CN109204759A - 一种船舶及潜艇推进系统 - Google Patents

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Abstract

一种船舶及潜艇推进系统，包括推进器、动力总成，还设有水流涵道，水流涵道包括进水涵道和出水涵道，进水涵道和出水涵道的对接处设有过渡管道，当推进系统安装于船首时，进水涵道为一个，出水涵道分为左、右两个，推进器安装于进水涵道内；当推进系统安装于船尾时，进水涵道为左、右两个，出水涵道并为一个，推进器安装于出水涵道内；推进器与动力总成连接，水流涵道的底平面与船体中段的底平面持平，水流涵道内靠近其进水口和出水口处，分别设置有水流控制阀门。本发明提升了船舶及潜艇在行驶时的操纵、安全性能，减小了转弯半径，能实现自主进出港口，减少因推进器故障进港维修的时间，降低船舶及潜艇的维修成本。

Description

一种船舶及潜艇推进系统
技术领域
本发明涉及一种船舶及潜艇推进系统，具体地说是一种安装在船舶或潜艇首部或/和尾部的壳底区域的推进系统。
背景技术
船舶或潜艇在水中航行，其阻力主要来自三个方面，即摩擦力、兴波阻力和涡流阻力，水流经船舶首部时，水流速度小，压力高。而流经中部时，船体加宽、加大，水流速度增大，压力降低，如此一来，产生的兴波阻力会降低船舶推进器的推进效率。当水流流经船舶尾部时动能消减，最尾端水流速度几乎为零，同时受到船尾的高压作用，使船体表面附近水流产生倒流，因而产生漩涡，漩涡的产生降低了船尾的压力，这样船体首尾间的压力差就导致了涡流阻力的产生。相关船舶和潜艇的推进技术创新几乎都是围绕这几个因素而进行。
现今的船舶及潜艇推进器均是裸装在船体外尾部，这存在几个明显缺点：（1）操纵性能差，转弯半径大，特别是无法自行平行移动，其进出港口只能借助拖轮；（2）航速慢，商用船舶的最大航速一般不超过52公里/小时，军舰的最大航速一般不超过55公里/小时，潜艇最大航速虽然高些，但一般也就65公里/小时；（3）推进器运行产生的噪音影响了潜艇的隐蔽性能，更重要的是，现有推进器安装方式决定了依靠技术改进已很难再有效降低其运行带来的噪音；（4）推进器出现故障时，一般需要拖进船坞维修，耗时费力。
CN 103863541A公开了一种船舶推进系统，其设计方案为通过改进推进器的进水方式，使船尾部的漩涡阻力减小，以提高推力。然而，此方案也存在几个明显的缺陷：（1）由于其结构上，进水口设于船头或船体中段，出水口位于船尾，其水流涵道几乎贯穿整个船体的下部，占用了大量宝贵的船体空间，经济效益低；（2）进水口、出水口及引水管中均未安装控制水流的阀门，故无法通过对各进水口、出水口水流的调节来实现船体除了前进与倒退以外的行驶方向的控制，船体的转向仍得依靠传统的方向舵；（3）由于进水口、出水口及引水管中均未安装控制水流的阀门，当推进器出现故障，需要对其进行维修时，不便就地实施，仍只能驶回船坞；（4）该方案应用于大型船舶及潜艇时，水流从进口到出口的水流通道过长，水流通过通道的摩擦量增加，降低了推进器的功效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种操纵、安全性能好，在发生倾履危险时自主平衡能力强，转弯半径小，可以自主进出港口，显著提高行驶速度，降低潜艇运行噪音低，提高潜艇的隐蔽性，减少因推进器故障进港维修的时间，降低船舶及潜艇维修成本的船舶及潜艇推进系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种船舶及潜艇推进系统，包括水流涵道，所述水流涵道包括进水涵道和出水涵道，进水涵道和出水涵道的对接处设有过渡管道，当推进系统安装于船首时，进水涵道为一个，出水涵道分为左、右两个，推进器安装于进水涵道内。当推进系统安装于船尾时，进水涵道为左、右两个，出水涵道并为一个，推进器安装于出水涵道内，推进器与动力总成连接。水流涵道的底平面与船体中段的底平面持平，水流涵道上靠近其进水口和出水口处，分别设置有水流控制阀门。
进一步，所述进水涵道为一个，出水涵道为左、右两个时，进水涵道的轴线与过渡管道的轴线的夹角α为30°～60°。
进一步，所述出水涵道为一个，进水涵道为左、右两个时，出水涵道的轴线与过渡管道的轴线的夹角β为30°～60°。
进一步，所述水流控制阀门，包括进水阀门和出水阀门。
进一步，所述进水阀门和出水阀门均为单独控制，通过控制阀门的开闭，调节水流涵道进、出水的流量。
进一步，当推进系统安装于船首时，进水口位于船舶或潜艇首底最前端。
进一步，当推进系统安装于船尾时，进水口位于船体两侧壳体中段向尾段过渡的结合部。
进一步，所述推进系统设有两个，分别安装于船体首段或/和船体尾段的壳体外底部。
进一步，安装于船首底部的水流涵道的出水口位于船舶首段与船体中段相接的两侧结合部。
进一步，安装于船尾底部的水流涵道的出水口伸出船体尾部壳体外沿。
进一步，所述推进器采用涡轮一级或多级增压。
本发明船舶及潜艇推进系统特别适用于大型船舶和潜艇。
本发明的有益效果：与现有推进系统比较，本发明推进系统提升了船舶及潜艇在行驶时的操纵、安全性能，增加其在发生倾履危险时的自主平衡能力，减小转弯半径，能实现自主进出港口，显著提高行驶速度；降低推进器在行驶过程中产生的噪音；减少因推进器故障进港维修的时间，降低船舶及潜艇的维修成本。
附图说明
图1 为本发明实施例的二维结构示意图。
图中，1-1.第一推进器，2-1.第一动力总成，3-1.第一水流涵道, 3-11.第一进水涵道, 3-12.第一出水涵道，3-121.左出水涵道，3-122.右出水涵道，3-13.第一过渡管道，3-14.第一水流控制阀门，3-141.第一进水阀门，3-142.左出水阀门，3-143.右出水阀门；
1-2.第二推进器，2-2.第二动力总成，3-2.第二水流涵道, 3-21.第二进水涵道, 3-211.左进水涵道，3-212.右进水涵道，3-22.第二出水涵道，3-23.第二过渡管道，3-24.第二水流控制阀门，3-241.第二出水阀门，3-242.左进水阀门，3-243.右进水阀门。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例船舶安装有两套推进系统：第一推进系统安装于船首，第二推进系统安装于船尾。
第一推进系统包括第一推进器1-1，第一动力总成2-1，还设有第一水流涵道3-1；第一水流涵道3-1包括第一进水涵道3-11和第一出水涵道3-12，第一进水涵道3-11和第一出水涵道3-12的方向与船体首尾一致，第一进水涵道3-11和第一出水涵道3-12的对接处设有第一过渡管道3-13，第一进水涵道3-11的轴线与第一过渡管道3-13的轴线的夹角α为30°～60°；第一进水涵道3-11为一个，第一出水涵道3-12分为左出水涵道3-121和右出水涵道3-122；第一推进器1-1安装于第一进水涵道3-11内；第一水流涵道3-1位于船首底部，其进水口位于船舶最前端；第一推进器-11与动力总成2-1连接，第一水流涵道3-1的底平面与船体中段的底平面持平，第一水流涵道3-1内靠近其进水口和出水口处，分别设置有第一水流控制阀门3-14；第一水流控制阀门3-14包括第一进水阀门3-141、左出水阀门3-142和右出水阀门3-143。
第二推进系统包括第二推进器1-2、，第二动力总成2-2，还设有第二水流涵道3-2；第二水流涵道3-2包括第二进水涵道3-21和第二出水涵道3-22，第二进水涵道3-21和第二出水涵道3-22的方向与船体首尾一致，第二进水涵道3-21和第二出水涵道3-22的对接处有设有第二过渡管道3-23，第二出水涵道3-22的轴线与第二过渡管道3-23的轴线的夹角β为30°～60°；第二出水涵道3-22为一个，第二进水涵道3-21分为左进水涵道3-211和右进水涵道3-212；第二推进器1-2安装于第二进水涵道3-21内；第二水流涵道3-2位于船首底部，进水口位于船体两侧壳体中段向尾段过渡的结合部；第二推进器1-2与第二动力总成2-2连接，第二水流涵道3-2的底平面与船体中段的底平面持平，第二水流涵道3-2内靠近其进水口和出水口处，分别设置有第二水流控制阀门3-24；第二水流控制阀门3-24包括一个第二出水阀门3-241、左进水阀门3-242和右进水阀门3-243。
进水阀门和出水阀门均为单独控制，通过控制阀门的开闭，可以调节水流涵道进、出水的流量，在船舶及潜艇无方向舵的情况，更加灵活的转向、平移。由于推进器安装在水流涵道中，当推进器出现故障时，只需将该推进系统水流涵道内的阀门全部关闭，再将水流涵道内的存水排净就可进行维修，不必将船舶拖进坞维修。
安装于船首底部的水流涵道的出水口位于船舶首段与船体中段相接的两侧起结合部，出水口的水流沿船舶及潜艇侧体表零角度喷出，降低兴波阻力对船舶及潜艇行进过程的影响。
安装于船尾底部的水流涵道的出水口伸出船体尾部壳体外沿，减少了船舶及潜艇尾部循环水流的产生，涡流阻力的减少使推进器推进效率更高。
推进系统安装于船体首段和船体尾段壳体外底部各一套，更有利于船舶及潜艇行驶速度的提高和操纵性能的改善。
本发明的工作原理：在推进器的作用下，水流从水流涵道的进水口处吸入水流涵道内，进水口处外侧形成负压区，水流经涡轮一级或多级增压后从水流涵道的出水口喷出，一吸一喷即完成了对船舶及潜艇的推进。同时，为灵活控制船舶及潜艇的行驶方向，在水流涵道的进水口和出水口处设置有水流控制阀门，通过阀门单独的开闭控制，实现对其水流涵道进、出水的流量调节，确保船舶及潜艇在无方向舵的情况，更加灵活的转向、平移。同时，将推进器安装在水流涵道内，其运行过程的一吸一喷为一次作功两个作用力，功效比高。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，仅在船舶、潜艇的首段安装推进系统。余同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，仅在船舶、潜艇的尾段安装推进系统。余同实施例1。

Claims (9)

1.一种船舶及潜艇推进系统，包括推进器、动力总成，其特征在于，还设有水流涵道，水流涵道包括进水涵道和出水涵道，进水涵道和出水涵道的对接处设有过渡管道，当推进系统安装于船首时，进水涵道为一个，出水涵道分为左、右两个，推进器安装于进水涵道内；当推进系统安装于船尾时，进水涵道为左、右两个，出水涵道合并为一个；所述推进器安装于出水涵道内，所述推进器与动力总成连接，水流涵道的底平面与船体中段的底平面持平，水流涵道内靠近其进水口和出水口处分别设置有水流控制阀门。
2.如权利要求1所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，当所述进水涵道为一个，出水涵道为左、右两个时，进水涵道的轴线与过渡管道的轴线的夹角α为30°～60°。
3.如权利要求1所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，当所述出水涵道为一个，进水涵道为左、右两个时，出水涵道的轴线与过渡管道的轴线的夹角β为30°～60°。
4.如权利要求1或2所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，当推进系统安装于船舶或潜艇首部时，进水口位于船舶或潜艇首底最前端。
5.如权利要求1或3所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，当推进系统安装于船尾时，进水口位于船体两侧壳体中段向尾段过渡的结合部。
6.如权利要求1-5之一所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，所述推进系统有两套，其中一套安装于船体首段壳体外底部，另一套安装于船体尾段壳体外底部。
7.如权利要求1-6之一所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，安装于船首底部的水流涵道的出水口位于船舶首段与船体中段相接的两侧结合部。
8.如权利要求1-7之一所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，安装于船尾底部的水流涵道的出水口伸出船体尾部壳体外沿。
9.如权利要求1-8之一所述的船舶及潜艇推进系统，其特征在于，所述推进器采用涡轮一级或多级增压。
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