[发明专利]一种潜艇舰船前置贯流式螺旋桨技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种潜艇舰船前置贯流式螺旋桨技术，尤其是在潜艇(舰船)前部加装贯流式钻头螺旋桨，转子桨叶三维超侧弧斜30°～720°及叶高、叶宽、叶距渐变的结经浆轮母壳和转子轮体为一体应力超强刚体的“椭球冠体”动平衡旋转外廓的转子结构，定子贯流筒空泡盘臂以伞状喷射生成潜艇舰船周身的超低(负)压半椭球超超空泡区，区或用橡胶碳纤维气囊填充，以大部消除常规舰船兴波阻力而形成潜艇舰船(尤其是潜艇)超速航行并节能大半牵引动力的潜艇舰船节能与超速的螺旋桨技术。

发明背景

目前，公知的潜艇舰船的螺旋桨，都是后置式，所设计的螺旋桨吸水截面平而小。由于安装螺旋桨都在艇艉，其航速都会受到螺旋桨吸水产生的低压低过海水的饱和压力都会产生空泡效应而无力再度提速的限制。这种空泡效应不仅会使水流发生畸变，使桨叶产生空转、振动和冲击、降低桨叶的推进效能，还有强烈地冲击波、桨叶表层的腐蚀等问题；综观现行舰艇技术现状，即使是采用了泵喷射推进器超空泡原理成功开发的超空泡鱼雷，最高航速仅仅200-300节，尤其十分脆弱的空泡安全问题使这种技术很难应用在一般舰艇上(据说我国利用喷水磁流体动力的常规潜艇的潜艇最高理论航速仅为150节，实际航速只有100节)。而对于常规潜艇而言，更为严重的是它在航行中的螺旋浆空泡现象，当桨叶入口处的局部压力降到水温对应的饱和压力时，水就开始汽化产生许多汽泡，汽泡被带入桨轮的高压区时，汽泡中的蒸汽受压而急剧凝结，于是周围液体以极高速度冲向汽泡原来占有的空间，产生强烈的每秒钟成千上万次的每次上千兆帕级的水冲击，任何材质的桨叶都无法承受得了致使桨叶损伤——如果不能彻底消除桨叶间汽泡产生的问题就决不会有进一步的舰艇大幅提速可能……当然所产生的尾迹和噪声更会暴露潜艇的位置。另一方面，就是效率低，即螺旋桨以桨叶前后压力差产生推力过程中，必然在艇艉与螺旋桨前部之间的超低压水区作用艉舱体的负压而部分地抵消舰艇前进的动力(假若艉舱壁平面度足够的话)，这种动力抵消率会随螺旋桨与艉舱壁平面的距离值和桨叶旋转半径值大小成反比；动力合成之后，又要“二次性”地克服舰艇前部巨大的切向阻力和随速度增高而大幅度倍增的艇体后方的粘滞阻力……正是这个“三重阻力”的原因才使得“近30万匹马力螺旋桨推动的‘尼米兹’级航母最大航速还不到40节”、“‘特拉法尔加’级是英国第三代攻击核潜艇，总功率1.5马力喷射式推进，水下最高航速才32节”、“俄国的‘阿尔法’级核动力攻击型潜艇的诞生的世界潜艇最大的水下航速才45节”，低速的原因很大程度上都与螺旋浆后置和随设计航速提高后的“三重阻力”会呈几何级倍增的趋势限速所致，可以说全世界航海船舶所耗能源的50％以上浪费率和在极限速度航行所耗能源的80～90％成为无效之功以及无法进一步突破极限速度的原因，都是“螺旋桨后置”和“三重阻力”问题再也找不到优化设计空间所造成的！

发明内容

本发明的目的是：在潜艇舰船前部加装贯流式钻头螺旋桨，实现桨叶、桨体三维混一制成一体化超侧弧斜的叶高、叶宽、叶距呈30°～720°渐变而成的转子结构，多桨叶互为加强实现周向整转子载荷均匀、无振动、辐射噪声低的同时，又要在超速之下杜绝螺旋桨空转、汽泡等产生，在此前提之下尽量提高或倍增各桨叶的贯流式轮周功率，全面杜绝“螺旋浆后置”和“三重阻力”所带来的缺陷而以前置螺旋桨吸水方向的“钻头效应”强大的牵引力既同此消除前述缺陷，又使水面舰艇提高50％左右的航速，使水下潜艇的水下速度达120～300节的潜艇正常航速，制导鱼雷的水下速度争取660节或水下超音速，尤其同时实现航、潜舰艇航行的50～90％节能，从而创立前置螺旋桨贯流筒、空泡盘臂产生伞状啧射流获得艇舰牵引动力过程中形成的椭圆层流“超超空液泡”内消除艇舰兴波阻力的超速航行“钻头效应”理论。与此相配套，钻头贯流式螺旋浆外设置的护壳方向舵，在打开其壳后，左右两分体转轴向后作为潜艇舰船的预备侧转方向舵，舵在大角度转向用作“气囊诱艇”，进一步提高舰艇机动性和始终饱有“二次打击”的生存能力。