[發明專利]一種純槳-不對稱航行器

有效

• 申請號: 201310166209.0
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103231771A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 龍江長
• 申請（專利權）人: 龍江長
• 主分類號: B63B1/34
• 分類號: B63B1/34;B63H5/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本發明涉及一種航行器，尤其是涉及一種適用于水中航行用的純槳-不對稱航行器。

背景技術

現有航行器在航行過程中，其首端要排擠水體而形成與螺旋漿推力大小相等方向相反的對稱阻力，如圖1所示。由于其推力（+）和阻力（+）是對稱的，因而航行器與螺旋槳的速度關系為：

式一：航行器的速度=｛（螺旋槳截面面積×螺旋槳的推進速度）/航行器的吃水橫截面面積｝×0.5；

式二：螺旋槳的推進速度=｛（航行器的吃水橫截面面積×航行器的速度）/螺旋槳截面面積｝÷0.5；

式三：螺旋槳的軸功率=｛（螺旋槳截面面積×排水速度）×1000｝/75公斤米/秒（馬力）；

或式四：螺旋槳的軸功率=｛（螺旋槳截面面積×排水速度）×1000｝/102公斤米/秒（千瓦）；

以上式中面積單位：平方米；速度單位：米/秒。

從以上情況可以看出：現有航行器的航速慢，功率大（且功耗隨航速增大而增大），效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可避免在航行過程中產生排水阻力，航速快，功率小，效率高的純槳-不對稱航行器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設有進水喇叭，所述過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態，流線不彎曲，不出現對稱阻力。

進一步，所述過流管可為橫截面為圓形或矩形的過流管。

進一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。

進一步，所述螺旋槳為滿葉槳。

另一種技術方案：一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體的外側，所述矩形過流管內的通道被航行器本體分成兩部分，為左過流通道、右過流通道，所述矩形過流管的前端設有進水喇叭，所述矩形過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。

進一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。

進一步，所述螺旋槳為滿葉槳。

所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，當槳葉的垂直線與軸的交角小于45°時，處于軸流泵的工作狀態，即在轉速一定的情況下，流量越小、軸功率越大，流量越大、軸功率越小。

所述出水喇叭又稱動能回收器，它的幾何結構關系到動能回收的效率，特別是它的張角要與螺旋槳的工作張角嚴格配合，其原因是：若動能回收管的張角大于螺旋槳的工作張角，則可能會在動能回收管壁內出現渦流，影響動能回收效果；若動能回收管的張角小于螺旋槳的工作張角，則會影響螺旋槳的排水量和使動能回收管的長度增長。所述動能回收器的工作原理：當水從螺旋槳高速流出，它具備了從螺旋槳轉換來的全部動能，但動能回收器的內徑是由小逐漸擴大的，水在流動的過程中，由于內容積的不斷擴大，在慣性的作用下就會產生負壓（吸力），負壓（吸力）反過來經過螺旋槳，過流管傳至進水喇叭進行再抽水，減小螺旋槳的功耗，起到動能回收的作用。此時，螺旋槳的軸功率約等于空載功率，航行器的航速與螺旋槳的推進關系式為：

式五：航行器的航速=（螺旋槳截面面積×螺旋槳的推進速度）/(航行器的吃水截面面積+螺旋槳截面面積）。

“純槳原理”是不考慮航行器本體，純粹考慮螺旋槳的工作狀態，當螺旋槳在原動機帶動旋轉工作的時候，在螺旋槳的前段（進水端，即進水喇叭）形成一個負壓（吸力），在后端（出水端，即出水喇叭）出現一個正壓（斥力）。在反作用力的作用下，螺旋槳便向前無阻礙旋轉行進，而且不論其行進速度有多快，螺旋槳的前、后端都始終處于前負壓（吸力）、后正壓（斥力）的狀態，不產生對稱阻力，如圖2所示；本發明通過設置過流管，航行器首端也為負壓（吸力），在航行過程中不產生排水阻力。從“純槳原理”中可以看出，本發明將螺旋槳的工作特點融進航行器中，使航行器以螺旋槳的工作特點航行，從而解決本發明所要解決的技術問題。