專利名稱：一種純槳-不對稱航行器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航行器，尤其是涉及一種適用于水中航行用的純槳-不對稱航行器。
背景技術：
現(xiàn)有航行器在航行過程中，其首端要排擠水體而形成與螺旋漿推力大小相等方向相反的對稱阻力，如圖1所示。由于其推力(+)和阻力(+)是對稱的，因而航行器與螺旋槳的速度關系為:
式一:航行器的速度={(螺旋槳截面面積X螺旋槳的推進速度)/航行器的吃水橫截面面積} X0.5 ；
式二:螺旋槳的推進速度={(航行器的吃水橫截面面積X航行器的速度)/螺旋槳截面面積} +0.5 ;
式三:螺旋槳的軸功率={(螺旋槳截面面積X排水速度)X 1000)/75公斤米/秒(馬
力)；
或式四:螺旋槳的軸功率={(螺旋槳截面面積X排水速度)X 1000)/102公斤米/秒(千瓦)；
以上式中面積單位:平方米；速度單位:米/秒。從以上情況可以看出:現(xiàn)有航行器的航速慢,功率大(且功耗隨航速增大而增大)，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種可避免在航行過程中產(chǎn)生排水阻力，航速快，功率小，效率高的純槳-不對稱航行器。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設有進水喇叭，所述過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。進一步，所述過流管可為橫截面為圓形或矩形的過流管。進一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。進一步，所述螺旋槳為滿葉槳。另一 種技術方案:一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳、過流管，所述過流管為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體分成兩部分，為左過流通道、右過流通道，所述矩形過流管的前端設有進水喇叭，所述矩形過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。進一步，所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。進一步，所述螺旋槳為滿葉槳。所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，當槳葉的垂直線與軸的交角小于45°時，處于軸流泵的工作狀態(tài)，即在轉(zhuǎn)速一定的情況下，流量越小、軸功率越大，流量越大、軸功率越小。所述出水喇叭又稱動能回收器，它的幾何結(jié)構關系到動能回收的效率，特別是它的張角要與螺旋槳的工作張角嚴格配合，其原因是:若動能回收管的張角大于螺旋槳的工作張角，則可能會在動能回收管壁內(nèi)出現(xiàn)渦流，影響動能回收效果；若動能回收管的張角小于螺旋槳的工作張角，則會影響螺旋槳的排水量和使動能回收管的長度增長。所述動能回收器的工作原理:當水從螺旋槳高速流出，它具備了從螺旋槳轉(zhuǎn)換來的全部動能，但動能回收器的內(nèi)徑是由小逐漸擴大的，水在流動的過程中，由于內(nèi)容積的不斷擴大，在慣性的作用下就會產(chǎn)生負壓(吸力)，負壓(吸力)反過來經(jīng)過螺旋槳，過流管傳至進水喇叭進行再抽水，減小螺旋槳的功耗，起到動能回收的作用。此時，螺旋槳的軸功率約等于空載功率，航行器的航速與螺旋槳的推進關系式為:
式五:航行器的航速=(螺旋槳截面面積X螺旋槳的推進速度)/(航行器的吃水截面面積+螺旋槳截面面積)?！凹儤怼笔遣豢紤]航行器本體，純粹考慮螺旋槳的工作狀態(tài)，當螺旋槳在原動機帶動旋轉(zhuǎn)工作的時候，在螺旋槳的前段(進水端，即進水喇叭)形成一個負壓(吸力)，在后端(出水端，即出水喇叭)出現(xiàn)一個正壓(斥力)。在反作用力的作用下，螺旋槳便向前無阻礙旋轉(zhuǎn)行進，而且不論其行進速度有多快，螺旋槳的前、后端都始終處于前負壓(吸力)、后正壓(斥力)的狀態(tài)，不產(chǎn)生對稱阻力，如圖2所示；本發(fā)明通過設置過流管，航行器首端也為負壓(吸力)，在航行過程中不產(chǎn)生排水阻力。從“純槳原理”中可以看出，本發(fā)明將螺旋槳的工作特點融進航行器中，使航行器以螺旋槳的工作特點航行，從而解決本發(fā)明所要解決的技術問題。本發(fā)明以進水喇叭、過流管、出水喇叭(動能回收器)配合螺旋槳構成一套“不對稱推進系統(tǒng)”，此系統(tǒng)將螺旋槳前端(進水端)的負壓(吸力)分布在航行器前端的整個吃水橫截面內(nèi)，出水喇叭(動能回收器)將螺旋槳后端的正壓(斥力)分布在航行器的整個吃水橫截面內(nèi)，過流管起動能傳遞作用，使航行器以“純槳-不對稱”的工作狀態(tài)航行。本發(fā)明在航行時沒有前端的排水阻力，只有與水體接觸的摩擦力，因而功耗小，速度快(可達現(xiàn)有航行器速度的3.5倍)，且不論其速度多快，都不會出現(xiàn)那“船頭劈波斬浪，船尾波濤洶涌”的“壯觀場面”。本發(fā)明航行器螺旋槳的功耗與轉(zhuǎn)速乘正比:
式六:調(diào)整至額定功率后的螺旋槳轉(zhuǎn)速=(對稱推進的功耗/不對稱推進的功耗)X原來的轉(zhuǎn)速。由式五得到“不對稱推進法”與“對稱推進法”相同功率的航速；式六為用同一航行器，不同推進方式測試的 數(shù)據(jù)。
本發(fā)明航行器可為潛艇，航速快，噪音低，有利于隱身，功耗小可以延長潛航時間，增大戰(zhàn)時的生存幾率；也可為航母，因速度快可增大艦載機的起飛和著艦的安全系數(shù)，降低艦載機著艦時與攔阻索的牽拉力度。


圖1為現(xiàn)有航行器對稱力分布的簡化示意 圖2為現(xiàn)有航行器的螺旋槳不對稱力分布的簡化示意 圖3為本發(fā)明實施例1的結(jié)構示意 圖4為圖3所示實施例1的三葉滿葉槳的結(jié)構示意 圖5為圖4所示三葉滿葉槳的工作輪廓線 圖6為圖4所示三葉滿葉槳的工作張角的測量 圖7為本發(fā)明實施例2的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
參照圖3，本實施例包括航行器本體1、螺旋槳2、過流管3，所述過流管3為圓形過流管，所述圓形過流管安裝在航行器本體I的中間底部，所述圓形過流管的前端設有進水喇叭4 (橫截面為圓形)，所述圓 形過流管的后端設有出水喇叭5 (橫截面為圓形)，所述進水喇叭4的進口端和出水喇叭5的出口端大小與航行器本體I的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳2安裝在出水喇叭5與圓形過流管的連接處，所述航行器本體I的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。所述螺旋槳2的槳葉的垂直線與軸的交角為25.5°，所述出水喇叭5的張角與螺旋槳2的工作張角相同，為6.5° (單邊)。所述螺旋槳2的工作張角與槳葉的垂直線與軸的交角有關，不同的交角就有不同工作張角，其工作張角可根據(jù)螺旋槳的工作輪廓線量出(或計算出)，其工作輪廓實際上就是一個短圓柱體。本實施例螺旋槳2為三葉滿葉槳(如圖4所示)，立式放置，其直徑10cm，高5cm，槳葉的垂直線與軸的交角為25.5°，如圖5所示。量螺旋槳的工作張角:參照圖6，步驟一，以甲點為圓心作圓(半徑5cm)，過圓心作豎直線，即軸線，與圓交于乙點，以軸線為邊，甲點為頂點，作25.5°角，與圓交于丁點，得槳葉的垂直線，過乙點作圓的切線與槳葉的垂直線相交于丙點，在丁點畫一條5cm切線至戊點，連接戊丙連點，此切線與連線的夾角為螺旋槳的工作張角。從圖6中可以看出:槳葉的垂直線與軸的交角越大，工作張角越大。實施例2
參照圖7，本實施例包括航行器本體1、螺旋槳(圖中未示出)、過流管3，所述過流管3為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體I的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體I分成兩部分，即左過流通道6、右過流通道7，所述矩形過流管的前端設有進水喇叭4 (橫截面為矩形)，所述矩形過流管的后端設有出水喇叭(橫截面為矩形)，所述進水喇叭4的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體I的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。所述螺旋槳的槳葉垂直線與軸的交角為25.5°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同，為6.5° (單邊)；所述螺旋槳為三葉滿葉槳。
權利要求
1.一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳，其特征在于:還設有過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設有進水喇叭，所述過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。
2.根據(jù)權利要求1所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述過流管是橫截面為圓形或矩形的過流管。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳為滿葉槳。
5.一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳，其特征在于:還設有過流管，所述過流管為矩形過流管，所述矩形過流管安裝在航行器本體的外側(cè)，所述矩形過流管內(nèi)的通道被航行器本體分成兩部分，為左過流通道、右過流通道，所述矩形過流管的前端設有進水喇叭，所述矩形過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳為兩個，分別安裝在出水喇叭與矩形過流管的連接處。
6.根據(jù)權利要求5所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳的槳葉的垂直線與軸的交角小于45°，所述出水喇叭的張角與螺旋槳的工作張角相同。
7.根據(jù)權利要 求5或6所述的純槳-不對稱航行器，其特征在于:所述螺旋槳為滿葉 槳。
全文摘要
一種純槳-不對稱航行器，包括航行器本體、螺旋槳和過流管，所述過流管安裝在航行器本體的中間底部，所述過流管的前端設有進水喇叭，所述過流管的后端設有出水喇叭，所述進水喇叭的進口端和出水喇叭的出口端大小與航行器本體的吃水橫截面一致，以保證流線平行流入和流出，所述螺旋槳安裝在出水喇叭與過流管的連接處，所述航行器本體的兩側(cè)面與航行器本體的中心線平行，使流體的流線處于平行狀態(tài)，流線不彎曲，不出現(xiàn)對稱阻力。本發(fā)明之純槳-不對稱航行器可避免在航行過程中產(chǎn)生排水阻力，航速快，功率小，效率高。
文檔編號B63H5/00GK103231771SQ201310166209
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權日2013年5月8日
發(fā)明者龍江長 申請人:龍江長