專利名稱：全噴氣推進式高速雙體船的原理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全噴氣推進式高速雙體船是一種海面交通工具的運動原理方案，采用航空技術(shù)的渦輪軸發(fā)動機帶動組合武壓氣機(軸流式壓氣機與離心式壓氣機組成)對空氣增壓后向船底噴射高壓氣的方式，減少水對船體的阻力，從而提高船舶的航行速度。是一種全部利用高壓噴射氣體推進、減少船體阻力的同時產(chǎn)生對船體的推進力的新式推進原理。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，海面上航行的船舶和快艇大多采用水螺旋槳推進，或用氣墊將船體墊升后，再用空氣螺旋槳推進的方式，推動船舶前進的。目前，公知技術(shù)，渦輪軸發(fā)動機、流武壓氣機、離心武壓氣機的設(shè)計生產(chǎn)制造技術(shù)已經(jīng)成熟，我所發(fā)明的船舶推進原理，采用了船底全噴氣式推進方式，使用現(xiàn)代渦輪軸發(fā)動機、流式壓氣機、離心式壓氣機的技術(shù)，能減少船舶阻力提高船舶的前進速度和節(jié)約能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)流體力學的原理設(shè)計而成。我們所設(shè)計的任何船舶都是在兩種流體中運動的，一種是空氣、一種是海水。由于地球的引力作用，使海水在地球上形成海面，海面自由地保持在原有的位置上。而我們所設(shè)計的船舶要在這兩種流體中作相對運動。因此船體在推進器推力的作用下，船體與空氣及水面將產(chǎn)生各種各樣的阻力，阻礙船體運動，所以；如何消除和減少水對船體的各種阻力，對船舶的推進方式和外形的選擇和設(shè)計是至關(guān)重要的。
人們總是把在空氣中運動的飛機和海洋深水中運動的潛艇的外形設(shè)計成流線型。而我們設(shè)計的船舶是在空氣于海水水面之間作相對運動的，船在前進時產(chǎn)生的各種阻力，這些阻力有的和飛機及潛艇有共同之處，有的有別于飛機和潛艇。這是因為飛機和潛艇它們是在單一的介質(zhì)中運動，(這里所指介質(zhì)是指空氣和海水)而我們的船舶要在兩種不同的介質(zhì)的分界線中運動，在這兩種介質(zhì)的分界線中運動，因這兩種介質(zhì)的密度不同，船舶在運動時水面上和水面下所受到阻力是不同的，這是因為水的密度和空氣的密度不同造成的。而且運動時所產(chǎn)生的阻力分布相當復(fù)雜，由于水的密度是空氣密度的800倍，所以；船舶在海面上航行時所產(chǎn)生的阻力絕大部分來自海面以下，這些阻力經(jīng)過現(xiàn)代流體力學的研究以經(jīng)證明主要是由摩擦阻力、興波阻力、渦流阻力等組成。要想提高船舶的速度最好的辦法是如何減少水對船舶的這幾種阻力。當然；這些因素決定了我在設(shè)計新型船舶推進原理的思路，我想我們能不能利用自然界中的空氣，來幫助我們的船舶減少水阻力呢？雖然這種想法早就有了，如氣墊船、沖翼艇等；但是我有一個有別于氣墊船，沖翼艇的想法，我想我們能不能直接將空氣用高壓壓氣機將其壓入船體的底部，在船底離船頭的三分之一處開幾個噴氣口，往船底噴射高壓氣使船體減少阻力的同時又對船體產(chǎn)生推進力，從而提高船舶的速度呢？我想答案是肯定的。
技術(shù)方案根據(jù)這個設(shè)想，我畫了一艘利用高壓空氣推進的船和它是如何工作的原理方案設(shè)計圖，我把它叫做(全噴氣推進式高速雙體船)。如(附圖-1)所示；從附圖中可以看出，這是一艘流線型設(shè)計的雙體船，船的中部上前方有兩個空氣進氣口，空氣經(jīng)兩個船中部的空氣進氣口進入，在兩臺渦輪軸發(fā)動機經(jīng)減速齒輪減速后，帶動兩臺組合式壓氣機(軸流式壓氣機和離心式壓氣機組成)增壓后，產(chǎn)生的高壓氣體，流經(jīng)船體里的集氣艙，沿著船體的兩條高壓氣管道向船艏輸送，高壓氣流經(jīng)水氣密封液壓球形閥后，直接進入增壓艙進行增壓后轉(zhuǎn)了個270度的彎，經(jīng)船體底部的噴氣口向船體底部噴去。在對船體產(chǎn)生推進力的同時也對船體產(chǎn)生了一層氣墊，這層氣墊使船體的局部和海水分開，從而達到減少船體磨擦阻力的作用，空氣在船底流動時由于受到海水的壓力，氣體在船底的流動過程是一個很復(fù)雜的運動過程，我們知道由于空氣的比重很小，如果我們只是隨便的在船底開幾個口就將高壓氣往船底噴，那是不行的。因為空氣比重小，當空氣經(jīng)噴氣口噴向船底時，空氣在圓滑的船體下會沿著光滑的船體往水面上到處亂冒氣，這樣就達不到減少船體阻力的目的了。為了達到減少船體阻力的同時又使船體的推進力有所增加，所以將船體設(shè)計成了有多個倒槽的船體，這些倒槽就是高壓空氣的引氣槽，船體有了引氣槽，這時的高壓空氣將被控制在船底下，在船底形成一層氣墊，船底被氣體的不斷補充下，船底就被空氣氣墊隔開，這樣海水對船體的摩擦阻力就減少了。
船體尾部的渦流阻力是在船體運動時船體與海水產(chǎn)生的壓力差和海水對船體的摩擦力形成的?，F(xiàn)在由于船體底部的氣體高速的流向船尾，將使船尾船體在高速運動中所排開海水減少的壓力得到補充，這樣船體的渦流阻力就自然的消失了，從而減少了船體的渦流阻力。
對于興波阻力，由于它的形成是由船體的形狀決定的，因此我們在船體的選取時要在水池中多作實驗盡選取興波阻力小的船型。因為興波阻力的存在，使得艦船航速的速度很難的提高，在這里因為全噴氣推進式高速雙體船采用的是船底噴氣推進原理，船舶在前進的同時，由于船底有一層氣墊的存在，船體在墊升力和水動升力這兩股力量的共同作用下，船體被從水面上抬起，船體被浸濕的面積和形狀減少，興波阻力也跟著減少了。對于船舶的倒退原理從說明書附圖就可知，在這就不加于說明。
我為什么在構(gòu)思這種推進原理時選用雙體船的布置方案，而不使用單體船的布置方案呢？這是從船體在水面運動時的穩(wěn)定性考慮的。因為這種船船底有高壓氣體的存在，如果我們將船設(shè)計成單體船，由于氣體在船底的流動過程是一個很復(fù)雜的運動過程，氣體會使單體船船底的各部分壓力不均衡，這將破壞船舶在海面上航行的穩(wěn)定性，因此無論如何，雙體船在海面上航行時的穩(wěn)定性都比單體船好。持別是用噴氣推進的船舶便能顯示它的優(yōu)越性，因此我選擇了雙體船。
船的主要參考要素船總長 51.681m型寬11.115m左右船體寬度2×3m中間船體寬度5.112m型深4.900m垂線間長41.11m設(shè)計吃水2.325m實際設(shè)計吃水1.341m排水量 146.00(噸)載貨量 150.00(噸)主機功率1000.00～3000.00馬力軸流壓氣機直徑 φ2.844m離心壓氣機直徑 φ3.24m推進噴氣口尺寸 (1.063×0.310)m×4倒退噴氣口直徑 φ0.42m×4設(shè)想航速50.00～70.00(海里/小時)
全噴氣推進式高速雙體船的原理方案(


)

圖1是本發(fā)明的原理方案和船體的主要要素說明圖。由于附圖1所畫的內(nèi)容較多，因此將附圖1圖紙分割成9張A4的圖紙。圖紙由圖1-圖9作為每附(附圖-1)的拼湊圖號。
圖1中(1)帶纜樁(2)帶纜孔(3)舷墻(4)第一隔艙(5)倒退噴氣口(6)左右高壓氣增壓艙聯(lián)通口(7)高壓氣雙液壓缸刀閘閥(8)駕駛室(9)舵手(10)駕駛艙甲板(11)窗(12)高壓空氣增壓艙(13)航行燈(14)主甲板(15)機油(16)液壓式球閥(17)推進噴氣口(18)備用水艙(19)導(dǎo)航雷達(20)上船底(21)清水艙(22)保溫隔熱層(23)空氣進口(24)空氣進口活門(25)軸流式壓氣機(26)離心式壓氣機(27)空氣進氣道(28)高壓氣輸送管(29)壓氣機軸(30)離心式壓氣機葉片(31)離心式壓氣機葉輪(32)高壓氣出口(33)軸承(34)聯(lián)軸器(35)離合器(36)減速齒輪(37)壓氣機導(dǎo)流葉片(38)軸流壓氣機葉片(39)渦輪軸發(fā)動機進氣口(40)渦輪軸發(fā)動機排氣口(41)液壓門(42)墊臺(43)舵(44)左右高壓氣增壓艙聯(lián)通液壓式球閥(45)第六隔艙(46)第五隔艙(47)傘型減速齒輪(48)集氣艙(49)高壓空氣壓力傳感器(50)壓氣機輸出軸(51)第四隔艙(52)下船底(53)液壓頂桿(54)電池組(55)燃燒室(56)壓機氣機軸(57)發(fā)動機壓氣機導(dǎo)流葉片(58)壓機氣機渦輪(59)自由渦輪(60)自由渦輪軸(61)渦輪導(dǎo)流葉片(62)舵用擺動液壓缸(63)燃料艙(64)錨機(65)渦輪軸發(fā)動機(66)錨(67)內(nèi)側(cè)氣壁(68)外側(cè)氣壁(69)引氣槽(70)分流鼓(71)液壓球形放氣閥(72)放氣口(73)減速齒輪箱箱體(74)第二隔艙(75)第三隔艙(76)水氣密封液壓球形閥(77)高壓氣管接頭(78)水密門圖2是本發(fā)明方案的前進、后退時的示意圖和前進、后退的前視、后視3是本發(fā)明方案的電氣液壓控制原理圖。
圖3中A液壓油供給系統(tǒng)(1)油箱(2)油濾(3)油泵(4)溢油閥圖3中B推進液壓雙缸閘閥控制回路(5)節(jié)流閥(6)三位四通手動換向閥(7)單向同步分流閥(8)推進液壓雙缸閘閥圖3中C倒退噴氣液壓閘閥液壓缸控制回路(5)節(jié)流閥(6)三位四通手動換向閥(7)單向同步分流閥(9)倒退噴氣管液壓閘閥液壓缸圖3中D主高壓氣管封閉閥液壓缸控制回路(5)節(jié)流閥(10)二位五通換向閥(11)主高壓氣管封閉閥液壓缸90度圖3中E御壓放氣液壓缸控制回路(5)節(jié)流閥(10)二位五通換向閥(12)御壓放氣液壓缸圖3中F左右高壓氣增壓艙聯(lián)通擺動液壓缸控制回路(5)節(jié)流閥(10)二位五通換向閥(13)左右高壓氣增壓倉聯(lián)通擺動液壓缸90度圖3中G舵手擺動液壓缸控制回路(14)舵用擺動液壓缸＜180度(15)操舵發(fā)送油缸(16)單向閥(17)補液閥圖3中H液壓門油缸控制回路(18)液壓門油缸(19)二位二通電磁換向閥(20)三位三通電磁換向閥。
圖4是本發(fā)明方案的主電路圖和二次電路液壓電路控制圖。
圖4中(A)發(fā)電機系統(tǒng)電路(B)起錨電路(C)船上照明(其它設(shè)備)電路(D)液壓泵控制電路(E)發(fā)動機啟動電池充電24V直流電源電路(F)液壓控制電路圖5是本發(fā)明方案前進時的俯視圖。
圖6是本發(fā)明方案后退時的俯視圖。
圖7是本發(fā)明方案主動式左右轉(zhuǎn)向時的示意圖。
圖8是本發(fā)明方案主動式原地左右主動轉(zhuǎn)向時的示意圖。
圖9是本發(fā)明方案的高壓氣單液壓缸式閘閥的裝配三視圖。
圖9中(1)進出油口(2)蓋板(3)卡環(huán)(4)活塞(5)油缸(6)活塞桿(7)液壓油(8)螺栓(9)密封膠圈(10)閥體(11)法蘭(12)刀閘(13)密封槽圖10是本發(fā)明方案的高壓氣液壓球型閥的裝配三視圖。
圖10中(1)進出油口(2)蓋板(3)卡環(huán)(4)活塞(5)油缸(7)液壓油(8)螺栓(9)密封膠圈(10)閥體(11)法蘭(15)動葉片(16)閥球(17)傳動軸。
圖11是本發(fā)明方案的高壓氣雙液壓缸刀閘的裝配三視圖。
圖11中(1)進出油口(2)蓋板(3)卡環(huán)(4)活塞(5)油缸(6)活塞桿(7)液壓油(8)螺栓(9)密封膠圈(10)閥體(11)法蘭(12)刀閘(13)密封槽(14)加強肋(15)動葉片(16)閥球。
權(quán)利要求
1.一種海上高速雙體船的運動原理方案，在高速雙體船的船體中，有渦輪軸發(fā)動機進氣口、空氣進氣道、渦輪軸發(fā)動機或(其它形式的發(fā)動機)、渦輪軸發(fā)動機排氣口、高壓組合式壓氣機進氣口、高壓組合式壓氣機(軸流式壓氣機與離心式壓氣機組成)、集氣倉、高壓氣輸送管、放氣閥、放氣管、放氣口、水氣密封液壓球形閥、增壓倉、單液壓缸式閘閥、雙液壓缸式刀形閘閥、左右高壓氣倉聯(lián)通調(diào)節(jié)閥、船底推進噴氣口、船艏倒退噴氣口、液壓控制系統(tǒng)、發(fā)電供電控制系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)組成，其特征是將空氣壓入船底的隔氣槽里，減少船體阻力的同時產(chǎn)生對船舶的推進力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上高速雙體船的運動原理方案，其特征是能減少船體的摩擦阻力、渦流阻力、興波阻力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上高速雙體船的運動原理方案，其特征是雙體船能提高船舶航行時的穩(wěn)定性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上高速雙體船的運動原理方案，其特征是將空氣壓入船底的隔氣槽里，減少船體阻力的同時產(chǎn)生對船舶的推進力，提高船舶前進速度。
全文摘要
一種海面交通工具全噴氣推進式高速雙體船。它是在雙體船中，空氣吸入口、進氣道、渦輪軸發(fā)動機或其它形式的發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機排氣口、高壓組合式壓氣機(軸流式壓氣機與離心式壓氣機組成)、集氣倉、高壓氣輸送管、放氣閥、放氣管、放氣口、水氣密封液壓球形閥、增壓倉、單液壓缸式閘閥、雙液壓缸式刀形閘閥、左右高壓鍋氣增壓倉聯(lián)通調(diào)節(jié)閥、船底推進噴氣口、船艏倒退噴氣口、液壓控制系統(tǒng)、發(fā)電供電控制系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)組成、將空氣壓入船底、減少船體阻力的同時產(chǎn)生推進力、減少抬升船體的能量損耗，可以提高船舶的前進速度。
文檔編號B60V3/00GK1868790SQ20051007457
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者陳川明 申請人:陳川明