CN1128925C

CN1128925C - 喷水发动机

Info

Publication number: CN1128925C
Application number: CN98110402A
Authority: CN
Inventors: 辛兆学
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2003-11-26
Anticipated expiration: 2018-08-14
Also published as: CN1245249A

Abstract

本发明的目的是提供一种推进效率高的喷水发动机，其结构主要由进水口、水泵、燃气轮机、混合室、涡轮和尾喷管组成。其原理是：水泵将水压入混合室，和从燃烧室喷射大量高温、高压气体相混合，产生高内能的水、气混合体。此混合体向后喷出，冲击涡轮并使其急速转动，最后由尾喷管高速喷出。与现有技术相比，克服了现有螺旋桨推进方式提速的局限性并减少了机械传动部分，提高了发动机的效率，可使船只获得较大的推力，从而可大大提高现有船只的航速。

Description

喷水发动机

本发明涉及一种发动机装置。

现有的船只大多采用蒸汽轮机或燃气轮机带动螺旋桨作为推进动力。因此，要提高船只的航行速度，就要相应地提高螺旋桨转速。但螺旋桨在高速旋转时，其表面会形成真空，使它的推进效率大大地降低。这使进一步提高船只的航行速度受到很大的制约。另外，由于这种推进方式应用了太多的机械传动机构，也相应地增加了能量的损耗、降低了效率。

本发明的目的是提供一种推进效率高、可进一步提高船只航行速度的喷水发动机。

本发明的目的是按以下方式实现的，将发动机设计成桶状，一端为进水口，另一端为尾喷管。在进水口处设有防护栅，阻隔异物的侵入。在进水口的一端装有水泵，在尾喷管的一端装有涡轮。水泵与涡轮通过机轴相连接，水泵与涡轮之间设有混合室。燃烧室的喷口通向混合室。其工作过程为：水泵将水压入喷水发动机的混合室，和从燃烧室喷出大量高温、高压气体相混合，产生高内能的水、气混合体。此混合体向后喷出，冲击涡轮并使其急速转动，最后由尾喷管高速喷出。这将使船只获得巨大的反冲作用力，推动船只高速前进。

图1、图2是喷水发动机的结构示意图。

图3是喷水发动机A-A处燃烧室后半部的视图。

参照说明书附图对本发明的喷水发动机作以下详细说明。

参照图1，本发明的喷水发动机，其结构是由防护装置[29]、进水口[1]、水泵[30]、燃气轮机[17]、混合室[25]、涡轮[12]、尾喷管[14]和辅助发动机[13]组成。发动机的前后两端分别为进水口[1]、尾喷管[14]，防护装置[29]安装在进水口[1]的前端，水泵[30]安装在靠进水口[1]的一端，涡轮[12]安装在靠尾喷管[14]的一端。混合室[25]设置在水泵[30]和涡轮[12]之间并紧靠涡轮[12]，燃气轮机[17]安装在混合室[25]的前面，燃气轮机[17]的燃烧室喷口[20]指向混合室[25]，辅助发动机[13]安装在喷水发动机的后端。防护装置[29]由帘状防护栅[2]、传动轮[3]、冲刷喷口[4]构成。帘状防护栅[2]安装在进水口[1]上，与传动轮[3]相接，并在传动轮[3]带动其向下移动，帘状防护栅[2]档住的杂物将被其传送到发动机的下方。冲刷喷口[4]安装在发动机的下面、帘状防护栅[2]的内侧，其喷口方向向下并通过冲刷管[15]与混合室[25]相接。被帘状防护栅[2]传送到发动机下方的杂物，大部分被迎面而来的水流冲走，其余部分在通过冲刷喷口[4]时，被冲刷喷口[4]喷出的来自混合室[25]的部分高压水、气混合体冲掉。水泵[30]由离心叶轮[5]、离心叶轮[7]和叶轮[8]构成，离心叶轮[5]安装在自由动力轴[6]的前端，由辅助发动机[13]带动，构成自由动力泵。离心叶轮[7]安装在离心叶轮[5]的后面并固定在套轴[11]的前端，涡轮[12]安装在套轴[11]的后端，套轴[11]套在自由动力轴[6]上，叶轮[8]安装在离心叶轮[7]的后面并固定在套轴[9]的前端，套轴[9]的另一端固定有齿轮[10]，套轴[9]安装在套轴[11]的外侧。燃气轮机[17]由输油管[16]、喷油嘴[31]、压缩空气输送管[19]、燃烧室[18]、喷口[20]、涡轮[21]组成。燃烧室[18]安装在水流通道[32]中，燃烧室[18]的内部为夹层结构，压缩空气输送管[19]与燃烧室夹层[33]相通，喷口[20]指向混合室[25]并与涡轮[21]相接，涡轮[21]固定在涡轮轴[22]一端，涡轮轴[22]的另一端安装有齿轮[23]，涡轮轴[22]安装在轴套[34]内，轴套[34]通过支撑[24]固定在发动机内壁上，传动齿轮[26]、[28]分别安装传动轴[27]的两端，传动齿轮[26]与涡轮轴[22]上的齿轮[23]相接，传动齿轮[28]与套轴[9]上的齿轮[10]相接。如图3所示，发动机内有多个燃烧室，除最底部燃烧室外，其他各个燃烧室的底部设有管道[35]，并通过管道[35]相互贯通，管道[35]最终与通向最底部燃烧室，最底部燃烧室的喷口[20]与燃烧室的内壁底部处于同一水平面或低于燃烧室内壁底部。这样有利于将燃烧室内的积水在发动机工作时全部排出，使燃烧室能够正常工作。另外，可将燃烧室[18]设置在发动机之外(如图2所示)，燃烧后产生的高温高压气体经管道[36]排向置于发动机内的喷口[20]。这样可防止水进入燃烧室，避免了水对燃烧室的侵蚀，也简化了发动机的内部结构。混合室[25]中接有冲刷管[15]，冲刷管[15]与冲刷喷口[4]相接。混合室[25]内一部分水气混合体将通过冲刷管[15]从冲刷喷口[4]喷出，将附着于帘状防护栅[2]上的异物冲走。

实施例：本发明的喷水发动机的制作与安装如说明书附图所示进行，其工作过程有两种方式：

第一种是低速推进方式：燃气轮机[17]不工作，由辅助发动机[13]提供动力，通过自由动力轴[6]带动离心叶轮[5]旋转，将水从进水口[1]压入发动机内并从尾喷管[14]喷出。这种方式喷出水流的速度较小，因此所提供的反冲作用力也较小，适应于船只在低速前进中使用。

第二种是高速推进方式：首先，水泵[30]将水压入发动机内，在水流的冲击下，使叶轮[8]开始转动。叶轮[8]通过套轴[9]、齿轮[10]带动传动轴[27]及其上的传动齿轮[26]、[28]开始转动，既而带动涡轮轴[22]及其上的齿轮[23]、涡轮[21]开始转动。旋转的涡轮[21]开始将燃烧室[18]内的积水向外排出，同时，空压机产生的压缩空气，经压缩空气输送管[19]压入燃烧室[18]，将燃烧室[18]内的积水向外压，由于各燃烧室的底部设有通向最底部燃烧室的管道[35]，而最底部燃烧室的喷口[20]于燃烧室内壁底部位于同一水平面，所以随着发动机的工作，涡轮[21]转速的不断加快，所有燃烧室内的积水最终将被全部排空。经排空的燃烧室相继进入工作状态——压缩空气进入燃烧室夹层[33]里并在这里预热，相反地它也使燃烧室[18]受到冷却，压缩空气经过靠近喷油嘴[31]的小孔进入燃烧室[18]，抽油机送来的燃料，通过输油管[16]、喷油嘴[31]喷进燃烧室[18]，和空气相混合后经点燃燃烧，燃烧后的气体进入喷口[20]，并以极大的速度离开喷口[20]冲击涡轮[21]，使涡轮[21]更快的旋转。经水泵压入发动机的水流，流经燃烧室[18]时，受到燃烧室[18]的加热，相反地它也使燃烧室[18]受到冷却。经加热的水流通过靠近燃烧室喷口的缝隙进入混合室[25]，和燃烧室[18]喷出的高温、高压气体相混合，产生高温、高压的水、气混合体，此混合体在向后喷出，冲击涡轮[12]使其高速旋转，高速旋转的涡轮[21]和涡轮[12]，又将带动离心叶轮[7]和叶轮[8]快速旋转，不断的将水压入，整个发动机进入循环往复的工作状态。最后，发动机所产生的高温、高压水、气混合体以极大的速度从尾喷管[14]喷出，这将使船只得到巨大的反冲推力而快速航行。

在发动机的整个工作过程中，防护装置[29]通过向下移动的帘状防护栅[2]和冲刷喷口[4]，档住并清除了进水口[1]附近的杂物，这样一方面使杂物不能被吸入发动机，另一方面保证了进水口[1]的畅通，为发动机正常工作提供了必要的条件。

Claims

1.本发明的喷水发动机，其结构是由防护装置[29]、进水口[1]、水泵[30]、燃气轮机[17]、混合室[25]、涡轮[12]、尾喷管[14]和辅助发动机[13]组成，其特征在于发动机的前后两端分别为进水口[1]、尾喷管[14]，防护装置[29]安装在进水口[1]的前端，水泵[30]安装在靠进水口[1]的一端，涡轮[12]安装在靠尾喷管[14]的一端，混合室[25]设置在水泵[30]和涡轮[12]之间并紧靠涡轮[12]，燃气轮机[17]安装在混合室[25]的前面，辅助发动机[13]安装在喷水发动机的后端。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于防护装置[29]由帘状防护栅[2]、传动轮[3]、冲刷喷口[4]构成。其特征在于帘状防护栅[2]安装在进水口[1]上，与传动轮[3]相接，可由传动轮[3]带动其向下移动，冲刷喷口[4]安装在发动机的下面、帘状防护栅[2]的内侧，并通过冲刷管[15]与混合室[25]相接。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于燃烧室[18]安装在水流通道[32]中，喷口[20]指向混合室[25]并与涡轮[21]相接。

4.根据权利要求1或3所述的发动机，其特征在于涡轮[21]固定在涡轮轴[22]一端，涡轮轴[22]的另一端安装有齿轮[23]，涡轮轴[22]安装在轴套[34]内，轴套[34]通过支撑[24]固定在发动机内壁上，传动齿轮[26]、[28]分别安装传动轴[27]的两端，传动齿轮[26]与涡轮轴[22]上的齿轮[23]相接，传动齿轮[28]与套轴[9]上的齿轮[10]相接。

5.根据权利要求1或3所述的发动机，其特征在于发动机内有多个燃烧室，除最底部燃烧室外，其他各个燃烧室的底部设有管道[35]，并通过管道[35]相互贯通，管道[35]最终与通向最底部燃烧室，最底部燃烧室的喷口[20]与燃烧室的内壁底部处于同一水平面或低于燃烧室内壁底部。

6.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于可将燃烧室[18]设置在发动机之外，燃烧后产生的高温高压气体经管道[36]排向置于发动机内的喷口[20]。

7.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于混合室[25]中接有冲刷管[15]，冲刷管[15]与冲刷喷口[4]相接。

8.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于离心叶轮[5]安装在自由动力轴[6]前端，由辅助发动机带动，构成自由动力泵。