[发明专利]一种双椭球冠螺旋桨对称前置的潜艇舰船超空泡技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种双椭球冠螺旋桨对称前置的潜艇舰船超空泡技术，是没计套装在潜艇舰船舱体的球鼻艏外正前部的轴输入动力和利用阻力势能正功化助力的双椭球冠体螺旋桨，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。尤其是双螺旋桨全对称在潜艇(舰船)前部加装的贯流式钻头桨叶，为一体应力的动平衡旋转外廓半椭球体的转子结构，定子外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达超空泡水准的螺旋桨技术，构成超强刚体的“椭球冠体”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有限，因其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。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，还有强烈地冲击波以及桨叶表层的腐蚀等问题；综观现行舰艇技术现状，在航行时前部往往承受巨大的兴波阻力(大家都知道，物体在水中的阻力是空气中的800倍)，致使匹配功率的三次方与速度成正比例关系，是阻力严重地限制了速度，尤其是随航行加速度的提高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”速需求，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。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；俄罗斯曾经的“风暴”级空泡鱼雷的水下航速也不过300节。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，于是周围海水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1.5万马力喷射式推进，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