[发明专利]一种高效静音的水面或水下驱动技术

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种高效、静音的水面或水下驱动技术，可用于船舶、舰艇、潜艇或鱼雷等各类水面或水下运动物体或工具的驱动技术。

背景技术

目前进入应用阶段的船舶推进技术主要是喷水推进，螺旋桨推进，容积式液压泵喷水推进等。螺旋桨推进的主要不足在于效率不高、高速转动产生气蚀，导致噪声和振动、当功率密度大于1.8MW/m*m时将崩溃，此外，船舶返航时需要进行大转弯掉头操作，螺旋桨还容易被海草、渔网等缠绕。喷水推进在船舶高速航行阶段效率高于螺旋桨，但其结构复杂，航行中产生的空气辐射噪声较高，进水口容易堵塞，而且在转弯时会丧失推力，在低速航行阶段效率较低。不论是喷水推进技术抑或是螺旋桨推进技术都无法解决当今世界潜艇及水下航行器的噪声问题。大多数水下航行器的推进技术采用提高螺旋浆的加工精度和采用轴流泵推进代替螺旋桨推进来降低其在航行中的噪声。基于这两种推进技术的结构局限及其工作原理，均采用置于潜艇舱外的外悬式安装，为达到精确制导的降噪问题都未得到彻底解决。随着水压传动技术的发展，以水为介质的容积式液压泵的技术取得了一定的突破，为容积式液压泵喷水推进技术的应用奠定了基础。但容积式液压泵喷水推进又有以下的一些问题限制其有效应用，1）润滑与腐蚀问题。为了保证容积泵的正常工作，需要不断的对个摩擦部件进行润滑，对液压泵来讲，这是一个不成问题的问题，但对于用于喷水的容积泵，尤其是在海水中使用，则是一个有待解决的问题。2) 污染与空吸、气蚀问题。容积式液压泵的高效在于其密封良好，由于水下的水草、污物泥沙等，如果滤网较大，很难保证泵的密封性能；反之，如果滤网较小，则容易引起空吸和气蚀现象。3) 泄露问题。由于海水的腐蚀，泥沙的摩擦、气蚀等很容易损毁容积泵的密封性能，从而造成泄露，极大地降低其容积效率。4) 疲劳破坏问题。5）制造，加工与维修问题等^[1,2,3]。

发明内容

为了克服螺旋桨推进效率低，噪音高；喷水推进在低速阶段效率低，进水口易堵塞，结构复杂的不足；以及液压泵喷水推进存在的润滑、腐蚀及泄露等问题。本发明专利提供一种新型船舶推进装置，该推进装置具有低噪音，低振动，效率高，结构简单，不易产生堵塞，机动性高等优势。

本发明的核心在于由空压机或高蒸汽体发生器产生高压气体或蒸汽，并将高压气体或蒸汽储存在高压容器中；然后通过控制推进气囊与高压容器或低压容器/冷凝器相连，从而对推进气囊进行充气或放气控制；当推进气囊与高压容器相通时，推进气囊充气，体积增大，由于推进气囊被安置在没与水中的导流管内部，当推进气囊充气时，导流管中的水将被排出导流管外，形成射流，通过控制导流管两端的阀门的启闭，可以对导流管射流的方向进行控制，从而推动船体运动。相反，当推进气囊与低压容器/冷凝器相通时，推进气囊放气，气囊体积缩小，通过控制导流管两端的阀门，可以对导流管内部进行充水，准备用以下一次的射流。

本发明专利所采用的技术方案是：包括六种可供选择的结构：

结构一（图1）：包括内燃机（1）、空压机（2）、高压储气罐进气阀（3）、低压储气罐（4）、排气阀（5）、高压储气罐（6）、进气阀（7）、推进气囊（8）、导流管（9）、进出水阀（10）（11）、水冲压喷射子系统控制阀（12）、水冲压喷射子系统（13）、滤网（14）、高压储气罐压力传感器（15）、控制器（21）。具体连接方式为：内燃机（1）输出直接或通过减速机构与空压机（2）连接；空压机（2）输出分两大气路：一路通过管道与多个高压储气罐（6）并联连接，一路通过管道与一个或多个低压储气罐（4）并联连接；高压储气罐（6）输出一路通过管道、进气阀（7）与推进气囊（8）连接；高压储气罐（6）另一路通过阀（12）与水冲压喷射子系统（13）连接;低压储气罐（4）通过管道、排气阀（5）与推进气囊（8）连接；压力传感器（15）安装在高压储气罐（6）内，输出压力信号到控制器（21）；推进气囊（8）位于导流管（9）内部；滤网（14）在导流管（9）两端；控制器（21）用以控制各个阀的开启与关闭。