属流体力学(造船动力部分和水力发电)。 将现行的水轮发电机组装在船舶上,解决船的主动力。据本人所知,还没有人使用这项技术。
发明的目的是为国家和人类开发新的能源,节省船舶的燃料消耗,减少环境污染。
内容:在船舶的尾部前后按装两套水轮发电机组,水由船的两侧进入涡壳。前为主水轮发电机组(以下简称主机),后为辅水轮发电机组(以下简称辅机)。将船的推进器(一般为螺旋桨,轴流泵,离心泵等也可),装在主机尾水管出水端。为了省去船舵,推进器可为偶数个,装在船尾端两边。调整两边尾水管的流量,便可改变船的方向。辅机尾水管套在主机尾水管的出水端,数量自然相同。此举是利用主机排水的射流作用,降低压力,便于辅机排水。适当延长船尾两侧底板,构成挡水槽,使这三个方面的水延时合拢,以利辅机排水。辅机排水还要靠船尾沟与水面的水位差h(米)(见附图)。
船起动,由镉镍蓄电池组供电。直流电动机拖动推进器运转,主机便有水头产生。推进器转数达到额定值时,水头便是出水口中心线到水面的高度H(米)。起动前,推进器两边水压相同。推进器一运转便将外边水压抵消了。所以主机的水头是由推进器的副作用产生的。镉镍电池有初起电流大的特点,正好符合需要。起动很快完成,主机便可向直流电动机供电。随着船速的提高,尾水沟在加深,达到额定航速时,尾水沟底与水面差h(米),即辅机水头发挥作用,辅机开始工作。根据具体情况,可供直流电动机,镉镍蓄电池组(充电),生活用电等等。正常航行时不需镉镍蓄电池组供电。船越大吃水线越深,该装置优点越突出。
主机水地流量Q1(米3/秒)和推进器的排水量相等。按常规计算主机有效功率:
P1=γ.Q1.g.H.ζ1(千瓦)
γ-水的密度吨/米3
ζ1-主机总效率%
辅机有效功率为:
P2=γ.Q2.g.h.ζ2(千瓦)
Q2-辅机流量米3/秒
ζ2-辅机总效率%
实际上由于推进器射流和挡水槽的作用,辅机输出功率会高于P2(千瓦)的。
使用该技术,主辅机组的流量Q1、Q2进入机组后,获得与船相等的速度,使船产生功率损耗:
P3=1/2γ(Q1+Q2)V2(千瓦)
V-船速 米/秒
按船常规设计选择主动力功率P′时,须加上P3(千瓦)。新选的直流电动机功率:
P=P′+P3(千瓦)
较理想的设计应满足下列条件:
P≤P1+P2(千瓦)
现有的船舶,一般都是柴油机带螺旋桨工作。螺旋桨向后推水,水给螺旋桨的反作用力使船前进。螺旋桨的排水副作用没有利用。船舶航行总是尾沟产生。尤其当吃水深,航速高时,尾水沟底与水面位差加大,更有利用价值。本发明主要就是利用这两个部分能源。实际功率收益就是常规船的功率:
P′=P1+P2-P3(千瓦)
根据《工程经济学与船舶设计》([英]I.L.巴斯克顿著)一书(95页)例子,夏季载重量6万吨,螺旋桨轴功率12870千瓦,航速14.8节,主机每天燃油(柴油)69.3吨,主机燃油携带量1420吨。如用本技术以柴油每吨1450元(市场价格),每天可节省10万元燃料费。其次是减少环境污染。
附图是在水中正常航行的船的示意图。主辅两套机组按在船尾。主在前,辅在后。尾水管出口中心线到水面的距离H(米),便是主机水头。尾水沟底到水面的距离h(米),是辅机水头。其它如图注:1、主辅发电机;2、主辅水轮机;3、拖动螺旋桨的直流电动机;4、螺旋桨;5、主辅尾水套管;6、镉镍电池组;7、挡水槽。
我认为实现发明的最好方式是设计一只载重量大吃水线深的船。