专利名称：旋轨来复式推进器的制作方法
技术领域：
本发明属于流体推进器技术领域。
背景技术：
船舶推进器是流体推进器技术的重要应用领域之一，到目前为止，现代船舶推进技术有螺旋桨推进器、泵喷推进器、磁流体推进器、超导磁流体推进器技术等。其中，螺旋桨推进器是现代船舶的主要推进工具，世界各国大多数船舶采用螺旋桨推进器推迸。自19世纪30年代船用螺旋桨推进器问世以来，螺旋桨推进器为人们的水路运输做出了重要贡献。然而，螺旋桨推进器的推进工作代价昂贵，它是以能源的额外高消耗为代价的，辐射噪声大、空泡激振、推进效率低和航速缓慢是螺旋桨推进器存在的严重缺陷。其中，现代大型先进船舶的航速仍在20至35节之内徘徊。为了解决这些问题，人们费尽心思进行研究与改造，先后出现了各种各样的螺旋桨推进器，所有努力的结果仅得到螺旋桨推进器性能指标的小幅改善，无法从根本上解决这些严重问题，究其根源，在于螺旋桨推进器本身的结构性问题使它先天发育不良，人们即使付出再大努力，永远无法使它具有整体优良的性能表现。在某些特殊应用环境中，如现代潜艇为降低辐射噪声，采用泵喷推进器或磁流体推进器取代已被广泛应用的七叶大侧斜螺旋桨推进器，以尽量降低辐射噪声、提高其隐蔽性能。然而，泵喷推进器仍是ー种变相的螺旋桨推进器，其低辐射噪声优点是付出沉重代价换来的，结构复杂、重量大、制造费用高是泵喷推进器的严重缺陷。而磁流体推进器或超导磁流体推进器的源能量转换次数多，即原动机能量转换成电能并储存、电能转换成磁能、电磁能转换成海水的动能等，因此必然带来转换设备多、故障概率増大、能量转换损失多、系统重量大、造价高和強大的磁场辐射等严重缺陷。磁流体推进器具有的良好安静性能，使它不易被反潜声纳监测到，但其強大的磁场辐射极易被反潜飞机上的灵敏磁探仪侦测到，按住葫芦起了瓢，消除噪音完美隐蔽、强磁辐射暴露无遗。体系模式，所谓体系模式是指推进器系统在ー个力学体系中的归属关系和作用方式。对于仅由相互作用的双方所构成的ー个力学体系而言，航行器是该力学体系中相互作用的一方(简称航行器方)；流体是该力学体系中相互作用的另一方(简称流体方)；其中，推进器系统划归航行器方还是划归流体方，决定着两种不同的体系模式。当推进器系统归属航行器方吋，则推进器系统的终端控制设备与流体方直接接触并相互作用，把这一体系模式称为被动体系模式(简称被动模式)；当推进器系统归属流体方吋，则推进器系统的终端控制设备与航行器方直接接触并相互作用，把这一体系模式称为主动体系模式(简称主动模式)。所有现代航行器(包括所有船舶和飞机等)，其推进器系统皆归属于航行器方，因此，决定了所有现代航行器的体系模式皆为被动体系模式。体系模式决定控制方式。终端控制设备，所谓终端控制设备是指推进器系统控制航行器前进、转向和倒航 的末端操作设备。例如，船用螺旋桨推进器系统的桨叶和方向舵摆板、泵喷推进器系统的转子叶轮和导管、磁流体推进器系统的电极和磁场线圈、飞机的垂尾方向舵板和平尾升降舵板及副翼等等，都是本文所说的推进器系统的终端控制设备。这些现代推进器系统的终端控制设备尽管各具独特风采，但它们的控制方式却具有ー个共同的重要特征，就是它们都在其航行器外部工作，換言之，它们必须与其航行器外部的流体(水或空气)直接接触并相互作用，即相互作用双方的作用界面位于航行器外部，方能完成它们的控制使命，否则，它们将控制失灵，一筹莫展，把具有这ー特征的控制方式称为外置控制方式；当这些终端控制设备一旦出现故障时，人们就必须走到航行器外面并进入流体中对其进行维护维修，这对没有潜水技能的普通维修人员来说是无法完成的任务，其维护代价不言而喻；而对于飞行中的飞机而言，直到现在，人们根本无法完成这种维修任务，所导致的严重后果可想而知； 所有现代航行器的控制方式皆为外置控制方式。与此相反，当终端控制设备工作于航行器内部且与航行器直接接触并相互作用，即相互作用双方的作用界面位于航行器内部吋，则把具有这ー特征的控制方式称为内置控制方式。长期以来，由于人们的思维惯性，使得被动体系模式成为ー种默认的唯一体系模式，因而，控制方式只有単一的外置控制方式，所以，有史以来尤其在近代170多年中这ー体系模式和控制方式从未改变过。然而，外置控制方式消极被动、控制效率低下，它对推进器系统的终端控制设备的力学特性(終端控制设备与船体之间的匹配平衡问题)和结构强度等都提出了额外严格的技术要求，其维护环境更加特殊甚至根本无法维修(如飞行中的飞机)，这是所有现代推进器系统设计普遍存在的关键问题。综上所述，所有现代船舶推进器分别存在的推进效率低、辐射噪声大、空泡激振、结构复杂、重量大、造价高、强磁辐射、控制方式消极被动等诸多严重缺陷，直接造成宝贵能源的巨大浪费、航行速度缓慢、技术实现复杂、系统性能低下、制造成本高昂、维护维修艰难等一系列严重问题。鉴于此，创立一种新的体系模式，发明ー种新的技术方案，使流体推进器技术发生根本性的变革，消除现代船舶推进器存在的诸多严重缺陷，创造一种技术性能完备优良的全新型流体推进器，为人们跨入21世纪航行新时代提供物质技术保证，具有重大深远意义。为便于对本发明的叙述、检索和理解，特作以下约定约定一，说明书附图中各图的排列顺序，按照“层次结构”的形式，依次为总系统图(图I)、子系统图、组件图(必要时单独绘制)等逐层分解排列绘制。约定ニ，附图标记与“层次结构”相适应一致，标号连续编号。总系统图中的四个标记(标号为1、2、3、4)目标对象是四个子系统；当目标对象是子系统或组件时，其标记线指示到该对象的某一条外轮廓线上(在主视图中)；当目标对象是部件时，其标记线指示到该对象的外轮廓线以内。约定三，为便于阅图，气控系统(
图12示意)与U推进器(图9示意)之间的气路管道被省略画出，只画出各种气阀门以示相互气路连通。约定四，为便于阅图，对控制器85和执行机构86，只说明其基本原理和作用，原理图皆被省略画出，且二者与其他设备的连接线路和部件也被省略画出。约定五，一个空心圆柱体有内、外两个圆柱面，即内圆柱面(凹面)和外圆柱面(凸面)，约定沿圆柱半径指向外侧的方向为外圆柱面法线的正方向，则把外圆柱面称作正柱面，内圆柱面称作负柱面。本约定在旋轨驱动器(标号I)命名中应用。约定六，在旋轨驱动器中，对各个部件的命名，根据该部件所在的柱面是正柱面还是负柱面，在该部件名称前冠以“正”或“负”字。如，正驱动头一、负驱动头一、正旋轨一、负旋轨一等等，g在简化命名和清晰示意。约定七，对U推进器2的ー个弹射单元，把U滑塞一 43位于右止点，弹射滑塞一 52位于左止点的状态称为该弹射单元的初始状态;U滑塞一 43位于左止点，弹射滑塞一 52位于右止点的状态称为该弹射单元的终端状态(同理约定第二弹射单元)；把ー个弹射单元从初始状态变化到終端状态的过程称为该弹射単元的推进过程或弹射过程；弹射单元从终端状态变到初始状态的过程称为该弹射单元的返程过程。约定八，说明书附图中所有目标对象的命名、标号和图号等等统ー汇总登记在“标记与命名索引表”中，以便检索查阅。但说明书文字部分中专门定义的名词，如体系模式、终端控制设备、内置控制方式、盘龙螺旋軌道、弹射流体、内能正反馈、神龙推进器等等不在该索引表中登记。标记与命名索引表
权利要求
1.旋轨来复式推进器涉及到动カ的驱动方式、对流体的推进方式、推进器系统的推进效率、所在力学体系的体系模式和控制航行器前进、转向、倒航的控制方式，其特征是旋轨驱动器(I)、U推进器(2)、万向底盘(3)和气控系统(4)等四个子系统构成了一个完整的旋轨来复式推进器系统； 旋轨驱动器(I)是由主驱动器(5)、动カ轮￠)、主轴承ー(7)、主轴承ニ(8)、内从驱(9)、外从驱(10)等组件和部件所构成的旋轨驱动器子系统； 外滑轨ー(11)、外滑轨ニ(12)和外滑轨三(13)是三条横截面为三角形的长条钢制滑轨(皆平行于外从驱(10)轴线)，它们共同构成ー组光滑钢制轨道，两端固装于机壳，其形 状尺寸与外从驱(10)正柱面内的长条形三角轨道槽(被省略画出)相匹配，外从驱(10)可在这组光滑钢制轨道支撑和约束下沿其轴线方向作来复式直线运动；外卡ロー(14)和外卡ロニ(15)是在外从驱(10)左端面内设置的两个卡ロ，在执行机构的操作下，外卡ロ可以自动卡合(咬合)或开启(张开ロ)，其结构尺寸与U推进器(2)上的卡头相匹配；内滑轨一(16)、内滑轨ニ(17)和内滑轨三(18)是三条横截面为三角形的长条钢制滑轨(皆平行于内从驱(9)轴线)，它们共同构成ー组光滑钢制轨道，其形状尺寸与内从驱(9)负柱面内的长条形三角轨道槽(被省略画出)相匹配，内从驱(9)可在这组光滑钢制轨道支撑和约束下沿其轴线方向作来复式直线运动；内卡ロー(19)和内卡ロニ(20)是在内从驱(9)左端面内设置的两个卡ロ，在执行机构的操作下，内卡ロ可以自动卡合(咬合)或开启(张开ロ)，其结构尺寸与U推进器(2)上的卡头相匹配；机架一(21)代表左侧机壳，机架ニ(22)和机座(23)代表右侧和底部机壳，起固定机件的作用； 主驱动器(5)是由主驱动器柱体(24)、正驱动头一(25)、正驱动头ニ(26)、负驱动头ー(27)、负驱动头ニ(28)等部件所构成的组件，其中，主驱动器柱体(24)是ー个钢制空心圆柱体，在该圆柱体正柱面中部的一条直径两端固装正驱动头一(25)和正驱动头ニ(26)，在其负柱面中部的一条直径两端固装负驱动头ー(27)和负驱动头ニ(28)，且这两条直径线互相垂直，各驱动头顶部设有光滑凹槽；当动カ轮(6)旋转时，直接驱动主驱动器柱体(24)及四个驱动头绕其两端主轴承旋转； 内从驱(9)是由内从驱柱体(29)、正旋轨ー(30)、正旋轨ニ(31)、正岛桥ー(32)、正岛桥ニ(33)等部件所构成的组件，套装于主驱动器(5)内腔，与主驱动器共轴线；其中，内从驱柱体(29)是ー个钢制空心圆柱体，在该圆柱体正柱面内加工制造出正旋轨ー(30)、正旋轨ニ(31)两条螺旋轨道和六个正岛桥(图7中只画出正岛桥ー(32)、正岛桥ニ(33)两个正岛桥，其余四个被省略画出)；正旋轨ー(30)和正旋轨ニ(31)是三维空间中的两条马鞍形双纽线状闭合回路凹槽式螺旋軌道，且二者呈俯仰式对称分布于内从驱柱体(29)正柱面内，其俯视图呈一条伯努利双纽线“⑴”形，把上述特征的两条正螺旋轨道组合结构称为正双龙螺旋轨道；以正旋轨ニ(31)为例，观察螺旋轨道的轨迹路线和内从驱(9)的运动规律，正旋轨ニ(31)的实线与虚线分别表示该螺旋轨道从正柱面的迎面绕到背面(由于螺旋轨道的対称性，在前半个周期的行程中实线表示迎面螺旋轨道段，而在后半个周期的返程中实线又可表示背面螺旋轨道段；同理，在前半个周期的行程中虚线表示背面螺旋轨道段，而在后半个周期的返程中虚线又可表示迎面螺旋轨道段)，设初始状态位置为负驱动头ニ(28)位于正旋轨ニ(31)的左边底部(负驱动头ニ(28)作圆周运动的方向从左视图观察为逆时针旋转方向；负驱动头ニ(28)被光滑嵌入正旋轨ニ(31)凹槽内)，当负驱动头ニ(28)自初始状态位置开始转动半圈到达其圆周顶部时，从相对运动的角度来看，在这段时间内相当于负驱动头ニ(28)走过迎面实线螺旋轨道段，并到达正旋轨ニ(31)的中间顶部(作为相对运动，实际是内从驱(9)沿其水平轴线方向向左运动四分之一周期)；负驱动头ニ(28)继续旋转后半圈，从圆周顶部到达底部(走完第一圏)，在这段时间内相当于负驱动头ニ(28)从正旋轨ニ(31)的中间顶部绕到背面虚线螺旋轨道段，并到达正旋轨ニ(31)的右边底部(作为相对运动，实际是内从驱(9)沿其水平轴线方向向左运动四分之ニ周期，即内从驱(9)完成了前半个周期的行程，把内从驱(9)在此刻的位置称作内从驱的左止点)；负驱动头ニ(28)继续旋转半圈(第二圈开始)，从其圆周底部到达顶部，在这段时间内相当于负驱动头ニ(28)从正旋轨ニ(31)的右边底部绕到迎面虚线螺旋轨道段(在后半个周期的返程中，虚线又可表示迎面螺旋轨道段)，并到达正旋轨ニ(31)的中间顶部(作为相对运动，实际是内从驱(9)沿其水平轴线方向向右运动四分之三周期)；负驱动头ニ(28)继续 旋转后半圈(第二圈的后半圏)，从圆周顶部到达底部(走完第二圈回到初始状态位置)，在这段时间内相当于负驱动头ニ(28)从正旋轨ニ(31)的中间顶部绕到背面实线螺旋轨道段(在后半个周期的返程中，实线又可表示背面螺旋轨道段)，并到达正旋轨ニ(31)的左边底部(作为相对运动，实际是内从驱(9)沿其水平轴线方向向右运动四分之四周期，即ー个完整周期的行程结束，内从驱(9)返回到初始状态位置，把内从驱(9)在此刻的位置称作内从驱的右止点)，至此，螺旋轨道正旋轨ニ(31)的完整轨迹路线被走完，这ー轨迹路线具有代表性，旋轨驱动器(I)中共有四条螺旋軌道，其轨迹路线皆与正旋轨ニ(31)的轨迹路线相同，把轨迹路线与正旋轨ニ(31)的轨迹路线相同的螺旋轨道称作盘龙螺旋轨道；此后，内从驱(9)的运动便周而复始，重复这一周期性的来复式直线运动，直到主驱动器(5)停止驱动为止；可用同样方法，对正旋轨ー(30)与负驱动头ー(27)的轨迹路线与运动情况进行分析，不再赘述；在两条正螺旋轨道自交叉和互交叉的轨道交叉道口中央处固装正岛桥(如正岛桥ー(32)、正岛桥ニ(33)等六个正岛桥)，用于防止主驱动器(5)的负驱动头行至交叉道ロ时发生“踩空”现象，正岛桥的形状尺寸匹配于主驱动器(5)的负驱动头顶部凹槽；主驱动器(5)的两个负驱动头与内从驱(9)的两条正螺旋轨道一一对应，ー个负驱动头被光滑嵌入一条正螺旋轨道凹槽内(即ー头ー轨)，当主驱动器(5)旋转时，其负驱动头作圆周运动，并与其正螺旋轨道凹槽壁相互作用，在该作用的驱动下，内从驱(9)便沿其轴线方向做来复式直线运动；主驱动器(5)的两个负驱动头对内从驱(9)构成ー个カ偶作用，保证了内从驱(9)在其径向上的稳定性； 外从驱(10)是由外从驱柱体(34)、负旋轨一(35)、负旋轨ニ(36)、负岛桥一(37)等部件所构成的组件，套装于主驱动器(5)外围，与主驱动器共轴线；其中，外从驱柱体(34)是ー个钢制空心圆柱体，在该圆柱体负柱面内加工制造出负旋轨一(35)、负旋轨ニ(36)两条螺旋軌道和六个负岛桥(图8中只画出ー个负岛桥ー(37)，其余五个被省略画出)；负旋轨ー(35)和负旋轨ニ(36)是三维空间中的两条马鞍形双纽线状闭合回路凹槽式螺旋轨道，且二者呈相向侧卧式对称分布于外从驱柱体(34)负柱面内，其主视图呈一条伯努利双纽线“①”形，把上述特征的两条负螺旋轨道组合结构称为负双龙螺旋轨道；这两条负螺旋轨道的轨迹路线和外从驱(10)的运动规律都与内从驱(9)的情况类同，不再赘述；在三维空间中，负双龙螺旋轨道与正双龙螺旋軌道，二者就相应的对称面而言，其相对方位互为垂直正交布局；在两条负螺旋轨道自交叉和互交叉的轨道交叉道ロ中央处固装负岛桥(如负岛桥ー(37)等六个负岛桥)，用于防止主驱动器(5)的正驱动头行至交叉道ロ时发生“踩空”现象，负岛桥的形状尺寸匹配于主驱动器(5)的正驱动头顶部凹槽；主驱动器(5)的两个正驱动头与外从驱(10)的两条负螺旋轨道一一对应，一个正驱动头被光滑嵌入一条负螺旋轨道凹槽内(即ー头ー轨)，当主驱动器(5)旋转时，其正驱动头作圆周运动，并与其负螺旋轨道凹槽壁相互作用，在该作用的驱动下，外从驱(10)便沿其轴线方向做来复式直线运动；主驱动器(5)的两个正驱动头对外从驱(10)构成ー个カ偶作用，保证了外从驱(10)在其径向上的稳定性；外从驱(10)的运动分析与内从驱(9)的情况相同，二者的区别仅在于螺旋軌道所在柱面的正、负； 内从驱(9)和外从驱(10)的运动方式皆为来复式直线运动，但二者的相对运动方向互 为交错反向，这就构成了旋轨驱动器(I)的来复式(推拉式)驱动方式，因此，旋轨来复式推进器能够实现旋轨来复式驱动方式；当设定内从驱(9)和外从驱(10) 二者的长度、质量相等时，由于内从驱(9)和外从驱(10)在轴向上做互为逆向的对称运动(来复式运动)，与主驱动器(5)的正、负驱动头形成的两个カ偶作用效果，使得旋轨驱动器(I)子系统的质心位置始終保持固定不动，保证了旋轨驱动器(I)无机械振动源，所以，旋轨驱动器(I)不会产生机械振动噪声，因此，旋轨来复式驱动方式为旋轨来复式推进器系统的平稳运行、无机械振动噪声提供了物质技术保证； U推进器(2)是由U气桥(38)和两个弹射単元等所构成的U推进器子系统；U气桥(38)是由U滑塞一(43)和U滑塞ニ(57)的右端面及其之间的U形钢制圆筒的下底部部分所构成的ー个密闭定容器，在U气桥(38)上设置U气桥传感器(39)和U气桥阀(40);由11卡头ー(41)、U推杆ー(42)、U滑塞一(43)、U气室ー(44)、均压器ー(45)、气道阀一(46)、气道传感器一(47)、管道一(48)、均压器ニ(49)、弹射头一(50)、弹射气室一(51)、弹射滑塞一(52)、弹射ロー(53)、弹射ロ传感器一(54)等部件构成了第一个弹射单兀(简称第一弹射器)；由U卡头ニ(55)、U推杆ニ(56)、U滑塞ニ(57)、U气室ニ(58)、均压器三(59)、气道阀ニ(60)、气道传感器ニ(61)、管道ニ(62)、均压器四(63)、弹射头ニ(64)、弹射气室ニ(65)、弹射滑塞ニ(66)、弹射ロニ(67)、弹射ロ传感器ニ ￠8)等部件构成了第二个弹射单元(简称第二弹射器)；其中，第一弹射器和第二弹射器的结构尺寸和工作原理完全相同；由均压器ー(45)、管道一(48)和均压器ニ(49)构成了第一个弹射单元气道，由均压器三(59)、管道ニ ￠2)和均压器四￠3)构成了第二个弹射单元气道；在第一弹射器中，U卡头一(41)、U推杆ー(42)、U滑塞一(43)这三个部件固装成ー个组件，U卡头ー(41)的结构尺寸与旋轨驱动器(I)上的内、外卡ロ相匹配并可以卡合连接或者开ロ分离，构成旋轨驱动器⑴和U推进器⑵二者之间的接ロ界面；U滑塞一(43)可在U气室ー(44)内左右光滑运动且与U气室壁之间为动密封；U气室ー(44)是由U形钢制圆筒的一侧直圆筒部分与U滑塞一(43)的左端面所构成的ー个变容器，并通过弹射单元气道与弹射气室一(51)连通；均压器ー(45)是ー个圆盒形装置，它作为弹射单元气道的ー个重要组成部件，被用来均衡高压气体在弯道处的非対称冲压作用，以保障弹射单元气道的气动稳定性，每个弹射器中设有两个均压器，其结构尺寸和作用都完全相同；气道阀一(46)与气控系统(4)连接，參与实时调控弹射単元中的エ质气体量，以维持第一弹射器中エ质气体(把工作介质气体简称为エ质气体)的工作压カ；气道传感器一(47)与控制器(85)连接(连接线路被省略画出)，以实时监测弹射単元中エ质气体的压カ值，为实时调控第一弹射器中エ质气体量提供依据；管道一(48)是构成弹射单元气道的钢制圆管部件，均压器ニ(49)用于均衡高压气体在弯道处的非対称冲压作用；弹射头一(50)是ー个钢制圆筒装置，其右端面为敞开ロ——弹射ロー(53)，它与弹射滑塞一(52)的左端面共同构成弹射气室ー(51)变容器，通过弹射单元气道，弹射气室一(51)与U气室ー(44)连通，換言之，由U气室ー(44)、第一个弹射单元气道和弹射气室一(51)构成了第一弹射器的エ质气体空间"气室一(44)的最大容积大于弹射气室一(51)的最大容积；弹射滑塞一(52)可在弹射头一(50)内腔左右光滑自由运动，但工作时弹射滑塞一(52)与U滑塞一(43)保持动态同步，且与弹射头一(50)内壁之间为动密封；弹射ロー(53)是外界流体(水或空气)进出弹射头ー(50)的入口或出ロ ；把弹射滑塞一(52)位于左止点时，充满弹射头一(50)容积的外界流体称为弹射流体；弹射流体的出ロ方向与船舶前进方向相同；弹射ロ传感器一(54)与控制器(85)连接，以实时监测弹射ロー(53)处外界流体压カ(静压力或动压力)，为U推进器(2)中各エ质气体的工作压カ调控提供基准參照依据；在第二弹射器中，各个部件的结构尺寸和作用与第一弹射器中的相应部件完全相同，且相应的名词(如弹射流体等)也都同理定义并通用； U气桥(38)具有两个重要作用，在物理上，它把两个弹射器的エ质气体空间隔离开，形成两个彼此独立密闭的エ质气体空间，构成了两个独立対称的弹射单元，为匹配旋轨来复式驱动方式提供了硬件保障，不仅如此，它还保障弹射单元在返程过程中其U滑塞不受外界流体压力作用(即无兜风现象)，从而避免了能量的无为消耗；在气动效果上，它又将两个弹射器的エ质气体空间有机地关联起来，使得U气桥(38)的エ质气体空间和两个弹射器的エ质气体空间这三个彼此独立的エ质气体空间形成了一个有机整体，这使得U推进器(2)整体上两端(两个弹射滑塞或两个弹射ロ)所受外界流体压カ大小相等、方向相反，合カ为零，从而使得U推进器(2)无需克服外界流体压カ(静压力或动压力)做无用功，推力几乎全部用于做有用功，換言之，弹射能量几乎全部转换成弹射流体的动能，不仅如此，开始返程的弹射单元还将把其エ质气体的压缩内能(エ质气体因压缩而増加的分子内能)通过U气桥(38)传递给开始推进的弹射単元，对推进中的弹射单元贡献正向能量増益，把这种正向能量増益方式称作内能正反馈，内能正反馈使得压缩内能不再成为系统能量内耗的主角，从而使得U推进器(2)子系统压缩エ质气体所付出的能量代价降到最低值，所以，U推进器(2)具有极高的能量利用率也得益于U气桥(38)的桥梁纽带作用和内能正反馈方式山气桥传感器(39)与控制器(85)连接，以实时监测U气桥(38)中的エ质气体压カ值，并为实时调控其エ质气体量提供依据；U气桥阀(40)与气控系统(4)连接(连接部件被省略画出)，參与实时调控U气桥(38)中的エ质气体量，以维持U气桥(38)中エ质气体的エ作压カ；U推进器(2)子系统的外壳被固装于船体； 首先观察在没有U气桥(38)连接情况下，一个弹射単元的工作过程，以大地为惯性參考系，设海水相对大地静止不动，船舶相对大地的速度为V ，弹射流体的质量为M,弹射流体相对船体(弹射头)的初始速度为V3Wj (该速度也是弹射滑塞相对弹射头的初始速度，其值为零)，弹射流体相对船体的出ロ速度为(即弹射流体被弾射滑塞推动经过弹射ロ处的速度)，弹射滑塞的推水方向与船舶前进方向相同，弹射滑塞的半径为R其行程为L，推力(エ质气体的工作压力)为Pjt,流体压カ(弹射ロ处海水的压力)为P流，合外力对弹射流体所作的功为A，弹射流体的初始动能为EWg、出口动能为Em，弹射流体的动能增量为AE，则有、合外力对弹射流体所作的功为A= (P推-P流)R2XL(1-1) 弹射流体的初始动能为E初始^M (%初+V船)—=全MV船2 弹射流体的出ロ动能为E出口 = iM (V弹出+Vr) ‘=全M%出2 + M%出V船+ i MV船2弹射流体的动能增量为AE = E出口一 E初始;I MV弹出2 + MV弹出V船(I 一 2) 依据动能定理及(1-1)、(1-2)两式得(P推-P流)欣2 XL =乏_弹出2 +出V船(1-3) 式(1-3)是在没有U气桥(38)连接情况下，ー个弹射单元工作时其弹射流体的动能定理；其中，推力Pjt对弹射流体作正功，弹射流体动能増大；流体压カP. 对弹射流体作负功，弹射流体动能减小，換言之，弹射单元需要克服外界流体压カ(静压力或动压力)做无用 功； 现在，由于有U气桥(38)将两个弹射单元エ质气体空间有机地关联起来，U推进器(2)整体上两端(两个弹射ロ)所受流体压カ大小相等、方向相反，其作用相互抵消掉了，因此，在U推进器(2)中弹射流体的动能定理应为P推TtR2 xL = i MV弹出2 + MV弹出V船(1-4) 比较(1-3)、(1-4)两式显然有 P推 JiR2XL > (P推-P流)JiR2XL 则(1-4)式等号右边的动能増量大于(1-3)式右边的动能増量，所以说U推进器(2)无需克服流体压カ(静压カ或动压カ)做无用功，推力Pjt全部用于做有用功，或者说，弹射能量全部转换成弹射流体的动能； 式(1-4)表明，U推进器⑵中弹射流体的动能增量巧MV弹出2 +MV弹出V船)不仅与弹射流体的出ロ速度有关，还与船舶的速度Vl&有关；当弹射流体的出ロ速度—定吋，船舶的速度Vl&越大，弹射流体的动能增量就越大，这表明推力(Pjt JiR2)对弹射流体所做的功(Pjt^iR2XL)也越大，由于弹射流体的位移量L(即弹射滑塞的行程)为ー常量，所以，功(Pjt^R2XL)越大是推力(PjtJiR2)增大所产生的结果，由于作用的相互性(或运动的相对性)，便形成了海水(流体)对弹射ロ处逆向作用增强的效果，这就构成了 U推进器(2)的冲压弹射推进方式，因此，旋轨来复式推进器能够实现冲压弹射推进方式； 在弹射头中，由于弹射滑塞的迎水面垂直于弹射流体的运动方向，或者说，推力矢量 的方向与弹射流体位移矢量f的方向相同(即两个矢量夹角a为零)，所以，推力PftTtRi对弹射流体所做的功为A = P推耵R2 L = P^tiR2Lcos a = P扩TtR2L(I — 5) 式(1-5)表明，推力对弹射流体所做的功为最大值，換言之，推力无任何分量损失，全部奉献于做有用功过程；设旋轨来复式推进器系统摩擦消耗的能量为A e (A e为ー较小值)，考虑到U推进器⑵无需克服流体压カ做无用功、推力Pjt全部用于做有用功和内能正反馈方式等，则输入到旋轨来复式推进器系统的总能量在量值上等于Pjt R2L+A e，參照(1-4)和(1-5)两式，旋轨来复式推进器系统的推进效率ii为
全文摘要
旋轨来复式推进器属于流体推进器技术领域。所要解决的技术问题是实现旋轨来复式驱动方式，实现冲压弹射推进方式，实现推进效率接近1，实现主动体系模式，在主动体系模式下实现控制航行器前进、转向、倒航等新的控制方式——内置控制方式。解决该问题的技术方案要点由旋轨驱动器(1)、U推进器(2)、万向底盘(3)和气控系统(4)等四个子系统构成了一个完整的旋轨来复式推进器系统。旋轨来复式推进器可被广泛应用于所有类型的船舶舰艇中，甚至，它还可被广泛应用于所有类型的飞机和机动车中。
文档编号B63H1/32GK102642607SQ20121013906
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者徐忠斌 申请人:徐忠斌