CN109931301A - 高效流体动力推进蓄能装置 - Google Patents

Abstract

用流体利用动力或重力对气体加压，以制备压缩气体，蓄集能量。用流体对气体加压后的混合流体用作动力推进装置。

Description

高效流体动力推进蓄能装置

技术领域：本发明属于流体动力学领域

技术背景：

气体分子间距离较大，，一定摩尔数量的气体体积的变化随其所受的压力温度的变化而变化。跟具理想气体方程式：pv＝nRT(p气体压力v体积R气体常数T温度n气体摩尔数量)，同等摩尔数量的气体在密闭容器内，所受的压力越大体积越小，高压气体在密闭容器内受到震动加热等作用下会涨破容器，造成爆炸，如脾酒的胀瓶现象。高压气体的瞬间释放会造成爆炸，产生巨大的能量。高压气体的持续释放会产生巨大的推力，如喷气式飞机的涡扇发动机，将空气多级压缩后喷出，产生巨大的推力，使飞机以极高的速度飞行。但是涡扇发动机造价昂贵，使用寿命以小时计算，维护成本高。对气体直接加压的最大压力远小于对液体的压力，国内爆破性试验，气体是90Mpa，液体是680Mpa。自然界中，海洋里万米深水中的气泡(马里亚纳海沟最深11034米)，承受的压强超过100Mpa。利用液体(水)对气体加压比较容易达到很高的压力，现代高压超高压泵的出现，为利用液体对气体加压获得高压，超高压气体提供了动力基础。由于液体泵造价低廉，运行平稳，维护简便，利用液体泵对气体加压可以获得大量经济便宜的高压，超高压气体，用于动力推进，可跟据各类交通工具的工作环境和实际需求，加装高效流体动力推进装置，或者罐装高气体用于动力推进。现代船舶在水上移动的速度远小于陆地上的气车，空中的飞机。超空泡技术的出现，使小型设备或装置实现了高速度移动，如前苏联的超空泡鱼雷。但是超空泡技术的应用在大中型设备，船舶方面没有实现。传统武器弹药发射的本质就是利用火药爆炸产生的高压气体把弹头从枪口或炮口射向前方使用高效流体动力推进装置，可利用稳定的高压超高压流体用于船舶的动力推进，武器弹药的发射，水利发电等方面，前景广阔。

附图说明：

图1图2利用流体(主要是水)对气体加压以制备高压气体的示意图。图1是利用动力或重力通过流体作用于活活塞的力压缩气体，以此方法来制备高压气体。图2是通过受动力或重力作用的流体对气体直接加压的方法来制备高压气体。图3是喷气式超空泡气室型船舶动力系统前进部分(船体浮升)的示意图。图4是喷气式超空泡气式型船舶动力系统刹车部分(船体沉降)的示意图。图5是喷气式水面高速滑行器前进时的示意图。……图中A流体(液体，主要是水)B活塞C气体D管道E气体液体的混合流体在管道中的锥度部分F气体液体混合后管道变细后的部分，G船体H船体K是船体GH之间的空间L导气管水面压力阀位置M原始水位线N航行水位线R导气管S放气阀(溢流)刹车(倒车)排泄阀。

发明内容：

本发明旨在利用流体(主要利用水)对气体加压的装置，以及本装置制备相当压少的压缩气体和动力系统的应用的方法。

具体实施方式：

一高效动力蓄能装置制备压缩气体的方法：

方法1：

如图①，在密闭管道D中，利用动力或重力，A处流体对活塞B加压，使活塞向下运动，C处可获得相当压力的压缩气体。

本方法的优点：可利用重力对气体自然加压(10.33m水压强＝1mpa)

本方法的缺点：需要大量流体，尤其是水。

方法2：

如图②，在水管的出水端顺向注入气体，连接到旋流装置中。如图②，气流、水流在D处混合，在F处获得相当压力的气、水混合流体。混合流体注入贮气筒，在贮气筒内，水会沉积在筒的下部，气体在上部。

二，本发明在动力系统的应用：

1、水力发电方面：

在出水端注入占管道截面面积40％的空气(压缩后)，用以冲击发电机叶轮，进行发电。等同于增加水库容量80％，以支持更多的发电机组，相当于增建一个发电站。可降低发电成本，进而降低电价，降低生产生活成本，提高国际竞争力。

缺点：气流的冲击可能会缩短叶轮的寿命，机组的运转会持续的颤抖。

2、喷气式超空泡气室型船舶动力系统：

如图③所示，以双体船为例来说明。连接封船体G、H之间的空间K，高压P喷出的水同气泵Q压出的气体在D处混合，混合流体在船底G处喷出，喷出的气体迅速上升到气室K，在船底形成巨大气泡，促使船体从原始水位线M处抬升至航行水位线N处。为避免船体过度晃动，需加装导气管R，在导气管水面下L处加装压力阀，气室K处的气体到达预定压力后在L处流出，避免或减轻从船底逸出的气体对船体造成的晃动。在导气管R的S处加装放气阀，随时可调节船的吃水线。使用本装置系统，需拓展甲板表面积，增加气室K的容积基本等于船的排水量，以最大限度地抬高船的水位线。在T处加装排泄阀，以便刹车。

优点：可最大限度地减少船在水中航行时水的阻力，获得较高的航速，尽量减少触礁事故的发生。甲板面积的拓展，可以有效减少侧翻的可能，船的启动更容易。水位线的随时可控，可适应复杂海况的发生，如风浪天气。

缺点：(1)本设计的船体表面积过大，不利于进港。

(2)由于气体被高度压缩，在出水口处气泡会迅速膨胀，等同于持续爆炸，会产生脉动力，对船体造成破坏。在低速或启动时，脉动力可以持续增加船前行的动力，而对船体的破坏作用也加强。

3、喷气式水面高速滑行器：

如图⑤用超高压泵(压力可达380mpa)喷水，适当降低出水口流速，接入旋流装置，最大限度地加大气体在末端喷流管中比重，使航行器在水面滑行。

优点：可获得高速稳定的动力，同气垫船相比，不需要用动力托举船体，减少动力消耗。

缺点：不能长时间离水航行。

4、气动汽车：

用本发明可大量制备高压气体，用作气动汽车的动力。在图②的方法可大量制备320pma以内的高压气体。研制推广超高压气体动力汽车，降低对石油依赖，保护环境。

声明：国内超高压液体爆破性试验，国内已达640pma，超压泵可达320pma，320pma接近国产12.7mm狙击枪膛压。用发明提供的方法制备高压气体，或制造动力设备，如运用不当将会给国家、个人带来灾难性后果。如果用制备的超高压气体，被犯罪分子发射物体或弹药，后果不堪设想。(本文所有数据均可百度)。

Claims (2)

1.主权利：高效流体动力装装置，其特征是使用动力或者利用重力通过流体(液体或其混合物)对气体加压，制备高压气体，蓄集动力能量，或者利用液体气体的混合流体用于动力推进。

2.副权利：①超空泡型汽室船体构造，其特征是以双体船为例说明，连接封闭船体G.H之间的空间K，高压泵P喷出的水同气泵Q压出的气体在D处混合，经船底管道F，混合流体在船底G处喷出，喷出的气体讯速上升到气室K，在船底形成巨大的气泡，促使船体从原始水位线M处抬升至航行水位线N处，为避免船体过度晃动，需加装导气管R，在导气管水面下L处加装压力阀，气室K处的气体到达预定压力后在L处流出，可以避免或减轻从船底船底逃逸出的气体对船体的晃动，在导气管R的S处加装放气阀，随时可调节船的吃水线。

②液体、气体混合流体动力推进装置的旋流构造，其特征是图2中D段的管道远大于F段的口径，在D.E段流体会旋转，在F段管道内壁增加类似于枪管中来辐线的多线螺纹，使混合流体在管道内旋转，当混合流体到达管道出口处会更迅速的膨胀，爆炸，D段的流体旋转方向应同F段一致，即F段螺旋线方向同D段流体的旋转方向一致。