船艦,交通運(yùn)輸,軍事。
背景技術(shù):
目前,船艦機(jī)械動(dòng)力推進(jìn)方式主要有三種,一是水下螺旋槳推進(jìn),二是水下噴水推進(jìn),三是空氣螺旋槳推進(jìn)。這三種推進(jìn)方式都存在流體阻力大,航行速度慢等缺點(diǎn)。二戰(zhàn)時(shí)期,法國空想級(jí)驅(qū)逐艦的航速已經(jīng)達(dá)到37節(jié),如今,美國的LCS-2獨(dú)立號(hào)瀕海戰(zhàn)斗艦的航速為43節(jié)。百年來,大中型船艦時(shí)速始終沒有突破50節(jié)。有幾種氣墊船、水翼船最高時(shí)速超過了60節(jié),但航速并不穩(wěn)定。近幾十年來,國家有了幾萬公里的高速公路和高速鐵路,近年,又提出海上絲綢之路發(fā)展戰(zhàn)略。海上也需要高速路,海上的高速路就是快船。陸上筑路要投入巨大資金,還要占用土地,海上高速路就是造快船,不占用土地,前期投入少。只要有了快船,就有了海上高速絲綢之路。年初,申請(qǐng)人曾提出噴氣式無人潛艇技術(shù)方案,申請(qǐng)?zhí)枮?01510034221.5。噴氣式無人潛艇是超空泡原理,噴氣式快船推進(jìn)方案是氣墊原理,兩者有本質(zhì)的區(qū)別?!翱齑笔莻€(gè)技術(shù)性指標(biāo),時(shí)速大于100節(jié)為快。因此,提出噴氣式快船推進(jìn)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
噴氣推進(jìn)比螺旋槳、噴水推進(jìn)速度快。把平底船、氣墊船、水翼船、瀕海戰(zhàn)斗艦、噴氣飛機(jī)等優(yōu)點(diǎn)組合在一起,使船艦流體阻力和空氣阻力減少到最小,大幅提高航速,形成一種新的推進(jìn)方式,產(chǎn)生一種新的產(chǎn)品,以適應(yīng)海上高速絲綢之路的需要。該發(fā)明以噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力,由船艏、空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器、船體、剛性側(cè)壁等組成。
例1:子彈頭快艇(圖1),艇艏為子彈頭形,翹式。艇艏長10米,艇體長40米,寬5米,動(dòng)力為WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。為便于在冰面、雪地、沼澤地航行,空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器(圖1∶1)安裝在艇艏前端。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1:2)安裝在艇艏,安裝角度為20°左右,發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴在吃水線以上,通過扇形噴管把氣流吹向船底,在產(chǎn)生高速推力的同時(shí)產(chǎn)生氣墊和浮力。扇形噴管(圖1:3)口寬5米,高0.25米。船底(圖1:5)為平底。船底兩側(cè)有剛性側(cè)壁,剛性側(cè)壁(圖1:6)左右平行,高0.25米。為便于沖灘或在冰面等航行,剛性側(cè)壁為工字鋼或槽鋼形。吸收機(jī)翼和水翼等優(yōu)點(diǎn),順船體兩側(cè)設(shè)長45米,寬1米翼狀甲板(圖1:4),以增加快艇在航行中的浮力和穩(wěn)定性。船底至船艙地板厚1米,內(nèi)用輕質(zhì)防水防火材料填充。
子彈頭快艇(客用),空重30噸,載客300人(30噸),其它15噸,吃水0.4米,動(dòng)力為1臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速大于200節(jié)。
子彈頭快艇(貨用),空重30噸,載貨150噸,其它15噸,吃水1米,動(dòng)力為1臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速小于200節(jié)。
子彈頭快艇(漁船),空重30噸,漁具設(shè)備(10噸),其它20噸,漁獲140噸,動(dòng)力 為1臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),空載吃水0.25米,時(shí)速大于200節(jié),重載吃水1米,時(shí)速小于200節(jié)。
子彈頭快艇(軍用),空重30噸,掛甲及武器裝備60噸,其它15噸,吃水0.5米,動(dòng)力為2臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速大于200節(jié)。
例2:箭頭快艦(圖2),艦艏長20米,艦體長100米、寬24米;動(dòng)力為5臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。艦艏為箭頭形(圖2:1),翹式(可借鑒獨(dú)立號(hào)瀕海戰(zhàn)斗艦艦艏設(shè)計(jì))。發(fā)動(dòng)機(jī)呈三、二形布局(圖2:2),20°左右安裝,噴嘴高于吃水線,噴管為扇形,噴管口高0.3米。空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器參考子彈頭快艇。艦底為平底,艦底兩側(cè)有剛性側(cè)壁,剛性側(cè)壁為工字鋼或槽鋼形,高0.30米。艦底至船艙地板厚1米,內(nèi)用輕質(zhì)防水防火材料填充。
箭頭快艦(客用),空重300噸,載客1000人(100噸),其它50噸,吃水0.2米,動(dòng)力為5臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速大于200節(jié)。
箭頭快艦(貨用),空重300噸,載貨2000噸,其它50噸,吃水1米,動(dòng)力為5臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速小于200節(jié)。
箭頭快艦(瀕海戰(zhàn)斗艦兼直升機(jī)航母),空重300噸,掛甲及武器裝備等1000噸,其它50噸,吃水0.6米,動(dòng)力為5臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速200節(jié)。
快艇的時(shí)速
以殲15和子彈頭快艇(軍用)載重量、時(shí)速、發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境、空氣和流體阻力、浮力和推進(jìn)方式比較:
殲15艦載機(jī)最大起飛重量為32.5噸,2臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),最大速度為2.4馬赫;子彈頭快艇(軍用)自重載重105噸,動(dòng)力為2臺(tái)WS-10渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),時(shí)速大于200節(jié);
殲15艦載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境在空中,子彈頭快艇工作環(huán)境在水面,水面濕度大,噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力更大些;
殲15艦載機(jī)沒有流體阻力問題,空中空氣濕度小,阻力也小;子彈頭快艇剛性側(cè)壁還存在流體阻力問題,水面空氣濕度大,阻力也大;
殲15艦載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在飛機(jī)尾部,只產(chǎn)生推力不產(chǎn)生浮力(靠機(jī)翼產(chǎn)生浮力);子彈頭快艇發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在艏部,產(chǎn)生推力的同時(shí)產(chǎn)生氣墊和浮力,后者浮力更大,載重量更大。
通過對(duì)比,理論上快艇時(shí)速大于200節(jié)是可以實(shí)現(xiàn)的,實(shí)際速度要通過航行試驗(yàn)得出。
在子彈頭快艇的基礎(chǔ)上,子彈頭快艇與殲15進(jìn)一步優(yōu)化組合,采用伸縮三角翼,空重在20噸左右,起飛重量在40噸左右,將產(chǎn)生海陸空三用機(jī),在雪地、冰面、沼澤等是戰(zhàn)車,在水面是快艇,在空中是戰(zhàn)機(jī)。三用機(jī)的速度要比殲15慢20%左右。屆時(shí),箭頭快艦就是航母,三用機(jī)在江河湖海、雪地、冰面、沼澤等都能起降。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
附圖說明
圖1,子彈頭快艇(側(cè)視圖):圖1:1,空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器;圖1:2,噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī); 圖1:3,扇狀噴管;圖1:4,翼狀甲板;圖1:5,船底;圖1:6,船底兩側(cè)的剛性側(cè)壁。
圖2,箭頭快艦(俯視圖):圖2:1,艦艏;圖2:2,發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
該發(fā)明以噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力,由船艏、空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器、船體、剛性側(cè)壁等組成。船艏為翹式,空氣螺旋槳轉(zhuǎn)向推進(jìn)器安裝在船艏。船體為平底,剛性側(cè)壁為工字鋼或槽鋼形。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在艏部和中部,20°左右安裝,噴嘴在吃水線以上,噴管為扇形,噴管用耐高溫不銹鋼制造,噴管口的高度與剛性側(cè)壁的高度一致。噴管口設(shè)安全保護(hù)裝置。船底用耐高溫不銹鋼制造。為了安全并能適應(yīng)復(fù)雜的航行環(huán)境,船底至船艙地板厚1米,內(nèi)用輕質(zhì)防水防火材料填充。發(fā)動(dòng)機(jī)在產(chǎn)生推力的同時(shí)產(chǎn)生氣墊和浮力,船體與水脫離,實(shí)現(xiàn)高速度。依據(jù)有關(guān)規(guī)范,該發(fā)明在使用制造上沒有其他特殊要求。