创新节能潜艇的制作方法
专利名称创新节能潜艇的制作方法
创新节能潜艇
技术领域本发明涉及的潜艇具备内外减小水阻力，而构成内置效率节能动力，特别涉及潜 艇自生电能持久推进续航。
背景技术人类文明的进步促进了创新社会的发展，在现有潜艇，除核动力潜艇外，常规潜艇应用柴一电、AIP系统等为动力源，经过能耗转化，以螺旋浆或喷水推进器推进方式，对艇体 以反作用力原理推进航行。在众多系列潜艇流线外形发展上产生的如水滴等外形多见，以 此为应对减小水阻力作用。现有潜艇所载有限能源时有用尽时出入水面以油或电的互为转 化型补充必要能源而再作航行，在航程中达到机动性、隐形性、并具远航能力是不可行的， 常规潜艇水下航行运动速度受相对水阻力的影响，潜艇在水中机动持久与功率发挥并达到 提速性，也是各国关注不投入。技术力量研究发展的方向，如是在此和探水阻力，对于现有 潜艇航行时前部相对存在水阻力与动力潜在相争夺力的主导因素，其二，潜艇在水中操纵 舵转向，上浮等运行时必要不可少的。所以舵体的存在也是免不了产生部分舵阻力和舵系 统重量的存在，艇体表面突出物增多，阻力也增大，动力能耗也要增多；其三，潜艇推进方式 是敞开外露设置形式，安置螺旋桨推进艇体，使其传递推进动力的海水易形成部分流散开 而不易形成集束聚力强势性的全面传导推进器所传来的推进力，有部分动力能被落空，丢 失于散泛开的水体中，动力能的利用以推进效率有散失损耗，几点阻力因素的叠加，无形中 能耗损失大。在国内期刊中关于潜艇方面的文章照片引入为见，分项列出以示各潜艇舵与螺旋 浆推进、喷水推进装置结构的所在与不同。北京《现代舰船》杂志社页文章、21页为潜艇舵与螺旋桨，德国北京《环球军事》杂志社2007年4期下半月35页照片潜艇舵尾布已挡盖，美国2007年1期下半月16页短文“为什么潜艇有翅膀和尾巴”，介绍水平舵和方向舵 作用。北京《现代舰船》杂志社页文章“跨越潜艇设计障碍”小题目‘五项关 键技术初步构想及进展’，无轴推进段中转抄原文“迄今为止，还没有完整的无轴推进演示 计划，电船分布打算在年在海上测试外部推进器”。2007年OlA期10页上的照片潜艇的喷水推进装置法国2007年08A期28页文章，31页英国机敏号潜艇照片内容是“尾部推进装置向来 是核潜艇重点涉密部位，机敏级采用新型喷水推进装置保密是重中之重”，并说明改进后的 “整个推进装置的重量减少11吨”。以上照片中看到潜艇螺旋桨推进和喷水推进的种类形 式。
发明内容本发明目的是所提供改进的技术是改进减缓常规潜艇航行中围壳阻力易使艇体 向上偏转和较高航速转向易过度倾摆影响艇员，可将围壳改调高度，在围壳项处与局部加装抗衡、协调辅助机构体，以减小作用产生；改进转换减少潜艇航行体表面因舵附体与孔口所产生流体阻力与噪声；改进转换现有推进结构，重建创新动力推进机构，减动力损耗，增 推进效率；配设潜艇相关转向机构，达到不产生舵体阻力；并可在全新推进系统结构中加 装理顺结构体，辅助调理水流有序流动；可在全新推进结构出水口加袋约束水流结构装置， 增加喷出水流强度；全新推进机构与阻力水资源应用促进转变自生能机构，替换节约能源 燃料资源，进而节能减排放，保护生态环境；新推进结构潜艇转换减负压仓水重而自体轻， 与生成能源接续供给改善续航力出航远洋。发明内容为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体，水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、增速器、电动机、外壳体、推进器、同一技术相关“导向舵”组成，其特征 是在潜艇首部纵向贯通设置水流道体，在水流道体内的机架主轴上安装水轮机，发电机或 增速器、电动机、推进器，发电机、电动机被密封在外壳体内，将“导向舵”机构套附内置于尾 部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体、水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、电动机、外壳体、推进器、“导向舵”组成，其特征是在潜艇首部至尾部 纵向贯通设置水流道体，在水流道体内的机架主轴上安装水轮机、电动机、推进器，发电机 转子安装在水轮机轮缘上，定子则安装在相对的水流道体内环壁处，发电机用现有动态密 封技术完成，电动机则密封在外壳体内，将“导向舵”机构套附内置于尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体、水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、电动机、外壳体、推进器、“导向舵”组成，其特征是在潜艇首部至尾部 纵向贯通设置水流道体，在水流道体内由前至后构成纵列多组的各机架主轴上各自安装单 或多台水轮机、发电机、电动机、单或多个推进器，发电机、电动机被密封在外壳体内，将“导 向舵”机构套附内置于尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体、水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、增速器、电动机、外包体、推进器、“导向舵”组成，其特征是在潜艇首部 至尾部纵向贯通设置水流道体，在水流道体内的机架主轴上安装水轮机、发电机、增速器、 电动机、水轮机、推进器，上口开放的外包体上穿水流道体进入另一相邻仓内，外包体将发 电机、增速器、电动机维护在内，或将加装的发电机安装在外包体上端处，经传动装置与机 架主轴传动装置相连，将“导向舵”机构套附内置于尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体、水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、电动机、外壳体、推进器、“导向舵”组成，其特征是在水流道体内的机 架主轴上安装水轮机、发电机、电动机、推进器、可多台发电机、电动机被密封在外壳体内， 发电机转子安装在水轮机的轮缘上，定子则安装在相对的水流道内环壁处，发电机用现有 动态密封技术完成，将“导向舵”机构套附内置于尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是由潜艇本体、水流道体、机架主 轴、水轮机、发电机、电动机、外壳体、传动装置、推进器、“导向舵”组成，其特征是在潜艇 首部至尾部纵向贯通设置水流道体，在水流道体内的机架主轴上安装水轮机、发电机、电动 机、水轮机、推进器、发电机、电动机被密封在外壳体内，在穿过水流道环壁内外装置有多个 传动发电机及增速器所用传动装置与制有传动结构装置的轮缘相结合而成，或以此组合组成结构装置再纵列接续多组装设应用，将“导向舵”机构套附内置于尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是同一技术构思相关“导向舵”， 组成结构特点是由在双环体的各自外环边制有滑槽口，并在里环的周边制有传动齿形和 在活络体的侧边制有传动齿槽，穿在滑槽口的活络体端边制有两个固定轴点，与固定轴点 相对的双环体外环边处制有相同两个固定轴点，并由2根拉杆将其相互连成一体，将双环 体结构套附内置于尾部出水口处，与电机相配套装置构成。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是一种理顺水流条片结构装置， 其特征是将数个条片状体或螺旋条片状体纵向安置在水流道壁上。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是一束出水口结构装置，其特征 是将制成的渐收成圆口、椭圆口型或几何多角口型结构体，安装在水流道尾部出水口处。为实现上述目的，本发明所提出改进解决的技术是一种指挥台围壳项舵，是由围 壳、轴座、双舵片与双轴上各自有齿轮的轴钢性组合而组成，其特征是在围壳项处中线纵 向开一对轴孔，在围壳项内加装轴座，在围壳项处将舵到位与轴座组装，与电机配合装置完 成；或将项舵折转贴靠围壳项是经上述双舵片与双轴上各自有双齿轮的轴钢性结构组合 后，并在项处制有固定轴点，将双舵片端角处与固定轴点相连，在双轴的舵片相合处加装万 向传动同液压传动与双轴舵片齿轮完成齿轴伸出到位操作展开与拉回折转舵片贴靠围壳 项处锁定。比较现有技术常规潜艇指挥台围壳结构在航行中会产生一个向上的偏转力矩，而 在转弯机动航行时，又形成一个倾转力矩作用的侧倾摆形态，在非常情况下，要灵活机动高 速规避中稍有过度，如不及时操控，涡流与力矩的叠加作用，艇体会产生较大深度失衡等方 面变化，以上主要二点因素产生的结果，从理论和实际上看，说明围壳越高力矩和阻力产生 越大，总之，围壳高引进阻力，调低消减阻力。本发明技术指挥台围壳项舵是为了减小潜艇 较高航速时围壳处产生上抬力矩和转弯时产生侧倾转力矩时，可相应对加装围壳项处舵 片，艇员操作打开展至小于水平状态对水流产生相对压扶牵制，对围壳前部上抬力矩给以 协调抗衡减小作用，潜艇在转弯航行时将项舵片上展至90度以内时，对艇体产生的侧倾作 用力有相向平衡扶正作用，辅助潜艇较高速转弯稳定航行，提高安全系数。现有常规潜艇与本发明技术比较，现有常规艇体表流线型是为了在航行中减少相对水阻力作用，现有潜艇航行时表面突出舵结构之间会合而产生较大阻力，而前部水平舵 在上下机动潜航时对潜艇阻力增大，其湍流噪声也最大，耗费功率，部分输出动力被舵阻力 消耗，无论使用何种电能或燃油型动力系统作推进，都将为舵在航行中产生阻力而滞后于 速度同时，付出对等的动力能耗；本发明技术为了达到潜艇低水阻力低能耗运行而全新首 创全减艇体外表舵系，促进艇体表面光滑附体少，达到减除舵阻力与舵体系重量，相对减少 动力能耗和减去一种产生噪声的因素，大幅降低水下航行阻力和噪声，促使潜艇流体动力 性能改善，提升优化了艇体外形规避水阻力，提高效率节能耗而提高航速。现有技术潜艇 的推进方式是外置安装推进器推进航行，因为推进是在艇尾处由动力传输驱动桨叶推进潜 艇，又因为艇体尾部的水流是散水流状态，推进时螺旋桨叶在推动水流分开瞬间机械动能 已有部分散失在无束的散水流中，在流散开的海水中，不易形成传递推进动力集束聚力强 势性全面传导推进器所传来的推进力，有部分动力能被落空，丢失于散泛开的水体中，所以 推进效能发挥不充分，在无束分散的水中，动力能的利用与推进效率有散失损耗。本发明技术潜艇首先将优化设计内置水流道排解阻力水流与推进形成的集合集束水流拓展内在动 力推进结构系统，改进的外表无舵体流线型体与内在新建动力推进系统，构成内外双重规 避排解水阻力，将现有技术潜艇外设置推进器或喷水推进器，转为内设置推进，水流道形成 集束水流喷射推进良性循环的结构约束利用来水流，为推进用束水流，免除现有技术外置 推进时海水易散开，不易形成集束聚力强势推进，减少水中传导动力能被浪费耗散，达到全 面传导推进器传来的推进力，重建创新出优化电能动力输出无传动轴的推进结构装置无轴 推进系统，提升潜艇多项节能优化整体性能，进而对主机功率的要求随之降低，提升并增进 动力推进效率，在恰好的利用进入内置水流道的阻力来水流转为推进用来水资源，是潜艇 设计技术结构创新的体现，使阻力水不再成为困阻潜艇航速的主导难题；在水流道内增加 的条片状体或螺旋条片状体结构达到增强水流有序冲击力度，辅助水流喷水推进提高改善 潜艇的总体性能。
现有技术的常规潜艇推进结构在尾部外露设置体现单一推进功效，以能源转换形 式应用电能或燃油推进是重要的唯一唯靠，由于常规潜艇能源有限量承载是共知的，无论 是柴_电、蓄电、斯特林机、闭式循环等多种类，还是AIP系统，能耗用尽是要浮出水面重建 阶段循环，而柴-电、AIP系统皆为辅助性质并且发挥功率有限，所面对的是能耗用尽与浮 出水面问题。潜艇的最大优势是隐蔽性和高速性，但潜艇不具备全续航能源的给配基础是 不可行的，而高速性首先体现了潜艇在机动中要克服水流阻力是首要的，减少阻力因素而 达到节能耗是重要的环节，之后才能发挥提升速度能动性，如对于舵系留舍上体现出难于 突破，本可完整保留舵体，但实为生成阻力要点。开端先减舵系减除舵阻力及舵体重，减少 潜艇外表面阻力因素，提高推进节能效率，节约了能耗同时减少排放清洁有益于生态环保 在自然中提高航程航速。本发明技术促进了潜艇推进结构的优化与先进性，改变了现有技 术结构的单一性推进功效，即潜艇外表面与体内开拓水流道构成内外排解水阻力，在其内 首创设置电能动力与推进器相组合构成全新去无轴推进机构，所构成集束排解水流中与推 进相互促进同步进行是互为双向助益的，在束水流惯性推转水轮助动发电能系，电动力与 推进器推吸促排解水流同时相对喷出集束水流反作用力完成推进航行，引进阻力来水流在 排解中一举多重相兼利用是排阻力水流并转变为形成惯性动能发电、水流道内转换形成流 动开放活水流“压仓水”，而相对转换减小压仓水重，因为多载重与负重同样多耗能，将阻力 水转为动力用水资源，规避减小阻力与负重能耗，进而节约与提升动力推进潜艇航速，也体 现名称中首要节能的重中之意，是常规潜艇在能源与推进技术结构上的开创性进步。潜艇 航行节能耗是重要环节，潜艇水下机动关键体现水下速度和续航力指标，在潜艇推进动态 运行中，挺首迎水面产生的阻力来水流进入自生电能动力推进系统内推转水轮机、发电机， 为了增加推转力在水轮机与发电机之间加装传动增速器，以提高发电机的转速，并同时被 水轮机、推进器对进入的水流推吸加压作用下，使其在动力系统内形成集束喷出的束水流， 利用阻力转变形成的束水流惯性冲击推动水轮机叶轮，并获得动能的转化，动能使转动的 叶片承受较大水流量，使转动力聚在同一转轴上，当水流通道内电机带动推进器动态推进 时，对水流产生推吸作用形成惯性束水流协同电机促进推转动发电系输出给配于电能动力 系，动力电机与推进器在促成水流道内的束水流协同促进推转自生发电系输出并完成增强 动力推进，束水流冲击运行就是在进行排解阻力水流方式中促进推转水轮与增速器带动发 电系，同时辅助增强推进器的推进力，是构成机组动态互为良性促进，辅助互益增效运转，接续循环形成水下潜艇自生电能动力推进系统，使潜艇在机动中利用来水流转换生成电能 动力推动潜艇航行，是对水资源充分利用，也是转变替换节约能源资源，对水资源再利用的 发展方向。现有常规潜艇在时有能源用尽时及潜艇AIP系统能耗将尽所面对实际问题即水 面通气状态柴电为蓄电充电，同时产生噪声易被他国雷达和水声设备侦测到，是先失去机 动性与占有先机性，及浮出水面涉及的隐蔽性，现有技术常规潜艇所载有限量的能源能达 到的与不足是“一段续能一段行”，多种因素耗费能源，虽有储备能源，与续航能源形成所 需与供给不足，极大限制了潜艇的使用性能，常规潜艇最大不足就是高速性差及水下续航 力弱，机动与提速性的发挥与占有先机是相关的；本发明技术潜艇在动力方面体现的重大 变革，是所形成创新潜艇自生能动力推进结构技术。在于潜艇体表面优化与内置水流道构 成内外低阻力和减负压仓水，使艇体自轻即时节能耗提高了潜艇总体性能优势，潜艇新结 构开拓构架出自生电能动力推进系统，完成潜艇持续动力能续接以水流道结构与动力形成 持续利用的循环束水作用于发电及电能动力促成增强续航能源生成与供给，构成潜艇全续 航能源动力推进的给配基础，进一步提高水下续航与自生能续航能力，首先解决了潜艇能 源用尽与浮出水面先失隐蔽性之忧，机动与提速性的发挥与占有先机是相关的，速度与机 动性的完备与占有先机性的协同，更充分突出万变战机中占据先机关键性，与优化自生能 结构促成全续航潜艇实力优势的可贵要点及重要性，使潜艇独具不负压仓水的优势与提高 潜艇全续航的优势性能和无轴推进结构特点方面都具有独到之处，首创潜艇具有使用独立 性上并具有的全续航能力，及所适应远海的战略意义，最优化的自给能源特点与无轴推进 技术进步性使常规潜艇达到“全续航能远洋行”。 潜艇全续航力的提升，所具有的实用意义，首先使潜艇在航程及远海生存、突防能 力上能够获得所需较高航速，提升海军在突发事态中及在战情所急，须全速临至机动快速 抗衡。使之出于意外的制控对方。国防发展的强大，多方位的技术提升，创新技术的拓展储 锐成势，在海事实际应对中其具有军事和技术上的优势，大海军要具备制约性的优势，要有 拿出来，打出去的技术层面力量，在维护国家海防与远海资源保护战略上，海军要有一拨千 钧多重制衡的远海战略手段，更要有全续航技术力量相协同运作的基础。较强的抗衡性和 破击性，使之出于意外即刻制约掌控，方显智胜于远，技击于险，达到快速性也是主动权的 重要方式，其突然性和意外性使对方成被动者，体现抢占先机的主动，全续航力提升特种作 战实力，适应远海战略要求，及提升续航技术拓展之长，而完备转化为制动于战略平衡。潜 艇具有的高新性能展现出一个国力国防与自主技术层面之强劲起点，潜艇创新升华、开拓 发展的“无轴创生能续航，所向远洋战略强”。在现有常规潜艇动力能耗中，潜在能耗多种因素是由艇体外表面产生水阻力，围 壳产生偏转力矩及阻力，在航行中前后舵体与表面孔口相对于水体产生流体动力噪声与阻 力，另一因素是艇体外安装推进器形式，当推进作用力作用在流散的海水中，不易形成集束 强势性全面传导推进器的推进力，动力能的利用与推进效率有散失损耗。还有一忽略不为 人注重认知与外部多种阻力耗能同样占据增加功率油耗或电能动力多耗费的潜在主要因 素是潜艇体内的压载仓水重，成为在水中潜航时外部阻力与压仓水成为对艇体多附加额外 大比重的重量同时，此压仓水重负载无形中拖滞了航速是背负着压仓水重量在耗能运行， 消弱了机动性效率低，对快速反应占有先机性给以无限的速度拖滞，对水下快速性不利，又 多占了一份能耗份额，动力又是经能源二次转化，其结果是不经济，多耗费能源，其所排放不益于生态而影响环境，并由多耗能而减少续航浬程。本发明技术使潜艇体外表无舵体而形成低阻力，外表阻力并含有舵体所生成的流体阻力，对其改进减除与调低围壳使潜艇总 体优化得到提升，而对于航行时潜艇体所生成速度的提升，它不是用增大功率多耗燃油或 多耗电能推进换取产生的提速，而是艇外表面与内水流道结构优化排解水得到使潜水航行 更节能自然生成的提速。本发明技术潜艇主导体特点在于自发电能动力机组推进结构系统 与水流道的结构作用构成对进入结构内的阻力来水流，经由水轮机、机电推进桨叶相对于 束水流推吸作用下，水流在惯性畅流的动态中，形成排解水与推进用束水流，在流经推转动 自发电能动力系统时所生成相互双向助动作用而促生成输出电能和转化形成持续利用的 束水集中循环水资源为动力推进系统利用其作为推进用水和作为排解阻力而喷出的集束 水流反作用力推动潜艇航行，也是本发明技术潜艇对于水资源应用的重大进步。对于在此更深入转为两难的要点，是使其潜艇要达到装备载有压仓水、又要水中 航行不负重，真是难为成至此成真的无米之炊，是促成该技术的难点和关键点，本发明技术 可将其难点变通为是使潜艇航行不负压仓水重的最优化结构，在潜艇迎水面阻力来水流进 入水流道内顺畅排解流动冲击在无轴推进系统，并被其转化为集束喷出推进用束水流，形 成了阻力水排解与推进用束水集中循环水，是有序生成与互动的，其关系是即排解与推进， 生电能与动力的互生互动转化的关系，转化所构成的促进，在水流道内成为潜在巧合为一 的多重兼用性的实质体现，兼具构成似是而非可在水流道内动态流动的开放活水流体“压 仓水”，首次将潜艇“压仓水”转换到艇体水流道内实现使潜艇航行转换减除“压仓水”重，创 新优化提升潜艇是集外表面排解与内置水流道结构作用形成内外排解水阻力及在潜艇体 内不再背负沉重“压仓水”重航行的汇集三重节能优势要点，其中最佳点是不会导致潜艇动 力为“压仓水”负重而多耗能，达到即是动力推进用水资源，又是开放流动的“压仓水”，兼具 对水流资源充分利用及实用性发挥，内置水流道与外表面及动力推进结合作用提高内外水 流通过性，在促进潜艇自体轻减负承载水体重，排除各种耗能因素的产生，相对于主机功率 能耗要求降低，内外减阻力也更利于推动作用，达到优化节约动力能耗，优势优化结构为潜 艇升级，并唯一使潜艇体有不负压仓水重的特殊功效，有益于潜艇出海远航，使其在速度和 航程方面具有优异的性能，进而达到即时效率节能减排无二次能源转化污染浪费，促进环 境生态平衡而有益于生态洁净环保，并进一步充实提高潜艇的使用性能和适航性。在现有技术常规潜艇的推进器，是敞开外露装置形式及艇体表面所装设突出舵 体，在潜艇机动航行中，相对于外界较复杂与潜水区域环境中，操纵潜艇自然产生在航向转 折变换回旋等情况时，艇体舵处与外界易受其相擦刮伤碰撞等情况而受损伤，不利于占有 先机与全地形运用发挥隐身自己。本发明技术潜艇的内置自生电能动力推进系统，通过操 控产生正反双向方式运行，对艇体起到应对发生急停情况时的应急躲闪退让作用，潜艇具 备方向舵和升降舵的重要性，因为舵是保证潜艇机动与潜浮性能的重要技术指标之一，在 推进器尾部排水口处，为潜艇舵系进一步完备使其艇体表面无舵结构优化，构成相应设置 相关联“导向舵”，将双环体结构套附内置与尾部出水口处，在配套构成由电机齿轴驱动双 环体转动及活链体伸出，由于是环绕水流道出水口处设置的“导向舵”，只是在潜艇上浮下 潜及转向时活链体伸出应用，达到良好水下机动与回旋性能，潜艇外表面无舵体航行阻力 与流体噪声；在水流道尾出水口处还可以套附加装由制作渐收成圆口、椭圆口型或几何多 角口型结构，其作用可对束出水口与推进器相互之间水流增压力较大，增加出水口约束水流喷出力度推进水压强。“导向舵”比较现有潜艇舵技术操纵效率较高，也是本发明技术结 构利用水流侧偏喷水转向方式，使潜艇具有在机动航行时有较强灵活操纵性，舵体轻不影 响“导向舵”活链体在相近旁边的转动伸出。由于水流道的结构作用形成对水流体的集成 约束力作用，对潜艇稳定航行时具有航向保持性，潜艇较高航速时，水流道结构同时相对产 生与水形成相互钳制作用机理。水流惯性流动在水流道内被集束聚力喷水冲出同时，水流 生成张力相对于水流道与潜艇体外环绕海水形成相对周向动静压力水流体平衡循环，使艇 体不摆浮摇动，同时使潜艇的航行动态平衡易于保持。潜艇体内水流道结构作用与环绕的 海水之间形成航行导向保持性；又可理解为相似于在水中无形长的水绳上，潜艇是穿在水 绳上的环珠，水流道内流动形成的集束水流体，相当于水中的导向轨。本发明技术的潜艇 推进由于独特的内在机构推进技术，及它多方面体现的优势相比较于对方现有技术潜艇在 复杂水下环境机动航行时，对方是要避开狭小复杂浅水环境，以免碰损伤及潜艇表面舵体 与推进浆叶，本发明技术潜艇不易受相刮碰损伤之扰，可在复杂和狭窄水域环境中全地形 的海底着地或贴靠等自身特点的发挥利用，减小受环境影响，有利于及时抢占先机，隐身自 己，突破对方。潜艇内置推进结构能有效遏制规避艇体在浅水区域潜航或行动，不同于开放 式推进易受损伤，而是具有更强防破损结构特性，具备在航程及浅水环境适应性强的特点， 提高潜艇的使用性与适航性，具有适应复杂水下环境航行优势。 现有技术潜艇在机舱内设有动力推进机组及传动轴系统，压缩空气设备，以及动 力机废气排出与相关组成的管路设备组件等。本发明技术潜艇由于结构及设备的相对简化 调整，对仓内管路组件配件的消减重组布设，减小传动轴系，在就近缩短管路等方面节约余 让出空间为多载多储作用，为进一步减低艇体表面产生流体噪声，将进排水孔口除有必要 保留，将其柴油机排气孔和废水排放等一起并同转至水流道内集散排放，减小艇体表面水 动力噪声，对发电机电动机机组构成无轴推进体现出机构的优化性能，动力推进结构所构 架成机架主轴中空的支架结构体有三重作用传导冷却、支持承重、导水机构，水流在推进 结构中流动组成对机架主轴的中空机架水冷吸附转换冷却，或在外壳体内形成自然空气对 流冷却，再以利用海水流经过机架时水流传导吸附冷热消减机电所产生热，与安装空调系 统相结合对机电进行冷热交换，综合完成机组生热的冷却。
以下附图作进一步图面说明图1示本发明潜艇的实施方式中外壳体发电动力推进剖视图。图2示实施例二在水轮机轮缘上装设的发电系动力及喷水推进器示意简图。图3示实施例三纵列多组机组构成发电推进机组及局部放大示意、围壳项舵示意 简图。图4示实施例四外包体发电系与吊仓推进器示意简图。图5示第五项方案在水轮机轮缘上装设发电推进系与对转桨吊仓推进示意简图。图6示第六项方案在水轮机轮缘上装设的发电推进与传动发电机的传动装置齿 轴传动示意图。图7示潜艇首部示意图。图8示相关“导向舵”内透视双环体结构、舵内活络体伸出工作示意简图。
图9示数个条片状体或螺旋条片状体剖视局部示意简图。图10示束出水口的圆口、椭圆口或几何多角口型示意简图。图11示二种围壳项舵与折转项舵示意简图。
具体实施方式
本发明技术创新节能潜艇图3在潜艇体表面减除舵体系使附体减少，促进整体优 化低水阻力低能耗的近于全流线型的潜艇，配设组成是由水流道体5、机架主轴4、水轮机 6、发电机7、增速器12、电动机8、外壳体2、推进器9、同一技术构思相关配设“导向舵” 13组 成，并预装备蓄电池组用于照明、启动航行用电，实施技术特征是，在潜艇图3体内首部至 尾部纵向贯通建成设置疏导水的水流道体5，内装设机架主轴4上，依次组装水轮机6、发电 机7、增速器12、电动机8、螺旋桨推进器9，发电机7、电动机8或可加装增速器用于发电增 速一同密封在外壳体2内、将导向器“图8机构套附内置于尾部出水口 13内；潜艇自生电能 推进系统依次运行4原理是当潜艇图3图1要出航时由蓄电池组供电启动电动机8带动螺 旋桨推进器9离港在动态运行中，艇首图7迎水面相对产生的阻力来水流进入自生电能动 力推进系统，即水流道5结构内形成惯性束水流推转水轮机6时连动推转同轴上的水轮机 6发电机7电动机8带动螺旋桨9同步合力增强运转，为增加推转力，在水轮机6连动发电 机7并与加装传动增速器，即行星齿轮12增速传动装置，其效果是发电机组7不用加大体 积又增大发电功率，提高发电机7的转速，被水轮机6螺旋桨推进器连动并同时对进入的水 流在浆叶9前后形成推吸加压作用，使其在动力系统水流道5内形成利用阻力来水转变形 成的束水流惯性冲击推动水轮机6叶轮，并获得动能的转化，动能使转动的叶片9承受较大 的水流量，使转动力聚在同一转轴4上增加转动惯量，当水流道5内电机8带动螺旋桨推进 器9动态推进时，对束水流产生桨叶9前后压力差推吸作用形成协同电机8促进推转发电 机7发电系输出电流给配于电动机8电能动力系，动力电机8与螺旋桨推进器9再促成水流 道5内的束水流协同促进推转自发电系统转动工作时不断向外部输出电能，并完成增进动 力推进，束水流冲击此推进推转促整机组系统运行与水流推进的运行也是在进行排解阻力 水流方式中促进推转水轮机6与行星齿轮增速器12带动同促发电7系统运转，同时辅助增 强推进器9的推进力，是构成机组动态互为促进，辅助互益增效运转，接续循环形成水下潜 艇自生电能动力推进系统运行，使潜艇图3在机动航行中利用来水流转换生成电能动力推 动潜艇航行中，是对现有水资源最大充分利用，也是机构转变生成能替换节约能源资源对 水资源再利用的发展方向。输配电工作方式电力分配控制设备调配蓄电池在提供艇上日 常用电和推进用电离港出航达一定航速后，使系统内形成转动惯量运转，配电系统启动转 换机构运行，迅速切换给由发电机7转换调配给推进电机8提供动力转换推进航行与递进 提速航行，采用随发随机切换输入推进电机8用以增强动力，或在潜艇高航速机动时配电 系统调配切换发电机7与蓄电池并同提供电能以作阶段性提速动力机动推进；在做好绝缘 或可将机架主轴4相间端面作绝缘处理或装设轴间差速结构装置再作接合完成轴的传动； 当所生成多余电力时，可补充输入另一蓄电池组以备用与另一组作交替或应急备用，并作 其他用电器供电，蓄电池充满电配电设备自动停，当潜艇待机停航时或有故障时，控制配电 系统启动转换由蓄电池或备用柴一电动力机组提供电力或作推进运行，改进内收设置推进 方式进一步新构成集束水作用推进9系统，它可获得较高输出功率，能量转换效率较高，具有经济性基础，经济性主要体现在水动力和传动效率高收放在内的集束推进水流方式减少 水中传导动力能被浪费耗散，解决了散泛水推进功率部分损失问题，使之具备节约与发挥 足够大的功率，推进效率提高相对解决了长期困扰国内外船舶技术行业界难以解决的功率 损失问题，采用全电力推进系统，这种排解阻力水喷水推进方式将是先进有效的，在技术结 构上具有领先优势，为潜艇远航机动节约替代来料能源，益于生态环保方面拓宽坚实基础， 如大众公知的风力发电可协调减缓火力发电的能源耗费，转换替代节约部分能源及排放物 减少；所以重建创新自生能全电力推进系统，有利于转换替代减少消耗能源，少排放保生态 而节能，并没有二次能源转化浪费污染。水流道5结构对进入的水体形成集成约束力作用， 对潜艇航行增强推进力，有稳定动态平衡航向保持性并相对于水形成相互钳制作用机理， 再将分布艇体表面进排水与气孔口除必要保留，均转至水流道5内集散排放，使艇体内外 同时顺通水流与采用全电力及推进的整体优化结构，均为减小艇体与表面流体阻力和流体 噪声，噪声高低决定潜艇生存力。潜艇无轴推进技术在结构上具有的优势使仓内在配置设备与组件等方面减少，机 械结构与总体结构节余空间简化，降低潜艇结构建设成本，并减少整体机构维护工作量，经 济费用低，达到合理性和经济性，经济性主要体现在水动力和传动效率高。潜艇图3图1优势优化的总体技术结构唯一巧合将压仓水开放流动转换到艇内水 流道5中再利用同时相对构成多重相兼容性“压仓水流“功能，达到航行中不负压仓水重， 使艇体自轻提航速效率节能促进环保，潜艇图3图1机动中自生电能输出动力系统促成达 到全续能而可出航远海，在潜艇内完备安装有纵倾平衡水仓及辅助调节水仓，备调助平衡 灵活运用；潜艇自生电能动力系统构成机架主轴4，其中空的机架部分有导水机理、支持承 重、传导冷却的三重作用，对发电机7，电动机8，机组可在机架主轴中空的机架4内或在外 壳体2内形成自然空气对流，再以利用海水流过机架4时水冷转换冷却，吸附掉部分机电7、 8热量，与安装空调系统相结合对机电7、8进行冷热交换，综合完成机组生热的冷却。潜艇内预装备柴一电或原动力系统为其简化调整配置结构，对减少传动轴所占空 间，达到推进艇体运行可采用较相近连接螺旋桨推进方式，对预装备动力系统是为了更完 备应对出现机电故障等情况，当有故障时转换为柴一电或原动机与推动器连接传动，所需 的空气由压缩气瓶等方式与管路接近或出入水面作维持阶段性航行，及时发助援讯而安。 潜艇图1内设全电力推进构成自身集束喷水运行特点并发挥利用具有适应水下，地表环境 不易受刮碰损伤之扰，可全地形海底着地贴靠动作隐身自己与体现抢占先机的主动优势。 潜艇图3出新巧构构成自生能无轴推进机构图1，优化节能达到减小功率损失，转化利用持 续水循环作用于发电7及电动力8促成续航能源生成与供给，构成能源动力推进的给配基 础，解决全续航关键要点，递减经济费用，适应万变战略需求提升改善出航远洋续航力，提 升潜艇储锐具备万变战机突进攻防、持续攻进实战能力及更强的续航生存能力新特点。潜艇具有方向舵和升降舵的重要性，应为舵是保证潜艇机动与潜浮性能的重要技术指标之一，为促进艇体图3表面附体阻力少，达到低水阻力低能耗运行，促进潜艇流体动 力性能改善，重要进一步完备潜艇构成实用无阻力舵图8而相对减少动力能耗，相应设置 同一技术相关联“导向舵”，改善了艇体产生流体阻力与流体噪声，实现无突出舵体刮碰，可 全地形运用发挥的优化结构图3潜艇。由在双环体的各自外环边制有滑槽口，并在里环的 周边制有传动齿形和在活络体的侧边制有传动齿槽，穿在滑槽口的活络体端边制有两个固定轴点，与固定轴点相对的双环体外环边处制有相同两个固定轴点，并由2根拉杆将其相 互连成一体，将双环体结构套附内置于尾部出水口处，与电机相配套装置而构成。“导向舵” 运行工作原理是当潜艇要下潜时，艇员操作按钮使电机驱动双环体①转动起来同体带动 穿在滑槽口②处的活络体④位于出水口 13顶上部停住，再操作另一按钮使电机传动活络 体④在花草口②处伸出到位，使活络体④端部被拉杆⑥拉住活络体过半挡在出水口 13处， 出水口被半挡住时，喷出水流反作用力改变喷流方向不均衡，水流作用推力对潜艇产生偏 转力配合调节水仓转动潜艇向下潜行，完成下潜时艇员操作按钮使电机传动活络体④收回 在滑槽口②处；当潜艇图3向左转向时艇员操作按钮使电机驱动双环体①转动同体带动穿 在滑槽口②处的活络体④转至出水口 13右侧位停住，再操作另一按钮使电机传动活络体 ④在滑槽口②处伸出，活络体④挡在出水13右侧位并被拉杆⑥拉住，使尾出水口 13喷出水 流冲击作用力全部被偏转改变喷流方向引向左侧反作用推动潜艇图3尾部向右转动，而潜 艇首部图7则反转移向左侧转向，实现潜艇图3左转向航行，完成转向艇员操作按钮使电机 传动活络体④被收回在滑槽口②处。潜艇应用“导向舵”图8，使操纵潜艇在机动转折变换 航向上简便中而提高效率，没有操舵与舵机构的复杂，减去艇员操作舵的程序工作负荷量， “导向舵”图8作用只在潜艇上下潜航转向时伸出应用，无舵体水阻力影响，利用水流形成偏 转作用转向，并可辅助自主停靠港口。在潜艇水流道5内为辅助增强水流有序冲击力度与 水流喷水推进力，可在其内安装一种理顺水条片图9装置，其特征是将数个条片状体或螺 旋条片状体⑦纵向安装在水流道5壁上。在潜艇水流道5出水口 13处为集合约束喷出水 流压力增强作用，在出水口 13处可安装对水流集约束装置形成推进器9与束出水口⑧相互 之间生成作用压强而构成增强集束水流喷出冲击推进压强力度，而不影响导向舵图8活络 体④在相近旁边的转动伸出，可应用安装的束出水口图10装置，其特征是由渐收制成圆口 ⑧、椭圆口型⑨或几何多角口型⑩的束出水口安装在水流道5尾出水口 13处。为促进潜艇航行上抬阻力小转弯时辅助抗衡减小侧倾及对水压扶牵制首部上抬作用，在指挥台围壳项处图3可加装舵体11，是由围壳、轴座、双舵片与双轴上各自有齿轮 的轴钢性组合而组成，其特征是在围壳项处中线纵向开一对轴孔，在围壳项内加装轴座， 在围壳项处将舵11到位与轴座组装，与电机配合装置完成。工作原理是力矩作用在潜艇 较高航速航行及转弯时，所以产生艇体上抬倾转与侧倾，艇员操作电机打开项舵11展开近 于水平状态时，水流相对压扶，与围壳前部的上抬力矩给以减轻作用，辅助缓解上抬力对艇 体的作用强度；对潜艇较高航速要转向如作左转弯航行时，艇员操作左右侧舵片以轴点垂 向上展至90度以内时，对产生侧倾态艇体作有相向平衡扶正作用，减缓艇体倾摆小稳定航 行，辅助提高安全系数；当潜艇作上浮潜航时，也可以操纵舵片展至水平180度以上辅助配 合“导向舵”图8与调节水仓完成潜艇作升或降航行。或将项舵折转贴靠围壳项是经上诉 双舵片与双轴上各自有齿轮的轴钢性结构组合后，并在项处制有固定轴点，将双舵片端交 处与固定轴点相连，在双轴的舵片相合处加装万向传动轴同液压传动与双轴舵片齿轮完成 齿轴伸出到位操作展开与拉回折转舵片贴靠围壳项处锁定。围壳高引进阻力大，调低减小 阻力为潜艇适合较高航速阻力小，调改达到低围壳高度和水动力外形适度调低围壳有利于 间接提高潜艇的操纵性和降噪特性。在图2实例中所示潜艇所用配设组成是由水流道体5、机架主轴4、水轮机6、发电 机7、电动机8、外壳体2、喷水推进器图2、“导向舵”图8组成，并预装备蓄电池组用于照明启动航行用电，实施技术特征是，在潜艇图3体内首部至尾部纵向贯通建成设置疏导水的水 流道体5内装设机架主轴4上，并依次组装水轮机6、电动机8、喷水推进器10、发电机转子 16安装在水轮机6轮缘上，定子17则安装在相对的水流道5环壁处，发电机7用动态密封 完成，电动机8被密封在外壳体2内再将“导向舵”图8结构套附内置于出水口 13处；其结 构突出特点是水轮机6采用可控双向转动的转叶，此结构使潜艇可正反双向运行起到应对 急停规避退让及在狭窄水域的机动倒车进出作用，并能反向续发电，喷水推进器10与主轴 4端结合装置一体，机体侧面的支架对推进机体及出水口处给以增强固定减震作用，喷水推 进器10工作的理想状态是以排解的阻力束水流作为独立的水源作“推进剂”循环供给。 在图3实施例中所示潜艇所用配设组成是由水流道体5机架主轴4、水轮机6、发 电机7、电动机8、外壳体2、吊仓推进器11或螺旋桨9、“导向舵”图8组成、并预装备蓄电池 组用于照明启动航行用电，实施技术特征是，在潜艇体内首部至尾部纵向贯通建成设置疏 导水的水流道体5内的由前至后装设构成纵列多组的各机架主轴4上，各自依次安装单或 多台水轮机6、发电机7、电动机8、单或多个吊仓推进器11，发电机7、电动机8被密封在外 壳体2内；将“导向舵”图8机构套附内置于尾部出水口 13处。实施技术特征是采用的吊 仓支架能使吊仓推进体11可回转达到能前后双向运行应对急停规避及在狭窄水域机动倒 车进出，另一结构特点是在主轴4上装置的单或双螺旋桨9与由法兰盘与水流道5壁连接 支架的吊仓推进器11或对转桨吊仓推进器11结构形式组合形成混合式对转桨吊仓推进体 11装置，提高推进效率与输出电量。潜艇结构优化推进重大变革，是结构特征能发挥水流多重兼用性效果，上述组装 完成潜艇图3离港动态运行，艇上蓄电动力推进艇体，水流道5内相对产生阻力水流进入流 动连续冲击水轮6带动发电机7转动，蓄电动力为桨叶9推进形成排解水流喷水推进循环 同时，冲击水轮6连动发电7使整机构系统内的转动惯量运转恒动形成，经配电系切换转入 发电7系运作输出电能，形成系统间互为助益助动运行，使发电7促生电动8力，动力再增 强桨叶9推进形成排水流惯性协同桨叶9被排解变为推进水流良性循环，潜艇图3推进机 构优化利用水流在机动中生成输出电能完成推进，汇成优化结构集合为一的持续生能与动 力推进续接循环成创新特色推进机构，为了增强电力输出更大电量，或可增加合并多台装 置发电系机组图3量，本例图3作示意简图。当然本发明实施例可配置必要的增速行星齿 轮12与励磁机及飞轮以增加转动惯量同装于外壳体2内。在图4实施例中所示潜艇所用配设组成是由水流道体5、机架主轴4、水轮机6、发 电机7、增速器12、电动机8、外包体3、吊仓推进器11或螺旋桨9、“导向舵”图8组成，并预 装备蓄电池组用于照明启动航行用电，实施技术特征是，在潜艇体内首部至尾部纵向贯通 设置疏导水的水流道体5内装设机架主轴4上，依次组装水轮机6、发电机7、增速器12、电 动机8、水轮机6、吊仓推进器11、螺旋桨9，上口开放的外包体3上传透过水流道体5进入 另一相邻的舱内，外包体3将发电机7、增速器12、电动机8包在其内，或可将另一发电机装 置与上开口的外包体上方处由皮带等传动装置经增速器12与主轴相连传动输出电，也可 在外包体3边的水轮机轮缘上装置发电机转子16，在相对的水流道5环壁处装置定子17， 再将吊仓推进器11的支架由法兰盘在接近于出水口 13处与水流道5内壁相连，将“导向 舵”图8机构套附内置于尾部出水口 13处。
一种创新节能潜艇，由潜艇本体(图3)、水流道体(5)、机构主轴(4)、水轮机(6)、发电机(7)、或增速机(12)、电动机(8)、外壳体(2)、推进器(9-11)、同一技术相关联“导向舵”组成，其特征是在潜艇首都至尾部纵向贯通设置水流道体(5)，在水流道体(5)内的机架主轴(4)上安装水轮机(6)、发电机(7)、或加装增速器(12)、电动机(8)、推进器(9-11)，发电机(7)、或增速器(12)、电动机(8)、被密封在外壳体(2)内、将“导向舵”(图8)机构套附内置于尾部出水口处(13)。
2.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，其特征是在潜艇首部至尾部纵向贯通设置 水流道体(5)、在水流道体(5)内的机架主轴(4)上安装水轮机(6)、电动机(8)、推进器 (10)，发电机转子安装在水轮机(6)轮缘上，定子(16)则安装在相对的水流道(5)内环壁 处，发电机用现有动态密封完成，电动机(8)则密封在外壳体(2)内，将“导向舵”(图8)机 构套附内置于尾部出水口(13)处。
3.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，其特征是在潜艇首部至尾部纵向贯通设置 水流道体(5)，在水流道体(5)内由前至后构成纵列多组的各机架主轴(4)上各自安装单或 多台水轮机(6)、发电机(7)、电动机(8)，单或多个推动器(9-11)，发电机(7)电动机(8) 被密封在外壳体⑵内，将“导向舵”(图8)机构套附内置于尾部出水口(13)处。
4.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，是由潜艇本体(图3)、水流道体(5)、机架主 轴(4)、水轮机(6)、发电机(7)、增速器(12)、电动机(8)、外包体(3)、推进器(9-11)、“导向 舵”(图8)组成，其特征是在潜艇首部至尾部纵向贯通设置水流道体(5)，在水流道体(5) 内的机架主轴(4)上安装水轮机(6)、发电机(7)、增速器(12)、电动机(8)、水轮机(6)、推 进器(11)，上口开放的外包体(3)上穿过水流道体(4)进入另一相邻仓内，外包体(3)将发 电机(7)、增速器(12)、电动机⑶围护在内，或将加装的发电机(7)安装在外包体(3)上 端处，经传动装置(14)与机架主轴(4)传动装置相连，将“导向舵”(图8)机构套附内置于 尾部出水口(13)处。
5.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，其特征是在潜艇首部至尾部纵向贯通设置 水流道体(5)，在水流道体(5)内的机架主轴(4)上安装水轮机(6)、发电机(7)、电动机 (8)、推进器(9-11)，可多台应用发电机(7)电动机⑶被密封在外壳体(2)内，发电机转子 (15)安装在水轮机(6)轮缘上，定子(16)则安装在相对的水流道(5)内环壁处，发电机用 现有动态密封完成，电动机⑶则密封在外壳体⑵内，将“导向舵”(图8)机构套附内置 于尾部出水口(13)处。
6.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，其特征是在潜艇首部至尾部纵向贯通设置 水流道体(5)，在水流道体(5)内的机架主轴(4)上安装水轮机(6)、发电机(7)、电动机 (8)、推进器(9)，发电机(7)电动机(8)则密封在外壳体(2)内，在穿过水流道(5)环壁内 装置有多个传动装置(14)与制有传动结构装置的外轮缘相接合而成，或从此结合组成结 构装置再纵列接续多组装设应用，将“导向舵”(图8)机构套附内置于尾部出水口(13)处。
7.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，同一技术相关“导向舵”(图8)，其特征是由 在双环体(①)的各自外环边制有滑槽口(②)，并在里环(③)的周边制有传动齿形和在 活络体(④)的侧边制有传动齿槽，穿在滑槽口(②)的活络体(④)端边制有2个固定 轴点，与固定轴点相对的双环体(①)外环(⑤)边处制有相同2个固定轴点，并由2根拉 杆(⑥)将其相互连成一体，将双环体(图8)结构套附内置于尾部出水口(13)处，与电机相配套装置而构成。
8.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，一种理顺水流条片结构装置，其特征是将数 个条片状体(图9)或螺旋条片状体(⑦)纵向安置在水流道体(5)壁上。
9.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，一种束出水口(图10)结构装置，其特征是 将制成的渐收成圆口(⑧)、椭圆口型(⑨)或几何多角口型(⑩)结构体，安装在水流道 (5)尾部出水口 (13)处。
10.根据权利要求1所述的创新节能潜艇，一种围壳项舵(图11)，由围壳、轴座、双舵 片与双轴上各自有齿轮的轴钢性结合而组成，其特征是在围壳项处中线纵向开一对轴孔， 在围壳项内加装轴座，在围壳项处将舵(Θ)到位与轴座组装，与电机配合装置完成；或将项 舵折转贴靠围壳项处是经上述双舵片与双轴上各自有齿轮的轴钢性结构组合后，并在项处 制有固定轴点，将双舵片端角处与固定轴点相连，在双轴的舵片相合处加装万向传动轴同 液压传动与双轴舵片齿轴完成齿轴伸出到位操作展开与拉回折转舵片贴靠围壳项处锁定。
本发明涉及的潜艇具备内外排减水阻力而内置构成效率节能动力推进，特别涉及潜艇自生电能动力持久续航。常规潜艇航行有舵体阻力、表面孔口的流体阻力与噪声、压仓水占据负重航行、推进器动力为负水重与阻力因素多付出能耗并有部分散失浪费、公知柴-电蓄电能源承载量有限，发挥功率有限，出航远洋能源续航有限；创新推进机构要点具有潜艇配设相关“导向舵”无阻力；孔口转内设集散排放；转换减负压仓水轻航行；集束排解为喷水推进；减动力损耗，增推进效率；潜艇推进机构发挥水多重兼用效果，蓄电推进促阻力水资源循环作用于发电及电动系，配电系切换发电系运作输出电能，促生成能源与供给续航，完成替代节约能源减排放，有益生态环保，适应远洋战略，体现全续能创新特色出航远洋。
文档编号F03B13/10GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者代继超 申请人:代继超}