一种新型基于离子风气垫船推进系统

1.本发明涉及的是一种船舶推进系统，具体地说是气垫船动力系统。


背景技术：

2.常规的舰船推进装置主要包括有柴油机，燃气轮机和汽轮机等，都是通过传统燃油燃烧发动螺旋桨的方式提供动力。2018年美国麻省理工的某研究团队运用电晕放电产生离子风的原理，将该原理运用到飞机模型上，成功试飞了一种无机械旋转设备的飞行装置，证实了离子风可以运用到轻量型无人机的推进系统。电晕放电产生离子风的过程主要包括带电粒子在施加的电场里，在库仑力的作用下加速，与空间里的中性分子发生碰撞并交换动能，中性分子和原子通过碰撞获得动量，与带电粒子一起运动形成离子风。气垫船作为一种具有重要战略意义的军事装备，排水量相对较小，一般小于500吨，并加上其绝大部分船体处于水面之上，相较于其他舰艇所需推力要小得多，能够适应离子风推力小的缺陷。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供推进部件结构简单、无电机、无风叶、能减少磨损部件的更换、没有润滑要求的一种新型基于离子风气垫船推进系统。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.本发明一种新型基于离子风气垫船推进系统，其特征是：包括电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统，所述电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统设置在气垫船体上，电池储能子系统通过低压电缆连接变压子系统，变压子系统通过高压电缆连接离子风发生器子系统。
6.本发明还可以包括：
7.1、所述电池储能子系统为磷酸铁锂电池，磷酸亚铁锂为正极材料，碳素为负极材料。
8.2、所述变压子系统包括电源、初级谐振回路、次级谐振回路，初级谐振回路包括初级线圈、主电容、打火器，次级谐振回路包括次级线圈和放电顶端，初级线圈与次级线圈耦合，电源连接主电容，电容的电压超过打火间隙阈值后，打火间隙击穿空气打火，变压器初级线圈的通路形成，能量在主电容和初级线圈之间振荡，并通过耦合传递到次级线圈，次级线圈发生振荡，当两级振荡频率一样发生谐振的时候，变压器初级线圈通路的能量涌到次级，放电顶端的电压峰值增加，直到产生高压电。
9.3、所述离子风发生器子系统包括离子风发生器金属环、离子风发生器电极，离子风发生器金属环接地，离子风发生器电极通过导线连接高压电缆。
10.本发明的优势在于：
11.1、本发明通过特斯拉线圈将低压转化为高压，可以实现更低噪音，更高效率的转换
12.2、本发明通过离子风发生装置提供动力，推进部件结构简单、无电机、无风叶、减
少了磨损部件的更换、没有润滑要求、工作噪音低
13.3、本发明通过离子风发生装置提供动力，可以降低温室气体排放量，保护环境，节约不可再生能源。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图；
15.图2为本发明单体工作示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
17.结合图1-2，本发明一种新型基于离子风气垫船推进系统，主要包括：电池储能子系统1；变压子系统2，离子风发生器子系统3。电池储能子系统1与变压子系统2通过低压电缆4连接，变压子系统2与离子风发生器子系统3通过高压电缆5连接。电池储能子系统1中，电池电源控制单元接收到指令，对外输出低压电流，通过低压电缆4将低压电流传递给变压子系统2，进入变压子系统2中的低压电流被升压装置快速转变为上万伏的高压电流，通过高压电缆5传递给离子风发生器子系统3，在高压电流的作用下等离子风发生装置产生等离子风推动气垫船前进。
18.电池储能子系统1中，选择用磷酸铁锂电池8对整个装置进行供电，用磷酸亚铁锂作为正极材料，用碳素作为负极材料，利用锂离子的浓度差实现储能和放电，其寿命长、安全性好。另外我们通过控制系统与磷酸铁锂电池8连接，控制电池的充放电。
19.变压子系统2中，初级谐振回路由初级线圈、主电容、打火器构成，通过电线连接，次级谐振回路由次级线圈和放电顶端构成，初级线圈与次级线圈耦合，电源对电容充电，当电容的电压高到一定程度超过了打火间隙的阈值，打火间隙击穿空气打火，变压器初级线圈的通路形成，能量在电容和初级线圈之间振荡，并通过耦合传递到次级线圈，次级线圈发生振荡，当两级振荡频率一样发生谐振的时候，初级回路的能量会涌到次级，放电端的电压峰值会不断增加，直到放电产生几万伏特的高压电，从而实现了将低压转化为高压。
20.离子风发生器子系统3中，我们采用大截面针-环式离子风装置，该装置由离子风发生器电极7、离子风发生器金属环6及有机玻璃外壳组成。我们将离子风发生器电极7通过导线9连接直流高压，将离子风发生器金属环6接地。给尖端电源电极施加高电压时，由于尖端电极的曲率半径小于接地电极，电场强度在此处更高，空气发生电离，产生正负离子和电子，带电粒子受到库仑力向接地电极移动，与中性分子发生碰撞并传递动量，中性分子受到的力称为电流体力，产生离子风。通过改变电压调节离子风产生的风速，进而调节船速，通过调节发生器两个针环的电压来调节两个离子风发生器的风速和功率，实现气垫船的方向调节。


技术特征：
1.一种新型基于离子风气垫船推进系统，其特征是：包括电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统，所述电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统设置在气垫船体上，电池储能子系统通过低压电缆连接变压子系统，变压子系统通过高压电缆连接离子风发生器子系统。2.根据权利要求1所述的一种新型基于离子风气垫船推进系统，其特征是：所述电池储能子系统为磷酸铁锂电池，磷酸亚铁锂为正极材料，碳素为负极材料。3.根据权利要求1所述的一种新型基于离子风气垫船推进系统，其特征是：所述变压子系统包括电源、初级谐振回路、次级谐振回路，初级谐振回路包括初级线圈、主电容、打火器，次级谐振回路包括次级线圈和放电顶端，初级线圈与次级线圈耦合，电源连接主电容，电容的电压超过打火间隙阈值后，打火间隙击穿空气打火，变压器初级线圈的通路形成，能量在主电容和初级线圈之间振荡，并通过耦合传递到次级线圈，次级线圈发生振荡，当两级振荡频率一样发生谐振的时候，变压器初级线圈通路的能量涌到次级，放电顶端的电压峰值增加，直到产生高压电。4.根据权利要求1所述的一种新型基于离子风气垫船推进系统，其特征是：所述离子风发生器子系统包括离子风发生器金属环、离子风发生器电极，离子风发生器金属环接地，离子风发生器电极通过导线连接高压电缆。

技术总结
本发明的目的在于提供一种新型基于离子风气垫船推进系统，包括电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统，所述电池储能子系统、变压子系统、离子风发生器子系统设置在气垫船体上，电池储能子系统通过低压电缆连接变压子系统，变压子系统通过高压电缆连接离子风发生器子系统。本发明通过特斯拉线圈将低压转化为高压，可以实现更低噪音，更高效率的转换；通过离子风发生装置提供动力，推进部件结构简单、无电机、无风叶、减少了磨损部件的更换、没有润滑要求、工作噪音低；通过离子风发生装置提供动力，可以降低温室气体排放量，保护环境，节约不可再生能源。节约不可再生能源。节约不可再生能源。


技术研发人员：苟津 施林臣 徐盼 赵俊杰 刘潇 谭磊
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.08.15
技术公布日：2022/10/13