CN102951279A

CN102951279A - 喷水推进装置增加推力的方法

Info

Publication number: CN102951279A
Application number: CN2011102358525A
Authority: CN
Inventors: 林瑞麟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: CN102951279B

Abstract

一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使喷水推进装置增加推力的方法，包括：提供一船体，其预定位置装有一喷水推进装置，包括一动力引擎，用以带动一螺旋桨，一供螺旋桨容置其中的导水通道，及一设于导水通道出口端的喷嘴构成；在喷水推进装置内于高速轴向水流通过的区域，设有至少一个以上的气体释出口；提供一气体导入装置，包括至少一导气管体，其上端有一进气口而设在船体预定处，而下段部连接至气体释出口；运用伯努利原理以喷水推进装置内的高速轴向水流，于气体释出口形成负压，来吸入气体；气体经由导气管体流入气体释出口释出与水混合后，形成众多的气泡。本发明以负压来导入气体，进而达到增进推力的功效。

Description

喷水推进装置增加推力的方法

技术领域

本发明涉及一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使喷水推进装置增加推力的方法。

背景技术

目前对于喷水推进装置增大推力的方法，大致上包括：加大螺旋桨马力，或为不同需求而设计的不同螺旋桨形状、螺旋桨攻角，或传动系统等机械方法。

图1所示是现有一种船体20的喷水推进装置10的结构示意图，其包括一动力引擎11，导水通道12、螺旋桨13、喷嘴14及一导向喷嘴15。

图2所示是显示上述喷水推进装置10的水流流经该喷嘴14的示意图，由于该喷嘴14出口为纯水流141，因此无法提供较强的反作用力来增进推力，因此尚有改善空间。

但是，如为了改善上述问题点，过于复杂的设计，或是会改变螺旋桨的构造的设计，并非能轻易完成，且所费不赀。是以，如何能以低成本来增进螺旋桨的推力，进而提升喷水推进装置的推进效率及减少燃油的消耗，已成为喷水推进装置制造厂，乃至学术研究单位所欲解决的课题。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种喷水推进装置增加推力的方法，其勿须变更任何原设计，仅须在喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设置气体释出口，利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)，以负压来导入气体，进而达到增进推力的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使喷水推进装置增加推力的方法，其包括：

a)提供一船体，其预定位置装设有一喷水推进装置，其包括一动力引擎，用以带动一螺旋桨，一供该螺旋桨容置其中的导水通道，及一设于该导水通道出口端的喷嘴所构成，并以该螺旋桨作用于水中，使该导水通道内形成一高速轴向水流，且该喷嘴具有缩小出口管径；

b)在该喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设有一个以上的气体释出口；

c)提供一气体导入装置，其包括至少一导气管体，该导气管体上端具有一进气口而设在该船体预定处，而下段部连接至该气体释出口；

d)运用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)以该喷水推进装置内的高速轴向水流，于该气体释出口形成负压，来吸入气体；

e)前述气体经由该导气管体流入该气体释出口释出与水混合后，形成众多的气泡；

f)依据气体的可压缩性原理，利用该喷嘴的缩小出口管径所构成的气体压缩器功能，使上述导入的气泡受到压缩而体积变小，再于流出该喷嘴时，利用内、外压力差变化而瞬间膨胀变大，使反作用力增大，据以增加该喷水推进装置的推力。

依据本发明上述特征，该气体释出口可设在该导水通道的壁面，供该导气管体连接。

该气体释出口亦可设在该喷嘴的壁面，供该导气管体连接。另，该喷嘴尾端包括具有一导向喷嘴，该气体释出口可设在该导向喷嘴的壁面，供该导气管体连接。

再者，依据本发明上述特征，该螺旋桨可设有一轴向中空管，该中空管的内端与该导气管体连接，而外侧端设有连通且形成于该螺旋桨表面的气体释出口。

此外，该气体导入装置进一步利用辅助方式导入气体，包括废气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体内。

该气体导入装置更包括设有一加压装置，其由该船体的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器其中任一所构成，以加压方式将气体送入该导气管体内。

借此，本发明巧妙运用伯努利原理及气体的可压缩性原理，以及利用该喷嘴的缩小出口管径所构成的气体压缩器功能，仅以一气体导入装置及负压吸力，即可导入气体气泡来增进推力，具有节省能源成本的功效增进。

本发明的有益效果是，其勿须变更任何原设计，仅须在喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设置气体释出口，利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)，以负压来导入气体，进而达到增进推力的功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有喷水推进装置的示意图。

图2是现有喷水推进装置的纯水流示意图。

图3是本发明的气体气泡产生示意图。

图4是本发明的气体导入装置示意图。

图5是图4所示5-5断面放大剖视图。

图6是用以显示该气体气泡于负压区产生的示意图。

图中标号说明：

141纯水流

20船体

30喷水推进装置

31动力引擎

32螺旋桨

321轴向中空管

322内端

33导水通道

34喷嘴

341缩小出口管径

342出口端

35导向喷嘴

40气体释出口

50气体导入装置

51导气管体

52进气口

60气泡

70加压装置

71控制阀

F轴向水流

具体实施方式

以下针对本发明上述技术特征提供较佳实施例；但是，船舶种类繁多，且形状及构造皆不完全相同，因此虽仅列举一较佳实施例加以说明，但其所运用的技术手段则相同，因此其余的船型，容不逐一赘述。

首先，请参阅图3～图5所示，其中图3所示是揭示本发明的水流流经喷嘴的示意图，用以与图2现有的喷嘴的纯水流141作比较，其除了具有纯水流141外，更包括形成众多的气泡60。

图4、图5则揭示本发明一较佳可行实施例，其实施步骤及具体构造包含：

a)提供一船体20，此船体不限定种类或外形，但其预定位置装设有一喷水推进装置30，其包括一动力引擎31，用以带动一螺旋桨32，一供该螺旋桨32容置其中的导水通道33，及一设于该导水通道33出口端的喷嘴34所构成，并以该螺旋桨32作用于水中，使该导水通道33内形成一高速轴向水流F，且如图5、图6所示，该喷嘴34具有缩小出口管径341。在一较佳实施例中，该喷嘴34的出口端342更包括设有一导向喷嘴35；但以上属喷水推进装置30的基本构造，容不赘述。

b)本发明在上述喷水推进装置30内于该高速轴向水流F通过的区域，设有至少一个以上的气体释出口40；例如：导水通道33、喷嘴34或导向喷嘴35的其中任一位置，设有至少一个的气体释出口40，此外，该螺旋桨32亦可设有一轴向中空管321，该轴向中空管321的内端322与该导气管体51连接，而外侧端设有连通且形成于该螺旋桨32表面的气体释出口40。图5、图6所揭示，是于上述四个构件的管壁皆有气体释出口40，但不限定于此；亦即在其中任一构件装设气体释出口40皆可，而在一最佳实施例中，该气体释出口40设在该喷嘴34接近出口端342的位置，因为喷嘴34在此一位置的水流较快。且本发明所揭露的气体释出口40，可为圆孔状，但不限定于此，其亦可为其它型体。又，本实施例中，该气体释出口40呈向后倾斜状，此为较佳实施例，但不限定于此。在一实验中得知，该气体释出口40如垂直于管壁而设置，亦可实施，即高速水流亦能于该气体释出口40产生负压吸力。

c)进一步，提供一气体导入装置50，其包括至少一导气管体51，如图4所示，该导气管体51上端具有一进气口52而设在该船体20预定处，例如：在船体20内或高吃水线(WL)上。而下段部连接至该导水通道33或/及该喷嘴34或/及该导向喷嘴35的璧面的气体释出口40；亦可连接至该螺旋桨32的轴向中空管321，此可依船型及需求来设置。

d)运用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)，以该喷水推进装置30内于该高速轴向水流F通过的区域，于该气体释出口40形成负压，利用此一负压来吸入气体。由于螺旋桨32转动时，其所产生的高速轴向水流F的速度极快，因此可以在气体释出口40产生很大的负压吸力，而这种气体的导入方法完全不用动力，只要螺旋桨32转动，即可将气体导入，非常节省能源。

e)前述气体经由该导气管体51流入该气体释出口40释出与水混合后，形成众多的气泡60。

f)依据气体的可压缩性原理，本发明利用该喷嘴34的缩小出口管径341所构成的体压缩器功能，使上述导入的气泡60受到压缩而体积变小，再于流出该喷嘴34时，利用内、外压力差变化而瞬间膨胀变大，据以增加该喷水推进装置30的推力。

申言之，由该螺旋桨32所送出的高速轴向水流F，流经该喷嘴34的缩小出口管径341，使水的流速加快，喷嘴口压力增大，由气体释出口40吸入的气体气泡因受压力压缩而体积变小，当受压力压缩的气体气泡随水流流至出口端342时，四周的水压变小；因此形成图3所示，受压力压缩的气泡60体积，随水压变小而瞬间膨胀变大，进而使得轴向水流F的反作用力增大；是以，可以增加喷水推进装置30的推力。亦即，本发明上述的技术手段，巧妙利用：

1.伯努利原理：高速流体使周围产生负压。

2.气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle’s law)：可压缩性气体的体积与施加的压力成反比，即P₁V₁＝P₂V₂，当压力增大则体积变小，压力减小则体积变大。例如：2P₁1V₁＝1P₂2V₂。

3.气体压缩器：水有不可压缩性，但水中含有气泡则变为可压缩性；而该喷嘴的缩小出口管径341对于流经的气泡60而言，就是一个自然的气体压缩器。

经由上述技术手段，使得本发明导入气体气泡，仅须在喷水推进装置30的高速水流区设置该气体释出口40即可，无须任何动力，非常节省能源及成本。纵然须要加压注入气体，亦能以少量的动力即可获得数倍的动力效果。

如图4所示，该气体导入装置50可利用辅助方式导入气体，包括废气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体51内。因此属于资源回收再利用，不会增加资源及增加成本。又本发明如须要加压注入气体，则可利用船体20内原有的资源，例如：该气体导入装置50的导气管体51包括设有一加压装置70及一控制阀71，该加压装置70可由该船体20的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器等其中任一所构成，以加压方式将高压气体送入该导气管体51内，再从该气体释出口40释出，可获得更高的推进动力效果，如此能以少量的动力即可获得数倍的动力效果。

是以，本发明巧妙运用伯努利原理及气体的可压缩性原理，以及利用该喷嘴的缩小出口管径所构成的气体压缩器功能，仅以一气体导入装置及负压吸力，即可导入气体气泡来增进推力，具有节省能源成本的功效增进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims

1.一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，包括：

b)在该喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设有至少一个以上的气体释出口；

d)运用伯努利原理以该喷水推进装置内的高速轴向水流，于该气体释出口形成负压，来吸入气体；

2.根据权利要求1所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述气体释出口可设在所述导水通道的壁面，供所述导气管体连接。

3.根据权利要求1所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述气体释出口可设在所述喷嘴的壁面，供所述导气管体连接。

4.根据权利要求1所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述喷嘴尾端具有一导向喷嘴，所述气体释出口设在该导向喷嘴的壁面，供所述导气管体连接。

5.根据权利要求1所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述螺旋桨设有一轴向中空管，该中空管的内端与所述导气管体连接，而外侧端设有连通且形成于所述螺旋桨表面的气体释出口。

6.根据权利要求1所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述导气管体上端的进气口设在所述船体内或高于吃水线上。

7.根据权利要求6所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述气体导入装置进一步利用辅助方式导入气体，包括废气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入所述导气管体内。

8.根据权利要求7所述的喷水推进装置增加推力的方法，其特征在于，所述气体导入装置更设有一加压装置，其由所述船体的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器其中任一所构成，以加压方式将高压气体送入该导气管体内。