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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶制造領(lǐng)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(shù)】】
[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(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已經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)的螺旋槳還會產(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，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(qū)動作前后 往復運動；圓筒容器內(nèi)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(nèi)自由流動；而圓筒容器被向后推運動時，活頁閉合，圓筒內(nèi)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(zhì)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(nèi)水的質(zhì)量與整個船舶的質(zhì)量之比設(shè)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(jù)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(chǎn)生相對運 動（為便于分析，設(shè)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(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] 那么獲得的動能之比也與兩物體的質(zhì)量之比相反：
[0017]
【主權(quán)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(qū)動作前后往復運動；圓筒內(nèi)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(nèi)自由流動；而圓筒被向后 推動時，活頁閉合，圓筒內(nèi)的水錘跟隨圓筒一起被向后推動，相當于推動一個巨大質(zhì)量的物 體而獲得脈沖式的反作用力推動船舶前進。
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(qū)動作前后往復運動。
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器，其特征在于：圓筒內(nèi)裝有 活頁，隨著兩邊的壓力差自動閉合或打開。
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器，其特征在于：圓筒被向前 推動時，活頁打開，水可在圓筒內(nèi)自由流動；而圓筒被向后推動時，活頁閉合，圓筒內(nèi)的水錘 跟隨圓筒一起被向后推動，相當于推動一個巨大質(zhì)量的物體而獲得脈沖式的反作用力推動 船舶前進。
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(jù)需要切換為同步或異步，以選 擇高效率或低振動。
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器，其特征在于：設(shè)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(jù)權(quán)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(shè)計成類似于彈簧振子或者內(nèi)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(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器，其特征在于：根據(jù)脈沖水 錘式推進器原理，其本質(zhì)是脈沖式推動水錘產(chǎn)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(nèi)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(zhì)量變化可能會使效率有所下降。
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(qū)動作往復運動；圓筒內(nèi)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(chǎn)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(zhì)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