馬力也無濟于事，大部分能量損失在了輪胎與地面的摩擦中。
[0003] 船夫用竹篙撐船時，如果竹篙夠長，插到湖底撐船時，船夫會覺得輕松的多；而如 果水太深插不到底，不得不靠向后滑水來獲得向前的動力，這顯然是船夫不愿意的，因為這 效率低得多。
[0004] 顯然，這類推進裝置雖然簡單，但缺點非常明顯：
[0005] 1、能源效率極低，發(fā)動機的絕大部分能量都轉化成了向后噴出的水的動能，而船 舶自身獲得的動能占比極低；
[0006] 2、高速旋轉的螺旋槳本身因為水的摩擦力也會損失大量能量；
[0007] 3、高速旋轉的螺旋槳還會產生很大的噪音，這給需要靜音的設備帶來問題，尤其 是潛艇等要求苛刻的設備；
[0008] 4、不利于海洋生態(tài)保護，高速旋轉的螺旋槳可能致死龐大數量的海洋生物。 【
【發(fā)明內容】
】
[0009] 為了解決現有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種類似陸地行走的高效脈沖水錘式 船舶推進器。
[0010] 方法是：使用一個或多個巨大的圓筒作為水錘容器，安裝在船體吃水線以下的部 位，圓筒容器兩端均可作為進水口或出水口，圓筒的軸向與航行方向平行，能被驅動作前后 往復運動；圓筒容器內裝有活頁，可隨著兩邊的壓力差自動閉合或打開。圓筒容器被向前推 動時，活頁打開，水可在圓筒內自由流動；而圓筒容器被向后推運動時，活頁閉合，圓筒內的 水像個水錘跟隨圓筒一起被向后推動，相當于推動一個質量巨大的物體而獲得脈沖式的向 前運動的反作用力。
[0011] 有如下優(yōu)點：
[0012] 1、可以將圓筒容器內水的質量與整個船舶的質量之比設計得盡可能大，極大提升 推進時的效率，減少能源消耗；
[0013] 根據牛頓力學之動量守恒定理，當兩個物體之間發(fā)生相互力的作用并產生相對運 動（為便于分析，設兩物體原來相對于參照系靜止，并忽略外力的作用），那么獲得的速度 之比與兩物體質量之比相反：
[0014] Hi1V1I = Im2V2I gJc I V1Zv21 =Hi2Zm1
[0015] 即質量小的物體將獲得較大的速度。
[0016] 那么獲得的動能之比也與兩物體的質量之比相反：
[0017]
【主權項】
1. 一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：使用一個或多個巨大的圓筒作為水 錘容器，安裝在船體吃水線以下的部位，圓筒容器兩端均可作為進水口或出水口，圓筒的中 心軸線與航行方向平行，能被驅動作前后往復運動；圓筒內裝有活頁，可隨著其兩邊的壓力 差自動閉合或打開；圓筒被向前推動時，活頁打開，水可在圓筒內自由流動；而圓筒被向后 推動時，活頁閉合，圓筒內的水錘跟隨圓筒一起被向后推動，相當于推動一個巨大質量的物 體而獲得脈沖式的反作用力推動船舶前進。
2. 根據權利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：使用一個或 多個巨大的圓筒，作為水錘容器，安裝在船體吃水線以下的部位，圓筒容器兩端均可作為進 水口或出水口，圓筒容器的中心軸線與航行方向平行，能被驅動作前后往復運動。
3. 根據權利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：圓筒內裝有 活頁，隨著兩邊的壓力差自動閉合或打開。
4. 根據權利要求3所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：圓筒被向前 推動時，活頁打開，水可在圓筒內自由流動；而圓筒被向后推動時，活頁閉合，圓筒內的水錘 跟隨圓筒一起被向后推動，相當于推動一個巨大質量的物體而獲得脈沖式的反作用力推動 船舶前進。
5. 根據權利要求2所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：使用多個圓 筒容器時，每個圓筒容器單獨靈活配置其相對運動相位，根據需要切換為同步或異步，以選 擇高效率或低振動。
6. 根據權利要求3所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：設有活頁控 制裝置，在圓筒容器前進或后退時切換活頁的開、合邏輯，用于切換船舶受力方向，達到控 制船舶前進或者后退的目的。
7. 根據權利要求2所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：將圓筒容器 相對于船體的往復運動設計成類似于彈簧振子或者內燃機活塞的運動，有利于圓筒容器本 身運動動能的反復利用，而不至于硬性碰撞造成能量損失并產生噪音。
8. 根據權利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：根據脈沖水 錘式推進器原理，其本質是脈沖式推動水錘產生反作用力，因此也可使用相對于船體固定 的圓筒容器，而使用內置于圓筒中的相對較短沖程的活塞做往復運動來脈沖式推動水錘。 但因為推進過程中水錘的質量變化可能會使效率有所下降。
9. 根據權利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進器，其特征在于：如果結構允 許，還可將圓筒容器內置于船身內部，而留出進水口和出水口，目的是減少與水的接觸面積 而減少摩擦阻力。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高效脈沖水錘式船舶推進器，方法是使用一個或多個巨大的圓筒作為水錘容器，安裝在船體吃水線以下的部位，可被驅動作往復運動；圓筒內裝有活頁，可隨著其兩邊的壓力差自動閉合或打開；通過控制活頁，可切換為向前或向后推動水錘而獲得脈沖式的后退或前進的動力。特別是很容易獲得高的啟動加速度和效率，非常適合需要遠程續(xù)航的大型民用、軍用水面艦艇或者潛艇；且容易產生強大的前進沖擊力，也適合破冰船與撞擊型軍用船只；因水錘容器閉合時相當于增加了船體總質量，抗風浪能力及穩(wěn)定性也大幅提高。
【IPC分類】B63H19-00
【公開號】CN104648646
【申請?zhí)枴緾N201310593704
【發(fā)明人】李先虎
【申請人】李先虎
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月21日