CN101325358A

CN101325358A - 一种交流超导磁流体船舶推进器

Info

Publication number: CN101325358A
Application number: CNA2008100153891A
Authority: CN
Inventors: 马秀娟; 许承斌; 井岩; 菅维乐
Original assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Current assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明设计一种交流超导磁流体船舶推进器。主要包括超导三相交流磁体和可旋转的磁流体推进装置。圆筒形超导磁体内安装三相超导线圈，通入对称三相正弦电流便产生旋转磁场。磁流体螺旋通道外形也是圆筒形，同轴置于圆筒形超导磁体的内部，可绕轴旋转。螺旋通道的外壁和内壁用绝缘材料制造，螺旋壁是两性离子交换膜。在外壁外表面的槽内安装对称的三相线圈，经三只滑环与外部电路联接，可控制推进器运行在三种工作状态，一是通道不旋转，靠海水中的电磁力产生推力，为静音运行；二是线圈与外部反电动势串联，采用串级调速使通道转速低于海水转速，达到减少摩擦损耗的目的；三是线圈端部短接，仅靠通道中螺旋壁旋转产生推力，因此可在淡水中航行。

Description

一种交流超导磁流体船舶推进器

技术领域

本发明涉及一种船舶推进器，特别是涉及超导交流磁流体船舶推进装置。

背景技术

超导磁流体船舶推进器是一种新的正在研究的船舶推进方式。它是将海水作为导体，在电磁力作用下，使海水运动，推进船舶航行。它的特点是没有常规的动力机械、螺旋桨等旋转机构，可实现“静音”和高速航行。超导磁流体推进器可分直流和交流两种。由于直流超导磁体容易研制，至今世界上已研制成功两艘直流超导磁流体试验船。然而直流超导磁流体推进器中必须有正、负电极，运行时因在电极上发生化学反应而产生气泡，气泡破裂时发出噪声，这一点违背了“静音”航行的初衷。解决这个问题的办法是研制交流磁流体推进器，后者没有电极，靠感应电流产生电磁力。

关于交流磁流体推进器，已经提出的推进器一般由多相交流励磁的超导线圈构成的磁体和通道组成。按通道的结构型式，交流超导磁流体推进器分为平面型磁流体推进器和圆筒型磁流体推进器，这两种结构的共同特点是用多相交流超导线圈作为磁体建立直线运动的行波磁场，在行波磁场作用下海水产生感应电动势，该电动势在海水中产生电流，载有电流的海水在磁场中受到电磁力作用而运动，其反作用力即推力，推进船舶运动。但它们的结构复杂、磁场难于屏蔽且不能用于淡水中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、紧凑，便于屏蔽；同时实现“静音”航行的超导交流磁流体船舶推进器。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种超导交流磁流体船舶推进器，包括圆筒形三相交流超导磁体和圆筒形磁流体螺旋通道，其特征在于圆筒形三相交流超导磁体中安装三相超导线圈，通入对称三相正弦电流便产生旋转磁场，圆筒形磁流体螺旋通道是可旋转的，磁流体通道圆筒形外壁的槽内安装对称三相线圈，经三只滑环与外电路相联，可控制磁流体螺旋通道的转速，圆筒形磁流体推进通道的螺旋壁可使海水离子穿过而形成感应电流，在海水中和三相线圈中两处的感应电流与旋转磁场作用产生电磁力，海水中的电磁力推动海水沿螺旋通道流动产生轴向推力；而三相线圈中电磁力可推动磁流体通道旋转。

本发明采用三相交流超导线圈产生旋转磁场代替现有的由多相交流超导线圈产生的直线型行波磁场，使得超导磁体结构简单紧凑，便于屏蔽；同时实现“静音”航行。

本发明采用两性离子交换膜作为海水螺旋通道的螺旋壁。作用有二，一是因旋转磁场作用而产生的轴向感应电流可穿过两性离子交换膜，相当于三相异步感应电动机的转子电流；二是形成螺旋通道，使旋转运动的海水从螺旋通道的一端吸入，再从另一端喷出，通道两端具有导磁片，实现推进器的功能。

本发明在螺旋通道的圆筒形外壁的槽内安装对称三相线圈(如同三相异步感应电动机的绕线型转子)，经三只滑环与外电路相联，通过外电路的控制用于对磁流体推进通道的调速。根据航行的不同要求，本推进器可运行在三种工作状态：一是线圈断开，通道不旋转，仅有海水流动，实现“静音”运行；二是线圈与外部反电动势串联，采用串级调速使通道转速低于海水转速，海水与通道的相对速度减小，因而摩擦损耗小、效率高；三是三相线圈端部短接，使推进器工作在三相异步感应电动机状态，依靠磁流体推进通道旋转产生推力，这种工作状态也适用于淡水中航行。

本发明的推进器中，海水在限定的具有相当长度的螺旋通道内流动，便于在通道入口处海水渗入电解质，提高通道内混合海水的电导率，从而增大推进器的推力。特别是处于静音运行状态，推力小、效率低，必要时可采用这种措施。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的纵剖面示意图。

图3为本发明螺旋通道示意图。

图中的标号是：1.三相交流超导磁体，2.圆筒形磁流体螺旋通道，3.通道内壁，4.通道外壁，5.螺旋壁，6.三相线圈，7.滑环，8.轴承，9.幅向支架，10.螺旋通道，11.海水进口，12.海水出口。

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种超导交流磁流体船舶推进器，包括圆筒形三相交流超导磁体[1]和圆筒形磁流体螺旋通道[2]，圆筒形三相交流超导磁体[1]中安装三相超导线圈，通入对称三相正弦电流便产生旋转磁场，圆筒形磁流体螺旋通道[2]是可旋转的，磁流体通道外壁[4]的槽内安装对称三相线圈[6]，经三只滑环[7]与外电路相联，可控制磁流体螺旋通道[2]的转速，圆筒形磁流体螺旋通道[2]的螺旋壁[5]可使海水离子穿过而形成感应电流，在海水中和三相线圈[6]中两处的感应电流与旋转磁场作用产生电磁力，海水中的电磁力推动海水沿螺旋通道[10]流动产生轴向推力；而三相线圈[6]中电磁力可推动磁流体通道[2]旋转。

图2中通道外壁[4]的外表面安装了对称三相线圈[6]，它们分别通过三只滑环[7]与外部调速电路相接。通过外电路的控制可使推进器运行在三种工作状态，一是滑环外部断开时，三相线圈中无电流，螺旋通道处于静止状态(静音状态)，只有通道中海水导电产生推力；二是当三相线圈[6]与外部调速电路接通，并使螺旋通道转速低于海水转速时，因二者的相对速度减小，海水与通道壁的摩擦损耗减小，效率较高；三是若船舶在淡水中，因淡水不导电，不能工作在静音状态，这时将滑环[7]在外部短路，使推进器工作在三相异步感应电动机状态，圆筒形磁流体螺旋通道旋转，其中的螺旋壁作用使淡水从进口[11]吸入，再从出口[12]喷出，实现淡水中船舶推进。

为满足各种状态的需要，本推进器要用可调电压、调频率的三相正弦电源供电。这种电源和三相异步感应电动机的串级调速为成熟技术，本说明书不做论述。

Claims

1.一种超导交流磁流体船舶推进器，包括圆筒形三相交流超导磁体和圆筒形磁流体螺旋通道，其特征在于圆筒形三相交流超导磁体中安装三相超导线圈，圆筒形磁流体螺旋通道包括内壁、外壁、螺旋壁，磁流体通道圆筒形外壁的槽内安装对称三相线圈，三相线圈的端部分别安装滑环，经三只滑环与外电路相联，控制磁流体螺旋通道的转速，圆筒形磁流体螺旋通道的螺旋壁使海水离子穿过而形成感应电流，在海水中和三相线圈中两处的感应电流与旋转磁场作用产生电磁力，海水中的电磁力推动海水沿螺旋通道流动产生轴向推力；三相线圈中电磁力推动磁流体通道旋转。

2.根据权利要求1所述的超导交流磁流体船舶推进器，其特征是：磁流体通道圆筒形的内、外壁由绝缘材料制造，螺旋壁由两性离子交换膜制成，两性离子交换膜中同时含有荷正电和荷负电的可解离基团，海水经海水进口流入，从海水出口流出，在电磁力作用下，沿螺旋通道流动，产生推力。