[发明专利]一种水面船只的动力装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体为一种水面船只的动力装置。

背景技术

目前，水面船只主要采用燃气轮机作为动力装置。燃气轮机在工作时，燃烧室内进行的是等压燃烧，产生高温高压燃气带动涡轮高速旋转，涡轮通过减压器轴带动螺旋桨向外输出可用功。采用燃气轮机作为动力装置的主要问题在于：燃烧室内进行的等压燃烧，燃烧热效率不高，一般燃气轮机的热循环效率为27％；采用螺旋桨作为推进器，水流的运动方向与螺旋桨轴成一定倾角，水流的速度可以分解为一个向后的轴向速度和垂直于轴线的周向速度，而周向速度不能产生轴向的反推力，使得螺旋桨对水的做功并不能完全转化为有效推力；此外，，当螺旋桨的转速较高时，容易发生空泡现象，使螺旋桨的推进效率显著下降。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有水面船只采用燃气轮机作为动力装置中出现的热循环效率不高，功率有限的问题，本发明提出了采用脉动射流发动机作为水面船只的动力装置，其工作原理是发动机产生的爆震波将其传播方向上的流体高速排出，以此获得反推力对外做功。

技术方案

本发明采用的技术方案为：

所述一种水面船只的动力装置，包括有脉冲爆震管，其特征在于：还包括有发动机斜管体，发动机斜管体分为倾斜段和出口段，倾斜段和出口段之间有弯折；发动机斜管体倾斜段端口与脉冲爆震管出口采用法兰同轴连接，在倾斜段管壁上装有压力探针；在发动机斜管体倾斜段管壁上还开有带闭合装置的可控进水口，闭合装置与压力探针之间串联有信号处理系统和舵机，当压力探针测得压力大于信号处理系统的压力设定值时，信号处理系统控制舵机驱动闭合装置闭合可控进水口，当压力探针测得压力不大于信号处理系统的压力设定值时，信号处理系统控制舵机驱动闭合装置打开可控进水口；可控进水口在发动机斜管体出口段横截面所在平面上的投影面积至少为发动机斜管体出口段端口面积的50％；所述水面船只的动力装置工作时，发动机斜管体的出口段处于水面以下，可控进水口处于水面以下。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：发动机斜管体倾斜段与出口段的弯折角度为15°-60°。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：信号处理系统的压力设定值为2MPa-5MPa。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：脉冲爆震管的点火装置位于脉冲爆震管上部管壁，脉冲爆震管中装有爆震增强装置，当燃烧波传至发动机斜管体倾斜段管口时，燃烧波已经转变为爆震波；脉冲爆震管的燃料进口与燃料电磁阀之间的管道中装有防回火装置、氧化剂进口与氧化剂电磁阀之间的管道中装有防回火装置、隔离气进口与隔离气电磁阀之间的管道中装有防回火装置。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：脉冲爆震管的工作频率不大于20Hz。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：脉冲爆震管的工作频率为15Hz。

所述一种水面船只的动力装置的优选方案，其特征在于：发动机斜管体的出口段在工作时处于水平状态，可控进水口的进水方向与船只的前进方向相反。

有益效果

本发明采用脉动射流发动机作为水面船只的动力装置，发动机内燃烧产生的爆震波以每秒2000米左右的速度在可燃气中传播，能产生极高的增压比(15～55倍)和燃气温度(大于2800K)。当高温、高压、高速燃气和爆震波推动流体从脉动射流发动机排出时就会产生推力。由于爆震波传播速度极快，其后的燃烧过程接近等容燃烧过程，其热循环效率可高达49％，远远高于常规燃气轮机等压燃烧的热循环效率(27％)。脉动射流发动机作为动力装置，无需螺旋桨的转化做功，采用喷射式推进，发动机对水的做功即为有效做功，没有因为周向速度而引起的能量损失。由于没有使用螺旋桨，因此也不会产生空泡现象，减少了发动机的故障发生率。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：电磁阀和点火器的控制时序图；

图3：压力探针采集的压力波形图；

其中，1、燃料电磁阀；2、防回火网；3、氧化剂电磁阀；4、隔离气电磁阀；5、点火器；6、爆震增强装置；7、爆震管；8、压力探针；9、发动机斜管体；10、可控进水口；11、舵机；12、信号处理系统；13、法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明。

实施例：

本实施例所述的一种水面船只的动力装置包括有脉冲爆震管7和发动机斜管体9。