CN111268064A - 一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，快艇包括船身、水道和推进泵，船身底部设置与其自身轴线相平行的水道，水道内部路径上设置推进泵。推进泵包括座环、轴流叶片、磁力轴承、定子和转子，水道内部设有环形槽，槽内通过磁力轴承装安座环，座环的轴线与水道轴线重合，座环的内圈安装有若干圆周均布的轴流叶片，轴流叶片以座环轴线成扇形并往座环轴线方向延伸，所有轴流叶片延伸至座环轴线上后点焊在一起，转子固定安装在座环的外圈，定子固定在水道内壁上且与转子面对面，磁力轴承分别成对的安装在座环和水道内壁上，磁力轴承沿水道轴线的轴向与径向均有设置。

Description

一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇

技术领域

本发明涉及快艇领域，具体是一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇。

背景技术

快艇是一种水面行驶船，其行驶速度快，常常被用于水面应急指挥与救援。

高速行驶的快艇，在行驶时，破开前方水体会受到较大阻力，而且船头上扬，在大浪环境下行驶不稳定；而且，螺旋桨后置的结构，由于船身的底部排挤开了水，所以进入到螺旋桨处的水是从两侧汇聚进入到螺旋桨与船尾之间的区域的，然后再被螺旋桨泵送，快速行驶时，扰动大，水流湍急，螺旋桨的运行工况十分差，容易损坏，运行工况不佳。

传统的转向通过尾部的转向舵完成，在高速行驶时，如果突然改变转向舵位置，则容易发生受力剧烈变化，影响行驶稳定，甚至翻船。

发明内容

本发明的目的在于提供一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，快艇包括船身、水道和推进泵，船身底部设置与其自身轴线相平行的水道，水道内部路径上设置推进泵。

水道作为进水与出水通道，将推进泵安装在水道内也能起到推动作用，而且，相比于传统的尾置式螺旋桨安装形式，安装在水道内的推进泵可以泵送更大流量的水，因为，传统中，快艇在快速行驶时，由于船身的底部排挤开了水，所以进入到螺旋桨处的水是从两侧汇聚进入到螺旋桨与船尾之间的区域的，然后再被螺旋桨泵送，快速行驶时，扰动大，水流湍急，螺旋桨的运行工况十分差，容易损坏，而且，快速行驶的船头也是破开前方的水体前进的，所以，前行阻力大，而本发明通过构建水道，推进泵鼓送的是船身前方的水体，前进过程正好是水体的一个吸入过程，不仅大大降低船头破开水体的阻力，而且，水在水道内的流动比较稳定，有利于推进泵的正常稳定运行，及时是高速行驶情况下，仍然具备可靠的运行能力。

水道内的流体就像一根“圆柱形轨道”一样，而船身就是行驶在轨道上的部件，从而在较大的浪花下，仍然能够将船身限制在水表层而不会与水体发生脱离，造成危险。

进一步的，水道的头部设置滤网。滤网过滤掉水中可能存在的一个大型杂物，例如水体表面的塑料瓶等物件，在快艇高速行驶时，船身是行驶在表层的一根“圆柱形轨道”上的，所以，水体表面上漂浮的一些杂物可能到达进水口，如果被吸入的话，容易卡死推进泵，所以，滤网起到保护推进泵的作用。

进一步的，推进泵包括座环、轴流叶片、磁力轴承、定子和转子，水道内部设有环形槽，槽内通过磁力轴承装安座环，座环的轴线与水道轴线重合，座环的内圈安装有若干圆周均布的轴流叶片，轴流叶片以座环轴线成扇形并往座环轴线方向延伸，所有轴流叶片延伸至座环轴线上后点焊在一起，增加连接稳定性，转子固定安装在座环的外圈，定子固定在水道内壁上且与转子面对面，磁力轴承分别成对的安装在座环和水道内壁上，磁力轴承沿水道轴线的轴向与径向均有设置。

推进泵的无轴推进结构，可以充分利用水道通道面积，从而获得较大的流量，以便推进快艇快速行驶，无轴结构通过外置的旋转驱动与旋转支撑实现，磁力轴承将座环径向与轴向定位并安装在水道内，磁力轴承是使用永磁体与电磁铁构件的磁体对，相互排斥悬浮在有限的空间内，磁力轴承作为旋转支撑，相比于传统机械式滚子轴承，几乎完全消除了座环的旋转阻力（这里不考虑水体对于座环的旋转阻力），从而转速的上限更高，传统的滚子轴承，运行在高速工况下时，需要较大的安装精度与结构尺寸精度，常常是六级，超过五千转后，最好提高为五级精度，这对于工件的精度要求很高，磁力轴承的话，制造尺寸与安装精度要求降低，虽然硬件成本略有提高，但对于高速场合带来的好处是很多的。

座环以及其上轴流叶片的旋转是通过定转子驱动的，转子固定在座环外圈，而定子固定在水道内壁上，与电机内的定转子相同，均是电磁场建立，然后驱动转子进行旋转。

进一步的，尾流管包括喷管、调角段和平流翼板，水道末端延伸出一段圆管，圆管通过调角段连接喷管，调角段为一段软管体，调角段可伸展变形用于喷管和圆管的万向连接，喷管水平方向的两侧设有平流翼板。

由于快艇在高速行驶时，其船头部分冲开水体时，会被水体托起，所以，常常是船头高、船尾低的迎角上扬姿态，此时，如果水道尾部直接喷射出水流的话，其水流是倾斜朝下的，会加剧船身的船头上扬趋势，虽然因为快艇的重心在差不多中间部位，不至于翻船，但是，船头上扬的姿态不利于应对大浪，所以，应当有一些措施防止上扬而让迎水角前倾，水道尾部增加尾流管，喷管与圆管的连接通过一段软管连接，从而其朝向可以进行适应性变化，然后，在喷管的水平两侧设置平流翼板，如果船身船头上扬时，喷管倾斜朝下，此时，随着行驶，平流翼板受到水流作用而保持水平姿态，从而使得喷管回归水平的往后出流姿态，喷管的出流造成的反作用力全部用于推进，而不会产生竖直方向的力。

进一步的，圆管侧面也设有翼板，圆管侧面的翼板为升力翼板且翼展长度超过其所在高度上船身的宽度。升力翼板即为与飞机机翼类似的翼板，其流过水流后，会受到水流对其造成的一个升力，由于圆管与船身是固定的，所以，圆管侧面升力翼板受到的升力是直接传递在船身尾部的，船尾受到一个托起力，从而抑制船头的上扬趋势，使得船身趋向水平姿态。

进一步的，水道的前端设有挡板，挡板受控遮挡住前进方向上水道的左半部分或右半部分零至全部的面积。

传统的快艇的转向舵都是设置在船尾的，通过一块拨板拨动水流而引起转向，但是，在高速行驶时，尾置的转向舵在角度突变的转向时，容易失稳，甚至翻船。本发明不设置转向舵而改用遮挡进水口的方式，前置进水口处，正常状态下是双侧进水，当使用一块挡板遮挡左侧部分后，只有右侧的进水口进行进水过程，而尾部然后是全面积地喷水，所以，左右受力不匀，也可以从船前的水体撞击来分析转向，左侧进水口遮挡起来后，左侧受到更多的水撞击，从而驱动船头往右转向。

进一步的，水道内设有两台推进泵，两台推进泵的叶片安放角相反，且运行时转速相等、方向相反。

推进泵使用轴流叶片进行做功，其做功时会在水体上产生旋转速度，这部分速度不会用于推动快艇前进而是被损耗在水中，所以，通过两台叶片安放角相反的推进泵并转向相反，回收旋转速度能量，加倍轴向速度，让水体获得的速度全部是轴向速度，全部用于推进。

作为优化，滤网成圆锥形刺入船身前方水体中，挡板为可折叠的圆锥筒状，挡板通过展开来遮挡滤网面积。圆锥形滤网增大滤水面积，增大了进水口。

作为优化，喷管的出水端上也设有滤网。推进泵反向运行时，快艇可以倒行，此时水流方向相反，为防止杂物到达推进泵，在喷管出水端设置滤网。。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过推进泵泵送水道内的水体，快艇前进，吸入口吸入水进入水道并稳态流动到达推进泵处继续被往后泵送，改善推进泵的工作条件，不易损坏，被泵送的水在喷管处喷出外界，推动快艇前进；喷管侧壁上的平流翼板可以时刻与周围水流保持平行状态，从而让喷管也保持水平出流，在快艇高速行驶时，防止进一步加剧船头的上扬，而让出射水流全部用于推进；圆管侧面的升力型翼板，受到行驶时周围水流的作用而加载一个竖直往上的力在船尾，托起船尾，抑制船头上扬，使得快艇的迎水角前倾；水道内的双推进泵设置，回收单台推进泵造成的水体旋转速度，并增加轴向出射速度，从而提高快艇行驶速度；遮挡式的前置转向结构，转向稳定，不易失稳。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的视向A；

图3为本发明推进泵处的结构示意图；

图4为本发明座环安装轴流叶片后的立体示意图；

图5为本发明轴流叶片在水面展开面上的安装角示意图；

图6为本发明尾流管处的结构示意图；

图7为本发明尾流管处的立体结构示意图；

图8为本发明俯视视角下滤网处的结构示意图。

图中：1-船身、2-水道、21-圆管、3-滤网、4-推进泵、41-座环、42-轴流叶片、43-磁力轴承、44-定子、45-转子、5-尾流管、51-喷管、52-调角段、53-平流翼板、6-挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，快艇包括船身1、水道2和推进泵4，船身1底部设置与其自身轴线相平行的水道2，水道2内部路径上设置推进泵4。

水道2作为进水与出水通道，将推进泵4安装在水道2内也能起到推动作用，而且，相比于传统的尾置式螺旋桨安装形式，安装在水道2内的推进泵4可以泵送更大流量的水，因为，传统中，快艇在快速行驶时，由于船身的底部排挤开了水，所以进入到螺旋桨处的水是从两侧汇聚进入到螺旋桨与船尾之间的区域的，然后再被螺旋桨泵送，快速行驶时，扰动大，水流湍急，螺旋桨的运行工况十分差，容易损坏，而且，快速行驶的船头也是破开前方的水体前进的，所以，前行阻力大，而本发明通过构建水道2，推进泵4鼓送的是船身1前方的水体，前进过程正好是水体的一个吸入过程，不仅大大降低船头破开水体的阻力，而且，水在水道2内的流动比较稳定，有利于推进泵4的正常稳定运行，及时是高速行驶情况下，仍然具备可靠的运行能力。

水道2内的流体就像一根“圆柱形轨道”一样，而船身1就是行驶在轨道上的部件，从而在较大的浪花下，仍然能够将船身1限制在水表层而不会与水体发生脱离，造成危险。

如图1、2所示，水道2的头部设置滤网3。滤网3过滤掉水中可能存在的一个大型杂物，例如水体表面的塑料瓶等物件，在快艇高速行驶时，船身1是行驶在表层的一根“圆柱形轨道”上的，所以，水体表面上漂浮的一些杂物可能到达进水口，如果被吸入的话，容易卡死推进泵4，所以，滤网3起到保护推进泵4的作用。

如图3、4所示，推进泵4包括座环41、轴流叶片42、磁力轴承43、定子44和转子45，水道2内部设有环形槽，槽内通过磁力轴承43装安座环41，座环41的轴线与水道2轴线重合，座环41的内圈安装有若干圆周均布的轴流叶片42，轴流叶片42以座环41轴线成扇形并往座环41轴线方向延伸，所有轴流叶片42延伸至座环41轴线上后点焊在一起，增加连接稳定性，转子45固定安装在座环41的外圈，定子44固定在水道2内壁上且与转子45面对面，磁力轴承43分别成对的安装在座环41和水道2内壁上，磁力轴承43沿水道2轴线的轴向与径向均有设置。

推进泵4的无轴推进结构，可以充分利用水道2通道面积，从而获得较大的流量，以便推进快艇快速行驶，无轴结构通过外置的旋转驱动与旋转支撑实现，磁力轴承43将座环41径向与轴向定位并安装在水道2内，磁力轴承43是使用永磁体与电磁铁构件的磁体对，相互排斥悬浮在有限的空间内，磁力轴承43作为旋转支撑，相比于传统机械式滚子轴承，几乎完全消除了座环41的旋转阻力（这里不考虑水体对于座环41的旋转阻力），从而转速的上限更高，传统的滚子轴承，运行在高速工况下时，需要较大的安装精度与结构尺寸精度，常常是六级，超过五千转后，最好提高为五级精度，这对于工件的精度要求很高，磁力轴承的话，制造尺寸与安装精度要求降低，虽然硬件成本略有提高，但对于高速场合带来的好处是很多的。

座环41以及其上轴流叶片42的旋转是通过定转子驱动的，转子45固定在座环41外圈，而定子44固定在水道2内壁上，与电机内的定转子相同，均是电磁场建立，然后驱动转子进行旋转。

如图6所示，尾流管5包括喷管51、调角段52和平流翼板53，水道2末端延伸出一段圆管21，圆管21通过调角段52连接喷管51，调角段52为一段软管体，调角段52可伸展变形用于喷管51和圆管21的万向连接，喷管51水平方向的两侧设有平流翼板53。

由于快艇在高速行驶时，其船头部分冲开水体时，会被水体托起，所以，常常是船头高、船尾低的迎角上扬姿态，此时，如果水道2尾部直接喷射出水流的话，其水流是倾斜朝下的，会加剧船身1的船头上扬趋势，虽然因为快艇的重心在差不多中间部位，不至于翻船，但是，船头上扬的姿态不利于应对大浪，所以，应当有一些措施防止上扬而让迎水角前倾，水道2尾部增加尾流管5，喷管51与圆管21的连接通过一段软管连接，从而其朝向可以进行适应性变化，然后，在喷管51的水平两侧设置平流翼板53，如果船身1船头上扬时，喷管51倾斜朝下，此时，随着行驶，平流翼板53受到水流作用而保持水平姿态，从而使得喷管51回归水平的往后出流姿态，喷管51的出流造成的反作用力全部用于推进，而不会产生竖直方向的力。

圆管21侧面也设有翼板，圆管21侧面的翼板为升力翼板且翼展长度超过其所在高度上船身的宽度。升力翼板即为与飞机机翼类似的翼板，其流过水流后，会受到水流对其造成的一个升力，由于圆管21与船身1是固定的，所以，圆管21侧面升力翼板受到的升力是直接传递在船身1尾部的，船尾受到一个托起力，从而抑制船头的上扬趋势，使得船身趋向水平姿态。

如图8所示，水道2的前端设有挡板6，挡板6受控遮挡住前进方向上水道2的左半部分或右半部分零至全部的面积。

传统的快艇的转向舵都是设置在船尾的，通过一块拨板拨动水流而引起转向，但是，在高速行驶时，尾置的转向舵在角度突变的转向时，容易失稳，甚至翻船。本发明不设置转向舵而改用遮挡进水口的方式，如图8所示，前置进水口处，正常状态下是双侧进水，当使用一块挡板6遮挡左侧部分后，只有右侧的进水口进行进水过程，而尾部然后是全面积地喷水，所以，左右受力不匀，也可以从船前的水体撞击来分析转向，如图8所示，左侧进水口遮挡起来后，左侧受到更多的水撞击，从而驱动船头往右转向。

水道2内设有两台推进泵4，两台推进泵4的叶片42安放角相反，且运行时转速相等、方向相反。

推进泵4使用轴流叶片42进行做功，其做功时会在水体上产生旋转速度，这部分速度不会用于推动快艇前进而是被损耗在水中，所以，通过两台叶片42安放角相反的推进泵4并转向相反，回收旋转速度能量，加倍轴向速度，让水体获得的速度全部是轴向速度，全部用于推进。

滤网3成圆锥形刺入船身1前方水体中，挡板6为可折叠的圆锥筒状，挡板6通过展开来遮挡滤网3面积。圆锥形滤网3增大滤水面积，增大了进水口。

喷管51的出水端上也设有滤网。推进泵反向运行时，快艇可以倒行，此时水流方向相反，为防止杂物到达推进泵4，在喷管51出水端设置滤网。

本发明的运行过程是：快艇上的人驾驶快艇，推进泵4泵送水道2内的水体，快艇前进，吸入口吸入水进入水道并稳态流动到达推进泵4处继续被往后泵送，被泵送的水在喷管51处喷出外界，推动快艇前进，喷管51侧壁上的平流翼板53可以时刻与周围水流保持平行状态，从而让喷管51也保持水平出流，在快艇高速行驶时，防止进一步加剧船头的上扬，而圆管21侧面的升力型翼板，受到行驶时周围水流的作用而加载一个竖直往上的力在船尾，托起船尾，抑制船头上扬，使得快艇的迎水角前倾。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述快艇包括船身（1）、水道（2）和推进泵（3），所述船身（1）底部设置与其自身轴线相平行的水道（2），所述水道（2）内部路径上设置推进泵（3）。

2.根据权利要求1所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述水道（2）的头部设置滤网（3）。

3.根据权利要求2所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述推进泵（3）包括座环（41）、轴流叶片（42）、磁力轴承（43）、定子（44）和转子（45），所述水道（2）内部设有环形槽，槽内通过磁力轴承（43）装安座环（41），所述座环（41）的轴线与水道（2）轴线重合，座环（41）的内圈安装有若干圆周均布的轴流叶片（42），轴流叶片（42）以座环（41）轴线成扇形并往座环（41）轴线方向延伸，所有轴流叶片（42）延伸至座环（41）轴线上后点焊在一起，所述转子（45）固定安装在座环（41）的外圈，所述定子（44）固定在水道（2）内壁上且与转子（45）面对面，所述磁力轴承（43）分别成对的安装在座环（41）和水道（2）内壁上，磁力轴承（43）沿水道（2）轴线的轴向与径向均有设置。

4.根据权利要求1所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述尾流管（5）包括喷管（51）、调角段（52）和平流翼板（53），所述水道（2）末端延伸出一段圆管（21），圆管（21）通过调角段（52）连接喷管（51），所述调角段（52）为一段软管体，调角段（52）可伸展变形用于喷管（51）和圆管（21）的万向连接，所述喷管（51）水平方向的两侧设有平流翼板（53）。

5.根据权利要求4所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述圆管（21）侧面也设有翼板，圆管（21）侧面的翼板为升力翼板且翼展长度超过其所在高度上船身的宽度。

6.根据权利要求2所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述水道（2）的前端设有挡板（6），所述挡板（6）受控遮挡住前进方向上水道（2）的左半部分或右半部分零至全部的面积。

7.根据权利要求3所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述水道（2）内设有两台推进泵（4），两台所述推进泵（4）的轴流叶片（42）安放角相反，且运行时转速相等、方向相反。

8.根据权利要求6所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述滤网（3）成圆锥形刺入船身（1）前方水体中，所述挡板（6）为可折叠的圆锥筒状，挡板（6）通过展开来遮挡滤网（3）面积。

9.根据权利要求4所述的一种迎水角前倾超高速巡航救援快艇，其特征在于：所述喷管（51）的出水端上也设有滤网。

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