一种高效静音的水面或水下驱动技术。由空压机/高压蒸汽发生器产生高压气体/蒸汽，空压机或高压蒸汽发生器出气口并联高压储气罐，进气端并联低压储气罐/冷凝器，高压储气罐分别与推进气囊以及可以附加的水冲压喷射子系统连接，低压储气罐/冷凝器与推进气囊连接，推进气囊布置在导流管内部。通过控制多个推进气囊与高压储气罐或低压储气罐/冷凝器的相通来控制推进气囊的膨胀与收缩，推进气囊的膨胀将导流管中的水挤出导流管，来产生推力，推动船舶航行；推进气囊收缩，导流管进水以备下次射流；通过控制导流管两端的进出水阀门的启闭，可以决定导流管进出水的方向；以上过程循环往复来推动船体的各种运动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及一种高效、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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。本专利技术专利提 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。本专利技术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。本专利技术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。结构二(图2)与结构一的不同之处在于动力源部分；结构一的动力源为内燃机、 水冲压喷射子系统、结构二的动力源为内燃机(1)、燃料电池组(24)、水冲压喷射子系统 (13)及储能装置蓄电池(19)。结构二中内燃机(1)可直接或通过减速机构驱动空压机(2); 燃料电池组通过电动马达(25)驱动空压机(2)。内燃机(1)或燃料电池组(24)产生的能 量多余时可以向蓄电池(19)充电，蓄电池(19)中的电能可以在必要时通过电动机(25)带 动空压机(2)运转，也可以向船舶其他设备供电；其中燃料电池组(24)、燃料电池控制器 (22),DC/DC (23),DC/DC控制器(20),电机控制器/电流变换器(17)、蓄电池(19)、蓄电池 管理系统(18)、混合动力系统控制器(21)组成燃料电池推进动力源子系统，在推进控制器(16)与混合动力系统控制器(21)联合协调下控制船舶行驶，并提高效率。结构三(图3)与结构一不同之处在于高压储气罐与推进气囊的连接；结构一中， 高压储气罐出口只与推进气囊一端相连；结构三中进气阀(7)的出口分两路，一路与推进 气囊(8)连接，另一路与排气阀(5)的出口连接，这样，气囊可由两端同时充气、排气，使气 囊膨胀更加均勻。进气阀(7 )与排气阀(5 )具有互锁关系，即同一时刻只有一个阀开启，保 证对气囊充放气时，只有高压储气罐(6)或低压储气罐(4)与气囊相通。结构四(图4):与结构三的不同之处在于动力源部分；结构四的动力源与结构二相 同，即动力源为内燃机(1)、燃料电池组(24)、水冲压喷射子系统(13)及储能装置蓄电池 (19 )。结构四中内燃机(1)可直接或通过减速机构驱动空压机(2 )；燃料电池(24 )组通过 电动马达(25)驱动空压机(2)。内燃机或燃料电池组产生的能量多余时可以向蓄电池(19) 充电，蓄电池(19)中的电能可以在必要时通过电动马达(25)带动空压机(2)运转，也可以 向船舶其他设备供电；其中燃料电池组(24)、燃料电池控制器(22)、DC/DC (23)、DC/DC控 制器(20)、电机控制器/电流变换器(17)、蓄电池(19)、蓄电池管理系统(18)、混合动力系 统控制器(21)组成燃料电池推进动力源子系统，在推进控制器(16)与混合动力系统控制 器(21)联合协调下控制船舶行驶，并提高效率。结构一与结构三只有内燃机与水冲压喷射子系统两种动力源，结构二与结构四的 动力源增加了燃料电池组，同时增加了蓄电池以储存电能。动力源的种类可根据实际需要 选择。对于结构一与结构三一般情况下，内燃机驱动空压机将空气压入高压储气罐，高压储气罐中的高压空气使导流管中的推进气囊膨胀，将水从导流管中的一侧挤出，产生推 进力。推进气囊需要收缩时，与低压储气罐接通，靠水的压力、气囊的收缩力将推进气囊中 的空气排出。控制器通过控制各阀门的开启关闭状态来控制导流管喷水方向、各导流管喷 水次序，喷水导流管的数目，使船体以不同速度前进或倒退。横向布置的导流管(图9)工作 时可使船体转向。对于结构二与结构四可由内燃机和燃料电池组中的一个或两个作为动力源，驱 动空压机将空气压入高压储气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水面或水下推进装置，由控制器、动力发生装置、空压机、高压储气罐组、压力传感器、低压储气罐组、水冲压推进子系统、推进气囊、导流管顺序连接组成；也可由由控制器、高压蒸汽发生器、汽轮机、发电机、蓄电池、冷凝器、排水排气泵、抽水抽气泵、高压储气罐组、压力传感器、冷凝器、水冲压推进子系统、推进气囊、导流管顺序连接组成，其特征是：通过空压机或高压蒸汽发生器向高压储气罐冲入高压气体或蒸汽，高压储气罐通过进气阀与推进气囊以连接，低压储气罐／冷凝器通过排气阀与推进气囊连接，推进气囊被置于导流管内部，导流管两端通过进出水阀及滤网与外界的水体相通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩嘉骅，谭兆钧，姚进，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90
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