[发明专利]高速节能气隔舰

说明书

(1)技术领域

本发明-<高速节能气隔舰>属舰艇技术领域，它是一种将<气隔船>的基本原理和船体基本结构用于舰体的，有多道纵向大梁的，装有喷气式发动机的，每个螺旋桨轴上安装双层螺旋桨的，无顶凸，无底肋，无舰舵的新型军舰。它在极大限度地减小水阻力的同时，又合理地使用动力，不仅把军舰的最高航速提到极限，而且十分显著地减少能耗，破解了该领域内至今未能被破解的一大世界难题，另外它还充分地利用了水浮力，完全发挥舰体载重量大的优势，且结构整体刚度大，强度高，抗浪折能力强，适用范围广，能满足现代化战斗任务要求。

(2)背景技术

现有的各种军舰，水面以下的舰体表面直接与水接触面积很大，受的水阻力是空气阻力的很多倍。根据运动学的基本原理，只有动力大于阻力时，军舰才会加速航行。军舰航行中的动力由螺旋桨的推水力和军舰惯性力构成。螺旋桨推水力的大小是由发动机消耗能量的多少来确定的，两者之间呈代数级数关系，而阻力的大小与速度平方值的大小成正比，两者之间呈几何级数关系。由于发动机消耗能量数与阻力值不在同一级数关系上，且因速度的增加，级差甚大，要获得一点点提速，必须消耗大量的能量，所以既要军舰以极大限度地高速航行的同时，又要军舰极大限度地节能，就成为至今未能被破解的一大世界难题。

军舰航速越高，惯性力越大，推水力越小。当螺旋桨有效推水距离和螺旋桨转速的乘积等于军舰的航速时，螺旋桨推水效用系数为零，只有两者的乘积大于军舰的航速时，螺旋桨才能获得推水力，所以军舰以最高航速航行时，军舰惯性力是主要动力，其推水力只起到维持军舰高航速航行的次要作用，此时发动机转速最高，能量消耗最大，因螺旋桨推水效用系数极低，所以绝大部分能耗都百百地浪费掉了，且对海洋造成了严重危害。

现有传统研究观念是，一方面采用尖首流线面舰体，以减小水阻力，另一方面加大动力装置功率，以提高航速。因水阻力再也减不下来，以至于不惜采用几万，乃至几十万马力的大功率发动机，使大型运输舰、护卫舰、驱逐舰、巡洋舰的最高航速接近40节，使航空母舰的最高航速超过30节。我国现有最先进的171号新型防空驱逐舰采用柴燃联合动力，最大输出功率近80000马力，最高航速达29节，我国未来177号新型防空驱逐舰采用全燃联合动力，最大输出功率约100000马力，最高航速为32节，这比以往的军舰有了很大的进步，但与外国技术先进的现代化军舰相比，还有一定的差距。主要原因是，除了水面以下的舰体表面直接与水接触面积大，受水阻力大外，还有承受占总水阻力约25％的顶凸，承受占总水阻力近10％的两道底肋和承受较大水阻力的舰舵，另外就是我国动力装置的研制还不能满足新型军舰要求，用于大型军舰还遥遥无期，作为171号新型防空驱逐舰主机的燃气轮机，只能进口，不但昂贵，还得承受一定的风险(见2007年8月号《舰载武器》刊登的中国海军171号新型防空驱逐舰两视图和中国海军未来177号新型防空驱逐舰设想图，及《中国新型防空驱逐舰发展浅析》一文)。至今世界上还没有一种既高速，又节能的军舰出现，破解这一世界难题。

(3)发明技术

本发明技术排除现有军舰理念的影响，突破传统研究观念的束缚，解放思想，开创新路，尊重科学，大胆改革，从舰体表面直接与流体接触面积的大小及流体密度的大小上入手，合理地使用动力，在极大限度地减小阻力的同时，又极大限度地减少能耗，采取以下技术方案：

1.将<气隔船>的发明技术(公开号：CN 101353079A)的基本原理和船体基本结构用于舰体，不另外增加动力，完全靠军舰自身航速，用斜通管和输气带不断地将舰首前的部分高压空气自动地送入舰底，形成舰底空气层、舰壁滚动气泡层和舰尾旋流气泡层，用舰底空气层、舰壁滚动气泡层和舰尾旋流气泡层把85％左右的水面以下舰体表面与水隔离，使舰首水体正压力与输气带滚筒轴承摩擦力和输气带与空气及水摩擦力相当，变舰底与水流摩擦力为舰底与空气摩擦力，变舰壁与水流滑动摩擦力为舰壁与气泡滚动摩擦力，变舰尾与水体旋流后拽力为舰尾与气泡旋流后拽力，从而大大地减小了水阻力，又因舰底空气层、舰壁滚动气泡层和舰尾旋流气泡层都很薄，舰体吃水深度变化极小，所以充分地利用了水浮力。

2.取消粗大的舰首顶凸，或适当减小舰首顶凸直径，使舰首顶凸的水阻力消除或减小。

3.取消舰底两个加劲肋，采用多道纵向大梁和增加底板厚度来保证舰体的结构整体刚度和强度，防止舰体浪折，并使舰底水阻力减小。