[发明专利]一种多螺旋通道环形超导磁流体推进器

说明书

一种多螺旋通道环形超导磁流体推进器，其多个切向进‑切向出的单螺旋通道超导磁流体推进单元(1)沿水下航行器壳体(4)的纵向分层、沿水下航行器壳体(4)的圆周方向均布在水下航行器壳体(4)的外表面或内表面。单螺旋通道超导磁流体推进单元(1)由一个螺管超导磁体(1‑1)和一个切向进‑切向出的螺旋通道(1‑2)组成，与一个进水管(2)和一个出水管(3)相连接，海水沿进水管(2)切向流入螺旋通道(1‑2)，沿出水管(3)切向流出螺旋通道(1‑2)。每层的超导磁流体推进单元(1)的螺管超导磁体(1‑1)沿圆周均布，形成闭合磁路，磁力线闭合在每层单螺旋通道超导磁流体推进单元内部。

技术领域

本发明涉及一种超导磁流体推进器。

背景技术

螺旋通道超导磁流体推进器采用螺管超导磁体和螺旋通道，螺管超导磁体可实现大磁场空间内的高磁场，螺旋通道提高了电磁力的有效作用长度，进而提高了推进效率和推力密度，是目前研究最多、最接近实用化的磁流体推进器。

图1为传统轴向进-轴向出的单螺旋通道超导磁流体推进器，主要由螺管超导磁体和轴向进-轴向出的螺旋通道组成，轴向进-轴向出的螺旋通道水平穿过螺管超导磁体的磁孔。螺管超导磁体主要由真空容器1和超导线圈2组成，产生轴向磁场B。轴向进-轴向出的螺旋通道主要由圆筒形外电极3，导流器4，绝缘壁5，整流器6，螺旋叶片7，圆柱内电极8组成。外接电源后，在内电极8和外电极3之间的环形海水空间产生径向电场、电流密度为J，电流沿径向流动；轴向磁场B和径向电场相互作用产生圆周方向的电磁力F，推动海水沿螺旋叶片7流动且静压逐渐增大。导流器4将进口轴向来流转变为螺旋流动，整流器6将螺旋流动转变为出口轴向流动。螺管超导磁体能实现大磁场空间内的强磁场，同时在磁体外周也不可避免地产生较大的漏磁场，对外周电磁设备产生不良影响，且影响磁流体推进船舶的磁隐身性能。图2为单螺旋通道超导磁流体推进器螺管超导磁体RZ平面的磁力线分布，其中R为径向、Z为轴向。可以看出，磁力线穿过磁场空间1经过外周空间闭合，超导线圈2的外周漏磁大。

为此，出现了多螺旋通道超导磁流体推进器，即多个轴向进-轴向出的单螺旋通道超导磁流体推进器沿圆周排列，多个螺管超导磁体的磁力线首尾连接，形成闭合磁路，大大削弱了螺管超导磁体的外周漏磁场。图3是六螺旋通道超导磁流体推进器，推进器1-1、1-2、1-3的螺管超导磁体的磁场方向与推进器1-4、1-5、1-6的螺管超导磁体的磁场方向相反，形成闭合磁路；推进器1-1、1-2、1-3的轴向进-轴向出的螺旋通道直接通过连接管路4组成一个支路，推进器1-4、1-5、1-6的轴向进-轴向出的螺旋通道直接通过连接管路4组成另一个支路，海水在进口2分为两路，分别沿两个支路流动，在出口3又汇聚为一路、轴向流出。图3所示的多螺旋通道超导磁流体推进器的布置方式需占用庞大的空间，且其进口2和出口3须与船舶行进方向、即船体纵向平行，不利于推进器和船体的协同布置。

此外，对于图1和图3所示的轴向进-轴向出的单螺旋通道，电磁力为圆周方向、即在电磁力作用区域海水沿螺旋叶片做螺旋流动，而海水是轴向进入、轴向流出螺旋通道，虽然在导流器和整流器的作用下能够进行轴向流动和螺旋流动相互间的平滑转化、大大降低局部阻力损失，但导流器和整流器具有三维空间结构，结构复杂，导流器和整流器所在流动区域的局部阻力损失仍然很大。

发明内容