專利名稱：船舶高速、節(jié)能、雙向施力螺旋槳安置法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本"船舶高速節(jié)能雙向施力螺旋槳安置法"(以下簡稱雙向施力槳)是一種能使現(xiàn)有船舶大幅度提速節(jié)能的技術(shù)革新；"雙向施力槳"基本上是 引用現(xiàn)有螺旋槳葉片構(gòu)造等技術(shù)；所不同的是本革新根據(jù)仿真模型試驗證實， 螺旋槳在做功時有雙向施力的功效而提出的不同現(xiàn)有螺旋槳的一種異形安置 法。自船舶實現(xiàn)動力機器化以來，船舶螺旋槳就一直安裝在船的尾部，也就是 船的屁股后面(見圖1 )業(yè)內(nèi)專家在現(xiàn)今也沒發(fā)現(xiàn)這種螺旋槳安置法有什么不妥， 故此讓這一陳舊低效的傳統(tǒng)技術(shù)延用至今，讓人遺憾的是這確實是一個重大的 歷史性理念和技術(shù)失誤，原因是現(xiàn)有槳安置部位只能使螺旋槳產(chǎn)生單向施力和 功能單一，使原本固有的有用功僅僅只利用了一半而另一半則白白做了無用功， 浪費了過半的能源，使船速過于低慢，耗能大安全性差，仿真模型實驗表明， 螺旋槳在做功時不是業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為的只有單向的反沖推動力，而是同時產(chǎn)生作 用力相等方向一致的兩股雙向、雙重的合力；也就是說螺旋槳的排水正面能產(chǎn) 生反沖推動力，同時螺旋槳的進(jìn)水背面也能產(chǎn)生與正面作用力相等方向一致的 牽引力，或者說低壓吸拉力；是現(xiàn)有同形號螺旋槳功效的兩倍。由于現(xiàn)有船舶 螺旋槳是安置在船的尾部，這就制約了其雙向施力的條件，原因是該槳在做功 時其背面產(chǎn)生的牽引吸拉力被船尾給全部遮擋抵消了，只有單向反沖力對船做 功，即便這個單向力也沒充分發(fā)揮出來。這就是現(xiàn)有船舶航速低、耗能大的原 因所在；關(guān)于螺旋槳有雙向施力一說將在下欄目用事實細(xì)解。本發(fā)明基于以上對船舶螺旋槳在做功時能產(chǎn)生雙向施力功效的認(rèn)識，特研 制出能充分發(fā)揮其雙向施力功效的設(shè)置方案，其方案通過兩種不同螺旋槳安置 法在仿真模型船上對比試驗表明本"雙向施力槳"比現(xiàn)有的單向施力槳其推 動功效整整翻了一倍，使模型船在相等時間內(nèi)航行距離遠(yuǎn)一倍，速度快一倍，
而且在相等航程內(nèi)又能節(jié)能一倍。同一個螺旋槳僅僅改變一下安置方式，就能 產(chǎn)生如此超倍的推力功效，可能使業(yè)內(nèi)人士不可思議，但是當(dāng)看完下文細(xì)解后 便得知螺旋槳自身的這種雙重的功能。下面就本"雙向施力槳"安置法作一個詳細(xì)而簡明介紹，并用圖示與現(xiàn)有 船槳對比加以說明；"雙向施力槳"、分為Bl型和B2型，首先介紹Bl型前方 已提到本"雙向施力槳"基本是引用現(xiàn)有船槳的構(gòu)造技術(shù)，所不同的是現(xiàn)有 船槳是安置在船的尾部(見圖1)而本"雙向施力槳"則是安置在"船舷的下 倆側(cè)(見圖2)并在槳的外圍加安一個套筒"，和飛機的雙引擎安置法相似，一 般用兩個槳，分別安置在船舷下倆側(cè)，以便推力對稱，具體部位可安置在艽前、 中、后各部位；大型船舶安置多個槳，安置多槳時可并列組裝在一起，優(yōu)選安 置方式是前、后分布(見圖3)這樣可較好保持船航向穩(wěn)定抗風(fēng)浪。小形淺底 船可用宇槳直接安置在船的底部前、中、后各部位，也可將船底設(shè)制成凹槽形， 在凹槽內(nèi)安置螺旋槳，這樣可使槳產(chǎn)生的推動力直接作用在船的重心部位。如 果是"雙體船"其槳的安置可參照爭體船，優(yōu)選安置法是將槳安置在雙體船 結(jié)合部的縫隙處。以上安置法都能使槳充分施展雙向施力的功效。還有一點就是螺旋槳套筒的設(shè)置，其用意就是為了使槳更好的發(fā)揮其雙向 施力的功效；該套筒進(jìn)水口略大，出水略小，大約10比8左右比例，可在進(jìn)水 口置一網(wǎng)罩；為了簡裝也可不設(shè)套筒，祥情下欄目細(xì)解。以上為Bi型設(shè)置方 案。下面是"雙向施力槳"B2型技術(shù)方案其技術(shù)特征是"在船體重心部位， 設(shè)置一直徑能容納下該船螺旋槳的"管道"，并貫穿船體前后與船前后的水相連 通"，其管道的長度可以與船長度相等，也可伸出船體前后。該管道在船尾的一 頭口徑略小(見圖4),在管道內(nèi)靠進(jìn)水口適當(dāng)處安置螺旋槳，也可據(jù)船體布局 將其槳安置管內(nèi)別的部位和將管道適當(dāng)變形；大型船艦可安置數(shù)個這鋅的配套 槳；還可在一個扁形管道內(nèi)并列安置數(shù)個槳(見圖5:),此法可減少占船餘容> 節(jié)省材料等。本B2型也可和Bl型混合組裝。為了便利現(xiàn)有船槳雙向施力的改造，可在現(xiàn)有船槳原封不動的基礎(chǔ)上，在 槳背面設(shè)一個密封罩再牽兩條引水管道安置船舷兩側(cè)，其進(jìn)水口向著船頭；淺 底船可安置一條引水管在艙底，并使該槳的排水都來自引水管道此法也能達(dá) 到雙向施力的功效。本B2型功效顯著，它有多種功能i是本發(fā)明的優(yōu)選方式，是建造、改裝超高速節(jié)能船最優(yōu)選方案。以上主要是兩種型號的"雙向施力槳" 安置法已介紹完畢。只要按上述方式和要求安置螺旋槳，就能達(dá)到以上神奇功效。
背景技術(shù)：
"雙向施力槳"安置法的提出是在較規(guī)范的仿真模型反復(fù)試驗中 誕生的，雖是模型船試驗5其實就是一個縮小了的真實機船的試驗，它們之間只是繁簡、大小、量化之分，沒有實質(zhì)之別；其原理是一樣的；是可信賴的成 熟技術(shù)。關(guān)于船舶螺旋槳在做功時有雙向施力功效的確認(rèn)不單基于以上實驗， 首先是來自對現(xiàn)有機動船的觀查，當(dāng)停靠在碼頭上的船只需要離開碼頭時；往 往掛反擋使槳反轉(zhuǎn)，讓船后退再轉(zhuǎn)頭離開；為什么槳反轉(zhuǎn)能侵船后退呢？我們 知道槳在正轉(zhuǎn)時，艽槳背靠船尾，面向外排水作反沖推動力使船前進(jìn)，但是當(dāng) 槳反轉(zhuǎn)時5其排水面轉(zhuǎn)向了船尾并對船尾直接產(chǎn)生反沖推力，這吋槳的反沖力 已被船尾全部抵消，其動能為零；據(jù)力學(xué)中作用力與反作用力原理該槳的反 轉(zhuǎn)力從現(xiàn)有理論上來說是不可能使船后退的；這是一般的力學(xué)常識，既然如此 那是什么力使船后退的呢？唯一答案是槳的進(jìn)水背面產(chǎn)生的低壓吸引力將船拖 向后退地。有史以來業(yè)內(nèi)人士對槳的排水正面產(chǎn)生的反沖作用力有所認(rèn)識和應(yīng) 用但對槳的背面產(chǎn)生的相等牽引、吸拉力則被完全忽視；這是一個很大的失誤。
為了進(jìn)一步說明槳有雙向、雙重力的功效，拿本雙向施力槳B2型為例(圖4)， 當(dāng)仿真模型螺旋槳高速轉(zhuǎn)動做功時，其船前的水流即刻被大量、快速通過管道 抽向船尾，這時船前的水位，水壓都低于船尾，并且這種水勢差隨船一直前進(jìn) 始終出現(xiàn)在船頭，吸引船向前；據(jù)雷諾"數(shù)"對流體的描述水是有黏性的，這 種黏性使水流成為一個能相互弱牽連的整體。因此當(dāng)槳轉(zhuǎn)動快速將船頭的水抽 向船尾時， 一方面船頭與水生產(chǎn)相對的阻力，另一方面則產(chǎn)生更大的吸拉牽引 力并同時出現(xiàn)有利船舶航行的水勢差，這就是B2型最直觀的多功能表現(xiàn)。為 了確切證明槳的吸引力和艽力的大小，我在模型船尾聯(lián)上一塊檔板讓槳排水的 反沖力直對艽板抵消這一沖力；只讓槳進(jìn)水背面爭向做功，結(jié)果比雙向施力航 速只慢一半，模船繼續(xù)航行。以上事實說明，槳的雙向施力功效理應(yīng)有個肯定， 如果還認(rèn)定困難，可直接觀看仿真模型演示，或找一船家按本技術(shù)方案改裝一 試便知。關(guān)于設(shè)置螺旋槳套筒的用意，就是為了使該槳更好發(fā)揮雙向施力功效，該 套筒設(shè)置是進(jìn)口略大，出水口略小，約10比8左右；當(dāng)槳高速轉(zhuǎn)動做功時，水 流因出口小而得到壓縮更強勁的噴出產(chǎn)生反沖力；因為有套筒的定向，使槳施 力方向處最佳角度，其吸引力有套筒的導(dǎo)水顯得更為有力，也能扶助船定向航 行抗風(fēng)浪、消除水流部分阻礙力，艽次是防槳被其它雜物纏繞，碰壞，等功效。
發(fā)明內(nèi)容
船舶是我國現(xiàn)代貨，客兩運重要的水上運輸、交通工具，特別表現(xiàn)在進(jìn)出口貨運方面，90%的進(jìn)出口貨物要靠船來運輸，加上我國大小 江河眾多、水系龐大更有近兩萬公里的海岸線和世界一百多個國家保持繁忙的 貿(mào)易來往，因此船舶眾多、噸位大，船業(yè)運輸十分發(fā)達(dá)；但是由于現(xiàn)有船舶航 速過慢耗能量大、安全性差，與當(dāng)今快捷奏，能源緊缺的社會很不協(xié)調(diào)；為了 解決以上問題，本人經(jīng)數(shù)年研究試驗，成功的研制出"雙向施力槳安置法"，有
效的解決了以上三個問題。從外因上來ilL當(dāng)今船舶速度過低，耗能大，主要 受水流阻礙所致，而且這種阻力隨航速加快面增大，出現(xiàn)馬赫"數(shù)"效應(yīng)，據(jù) 馬赫"數(shù)"推導(dǎo)；當(dāng)船速達(dá)到某一臨介值時，其船頭水流來不及躲開，擾動不 能前傳，使水流受到壓縮，水位增高形成一層劇烈的阻礙激波f致使大、中型 船難以提速；只要能提出一種方案化解這一阻礙激波f航速鷯能再大幅度提升 和節(jié)能f本"雙向施力槳"的被發(fā)明它成功的充當(dāng)了這一角色，從根本上解決了船在高速航行時，出現(xiàn)在船頭的這一阻礙激波；在雙向施力槳B2型船頭即 便超高速航行也不會出現(xiàn)以上阻礙激波，而是出現(xiàn)相反的低水位、低壓強的水勢差，前文已提到這是該船頭槳管道及時快速將s抽往船尾又做反沖力的原故。 阻礙激波也是耗能相對大的原因，我國海軍艦艇巡海時大都采用較慢的經(jīng)濟速 度，這就避免了一定強度的阻礙激波，在同等航程內(nèi)有顯著節(jié)能效果；所以消除船頭激波是能有效節(jié)能的。雙向施力槳B2型還有一功效是船頭的吸引力能 有利船航向穩(wěn)定，較強抗御來自不同角度的風(fēng)浪沖擊提高航行安全系數(shù)。以上雙向施力槳的技術(shù)構(gòu)造，功能介紹完畢；真誠希望它能早日為我國和 世界船舶大幅度提速，節(jié)能作貢獻(xiàn)；更希望該技術(shù)首先用在我國海軍艦船、潛 艇上，提高其機動能力5為國防作貢獻(xiàn)。同時望能得到國家有關(guān)部門的重視和 推薦。
；(圖i)是指現(xiàn)有螺旋槳的安置部位，大型船一般并列安置數(shù)個 槳。這種傳統(tǒng)技術(shù)只能產(chǎn)生爭向施力；僅能利用其固有功效的一豐，浪費過半 的能量；是現(xiàn)有航速慢、功能低下的一個原因。(圖2)是本雙向施力槳Bi型在船骸下偶側(cè)的安置部位及方式，它能產(chǎn)生 雙向.、雙重的推動力，槳套筒向船頭的一面能產(chǎn)生吸引力，向船尾的一面能產(chǎn) 生反沖推動力；其功效是現(xiàn)有同型號槳安置法的兩倍。優(yōu)選安置方式是將槳適
當(dāng)靠船頭，有利化解船頭阻礙激波，節(jié)能和提高船航速。(圖3)是指安置四個槳的示意圖，是多個槳安置方案之一，前面兩槳靠 近船頭、后兩槳可在船舷下兩艽它部位。(圖4)是雙向施力槳B2型示圖，它避免了槳在船體外的不足，能最直觀 的消除船頭前的阻礙激波，產(chǎn)、生低水位，低壓強的水勢差，有利船超高速航行、 節(jié)能。管道內(nèi)的槳安置部位適當(dāng)靠進(jìn)水口，如船體過長，可考慮前后設(shè)置雙槳， 加快水的流速和減壓B2型是雙向施力槳的優(yōu)選方式。(圖5)是指在一個扁形管道內(nèi)并列安置數(shù)個槳；這可減小占船艙容、節(jié) 省材料等。
具體實施例方式本雙向施力槳的優(yōu)選方式是B2型槳安置法的第一技術(shù)方案，艽特征是在船體重心作用部位，設(shè)置一直徑能容納下該船螺旋槳的"金 屬管道"貫穿船體前后與船前后的水相連通；其管道在船尾的一頭口徑略小與 進(jìn)水口直徑8比10左右。在此管道內(nèi)靠近進(jìn)水口適當(dāng)部位安置螺旋槳f只所以要靠近進(jìn)水口處安置槳是因為槳在做功時產(chǎn)生的吸引力不宇指向進(jìn)水口，而是所有管內(nèi)避，槳前管道過長就會分散這種吸引力。(見圖4)如船體過長可考慮 前后設(shè)置雙槳(前后各安一槳)加快水的的流速和減壓。 還有一點就是在進(jìn)水口安置一 網(wǎng)罩以防雜物進(jìn)管。
權(quán)利要求
1. 本“雙向施力槳安置法”是根據(jù)螺旋槳有雙向施力的功效，而創(chuàng)新提出的一種非傳統(tǒng)的安置法，其槳的葉片構(gòu)造等基本上是引用現(xiàn)有技術(shù)；所不同的是現(xiàn)有船舶螺旋槳是安置在船的尾部，而本“雙向施力槳”B1型則是將槳安置在“船舷的下倆則的前、后、中各部位”，可設(shè)置雙槳、多槳(見圖2、圖3)，并在槳的外圈設(shè)置一套筒，在其進(jìn)水口設(shè)一網(wǎng)罩，也可不設(shè)。小型、淺底船可直接安置在船的底部各部位。也可將船底設(shè)制成凹槽形，在凹槽內(nèi)安置，這樣可使槳產(chǎn)生的推動力直接作用在船的重心部位。本“雙向施力槳”B2型的技術(shù)特征是；在船的重心作用部位，設(shè)置一直徑能容納下該船螺旋槳的“導(dǎo)水管道”并貫穿船體前后，與船前后的水相連通；在此管道內(nèi)適當(dāng)部位安置螺旋槳(見圖4)，其管道向船尾的一頭口徑略小。大型船艦可安置數(shù)個這樣的配套槳，也可與B1型混合組裝，還可在一個“扁形管道內(nèi)并列安裝數(shù)個“槳”(見圖5)。為了便利現(xiàn)有船槳雙向施力的改造，可在現(xiàn)有船槳原封不動的基礎(chǔ)上，從槳進(jìn)水背面牽兩條引水管道安置在船體兩則；淺底船可安置一條引水管道，在船底并使該槳的排水量都來自引水管道；這樣也能達(dá)到雙向施力的功效。以上為現(xiàn)有船槳改造型。本“雙向施力槳安置法”具體保護(hù)內(nèi)容是①B1型、②B2型、③B1和B2型的混合型、④現(xiàn)有船槳改造型，共四項。
全文摘要
“船舶高速節(jié)能雙向施力螺旋槳安置法”是在現(xiàn)有船槳技術(shù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出的不同安置方案；由于現(xiàn)有槳安置法只能使槳產(chǎn)生單向施力和單一功能，使該槳發(fā)揮不足一半的應(yīng)有功效，浪費過半能源并使船速過低；而本發(fā)明則能使船槳產(chǎn)生雙向多功能施力，充分發(fā)揮船槳應(yīng)有的潛能，使航速能大幅度提升和節(jié)能。以本技術(shù)B2型為例，該槳是安置在一個管道內(nèi)，其管道貫穿船體前后，其進(jìn)水口在船頭，排水口在船尾，當(dāng)槳轉(zhuǎn)動作功時船前水流通過進(jìn)水口快速抽往船尾行成反沖力(見摘要附圖)。另一方面槳在抽吸船前水流時，其進(jìn)水口也能產(chǎn)生一股低壓牽引力，這便是本技術(shù)“單槳”施雙力最直觀之處，是現(xiàn)有同形號槳單向施力的兩倍功效。望它能成為建造改裝超高速節(jié)能船的優(yōu)選方案。
文檔編號B63H5/14GK101209751SQ20061016750
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者陳云橋 申請人:陳云橋