[发明专利]潜艇舰船前置节能提速的无动力贯流式旋桨技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种潜艇舰船前置节能提速的无动力贯流式旋桨技术，尤其是套装在潜艇舰船舱体的球鼻艏外正前部的无动力或辅助动力的贯流式钻头旋桨，其转子桨叶三维超侧弧斜的叶高、叶宽、叶距的延叶造型参量，随30°～1080°后延周角等参量变大而渐增渐大的转子轮体为一体应力的动平衡旋转外廓为半椭球体的转子结构，定子贯流筒连体内设有环设一周喷流口，转换常规潜艇舰船航行正方向上的兴波阻力为反推动力，从而根本上消除兴波阻力的潜艇舰船节能与超速的旋桨技术。

发明背景

目前，公知的潜艇舰船，在航行时前部往往承受巨大的兴波阻力，阻力严重地限制了速度，尤其随航行加速度的提高还要加倍地奢耗单位航程所需的能量……正是由于这些个原因使得航母、核潜艇、军舰、轮船、游轮等无法再度提速，或提速以大幅度提高能耗才能满足些许的“超”速，即便如此，除少数能够行驶在水面减小阻力的快艇之外，最快的船舶的航速也不过是30～40节而已。

发明内容

本发明的目的是：在潜艇舰船舱体正前部的球鼻艏外套装有无动力或辅助动力的贯流式钻头旋桨，以其若干桨叶超侧弧斜的叶高、叶宽、叶距的延叶造型参量，随30°～1080°后延周角渐增渐变，形成三维一体化应力的多桨叶互为加强使之具有整个转子的周向载荷均匀、无振动的结构优势，被动或主动地吸收正方向上的海水而旋转，旋转将海水逐以提高水体即时速度到极致，而最终将巨大阻力转换为经定子贯流筒获得的相应地反向喷水推力，实现潜艇舰船节约单位能耗和倍增航速到60～80节的目的。

本发明的目的是这样实现的：在潜艇舰船舱体的球鼻艏前部外套套设艏球套(套内与球鼻艏整艏相似模配合，而在套外一周塞有若干只随形刚体的楔子与旋桨定子系刚性结合为一体)，艏球套前有环台凸筒，筒与转子内的中心轴(轴末或设转轴变速齿轮组，轮组输出或输入动力而联接到艏球套前部上发电机发电系统和电动机电动系统)轴系游隙扣合，合內装有推力轴承和径向轴承，而转子桨轮母壳按一至若干倍于在公共短轴上对应短轴的等长轴线定型的半椭球(或圆、抛物曲面的半球)曲面截取成半椭球体的桨轮母壳造型，造型曲面上周侧布有八至若干条全等桨叶，自叶零起始线起沿半椭球面旋设其每个单叶一维视侧斜30°～60°，二维旋布在转子桨叶外廓旋转的半椭球曲面内，面内三维立体性超侧弧斜的叶高、叶宽、叶距延叶造型的参量，随30°～1800°后延周角以及“离心率为0.05～1的二次曲线”旋转外廓的半椭球，与“离心率为0.045～0.9的二次曲线”的各系及系列性造型的浆轮母壳半椭球的两支半椭球的二次曲线叠合的y轴坐标绝对值增大而增大。转子体在半椭球体临近公共短轴辅助线处游隙动静配合于横式圆柱筒结构的定子体的贯流筒(顶上或设有定子调浮翼板)中段內，段内为扩延过公共短轴辅助线后后续的贯流筒内环布八至若干个径向喷流口壁并与艏球套体焊或栓联接一体的挑流(环)坎环体，构成与转子水道游隙动静续流的八至若干个喷流(环)口。这样，当潜艇舰船按照常规速度航行运转正常，安装在球鼻艏体艏球套上的无动力旋桨(呈多桨叶互为加强实现周向载荷均匀、无振动整体应力的结构特征，其应力体因桨叶的三维超侧弧斜，随贯流筒过流逐渐渐对被、主动吸收水体加压，不仅具备了“渐增渐大”的通流水道，而且叶高、叶宽、叶距延叶造型的参量还要随30°～1800°后延周角增大而增大，如此，既将潜艇舰船航向上的海水整体贯流被压性分水而来，更因旋浆中循序贯流之水在原本巨大兴波阻力强压之下而使转子被动旋转，所有贯流来水都在转子水力半径值愈来愈大下逐渐获得愈来愈大的即时速度而转换阻力为动力，最后从射流的喷流口处获得与兴波阻力能量级基本相当的反向推力提供了科学性的前提)便可吸收这个航速下本应作用在球鼻艏上的兴波阻力，其相当于在航向上以航速之势“钻”向海水，桨叶因被动地吸收正方向上的海水而旋转，旋转即将海水阻力转换成旋水向后的动力(假如改造目的不是为了提高航速，则动力也可用来发电，发电用去节省原舰船常规螺旋桨的耗能，或予以蓄电储存，而当急需临时提高航速之时，又可以变换发电机功能为电动机或可终止发电机励磁发电而另外启电动机向转子旋转的工作方向施加动力)，这使球鼻艏前方所受的兴波阻力借助旋桨被动的旋转而转换成逐以提高贯流向后水体的在转子水力半径愈来愈大下的即时速度和即时压力，水体随喷流口即时速度的稳定，对喷流(环)口的定子施加与兴波阻力相等的等能量级的压力势能(桨叶前的海水借助潜艇舰船航行的兴波阻力被动流，因海水沿超侧弧斜的桨叶不断地“吸→压”续流，所流接近定子喷水口时兴波阻力被动流便进入贯流筒里，都要受到由桨叶水力半径循序增大而使水体在桨叶末端上的切向速度惯力……水体不断地接力射出喷流口)，经定子喷流口反向喷水施加给潜艇舰船相应地的推动力，力用于在原潜艇舰船稳定的航速标准之下额外地施加推力，当然是具有了原航速基础上约提速20～50％的现实意义，从这个意义上讲，本发明配装后的单位能耗与常规潜艇舰船等速之下的的单位能耗比较节能提高50ヘ80％左右。一个球鼻艏宽为20m的潜艇，配置的旋桨转子中，若桨轮母壳“离心率为0.611的二次曲线”旋转半椭球体与桨叶“离心率为0.735的二次曲线”旋转动平衡旋转外廓半椭球体叠合造型的话，倘在设计148km/h速度之下，其贯流筒被动贯流的水总量约为7500m³/s，如此巨量的喷流水，环射向后于整个潜艇舱体四周，喷流口后的超高速喷射水(速度至少高达41m/s)，喷水在艇体上下左右四面形成“喇叭”流，流“筒”将潜艇体表与高压海水分开的同时又反向作用于海水对喷流口产生巨大推力，而无论潜艇速度快慢和下潜深浅，其被动吸水口面积上的兴波阻力和艇体表面摩擦阻力都必然被转子超效率地转换成了相应大小的喷射势能，势能正功化对应形成了反推潜艇前进的动力。关于所配置本发明旋桨所能转换兴波阻力为动力的创新点，这里尤其形象一点的表述是；安装在潜艇舰船球鼻艏前的旋浆，是巧制了螺旋“尖刃”式顺势剪切的“钻头”，钻头被动或主动地切入到海水的“微阻力墙”之中，并且转子内水流赋有循序必生的转子水力半径下桨叶末端即时速度的蓄势压力极效正功化喷射反推式“钻效”的能力，而决不是象常规螺旋浆那样把那么钝头钝脑的大“舰头”蛮制成球鼻艏的“刀背”式横加蛮力“挤”进海水的“强大阻力墙”里，更何况常规桨叶常常“空转”的有“汽”无力——此为本发明的“旋桨钻头效应”工作原理。