一种高效脉冲水锤式船舶推进器的制造方法
【专利说明】一种高效脉冲水锤式船舶推进器 【技术领域】
[0001] 本发明涉及船舶制造领域，主要应用在各种民用、军用大小型船舶上，尤其适合于 需要超长续航能力且静音的潜艇、航母，也可用于水上娱乐器材。 【【背景技术】】
[0002] 目前用于船舶推进的装置基本上就是螺旋桨或者泵喷式，通过将水向后高速喷出 获得向前运动的反作用力。而无论其结构如何改变，其本质都是一样的，都是水被喷出的瞬 间产生反作用力，而已经被加速到一定速度的向后流出的匀速水流其实已经无法再提供作 用力，即使其携带大量的动能。这就好比路面太滑而导致车轮打滑，有限的滑动摩擦力推动 车辆前进，即使增加发动机马力也无济于事，大部分能量损失在了轮胎与地面的摩擦中。
[0003] 船夫用竹篙撑船时，如果竹篙够长，插到湖底撑船时，船夫会觉得轻松的多；而如 果水太深插不到底，不得不靠向后滑水来获得向前的动力，这显然是船夫不愿意的，因为这 效率低得多。
[0004] 显然，这类推进装置虽然简单，但缺点非常明显：
[0005] 1、能源效率极低，发动机的绝大部分能量都转化成了向后喷出的水的动能，而船 舶自身获得的动能占比极低；
[0006] 2、高速旋转的螺旋桨本身因为水的摩擦力也会损失大量能量；
[0007] 3、高速旋转的螺旋桨还会产生很大的噪音，这给需要静音的设备带来问题，尤其 是潜艇等要求苛刻的设备；
[0008] 4、不利于海洋生态保护，高速旋转的螺旋桨可能致死庞大数量的海洋生物。 【
【发明内容】
】
[0009] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种类似陆地行走的高效脉冲水锤式 船舶推进器。
[0010] 方法是：使用一个或多个巨大的圆筒作为水锤容器，安装在船体吃水线以下的部 位，圆筒容器两端均可作为进水口或出水口，圆筒的轴向与航行方向平行，能被驱动作前后 往复运动；圆筒容器内装有活页，可随着两边的压力差自动闭合或打开。圆筒容器被向前推 动时，活页打开，水可在圆筒内自由流动；而圆筒容器被向后推运动时，活页闭合，圆筒内的 水像个水锤跟随圆筒一起被向后推动，相当于推动一个质量巨大的物体而获得脉冲式的向 前运动的反作用力。
[0011] 有如下优点：
[0012] 1、可以将圆筒容器内水的质量与整个船舶的质量之比设计得尽可能大，极大提升 推进时的效率，减少能源消耗；
[0013] 根据牛顿力学之动量守恒定理，当两个物体之间发生相互力的作用并产生相对运 动（为便于分析，设两物体原来相对于参照系静止，并忽略外力的作用），那么获得的速度 之比与两物体质量之比相反：
[0014] Hi1V1I = Im2V2I gJc I V1Zv21 =Hi2Zm1
[0015] 即质量小的物体将获得较大的速度。
[0016] 那么获得的动能之比也与两物体的质量之比相反：
[0017]
【主权项】
1. 一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：使用一个或多个巨大的圆筒作为水 锤容器，安装在船体吃水线以下的部位，圆筒容器两端均可作为进水口或出水口，圆筒的中 心轴线与航行方向平行，能被驱动作前后往复运动；圆筒内装有活页，可随着其两边的压力 差自动闭合或打开；圆筒被向前推动时，活页打开，水可在圆筒内自由流动；而圆筒被向后 推动时，活页闭合，圆筒内的水锤跟随圆筒一起被向后推动，相当于推动一个巨大质量的物 体而获得脉冲式的反作用力推动船舶前进。
2. 根据权利要求1所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：使用一个或 多个巨大的圆筒，作为水锤容器，安装在船体吃水线以下的部位，圆筒容器两端均可作为进 水口或出水口，圆筒容器的中心轴线与航行方向平行，能被驱动作前后往复运动。
3. 根据权利要求1所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：圆筒内装有 活页，随着两边的压力差自动闭合或打开。
4. 根据权利要求3所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：圆筒被向前 推动时，活页打开，水可在圆筒内自由流动；而圆筒被向后推动时，活页闭合，圆筒内的水锤 跟随圆筒一起被向后推动，相当于推动一个巨大质量的物体而获得脉冲式的反作用力推动 船舶前进。
5. 根据权利要求2所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：使用多个圆 筒容器时，每个圆筒容器单独灵活配置其相对运动相位，根据需要切换为同步或异步，以选 择高效率或低振动。
6. 根据权利要求3所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：设有活页控 制装置，在圆筒容器前进或后退时切换活页的开、合逻辑，用于切换船舶受力方向，达到控 制船舶前进或者后退的目的。
7. 根据权利要求2所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：将圆筒容器 相对于船体的往复运动设计成类似于弹簧振子或者内燃机活塞的运动，有利于圆筒容器本 身运动动能的反复利用，而不至于硬性碰撞造成能量损失并产生噪音。
8. 根据权利要求1所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：根据脉冲水 锤式推进器原理，其本质是脉冲式推动水锤产生反作用力，因此也可使用相对于船体固定 的圆筒容器，而使用内置于圆筒中的相对较短冲程的活塞做往复运动来脉冲式推动水锤。 但因为推进过程中水锤的质量变化可能会使效率有所下降。
9. 根据权利要求1所述的一种高效脉冲水锤式船舶推进器，其特征在于：如果结构允 许，还可将圆筒容器内置于船身内部，而留出进水口和出水口，目的是减少与水的接触面积 而减少摩擦阻力。
【专利摘要】本发明提供了一种高效脉冲水锤式船舶推进器，方法是使用一个或多个巨大的圆筒作为水锤容器，安装在船体吃水线以下的部位，可被驱动作往复运动；圆筒内装有活页，可随着其两边的压力差自动闭合或打开；通过控制活页，可切换为向前或向后推动水锤而获得脉冲式的后退或前进的动力。特别是很容易获得高的启动加速度和效率，非常适合需要远程续航的大型民用、军用水面舰艇或者潜艇；且容易产生强大的前进冲击力，也适合破冰船与撞击型军用船只；因水锤容器闭合时相当于增加了船体总质量，抗风浪能力及稳定性也大幅提高。
【IPC分类】B63H19-00
【公开号】CN104648646
【申请号】CN201310593704
【发明人】李先虎
【申请人】李先虎
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日