CN105253279A - 一种船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，为克服现有船舶推进系统单一螺旋推进过于复杂及能量损耗高的技术缺陷，船体吃水线下方的贯通流道是由进水段、引射器和出水段构成，出水段外周有空气预热器，构成环形通道，环形通道中有螺旋板9a，引射器上的燃烧室引出管和燃烧室连通，燃烧室引出管和引射器内的喷射喷嘴连通，引射器与喷射喷嘴间有连接块，燃烧室侧壁上的燃气与空气混合器和空气预热器出口管连通，燃气进气管出口伸进燃气与空气混合器内，燃气进气管进口向上伸出，空气预热器出口管和空气预热器连通，空气预热器另一端有空气预热器进口管，本发明有效减少推进装置和设备，简化系统，整体功能提高。

Description

一种船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置

技术领域

本发明涉及船舶推进装置，特别是用于特殊船舶的一种船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置。

背景技术

当前，船舶推进装置多采用螺旋推进器，由于其一套复杂的发动机系统与推进系统的组合，其能源效率也就在20%左右，而船舶喷射推动的效率也仅达到20%左右。因此，从节能降耗上考虑以及系统简化的目的出发，推广船舶的喷射推动方式是船舶动力发展的方向。为此，如何提高燃烧效率，减少船体的兴波阻力和推进阻力，并降低能量损耗，提高航行速度是目前迫切要解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有船舶推进系统单一螺旋推进过于复杂及能量损耗高的技术缺陷，本发明提出一种船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置。

本发明解决的技术方案是，包括船体、贯通流道、贯通流道进水段、引射器、贯通流道出水段、燃气进气管、空气预热器进口管、空气预热器出口管、燃气与空气混合器、燃烧室、燃烧室引出管、喷射喷嘴和空气预热器，船体的外壁上有船体吃水线，船体吃水线下方有均布在船体内的多条筒形的贯通流道，贯通流道2自船体前端贯穿至船体后端，是由贯通流道进水段、引射器和贯通流道出水段依次连通构成，贯通流道出水段的外周套装有同心的空气预热器，构成空气预热器与贯通流道出水段之间的两端封闭的环形通道，环形通道中设置有等距的螺旋板9a，引射器和贯通流道进水段连通处在引射器上部装有燃烧室引出管，燃烧室引出管的上端和置于引射器上方的燃烧室底部连通，燃烧室引出管另一端和设置在引射器内部中心的喷射喷嘴连通，引射器与喷射喷嘴之间的环形缝隙内有连接固定引射器和喷射喷嘴的连接块，燃烧室为两端封闭的筒体，燃烧室侧壁上或上端有燃气与空气混合器，燃气与空气混合器和空气预热器出口管的一端连通，燃气进气管的燃气出口伸进燃气与空气混合器的中心，燃气出口呈逐渐收缩状的锥台型，燃气进气管的燃气进口向上伸出空气预热器出口管，空气预热器出口管内的空气能进入燃气与空气混合器与燃气进气管之间的环形空间，空气预热器出口管的另一端和空气预热器的一端连通，空气预热器的另一端上有空气预热器进口管。

本发明是对现有船体推进装置的一个创新，能有效减少推进装置和设备而使推进系统大为简化，而贯通流动推进式的结构更使其整体功能得到提高，有显著的应用价值。

附图说明

图1为本发明的剖面主视图。

图2为本发明图1的俯视图。

图3为本发明图1中A-A截面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1-图3所示，本发明包括船体1、贯通流道2、贯通流道进水段3a、引射器3b、贯通流道出水段3c、燃气进气管5、空气预热器进口管6a、空气预热器出口管6b、燃气与空气混合器8、燃烧室7、燃烧室引出管7a、喷射喷嘴3a和空气预热器9，船体1的外壁上有船体吃水线10，船体吃水线10下方有均布在船体内的多条筒形的贯通流道2，贯通流道2自船体前端贯穿至船体后端，是由贯通流道进水段3a、引射器3b和贯通流道出水段3c依次连通构成，贯通流道出水段3c的外周套装有同轴的空气预热器9，构成空气预热器与贯通流道出水段3c之间的两端封闭的环形通道,环形通道中设置有等距的螺旋板9a，引射器3b和贯通流道进水段3a连通处在引射器上部装有燃烧室引出管7a，燃烧室引出管的上端和置于引射器上方的燃烧室7底部连通，燃烧室引出管7a另一端和设置在引射器3b内部中心的喷射喷嘴4连通，引射器3b与喷射喷嘴4之间的环形缝隙内有连接固定引射器和喷射喷嘴的连接块4a，燃烧室7为两端封闭的筒体，燃烧室侧壁上或上端有燃气与空气混合器8，燃气与空气混合器和空气预热器出口管6b的一端连通，燃气进气管5的燃气出口伸进燃气与空气混合器的中心，燃气出口呈逐渐收缩状的锥台型，燃气进气管5的燃气进口向上伸出空气预热器出口管，空气预热器出口管6b内的空气能进入燃气与空气混合器8与燃气进气管5之间的环形空间，空气预热器出口管6b的另一端和空气预热器9的一端连通，空气预热器的另一端上有空气预热器进口管6a。

所述的贯通流道2为金属材料制成的1-3条通道，贯通流道是由贯通流道进水段3a、引射器3b、贯通流道出水段3c依次连通构成，贯通流道进水段3a的入口伸出船体1的前端，贯通流道出水段3c的出口伸出船体1的后端。

所述的引射器3b为两端呈喇叭状、中部呈收缩状的筒形喷嘴结构，喷射喷嘴4为前端大后端小的渐缩形筒状结构，喷射喷嘴4的后端有出口，喷射喷嘴4的出口设置在靠近引射器3b的最小截面处，喷射喷嘴的前端迎着贯通流道进水段3a的出口。

所述的连接块4a有多个，周向布置在引射器3b与喷射喷嘴4之间的环形缝隙内。

所述的燃气与空气混合器8为两端大中间小的筒形收缩结构，与燃烧室7的夹角为0°～90°之间，当燃气与空气混合器8和燃烧室7的夹角为0°时，燃气与空气混合器和燃烧室7的顶部呈直线连接，当燃气与空气混合器8和燃烧室7的夹角为90°时，燃气与空气混合器8和燃烧室7的侧壁垂直连接，燃气进气管5的燃气出口同轴置于燃气与空气混合器内部中心，燃气进气管5的燃气出口是朝向燃烧室7方向的。

所述的空气预热器9与贯通流道出水段3c同轴连接，其间的环形通道中放置有等距的螺旋板9a，构成环绕状的缝隙流道结构。

所述的燃烧室引出管7a和燃烧室7为同轴连通结构。

所述的金属材料如不锈钢。

本发明实施时，燃气进入燃气进气管5而助燃用的空气经过空气预热器9后进入燃气与空气混合器8，在其中经燃气引射作用而相互混合，再进入燃烧室7，在其中旋流燃烧后从燃烧室底部进入喷射喷嘴4，之后以高温高速的烟气流进入引射器3b，从而带动贯流通道2中从贯通流道进水段3a进来的水流产生与船体相对的运动，进而使船体逆着喷射烟气流的方向前进，由于高温烟气的作用引射过来的水流会出现汽化，形成汽（气）水混合物进入贯通流道出水段3c，最后进入船体所在的水体中，因汽（气）混合流体相对于船体的快速运动而推动船体向前运动；贯通流道的进口与出口，以及引射器的设计是节省能耗的主要方向；此外，由于流经贯通流道出水段的汽水混合流体温度较高，在其外表装有空气预热器，助燃空气流经该预热器能有效提高其自身温度，进而起到强化燃烧过程与提高燃烧温度的作用，使得燃烧效率得以提高，同时，由于助燃空气流经空气预热器9还可以使汽（气）水混合物得到冷却，因此，空气预热器在提高助燃空气温度的同时也减低了喷射流体的阻力，也就是在提高燃烧温度的同时提高了船体的推动力，此外，由于贯通流道是从船头到船尾，这不仅有效减少行船的波浪而使船体的兴波阻力减少，而且因对船体尾涡也能十分有效控制而使得推进阻力大为减小，因而能有效降低能量损耗并提高航行速度。

本发明是从流体流动尽可能减少回旋涡流和降低波浪生成的角度出发，设置从船头到船尾的贯通流动推进管（通）道，而喷射器设置在推进（通）道之中，这样可以更有效地减波与降阻从而提升船舶的有效推动力。在此提出的由燃烧器、喷射器、喷嘴、贯通流道、以及船体等组成的新的燃气喷射引水推进装置，与现有螺旋浆推进装置相比，提高航行速度完全取决于燃烧烟气射流速度、温度与喷射量，其极限状态水流的当地音速，而传统的螺旋桨推进装置取决于螺旋桨的转速；流动阻力的下降主要取决于降低兴波阻力与涡流阻力的程度，其贯通流道的存在阻力必然显著下降。

Claims (8)

1.一种船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，包括船体（1）、贯通流道（2）、贯通流道进水段（3a）、引射器（3b）、贯通流道出水段（3c）、燃气进气管（5）、空气预热器进口管（6a）、空气预热器出口管（6b）、燃气与空气混合器（8）、燃烧室（7）、燃烧室引出管（7a）、喷射喷嘴（3a）和空气预热器（9），船体（1）的外壁上有船体吃水线（10），船体吃水线（10）下方有均布在船体内的多条筒形的贯通流道（2），贯通流道（2）自船体前端贯穿至船体后端，是由贯通流道进水段（3a）、引射器（3b）和贯通流道出水段（3c）依次连通构成，贯通流道出水段（3c）的外周套装有同轴的空气预热器（9），构成空气预热器与贯通流道出水段（3c）之间的两端封闭的环形通道,环形通道中设置有等距的螺旋板（9a），引射器（3b）和贯通流道进水段（3a）连通处在引射器上部装有燃烧室引出管（7a），燃烧室引出管的上端和置于引射器上方的燃烧室（7）底部连通，燃烧室引出管（7a）另一端和设置在引射器（3b）内部中心的喷射喷嘴（4）连通，引射器（3b）与喷射喷嘴（4）之间的环形缝隙内有连接固定引射器和喷射喷嘴的连接块（4a），燃烧室（7）为两端封闭的筒体，燃烧室侧壁上或上端有燃气与空气混合器（8），燃气与空气混合器和空气预热器出口管（6b）的一端连通，燃气进气管（5）的燃气出口伸进燃气与空气混合器的中心，燃气出口呈逐渐收缩状的锥台型，燃气进气管（5）的燃气进口向上伸出空气预热器出口管，空气预热器出口管（6b）内的空气能进入燃气与空气混合器（8）与燃气进气管（5）之间的环形空间，空气预热器出口管（6b）的另一端和空气预热器（9）的一端连通，空气预热器的另一端上有空气预热器进口管（6a）。

2.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的贯通流道（2）为金属材料制成的1-3条通道，贯通流道是由贯通流道进水段（3a）、引射器（3b）、贯通流道出水段（3c）依次连通构成，贯通流道进水段（3a）的入口伸出船体（1）的前端，贯通流道出水段（3c）的出口伸出船体（1）的后端。

3.根据权利要求2所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的金属材料如不锈钢。

4.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的引射器（3b）为两端呈喇叭状、中部呈收缩状的筒形喷嘴结构，喷射喷嘴（4）为前端大后端小的渐缩形筒状结构，喷射喷嘴（4）的后端有出口，喷射喷嘴（4）的出口设置在靠近引射器（3b）的最小截面处，喷射喷嘴的前端迎着贯通流道进水段（3a）的出口。

5.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的连接块（4a）有多个，周向布置在引射器（3b）与喷射喷嘴（4）之间的环形缝隙内。

6.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的燃气与空气混合器（8）为两端大中间小的筒形收缩结构，与燃烧室（7）的夹角为0°～90°之间，当燃气与空气混合器（8）和燃烧室（7）的夹角为0°时，燃气与空气混合器和燃烧室（7）的顶部呈直线连接，当燃气与空气混合器（8）和燃烧室（7）的夹角为90°时，燃气与空气混合器（8）和燃烧室（7）的侧壁垂直连接，燃气进气管（5）的燃气出口同轴置于燃气与空气混合器内部中心，燃气进气管（5）的燃气出口是朝向燃烧室（7）方向的。

7.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的空气预热器（9）与贯通流道出水段（3c）同轴连接，其间的环形通道中放置有等距的螺旋板（9a），构成环绕状的缝隙流道结构。

8.根据权利要求1所述的船体贯通流道中燃气喷射引水推进装置，其特征在于，所述的燃烧室引出管（7a）和燃烧室（7）为同轴连通结构。