CN117485535A - 一种航海发动机及船舶系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航海发动机领域，提供了一种航海发动机及船舶系统，包括外壳，外壳一端开设有进水口，另一端开设有出水口，外壳内部设置有多个桨叶；本发明通过在圆台状的外壳中加入驱动力，由于进水口尺寸大于出水口，因此航海发动机采用粗端进水，细端出水，中间使用多级桨叶驱动水流，根据驱动水的速度与管道半径的平方成反比这一原理，可以在细的出口端获得比进口端更大的水速，通过在与之相适应的大型船舶上的应用，从而达到大幅提高船速的目的。

Description

一种航海发动机及船舶系统
技术领域
本发明属于航海发动机领域，具体地说是一种航海发动机及船舶系统。
背景技术
大型远洋船舶的航行速度一般是20节左右，约37公里/小时，最高时速也只有33节，约55公里/小时，相对于几千甚至上万公里的大洋远航，航行速度显得太慢。
现有技术中存在如下问题：
1、现有大型船舶大多只有一组驱动动力，驱动做功受限；
2、现有大型船舶向后驱动海水而获得前进的动力，驱动的水速较慢；
3、相对于船的质量，单位时间向后驱动的水的质量有限；
4、船舶在行驶中转向主要靠船舵转向，是一种比较被动的转向方式，转弯时水对舵以及船体形成较大压力，不利于船舶转向；
5、现有船舶一般都采用“V”型尖底式设计，上宽下尖，不利于船舶在水面上的稳定和抗风浪能力，前进及转向都采用劈水式，要破坏下层水体，易形成涡流，阻力更大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种航海发动机及船舶系统，以解决现有技术中大型船舶大多只有一组驱动动力，驱动做功受限等问题，从而达到大幅提高船速的目的。
一种航海发动机及船舶系统，包括外壳，所述外壳一端开设有进水口，另一端开设有出水口，所述外壳内部设置有多个桨叶。
优选的，所述进水口尺寸大于出水口。
优选的，所述桨叶通过马达驱动。
优选的，相邻所述桨叶之间设置有多个导流片，相邻导流片之间形成导流槽。
优选的，所述外壳靠近进水口一侧固定连接有防异物网罩。
一种船舶系统，所述船舶的形状为“凵”字形，所述船舶由船首、船体和船尾组成，所述船舶底部开设有动力涵道，用于安装航海发动机，所述航海发动机间隔安装在所述动力涵道内。
优选的，所述动力涵道为前转向动力涵道，所述前转向动力涵道的数量为两条，两条所述前转向动力涵道横向设置在所述船首底部。
优选的，所述动力涵道为前进驱动动力涵道，所述前进驱动动力涵道的数量为两条，两条所述前进驱动动力涵道贯穿设置在所述船体底部左右两侧。
优选的，所述动力涵道为后转向动力涵道，所述后转向动力涵道的数量为两条，两条所述后转向动力涵道横向设置在所述船尾底部。
优选的，所述船首的形状为楔形。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在圆台状的外壳中加入驱动力，由于进水口尺寸大于出水口，因此航海发动机采用粗端进水，细端出水，中间使用多级桨叶驱动水流，根据驱动水的速度与管道半径的平方成反比这一原理，可以在细的出口端获得比进口端更大的水速，通过在与之相适应的大型船舶上的应用，从而达到大幅提高船速的目的。
2、本发明通过在船体下部左右两侧贯穿设置前进动力涵道，动力涵道为向下开口的无底边涵道，便于海水的流动，航海发动机间隔安装在动力涵道中，避免了发动机之间水流的相互扰动，数量众多的航海发动机相当于高速列车的驱动轮，驱动船舶快速前进。
附图说明
图1为本发明的航海发动机结构示意图；
图2为本发明的桨叶结构示意图；
图3为本发明的导流片结构示意图；
图4为本发明的船舶俯视图；
图5为本发明的船体正视图；
图6为本发明的船舶侧视图；
图7为本发明的船首正视图；
图8为本发明的船尾正视图；
图9为本发明的航海发动机原理图。
图中：
1、外壳；11、进水口；12、出水口；14、防异物网罩；2、马达；21、桨叶；3、导流片；31、导流槽；41、船首；42、船体；43、船尾；51、前转向动力涵道；52、前进驱动动力涵道；53、后转向动力涵道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例一：如附图1至附图3所示：本发明提供一种航海发动机及船舶系统，包括外壳1，外壳1一端开设有进水口11，另一端开设有出水口12，进水口11尺寸大于出水口12，外壳1内部设置有多个桨叶21，桨叶21通过马达2驱动，桨叶21采用船桨桨叶模式，由马达2动力驱动，马达2输出功率逐级增强，对水流逐级加速。
相邻桨叶21之间设置有多个导流片3，相邻导流片3之间形成导流槽31，桨叶21之间设置导流槽31，使发动机的水流尽量沿直线导流到下一桨叶21，避免水流的相互扰动形成涡流。
外壳1靠近进水口11一侧固定连接有防异物网罩14，避免异物进入发动机。
如附图9所示，外壳1为空心圆台体，水流过这一空心圆台体，进口端为圆台体粗端，速度为v1，出口端为细端，速度为v2，R和r分别为粗端及细端半径。
同一时间t内流过进口端的水量为：πR2·v1·t；
同一时间t内流过出口端的水量为：πr2·v2·t；
二者为等量关系，则有：πR2·v1·t＝πr2·v2·t；
则：πR2·v1＝πr2·v2；
由此可见，流过圆台外壳的水速与半径的平方成反比，如果进口端管径是出口端管径的2倍，则出口端水速是进口端水速的4倍。
通过在圆台状的外壳中加入驱动力，由于进水口11尺寸大于出水口12，因此航海发动机采用粗端进水，细端出水，中间使用多级桨叶21驱动水流，优选为三级桨叶21，根据驱动水的速度与管道半径的平方成反比这一原理，可以在细的出口端获得比进口端更大的水速，通过在与之相适应的大型船舶上的应用，从而达到大幅提高船速的目的。
实施例二：如附图4至附图8所示：一种船舶系统，船舶的形状为“凵”字形，船体42采用平底的“凵”型设计，使船体42转向阻力更小，更易于转向，另外也使船更加稳定，增强抗风浪能力，船舶由船首41、船体42和船尾43组成，船舶底部开设有动力涵道，用于安装航海发动机，航海发动机间隔安装在动力涵道内。
由上可知，通过采用平底压水式模式，不破坏下层水体，不会或较小形成涡流，阻力更小。
动力涵道为前转向动力涵道51，前转向动力涵道51的数量为两条，两条前转向动力涵道51横向设置在船首41底部。
动力涵道为前进驱动动力涵道52，前进驱动动力涵道52的数量为两条，两条前进驱动动力涵道52贯穿设置在船体42底部左右两侧。
动力涵道为后转向动力涵道53，后转向动力涵道53的数量为两条，两条后转向动力涵道53横向设置在船尾43底部。
在船体42下部左右两侧贯穿设置前进动力涵道，动力涵道为向下开口的无底边涵道，便于海水的流动。航海发动机间隔安装在动力涵道中，避免了发动机之间水流的相互扰动，数量众多的航海发动机相当于高速列车的驱动轮，驱动船舶快速前进。
在船首41、船尾43下部各横向设置两个转向动力涵道，在涵道中安装相反方向的两组航海发动机，一组负责左转，一组负责右转。
船首41的形状为楔形，使船在前进时产生压水上浮效应，增大船的浮力。
船速提高原理：P船＝m船·v船，P水＝m水·v水·n，其中，P代表动量，m代表质量，v代表速度，n代表动力台数；
根据动量守恒定律，有：P船＝P水；
则有：m船·v船＝m水·v水·n；
可得，
由上可知，船的质量是一定的，要使船速提高，可以通过提高m水，v水，n三个变量来实现，要获得更大的船速，可以：
1、增加航海发动机的台数n，同时通过增加动力台数来增加驱动水的质量m水；
2、增加发动机向后的驱水速度v水。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种航海发动机，其特征在于，包括：
外壳(1)，所述外壳(1)一端开设有进水口(11)，另一端开设有出水口(12)，所述外壳(1)内部设置有多个桨叶(21)。
2.如权利要求1所述一种航海发动机，其特征在于：所述进水口(11)尺寸大于出水口(12)。
3.如权利要求1所述一种航海发动机，其特征在于：所述桨叶(21)通过马达(2)驱动。
4.如权利要求1所述一种航海发动机，其特征在于：相邻所述桨叶(21)之间设置有多个导流片(3)，相邻导流片(3)之间形成导流槽(31)。
5.如权利要求1所述一种航海发动机，其特征在于：所述外壳(1)靠近进水口(11)一侧固定连接有防异物网罩(14)。
6.一种船舶系统，包括权利要求1-5任意一项所述的航海发动机，其特征在于：所述船舶的形状为“凵”字形，所述船舶由船首(41)、船体(42)和船尾(43)组成，所述船舶底部开设有动力涵道，用于安装航海发动机，所述航海发动机间隔安装在所述动力涵道内。
7.如权利要求6所述一种船舶系统，其特征在于：所述动力涵道为前转向动力涵道(51)，所述前转向动力涵道(51)的数量为两条，两条所述前转向动力涵道(51)横向设置在所述船首(41)底部。
8.如权利要求6所述一种船舶系统，其特征在于：所述动力涵道为前进驱动动力涵道(52)，所述前进驱动动力涵道(52)的数量为两条，两条所述前进驱动动力涵道(52)贯穿设置在所述船体(42)底部左右两侧。
9.如权利要求6所述一种船舶系统，其特征在于：所述动力涵道为后转向动力涵道(53)，所述后转向动力涵道(53)的数量为两条，两条所述后转向动力涵道(53)横向设置在所述船尾(43)底部。
10.如权利要求6所述一种船舶系统，其特征在于：所述船首(41)的形状为楔形。
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