CN101209751A - 船舶高速、节能、双向施力螺旋桨安置法 - Google Patents

Abstract

“船舶高速节能双向施力螺旋桨安置法”是在现有船桨技术结构的基础上提出的不同安置方案；由于现有桨安置法只能使桨产生单向施力和单一功能，使该桨发挥不足一半的应有功效，浪费过半能源并使船速过低；而本发明则能使船桨产生双向多功能施力，充分发挥船桨应有的潜能，使航速能大幅度提升和节能。以本技术B2型为例，该桨是安置在一个管道内，其管道贯穿船体前后，其进水口在船头，排水口在船尾，当桨转动作功时船前水流通过进水口快速抽往船尾行成反冲力(见摘要附图)。另一方面桨在抽吸船前水流时，其进水口也能产生一股低压牵引力，这便是本技术“单桨”施双力最直观之处，是现有同形号桨单向施力的两倍功效。望它能成为建造改装超高速节能船的优选方案。

Description

船舶高速、节能、双向施力螺旋桨安置法

技术领域：

本“船舶高速节能双向施力螺旋桨安置法”(以下简称双向施力桨)是一种能使现有船舶大幅度提速节能的技术革新；“双向施力桨”基本上是引用现有螺旋桨叶片构造等技术；所不同的是本革新根据仿真模型试验证实，螺旋桨在做功时有双向施力的功效而提出的不同现有螺旋桨的一种异形安置法。自船舶实现动力机器化以来，船舶螺旋桨就一直安装在船的尾部，也就是船的屁股后面(见图1)业内专家在现今也没发现这种螺旋桨安置法有什么不妥，故此让这一陈旧低效的传统技术延用至今，让人遗憾的是这确实是一个重大的历史性理念和技术失误，原因是现有桨安置部位只能使螺旋桨产生单向施力和功能单一，使原本固有的有用功仅仅只利用了一半而另一半则白白做了无用功，浪费了过半的能源，使船速过于低慢，耗能大安全性差，仿真模型实验表明，螺旋桨在做功时不是业内专家认为的只有单向的反冲推动力，而是同时产生作用力相等方向一致的两股双向、双重的合力；也就是说螺旋桨的排水正面能产生反冲推动力，同时螺旋桨的进水背面也能产生与正面作用力相等方向一致的牵引力，或者说低压吸拉力；是现有同形号螺旋桨功效的两倍。由于现有船舶螺旋桨是安置在船的尾部，这就制约了其双向施力的条件，原因是该桨在做功时其背面产生的牵引吸拉力被船尾给全部遮挡抵消了，只有单向反冲力对船做功，即便这个单向力也没充分发挥出来。这就是现有船舶航速低、耗能大的原因所在；关于螺旋桨有双向施力一说将在下栏目用事实细解。

本发明基于以上对船舶螺旋桨在做功时能产生双向施力功效的认识，特研制出能充分发挥其双向施力功效的设置方案，其方案通过两种不同螺旋桨安置法在仿真模型船上对比试验表明：本“双向施力桨”比现有的单向施力桨其推动功效整整翻了一倍，使模型船在相等时间内航行距离远一倍，速度快一倍，而且在相等航程内又能节能一倍。同一个螺旋桨仅仅改变一下安置方式，就能产生如此超倍的推力功效，可能使业内人士不可思议，但是当看完下文细解后便得知螺旋桨自身的这种双重的功能。

下面就本“双向施力桨”安置法作一个详细而简明介绍，并用图示与现有船桨对比加以说明；“双向施力桨”分为B1型和B2型，首先介绍B1型：前方已提到本“双向施力桨”基本是引用现有船桨的构造技术，所不同的是现有船桨是安置在船的尾部(见图1)而本“双向施力桨”则是安置在：“船舷的下俩侧(见图2)并在桨的外围加安一个套筒”，和飞机的双引擎安置法相似，一般用两个桨，分别安置在船舷下俩侧，以便推力对称，具体部位可安置在其前、中、后各部位；大型船舶安置多个桨，安置多桨时可并列组装在一起，优选安置方式是前、后分布(见图3)这样可较好保持船航向稳定抗风浪。小形浅底船可用单桨直接安置在船的底部前、中、后各部位，也可将船底设制成凹槽形，在凹槽内安置螺旋桨，这样可使桨产生的推动力直接作用在船的重心部位。如果是“双体船”其桨的安置可参照单体船，优选安置法是：将桨安置在双体船结合部的缝隙处。以上安置法都能使桨充分施展双向施力的功效。

还有一点就是螺旋桨套筒的设置，其用意就是为了使桨更好的发挥其双向施力的功效；该套筒进水口略大，出水略小，大约10比8左右比例，可在进水口置一网罩；为了简装也可不设套筒，样情下栏目细解。以上为B1型设置方案。

下面是“双向施力桨”B2型技术方案：其技术特征是：“在船体重心部位，设置一直径能容纳下该船螺旋桨的“管道”，并贯穿船体前后与船前后的水相连通”，其管道的长度可以与船长度相等，也可伸出船体前后。该管道在船尾的一头口径略小(见图4)，在管道内靠进水口适当处安置螺旋桨，也可据船体布局将其桨安置管内别的部位和将管道适当变形；大型船舰可安置数个这样的配套桨；还可在一个扁形管道内并列安置数个桨(见图5)，此法可减少占船舱容，节省材料等。本B2型也可和B1型混合组装。

为了便利现有船桨双向施力的改造，可在现有船桨原封不动的基础上，在桨背面设一个密封罩再牵两条引水管道安置船舷两侧，其进水口向着船头；浅底船可安置一条引水管在舱底，并使该桨的排水都来自引水管道，此法也能达到双向施力的功效。本B2型功效显著，它有多种功能，是本发明的优选方式，是建造、改装超高速节能船最优选方案。以上主要是两种型号的“双向施力桨”安置法已介绍完毕。只要按上述方式和要求安置螺旋桨，就能达到以上神奇功效。

背景技术

“双向施力桨”安置法的提出是在较规范的仿真模型反复试验中诞生的，虽是模型船试验，其实就是一个缩小了的真实机船的试验，它们之间只是繁简、大小、量化之分，没有实质之别，其原理是一样的；是可信赖的成熟技术。关于船舶螺旋桨在做功时有双向施力功效的确认，不单基于以上实验，首先是来自对现有机动船的观查，当停靠在码头上的船只需要离开码头时，往往挂反挡使桨反转，让船后退再转头离开；为什么桨反转能使船后退呢？我们知道桨在正转时，其桨背靠船尾，面向外排水作反冲推动力使船前进，但是当桨反转时，其排水面转向了船尾并对船尾直接产生反冲推力，这时桨的反冲力已被船尾全部抵消，其动能为零；据力学中作用力与反作用力原理，该桨的反转力从现有理论上来说是不可能使船后退的；这是一般的力学常识，既然如此那是什么力使船后退的呢？唯一答案是桨的进水背面产生的低压吸引力将船拖向后退地。有史以来业内人士对桨的排水正面产生的反冲作用力有所认识和应用但对桨的背面产生的相等牵引、吸拉力则被完全忽视，这是一个很大的失误。为了进一步说明桨有双向、双重力的功效，拿本双向施力桨B2型为例(图4)，当仿真模型螺旋桨高速转动做功时，其船前的水流即刻被大量、快速通过管道抽向船尾，这时船前的水位、水压都低于船尾，并且这种水势差随船一直前进始终出现在船头，吸引船向前；据雷诺“数”对流体的描述水是有黏性的，这种黏性使水流成为一个能相互弱牵连的整体。因此当桨转动快速将船头的水抽向船尾时，一方面船头与水生产相对的阻力，另一方面则产生更大的吸拉牵引力并同时出现有利船舶航行的水势差，这就是B2型最直观的多功能表现。为了确切证明桨的吸引力和其力的大小，我在模型船尾联上一块档板让桨排水的反冲力直对其板抵消这一冲力；只让桨进水背面单向做功，结果比双向施力航速只慢一半，模船继续航行。以上事实说明，桨的双向施力功效理应有个肯定，如果还认定困难，可直接观看仿真模型演示，或找一船家按本技术方案改装一试便知。

关于设置螺旋桨套筒的用意，就是为了使该桨更好发挥双向施力功效，该套筒设置是进口略大，出水口略小，约10比8左右；当桨高速转动做功时，水流因出口小而得到压缩更强劲的喷出产生反冲力；因为有套筒的定向，使桨施力方向处最佳角度，其吸引力有套筒的导水显得更为有力，也能扶助船定向航行抗风浪、消除水流部分阻碍力，其次是防桨被其它杂物缠绕，碰坏，等功效。

发明内容：

船舶是我国现代货、客两运重要的水上运输、交通工具，特别表现在进出口货运方面，90％的进出口货物要靠船来运输，加上我国大小江河众多、水系庞大更有近两万公里的海岸线和世界一百多个国家保持繁忙的贸易来往，因此船舶众多、吨位大，船业运输十分发达；但是由于现有船舶航速过慢耗能量大、安全性差，与当今快捷奏，能源紧缺的社会很不协调；为了解决以上问题，本人经数年研究试验，成功的研制出“双向施力桨安置法”，有效的解决了以上三个问题。从外因上来说，当今船舶速度过低，耗能大，主要受水流阻碍所致，而且这种阻力随航速加快而增大，出现马赫“数”效应，据马赫“数”推导；当船速达到某一临介值时，其船头水流来不及躲开，扰动不能前传，使水流受到压缩，水位增高形成一层剧烈的阻碍激波，致使大、中型船难以提速；只要能提出一种方案化解这一阻碍激波，航速就能再大幅度提升和节能，本“双向施力桨”的被发明它成功的充当了这一角色，从根本上解决了船在高速航行时，出现在船头的这一阻碍激波；在双向施力桨B2型船头即便超高速航行也不会出现以上阻碍激波，而是出现相反的低水位、低压强的水势差，前文已提到这是该船头桨管道及时快速将水抽往船尾又做反冲力的原故。阻碍激波也是耗能相对大的原因，我国海军舰艇巡海时大都采用较慢的经济速度，这就避免了一定强度的阻碍激波，在同等航程内有显著节能效果，所以消除船头激波是能有效节能的。双向施力桨B2型还有一功效是船头的吸引力能有利船航向稳定，较强抗御来自不同角度的风浪冲击提高航行安全系数。

以上双向施力桨的技术构造，功能介绍完毕；真诚希望它能早日为我国和世界船舶大幅度提速，节能作贡献；更希望该技术首先用在我国海军舰船、潜艇上，提高其机动能力，为国防作贡献。同时望能得到国家有关部门的重视和推荐。

附图说明：

(图1)是指现有螺旋桨的安置部位，大型船一般并列安置数个桨。这种传统技术只能产生单向施力，仅能利用其固有功效的一半，浪费过半的能量，是现有航速慢、功能低下的一个原因。

(图2)是本双向施力桨B1型在船舷下俩侧的安置部位及方式，它能产生双向、双重的推动力，桨套筒向船头的一面能产生吸引力，向船尾的一面能产生反冲推动力；其功效是现有同型号桨安置法的两倍。优选安置方式是将桨适当靠船头，有利化解船头阻碍激波、节能和提高船航速。

(图3)是指安置四个桨的示意图，是多个桨安置方案之一，前面两桨靠近船头、后两桨可在船舷下两其它部位。

(图4)是双向施力桨B2型示图，它避免了桨在船体外的不足，能最直观的消除船头前的阻碍激波，产生低水位，低压强的水势差，有利船超高速航行、节能。管道内的桨安置部位适当靠进水口，如船体过长，可考虑前后设置双桨，加快水的流速和减压B2型是双向施力桨的优选方式。

(图5)是指在一个扁形管道内并列安置数个桨；这可减小占船舱容、节省材料等。

具体实施方式：

本双向施力桨的优选方式是：B2型桨安置法的第一技术方案，其特征是：在船体重心作用部位，设置一直径能容纳下该船螺旋桨的“金属管道”贯穿船体前后与船前后的水相连通；其管道在船尾的一头口径略小与进水口直径8比10左右。在此管道内靠近进水口适当部位安置螺旋桨，只所以要靠近进水口处安置桨是因为桨在做功时产生的吸引力不单指向进水口，而是所有管内避，桨前管道过长就会分散这种吸引力。(见图4)如船体过长可考虑前后设置双桨(前后各安一桨)加快水的的流速和减压。

还有一点就是在进水口安置一网罩以防杂物进管。

Claims (1)

1.本“双向施力桨安置法”是根据螺旋桨有双向施力的功效，而创新提出的一种非传统的安置法，其桨的叶片构造等基本上是引用现有技术；所不同的是现有船舶螺旋桨是安置在船的尾部，而本“双向施力桨”B1型则是将桨安置在“船舷的下俩则的前、后、中各部位”，可设置双桨、多桨(见图2、图3)，并在桨的外圈设置一套筒，在其进水口设一网罩，也可不设。小型、浅底船可直接安置在船的底部各部位。也可将船底设制成凹槽形，在凹槽内安置，这样可使桨产生的推动力直接作用在船的重心部位。

本“双向施力桨”B2型的技术特征是；在船的重心作用部位，设置一直径能容纳下该船螺旋桨的“导水管道”并贯穿船体前后，与船前后的水相连通；在此管道内适当部位安置螺旋桨(见图4)，其管道向船尾的一头口径略小。大型船舰可安置数个这样的配套桨，也可与B1型混合组装，还可在一个“扁形管道内并列安装数个“桨”(见图5)。

为了便利现有船桨双向施力的改造，可在现有船桨原封不动的基础上，从桨进水背面牵两条引水管道安置在船体两则；浅底船可安置一条引水管道，在船底并使该桨的排水量都来自引水管道；这样也能达到双向施力的功效。以上为现有船桨改造型。

本“双向施力桨安置法”具体保护内容是：①B1型、②B2型、③B1和B2型的混合型、④现有船桨改造型，共四项。