一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器的制造方法
【專利說明】一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶制造領(lǐng)域，主要應(yīng)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(shù)】】
[0002] 目前用于船舶推進(jìn)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(yùn)動(dòng)的反作用力。而無論其結(jié)構(gòu)如何改變，其本質(zhì)都是一樣的，都是水被噴出的瞬 間產(chǎn)生反作用力，而已經(jīng)被加速到一定速度的向后流出的勻速水流其實(shí)已經(jīng)無法再提供作 用力，即使其攜帶大量的動(dòng)能。這就好比路面太滑而導(dǎo)致車輪打滑，有限的滑動(dòng)摩擦力推動(dòng) 車輛前進(jìn)，即使增加發(fā)動(dòng)機(jī)馬力也無濟(jì)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(shí)，如果竹篙夠長，插到湖底撐船時(shí)，船夫會(huì)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(dòng)力，這顯然是船夫不愿意的，因?yàn)檫@ 效率低得多。
[0004] 顯然，這類推進(jìn)裝置雖然簡單，但缺點(diǎn)非常明顯：
[0005] 1、能源效率極低，發(fā)動(dòng)機(jī)的絕大部分能量都轉(zhuǎn)化成了向后噴出的水的動(dòng)能，而船 舶自身獲得的動(dòng)能占比極低；
[0006] 2、高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳本身因?yàn)樗哪Σ亮σ矔?huì)損失大量能量；
[0007] 3、高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳還會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，這給需要靜音的設(shè)備帶來問題，尤其 是潛艇等要求苛刻的設(shè)備；
[0008] 4、不利于海洋生態(tài)保護(hù)，高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳可能致死龐大數(shù)量的海洋生物。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)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(jìn)器。
[0010] 方法是：使用一個(gè)或多個(gè)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(jìn)水口或出水口，圓筒的軸向與航行方向平行，能被驅(qū)動(dòng)作前后 往復(fù)運(yùn)動(dòng)；圓筒容器內(nèi)裝有活頁，可隨著兩邊的壓力差自動(dòng)閉合或打開。圓筒容器被向前推 動(dòng)時(shí)，活頁打開，水可在圓筒內(nèi)自由流動(dòng)；而圓筒容器被向后推運(yùn)動(dòng)時(shí)，活頁閉合，圓筒內(nèi)的 水像個(gè)水錘跟隨圓筒一起被向后推動(dòng)，相當(dāng)于推動(dòng)一個(gè)質(zhì)量巨大的物體而獲得脈沖式的向 前運(yùn)動(dòng)的反作用力。
[0011] 有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] 1、可以將圓筒容器內(nèi)水的質(zhì)量與整個(gè)船舶的質(zhì)量之比設(shè)計(jì)得盡可能大，極大提升 推進(jìn)時(shí)的效率，減少能源消耗；
[0013] 根據(jù)牛頓力學(xué)之動(dòng)量守恒定理，當(dāng)兩個(gè)物體之間發(fā)生相互力的作用并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn) 動(dòng)（為便于分析，設(shè)兩物體原來相對(duì)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(zhì)量之比相反：
[0014] Hi1V1I = Im2V2I gJc I V1Zv21 =Hi2Zm1
[0015] 即質(zhì)量小的物體將獲得較大的速度。
[0016] 那么獲得的動(dòng)能之比也與兩物體的質(zhì)量之比相反：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：使用一個(gè)或多個(gè)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(jìn)水口或出水口，圓筒的中 心軸線與航行方向平行，能被驅(qū)動(dòng)作前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)；圓筒內(nèi)裝有活頁，可隨著其兩邊的壓力 差自動(dòng)閉合或打開；圓筒被向前推動(dòng)時(shí)，活頁打開，水可在圓筒內(nèi)自由流動(dòng)；而圓筒被向后 推動(dòng)時(shí)，活頁閉合，圓筒內(nèi)的水錘跟隨圓筒一起被向后推動(dòng)，相當(dāng)于推動(dòng)一個(gè)巨大質(zhì)量的物 體而獲得脈沖式的反作用力推動(dòng)船舶前進(jìn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：使用一個(gè)或 多個(gè)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(jìn) 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(qū)動(dòng)作前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：圓筒內(nèi)裝有 活頁，隨著兩邊的壓力差自動(dòng)閉合或打開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：圓筒被向前 推動(dòng)時(shí)，活頁打開，水可在圓筒內(nèi)自由流動(dòng)；而圓筒被向后推動(dòng)時(shí)，活頁閉合，圓筒內(nèi)的水錘 跟隨圓筒一起被向后推動(dòng)，相當(dāng)于推動(dòng)一個(gè)巨大質(zhì)量的物體而獲得脈沖式的反作用力推動(dòng) 船舶前進(jìn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：使用多個(gè)圓 筒容器時(shí)，每個(gè)圓筒容器單獨(dú)靈活配置其相對(duì)運(yùn)動(dòng)相位，根據(jù)需要切換為同步或異步，以選 擇高效率或低振動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：設(shè)有活頁控 制裝置，在圓筒容器前進(jìn)或后退時(shí)切換活頁的開、合邏輯，用于切換船舶受力方向，達(dá)到控 制船舶前進(jìn)或者后退的目的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：將圓筒容器 相對(duì)于船體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)成類似于彈簧振子或者內(nèi)燃機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)，有利于圓筒容器本 身運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的反復(fù)利用，而不至于硬性碰撞造成能量損失并產(chǎn)生噪音。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：根據(jù)脈沖水 錘式推進(jìn)器原理，其本質(zhì)是脈沖式推動(dòng)水錘產(chǎn)生反作用力，因此也可使用相對(duì)于船體固定 的圓筒容器，而使用內(nèi)置于圓筒中的相對(duì)較短沖程的活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來脈沖式推動(dòng)水錘。 但因?yàn)橥七M(jìn)過程中水錘的質(zhì)量變化可能會(huì)使效率有所下降。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脈沖水錘式船舶推進(jìn)器，其特征在于：如果結(jié)構(gòu)允 許，還可將圓筒容器內(nèi)置于船身內(nèi)部，而留出進(jìn)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(jìn)器，方法是使用一個(gè)或多個(gè)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(qū)動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；圓筒內(nèi)裝有活頁，可隨著其兩邊的壓力差自動(dòng)閉合或打開；通過控制活頁，可切換為向前或向后推動(dòng)水錘而獲得脈沖式的后退或前進(jìn)的動(dòng)力。特別是很容易獲得高的啟動(dòng)加速度和效率，非常適合需要遠(yuǎn)程續(xù)航的大型民用、軍用水面艦艇或者潛艇；且容易產(chǎn)生強(qiáng)大的前進(jìn)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(shí)相當(dāng)于增加了船體總質(zhì)量，抗風(fēng)浪能力及穩(wěn)定性也大幅提高。
【IPC分類】B63H19-00
【公開號(hào)】CN104648646
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310593704
【發(fā)明人】李先虎
【申請(qǐng)人】李先虎
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月21日