CN109178281A - 用于小型无人艇的推进装置 - Google Patents
用于小型无人艇的推进装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109178281A CN109178281A CN201810909070.7A CN201810909070A CN109178281A CN 109178281 A CN109178281 A CN 109178281A CN 201810909070 A CN201810909070 A CN 201810909070A CN 109178281 A CN109178281 A CN 109178281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion chamber
- fan
- propulsion device
- laser
- miniature self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
- B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/02—Adaptations for driving vehicles, e.g. locomotives
- F01D15/04—Adaptations for driving vehicles, e.g. locomotives the vehicles being waterborne vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于小型无人艇的推进装置，为提高推力的单涵道结构，包括由外向内依次设置的发动机外壳、发动机内壳和采用水蒸汽作为燃料的燃烧室，所述燃烧室和所述发动机内壳之间形成外风道，所述燃烧室的下部外侧连接有与所述外风道相连通的出气道，所述燃烧室内设置有产生水蒸汽并将光能转化为动能的激光蒸汽装置；还包括电动机，所述电动机的输出轴连接有主轴，所述主轴上从前往后依次固定有：用于将空气吸入所述外风道的进气风扇，用于实时调节所述燃烧室内气压的调压风扇、和用于产生推力的推力风扇。与现有发动机相比，本发明推进装置节省了化石燃料，减少了温室气体的排放，符合节能减排的理念。
Description
技术领域
本发明涉及推进装置，特别涉及一种用于小型无人艇的推进装置。
背景技术
随着航运业的不断扩展，小型无人艇正在被各个领域大量使用，被用在救援、测绘、电力巡线、观光旅游等多个领域。小型无人艇的动力系统是航行器的核心部位与重量最大的部件，也是高耗能部件。而现在普遍使用的大功率微型燃油动力的发动机，存在燃料废气污染，燃料消耗大等缺点，所以采用环保的能源，有高的推重能耗比的发动机有重大的节能环保价值。
对于小型的航行器，国外有的采用太阳能动力系统，对于中大型的航行器，国外依然采用的是燃油动力系统。但在实验室中，国外正在尝试利用激光加热金属，使金属汽化膨胀，推动发动机做功。国外准备将这种动力使用在航行中。对于激光加热水，国外也有实验项目制造出微型蒸汽机，但是依然没有将这种原理与喷气式发动机相结合起来。
传统的船舶推进系统主要是螺旋桨推进或明轮推进，其存在的问题也是不可避免的，比如体积大带来的强噪声和可操纵性差，可靠性低等，尤其是螺旋桨推进系统,容易因为水草的缠绕导致电机损坏,而且螺旋桨推进由于其外观的限制,导致其灵活度很差,在遇到紧急情况时无法自由调控其方向。随着船舶和港航技术的发展,无人水面艇这一研究领域也在快速崛起,无人水面艇是能在复杂的海洋环境下执行一些特殊任务的智能平台,可以自主完成环境监测、目标探测,并可以进行收集情报、监视侦察、扫雷、反潜、反恐等活动。在这些无人艇中又以小型的无人艇最为突出,因为其体积小易于研究。所以寻找到一个适合小型无人艇的动力装置是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种清洁无污染，燃料消耗小，能量利用效率更高并且能达到实用性效果的激光蒸汽动力推进装置。
本发明所采用的技术方案是：一种用于小型无人艇的推进装置，为提高推力的单涵道结构，包括由外向内依次设置的发动机外壳、发动机内壳和采用水蒸汽作为燃料的燃烧室，所述燃烧室和所述发动机内壳之间形成外风道，所述燃烧室的下部外侧连接有与所述外风道相连通的出气道，所述燃烧室内设置有产生水蒸汽并将光能转化为动能的激光蒸汽装置；
本发明一种用于小型无人艇的推进装置还包括电动机，所述电动机的输出轴连接有主轴，所述主轴从所述燃烧室的前端面伸入至所述燃烧室内并从所述燃烧室的后端面穿出伸入至所述出气道内；所述主轴上从前往后依次固定有：用于将空气吸入所述外风道的进气风扇，用于实时调节所述燃烧室内气压的调压风扇、和用于产生推力的推力风扇。
进一步的，所述激光蒸汽装置包括：内部装有水的高压钢瓶、用于产生激光的激光管、用于聚集激光的聚热瓦、和用于保持所述燃烧器内壁温度的电热瓦层，所述高压钢瓶上设置有朝向所述聚热瓦的喷雾嘴，所述电热瓦层设置在所述燃烧室的内壁上；工作时，所述激光管产生的激光经过所述聚热瓦的作用而聚集，所述喷雾嘴将水雾喷到所述聚热瓦处，受热的气雾迅速汽化，体积膨胀，经过所述调压风扇和推力风扇排出，产生推进动力。
其中，所述激光管、聚热瓦、喷雾嘴均设置有若干个。
进一步的，所述进气风扇设置在所述外风道的进风口处、并位于所述燃烧室前端面外部。
进一步的，所述调压风扇设置在所述燃烧室内。
进一步的，所述推力风扇设置在所述出气道内、并位于所述燃烧室后端面外部。
进一步的，所述推力风扇和所述主轴之间设置有用于使所述推力风扇自由加速的超越离合器。
本发明的有益效果是：一种用于小型无人艇的推进装置，利用激光在短时间内加热水雾产生动力，具有以下的优势：(1)采用高压蒸汽代替高压燃气作为喷气式推进装置的推进剂，节约了化石能源，完全没有有害气体的排放，减少了对不可再生资源的依赖，清洁环保。(2)利用激光加热水雾，使其在有限空间中迅速产生高压蒸汽，巧妙的将光能高效地转化为动能。(3)采用低温高压气体(汽化后的水蒸汽)，减少了推进装置材料对耐热性要求，减少了推进装置的制造成本，比现有发动机更加经济。
附图说明
图1：本发明的剖视图；
图2：本发明的燃烧室示意图；
图3：本发明的单涵道结构示意图；
图4：本发明的轴测图；
附图标注：1—主轴、2—发动机外壳、3—进气风扇、4—外风道、5—燃烧室、6—调压风扇、7—发动机内壳、8—超越离合器、9—出气道、10—推力风扇、11—电动机、12—聚热瓦、13—激光管、14—电热瓦层、15—喷雾嘴、16—高压钢瓶。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1至图4所示，一种用于小型无人艇的推进装置，为单涵道结构，包括由外向内依次设置的发动机外壳2、发动机内壳7和采用水蒸汽作为燃料的燃烧室5(汽化膨胀室)，所述燃烧室5和所述发动机内壳7之间形成外风道4，所述外风道4的存在，提高了推进装置的推力；所述燃烧室5的下部外侧连接有与所述外风道4相连通的出气道9，所述燃烧室5内设置有产生水蒸汽并将光能转化为动能的激光蒸汽装置，所述燃烧室5的气雾经过激光作用而汽化，体积迅速膨胀，产生动力源。
其中，所述激光蒸汽装置包括：内部装有水的高压钢瓶16、六个用于产生激光的激光管13、六个用于聚集激光的聚热瓦12、和用于保持所述燃烧器内壁温度的电热瓦层14。所述高压钢瓶16上设置有六个朝向所述聚热瓦12的喷雾嘴15；所述电热瓦层14设置在所述燃烧室5的内壁上。推进装置工作时，每一次由三个互不相邻的激光管13发射激光，从而交替进行，激光管13产生的激光经过聚热瓦12的作用而聚集，喷雾嘴15将水雾喷到聚热瓦12处，受热的气雾迅速汽化，体积膨胀，形成高压蒸汽，经过调压风扇6和推力风扇10排出，产生推进动力。
本发明一种用于小型无人艇的推进装置还包括电动机11，所述电动机11的输出轴连接有主轴1，所述主轴1从所述燃烧室5的前端面伸入至所述燃烧室5内并从所述燃烧室5的后端面穿出伸入至所述出气道9内；所述主轴1上从前往后依次固定有：用于将空气吸入所述外风道4的进气风扇3，用于实时调节所述燃烧室5内气压的调压风扇6、和用于产生推力的推力风扇10。其中，所述进气风扇3设置在所述外风道4的进风口处、并位于所述燃烧室5前端面外部；所述调压风扇6设置在所述燃烧室5内；所述推力风扇10设置在所述出气道9内、并位于所述燃烧室5后端面外部，并且，所述推力风扇10和所述主轴1之间设置有超越离合器8。
参见图3，电动机11带动进气风扇3旋转，把外界的空气吸入并经过外风道4，最后从出气道9排出；单涵道的结构提高了推力。
本发明中，(1)为了实现清洁无污染的目的，采用水蒸汽作为燃料，燃烧室5中有产生动力的激光蒸汽装置。(2)为了使燃烧室5内的气压保持稳定，利用调压风扇6进行调节。激光管13交替发射激光，产生脉动的膨胀气体，调压风扇6由电动机11驱动，保持恒速，调节燃烧室5内的脉动气压，使其保持稳定，超越离合器8安装在推力风扇10和主轴1之间，当转速超过主轴1后，推力风扇10可以自由加速。(3)采用涵道减少燃料的消耗，产生更大的推力，提高推进装置的工作效率。
本发明节省了化石燃料，减少了温室气体的排放，符合节能减排的理念。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，为提高推力的单涵道结构，包括由外向内依次设置的发动机外壳、发动机内壳和采用水蒸汽作为燃料的燃烧室，所述燃烧室和所述发动机内壳之间形成外风道，所述燃烧室的下部外侧连接有与所述外风道相连通的出气道，所述燃烧室内设置有产生水蒸汽并将光能转化为动能的激光蒸汽装置；
还包括电动机，所述电动机的输出轴连接有主轴，所述主轴从所述燃烧室的前端面伸入至所述燃烧室内并从所述燃烧室的后端面穿出伸入至所述出气道内；所述主轴上从前往后依次固定有：用于将空气吸入所述外风道的进气风扇，用于实时调节所述燃烧室内气压的调压风扇、和用于产生推力的推力风扇。
2.根据权利要求1所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述激光蒸汽装置包括：内部装有水的高压钢瓶、用于产生激光的激光管、用于聚集激光的聚热瓦、和用于保持所述燃烧器内壁温度的电热瓦层，所述高压钢瓶上设置有朝向所述聚热瓦的喷雾嘴，所述电热瓦层设置在所述燃烧室的内壁上；工作时，所述激光管产生的激光经过所述聚热瓦的作用而聚集，所述喷雾嘴将水雾喷到所述聚热瓦处，受热的气雾迅速汽化，体积膨胀，经过所述调压风扇和推力风扇排出，产生推进动力。
3.根据权利要求2所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述激光管、聚热瓦、喷雾嘴均设置有若干个。
4.根据权利要求1所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述进气风扇设置在所述外风道的进风口处、并位于所述燃烧室前端面外部。
5.根据权利要求1所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述调压风扇设置在所述燃烧室内。
6.根据权利要求1所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述推力风扇设置在所述出气道内、并位于所述燃烧室后端面外部。
7.根据权利要求1所述的一种用于小型无人艇的推进装置，其特征在于，所述推力风扇和所述主轴之间设置有用于使所述推力风扇自由加速的超越离合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810909070.7A CN109178281A (zh) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | 用于小型无人艇的推进装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810909070.7A CN109178281A (zh) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | 用于小型无人艇的推进装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109178281A true CN109178281A (zh) | 2019-01-11 |
Family
ID=64920967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810909070.7A Withdrawn CN109178281A (zh) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | 用于小型无人艇的推进装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109178281A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202348475U (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-25 | 张海涛 | 一种微型涡扇发动机 |
| CN103216361A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-24 | 李宇霞 | 新型小型涵道涡扇发动机 |
| CN103726953A (zh) * | 2013-12-29 | 2014-04-16 | 陈勇 | 反涵道蜗扇发动机 |
| CN104806310A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-29 | 武汉理工大学 | 用于小型航空器的蒸汽动力发动机 |
-
2018
- 2018-08-10 CN CN201810909070.7A patent/CN109178281A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202348475U (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-25 | 张海涛 | 一种微型涡扇发动机 |
| CN103216361A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-24 | 李宇霞 | 新型小型涵道涡扇发动机 |
| CN103726953A (zh) * | 2013-12-29 | 2014-04-16 | 陈勇 | 反涵道蜗扇发动机 |
| CN104806310A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-07-29 | 武汉理工大学 | 用于小型航空器的蒸汽动力发动机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009191616A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| CN109178281A (zh) | 用于小型无人艇的推进装置 | |
| CN104806310B (zh) | 用于小型航空器的蒸汽动力发动机 | |
| JP2009174313A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2009174316A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| CN1271323C (zh) | 内燃动喷式发动机 | |
| RU2670856C1 (ru) | Эжекторный газовый теплоэлектрогенератор | |
| CN104454100A (zh) | 人工造风应急驱散雾、雾霾预防治理雾、雾霾的设施设备 | |
| US20110056198A1 (en) | Compressed Air Steam Hybrid | |
| JP2006144780A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| US20050210862A1 (en) | Quantum jet turbine propulsion system | |
| JP2006144769A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2006144777A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2004100678A (ja) | 各種全動翼蒸気ガスタービン合体機関 | |
| JP2006144775A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2005146851A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| CN202065068U (zh) | 飞机无燃料co2热力推进器 | |
| RU2174614C1 (ru) | Способ работы газотурбинного двигателя солнечного тепла | |
| JP2005147126A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| RU2373417C1 (ru) | Комбинированный авиационный двигатель | |
| US20160245123A1 (en) | Steam Micro Turbine Engine | |
| CN110273756A (zh) | 水燃混合动力燃气轮机 | |
| JP2006144765A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2006144767A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2005147129A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190111 |