CN1153731A

CN1153731A - 螺旋桨式潜水船

Info

Publication number: CN1153731A
Application number: CN 96122141
Authority: CN
Inventors: 冯庆军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1997-07-09

Abstract

本发明是一种舰船潜入水下的新方法。通过使用这种新方法来解决潜艇存在的内部空间狭小、操纵复杂、安全性、造价昂贵等不足之处。其主要技术特征是：将螺旋桨垂直安装在潜水船上，使螺旋桨的轴垂直于水面，正转时产生的推力向下，反转时产生的推力向上。当垂直安装的螺旋桨正转时，就会在螺旋桨上产生一向下的推力，用这个推力来克服潜水船的储备浮力，使其潜入水下。当垂直安装螺旋桨的转速降低或停转时,产生的向下推力减小或消失，潜水船就浮出水面。

Description

螺旋浆式潜水船

本发明是将舰船潜入水下的一种新方法。

17世纪以前，一些国家的科学家和探险者曾多次进行过将船潜入水下行驶的研究和探险。1620年，荷兰物理学家在英国建造了一艘潜水船。船体内由木框架外包牛皮构成，船内装有羊皮囊，向囊内注水，船就潜入水下3至5米的深度，把囊内水排出船外，船便浮出水面。这种潜水船被认为是潜艇的雏形。潜艇潜入水下的工作原理是这样的：在潜艇上设置水柜，当潜艇主水柜注满水时，增加的重量抵消其储备浮力，潜艇就从水面潜入水下，当潜艇利用压缩空气把主水柜里的水排出，重量减轻，储备浮力恢复，潜艇就从水下浮出水面。艇内还设有专门的调整水柜来调整因物质、弹药的消耗和海水密度的改变而引起的潜艇水下状态浮力的变化。艇首、尾部还设有均衡水柜。通过调整水量以消除潜艇在水下可能产生的纵倾。潜艇水下航行时变换航向和深度，是通过操纵方向舵和升降舵来实现的。

螺旋浆是产生推力使飞机或船只航行的一种装置，由螺旋形的浆叶构成，旋转时，浆叶的斜面拨动流体，靠反作用力而产生推力，安装在船尾的螺旋浆，从艉向艏看螺旋浆的浆叶，能看到的一面称“叶面”，另一面就叫“叶背”。

本发明的目的是通过找到一种将舰船潜入水下的新方法，来解决潜艇存在的内部空间狭小、操纵复杂、安全性差、造价昂贵等不足之处。

将舰船潜入水下的新方法就是：将螺旋浆装在同潜艇一样有密封和耐压壳体的潜水船上，使螺旋浆的轴垂直于水面，叶面向上，叶背向下，正转时产生的推力向下，反转时产生的推力向上。当螺旋浆正转时就会在垂直安装的螺旋浆上产生一向下的推力，由公式T＝K_TPN²D⁴得知，在螺旋浆直径D不变的情况下，螺旋浆产生的推力T与螺旋浆转速的平方成正比，随着转速的增加，垂直安装的螺旋浆产生向下的推力越来越大，当这个向下推力足以克服潜水船的储备浮力时，潜水船就潜入水下，当降低螺旋浆的转速或停转时，螺旋浆产生的向下推力减小或消失，不能克服潜水船的储备浮力时，潜水船就浮出水面。通过增降螺旋浆的转速来实现向下推力的变化，从而操纵潜水船在水下运动时的升降。

本发明与现有技术相比具有以下优点和特点：

1、潜艇需设置多组水柜和携带许多高压气瓶，占用艇内的大量空间，造成潜艇内部空间狭小。本发明用垂直安装的螺旋浆来取代潜艇上的下潜和上浮系统，使潜水船不再需要设置多组水柜和携带大量高压气瓶，节省了潜水船内部大量空间。

2、潜艇操纵复杂，下潜和上浮均需多个操纵程序，每个程序又需一定时间才能完成，且在水下受惯性的影响，很难精确地停留在某一深度和指定位置。本发明中潜水船的下潜和上浮可通过增减垂直安装螺旋浆的转速来实现。操纵简单，下潜和上浮均可在短时间内完成。并可通过水平螺旋浆和垂直安装螺旋浆的配合使用，使潜水船轻易停留在指定的深度和位置。

3、潜艇下潜和上浮过程中需不断地向水柜内注水或排水，使浮心不断产生变化，造成潜艇稳定性差。水下发生故障时也易失去上浮能力。使用本发明的潜水船水下状态时和在水上状态时一样，浮心很高，且下潜和上浮过程中浮心不变，不易发生倾覆。在水下发生故障时可通过降低垂直安装螺旋浆的转速甚至停转来迅速上浮至水面，因此安全性好。

4、潜艇对艇上的设备要求条件高，往往需要有二套系统，一套作为应急备用。且需在艇内设置多组水柜和携带许多高压气瓶，使制造工艺复杂，造价昂贵，限制了潜艇的应用范围。使用本发明的潜水船由于安全性能较好，对设备要求条件相对降低，不需要较多的备用系统。且由于不再设置多组水柜和携带高压气瓶，节省了大量原材料，简化了制造工艺，降低了造价。除在军事和海底研究方面潜力较大外，还可在水下打捞、水下救援、旅游等方面得到广泛应用。

螺旋浆式水下打捞潜水船

该船船体为圆桶状，直径2米，长10米，由高强度钢制成的密封耐压船体。排水量25000千克，储备浮力占排水量的40％，即10000千克。尾部螺旋浆推进，将船体两侧各装两个带有导管的螺旋浆，即导管推进器。使螺旋浆的轴垂直于水面，叶面向上，叶背向下。导管推进器中的螺旋浆直径1米，3浆叶，柱推力系数K_T＝0.37。通过装在推进室中的推进电动机电力传动使螺旋浆转动，正转时产生的推力向下，反转时产生的推力向上。推进室固定在钢质悬臂上，悬臂则与船体两侧和底部伸出的钢梁相连并固定。导管推进器产生的向下或向上的推力通过悬臂传递给船体。导管则由船体两侧安装的与导管直径相吻合的方形钢框所固定。方形钢框还保护导管推进器，避免在潜水船靠岸因碰撞而造成的损害。由于潜水船的下潜速度较慢，推力减额很小，可以忽略不计，由公式T＝K_TPN²D⁴得知，当4个垂直安装的导管推进器中的螺旋浆正转时，转速大于2.6米/秒，即每分156转以上时，4个导管推进器产生总的向下推力大干潜水船的储备浮力10000千克，潜水船就潜入水下。当导管推进器中的螺旋浆正转时转速小于156转/分时，产生的向下推力不足以克服潜水船的储备浮力，潜水船就浮出水面。当导管推进器的螺旋浆正转时速度等于156转/分时，可在水下垂直悬停或作水平运动。船体两侧各设一直径0.5米由耐压玻璃制成的观察窗，上部设两个密封舱门，以供人员出入。船上装机械臂或携带潜水员，当发现被打捞物后，由潜水员或机械臂用缆绳将被打捞物系在潜水船的钢质悬臂上，这时导管推进器中的螺旋浆减慢转速，停转甚至反转，使导管推进器上产生的向下推力减小、消失，甚至产生一向上的推力，潜水船利用其储备浮力及螺旋浆反转时产生的向上推力，将被打捞物从水底吊起，由潜水船带往指定地点。

图1：实例螺旋浆式水下打捞潜水船上视图。

图2：实例螺旋浆式水下打捞潜水船侧视图。

图3：实例螺旋浆式水下打捞潜水船前视图。

图4：实例螺旋浆式水下打捞潜水船下视图。

图面说明：

1、装在潜水船船体两侧的导管推进器。

2、导管推进器中的螺旋浆，其轴垂直于水面。

3、固定导管的方形钢框。

4、水密舱门。

5、指挥塔。

6、尾部螺旋浆。

7、装有推进电机的推进室。

8、观察窗。

9、分别与船体和推进室相连的钢质悬臂。

Claims

潜艇潜入水下的工作原理：潜艇上设置水柜，当潜艇主水柜注满水时，增加的重量抵消其储备浮力，潜艇就从水面潜入水下。当潜艇利用压缩空气把主水柜里的水排出，重量减轻，储备浮力恢复，潜艇就从水下浮出水面。

螺旋浆是产生推力使飞机或船只航行的一种装置，安装在船尾的螺旋浆，从艉向艏看螺旋浆的浆叶，能看到的一面称“叶面”，另一面就叫“叶背”。

本发明的特征是：将螺旋浆安装在潜水船上，使螺旋浆的轴垂直于水面，叶面向上，叶背向下，正转时产生的推力向下，反转时产生的推力向上。这样当螺旋浆正转时就会在垂直安装的螺旋浆上产生一向下的推力，随着螺旋浆转速的增加，垂直安装螺旋浆上产生的向下推力越来越大，当这个向下推力足以克服潜水船的储备浮力时，潜水船就潜入水下。当降低螺旋浆的转速或停转时，螺旋浆产生的向下推力减小或消失，不能克服潜水船的储备浮力时，潜水船就浮出水面。