CN1095433C - 可调节动力矢量方向的船舶推进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种可调节动力矢量方向的船舶推进方法，由分布装于船体的推进器支架及安装于推进器支架下部的可在前进方向上旋转一定角度产生水平方向及垂直方向推力矢量，使船体前进的水平推力及将整个船体抬离水面的垂直推力的推进器实现。本发明的方法改变了现有船舶的推进方式，使用推力矢量完成船舶的行驶，抬升，转向及船体稳定性的所有操控，具有航行阻力小，动力效率高，可高速低耗行驶的优点，可利用于各种大、小型船舶，为一种全新概念的船舶推进方法。

Description

可调节动力矢量方向的船舶推进方法
本发明为一种船舶的可调节动力矢量推进方法，属船舶推进装置领域。
传统的高速船舶，如水翼船的推进方法，主要是通过安装在船舶后部的推进器将船舶加速到很高的速度，使水翼在水中迅速移动，使水翼产生向上的升力，将船体抬出水面航行，这样的船舶推进方法虽然克服了传统船舶在航行时产生的水的兴波阻力，但是，由于水翼在产生升力的同时也产生了阻力，另外，在高速情况下，水翼还会产生空泡障碍，为此，需要很大的航行动力及能耗才能抬升船体，尤其是大吨位的水翼艇，要求加大水翼的面积及重量，在工艺上也是困难的，在较低时速时，及航道情况复杂，水翼艇不能高速行驶时，水翼艇不能离开水面，无法体现该推进方法的优点。
本发明的目的是提出一种新的，可将船体全部抬离水面，能减少航行阻力及风浪的影响，又不产生水翼在水中产生的其它阻力，在高速时及低速时都能产生水翼艇将船体抬离水面的各种优点，并且，船舶起动及加速在各种航行状态下都非常良好的船舶可调节动力矢量推进方法。
本发明的方案是这样实现的，本方案第一种可调节动力矢量方向的船舶推进方法，是由多个对称分布装于船体的起支撑船体作用的推进器支架及安装于推进器支架下部的可与船体前进方向向上旋转一定角度可产生不同大小的水平方向及垂直方向推力矢量，其中水平方向推力矢量产生使船体前进的水平推力，垂直方向推力矢量产生将整个船体抬离水面的垂直推力的推进器实现。本方案的第二种可调节动力矢量方向的船舶推进方法，是由多个对称分布装于船体的起支撑船体作用的推进器支架及安装于推进器支架下部的可在船体前进方向向上旋转一定角度及水平方向上旋转一定角度可产生不同大小的水平方向及垂直方向推力矢量，其中水平方向推力矢量产生使船体前进的水平推力并可以使水平推力矢量与船体行进方向形成一定夹角，垂直方向推力矢量产生将整个船体抬离水面的垂直推力的推进器实现。在所述的两种方案中，动力支架及推进器为最少为两个，其安装于对称平衡支撑船体重力分布的位置。
图1为实现本发明方法船只结构及推力矢量示意图。图2为使用本发明方法的喷水式推进器船只示意图。图3为使用本发明方法的导流板式推进器的船只示意图。图4为使用本发明方法的转动动力支架实现推力变化的船外机示意图。图5为使用本发明方法的有翼展的船只示意图。图6为使用本发明方法的水上摩托示意图。图7为使用本发明方法的航空母舰或大型船舶示意图。
以下是本发明的实施例，
实施例1、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的4个推进器支架(2)，在每个推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量(4)及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量(5)。自动操纵推进器冲角装置是由专门的传感器和操纵机械组成，前者将跟踪推进器相对于水面的位置和水流速度的变化，把信号传送到操纵机械，然后由后者调节推进器冲角以维持恒定升力。其中推进器的动力由主机(6)及角传动(7)提供及传递，其推进器为螺旋浆推进器。推力矢量的调节可通过转动推进器支架与船体的夹角来实现。
实施例2、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的4个推进器支架(2)，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动提供及传递，其推进器为喷射水流产生推进力的可自动调节喷水水流方向的喷水导向式推进器。动力矢量的方向由调节杆(8)控制喷水口(9)改变喷水方向来实现。
实施例3、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的4个推进器支架(2)，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动提供及传递，其推进器为由螺旋浆及螺旋浆后上方的导流板(10)组成的可自动调整推进力方向的导向式螺旋浆推进器。动力矢量的方向由调节杆(8)控制导流板(10)改变水流方向来实现。
实施例4、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的3个推进器支架(2)，其中推进器支架的分布为在船体重心前部的船身两侧各对称安装一个推进器支架，在船身的后部中间安装一个推进器支架，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进
方向的夹角，调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机(6)、角传动、动力支架(2)及推进器(3)组成的一体化的船外机提供及传递，其推进器为螺旋浆式推进器，其后面的一组推进器通过使推进力的水平方向力与船只前进方向旋转一定的角度，可以产生舵机的作用。动力支架安装在可调支架(12)上，可调支架可调节动力支架的角度控制推进动力矢量的方向。
实施例5、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的3个推进器支架(2)，其分布是将两个推进器支架安装在船体重心前部两侧伸出的机翼式翼展(13)的下端，在船体的后部中间安装一个推进器支架，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动提供及传递，其推进器为螺旋式推进器，其后面的一组推进器通过使推进力的水平矢量与船只前进方向旋转一定的角度，可以产生舵机的作用，在船只高速行驶时，船体两侧的翼可产生一定的升力，这样，利用所产生的升力，可减少推进器的垂直方向的升力推力矢量，这样，水平推力矢量将会加大，使船只产生更高的航行速度，另外，翼上的气流压力可提高船只在高速航行时的稳定性。
实施例6、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的2个推进器支架(2)，2个推进器支架的分布是，1个安装在船体中轴线上船体的前端，另一个安装在船体中轴线上船体的后部，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动提供及传递，其推进器为喷射水流(如果是采用螺旋浆推进器，则在螺旋浆周围加装安全罩)产生推进力的可自动调节喷水水流方向的喷水导向式推进器，前端推进器由伸在船只上方的把手(11)控制其水平方向的旋转，控制船只的行驶方向及平衡船体。本实施例为一种水上摩托的推进方案。
实施例7、本实施例的方法是在船体(1)上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的29个推进器支架(2)，其分布为从船头至船尾均匀分布，在推进器支架(2)下部装有推进器(3)，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器(3)推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动(7)提供及传递，其推进器为可自动调节推进力矢量方向的控制水平推力矢量及垂直推力矢量大小的螺旋浆式推进器。而使用本发明推进方法可减化船身结构，船身做成分体组成合式，本实施例将三个不同要求的船身组成为一个特殊用途的航母，推进器支架为可分离组合式，按船身的载荷量确定推进器支架及推进器支架的数量
实施例8、本实施例的方法是在船体上安装均匀分布并平衡支撑船体重量的4个推进器支架，在推进器支架下部装有推进器，采用自动操纵推进器冲角装置即可自动调节推进器推进力的矢量方向与船体前进方向的夹角，可使推进力产生水平方向使船体前进的水平推力矢量及将船体抬离水面的垂直方向的垂直推力矢量。其中推进器的动力由主机及角传动提供及传递，其推进器为喷射水流产生推进力的可自动调节喷水水流方向的喷水导向式推进器。动力矢量的方向由喷水口喷水方向来实现。在本实施例中，动力支架较短，喷水推进器同时分别提供向上和向前的推力矢量，将整个船体包括推进器抬出水面形成水垫。此方案只将推进器的进水口伸入水中。
本发明是一种航行时将船身抬离水面以获得较小的水面阻力及较高的动力效率的船舶推进方法，其效果是通过安装于船体上的推进器支架及安装于推进器支架下部的可在船体前进方向上旋转一定角度可产生不同大小的水平方向及垂直方向推力矢量的推进器来实现的。航行时，推进器的推力矢量与航行的水平方向有一个向上的夹角，水平方向的推进力推动船只向前，垂直方向推进力使船只抬升，脱离水面。使用此种方法，可使船只在航行时船身不接触水面，因此具有很好的水动力性能，大大减少了航行时水的阻力尤其是兴波阻力，同时，船只少受风浪的影响，由于不使用水翼，克服了水翼在水中运动时产生的各种阻力，并且，可以在低速时使船只离开水面，同时，本发明的方法可以制成组合式，可按需要增加或减少，可用于小艇及大型船舶(如航空母舰等)，这是水翼船目前不能达到的。特殊极端情况，本发明将推进力调整到垂直向下时，可实现船舶的水中悬停，这也是本发明的一特殊效果，是目前水翼船等一些高速船只无法实现的，这一效果可满足一些特殊环境的要求，如风浪较大，要求船舶平稳，另外，本发明很容易通过自动控制系统自动调节水平力及垂直力的大小，保持船只的稳定与航速，可旋转水平力矢量方向平衡船只受侧向压力及水流的影响并可使船舶转向。

Claims (2)

1、一种由包含有不少于2个的多个分布于平衡支撑船体重力位置装于船体(1)的起支撑船体作用的推进器支架(2)的可调节动力矢量方向的船舶推进方法，其特征在于该方法还由安装于推进器支架(2)下部的可与船体前进方向向上旋转一定角度通过推动水流产生不同大小的水平方向及垂直方向推力矢量，其中水平推力矢量(4)产生使船体前进的水平推力，垂直推力矢量(5)产生将整个船体抬离水面的垂直推力的推进器(3)实现。
2、一种由包含有不少于2个的多个分布于平衡支撑船体重力位置装于船体(1)的起支撑船体作用的推进器支架(2)的可调节动力矢量方向的船舶推进方法，其特征在于该方法还由安装于推进器支架下部的可与船体前进方向向上旋转一定角度及水平方向上旋转一定角度通过推动水流产生不同大小的水平方向及垂直方向推力矢量，其中水平推力矢量(4)产生使船体前进的水平推力并可以使水平推力矢量与船体行进方向形成一定夹角，垂直推力矢量(5)产生将整个船体抬离水面的垂直推力的推进器(3)实现。
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