名称：一种船只降阻系统

专利号：202411507045.8

专利权人：贺铭德

1.名称：一种船只降阻系统。

2.技术领域：本发明主要涉及军事和水上交通运输领域，特别是涉及一种新型结构的船只降阻系统。可用于航母、军舰、货轮等大型船只降低海水阻力提高航速。

3.背景技术：本发明来源于对船只航行时受海水阻力问题的思考，船只在水中航行时，克服海水阻力需要提供的动力与其速度的平方成正比，即航行速度增加一倍，需要动力增加到原来的4倍。船只高速航行就需要非常高的动力，也会消耗大量的能量。通过提高发动机动力来提高航速变的越来越困难，因此降低船只航行时受到的海水阻力是一种有效提高船只航速的方法。

4.发明内容：本发明设计了一种船只降阻系统，通过在船只吃水线以下安装高压海水喷射模块，利用模块中数量众多的扁平毛细喷口向船只后方喷射高速水流，在吃水线下方形成一层很薄的高速向后流动的水膜，利用这层水膜可大幅降低船只航行时受到的海水阻力。高压海水喷射模块由多个模块组合而成，类似于墙砖通过对接口连接起来，粘贴在船只吃水线下方的位置。不需要改变船只外形，在现有船只外壳上可以很方便加装。在螺旋桨推力不变的情况下，船只行驶速度与水膜向后的流动速度有关，当速度相等时，船只受到的海水阻力接近于零，没有了海水的阻力，船只在很小的推力作用下就可以实现高速行驶。

5.本发明所采用的技术方案是：由船载动力压缩海水，形成高压海水，高压海水经过管道供水给高压海水喷射模块，高压海水模块通过数量众多的扁平毛细喷口向船只后方喷射，在船只吃水线下方形成一层很薄的向后流动的水膜。水膜向后流动速度越快，船只行驶时受到的海水阻力越小，通过高速流动的水膜方式解决了船只高速行驶时阻力巨大的问题。当水膜向后的流动速度等于船只行驶速度时，船只受到的海水阻力接近于零；当水膜向后的流动速度大于船只行驶速度时，水膜可以额外提供船只前进的动力；当水膜向后的流动速度小于船只行驶速度时，船只受到海水阻力。水膜向后的流动速度越快，船只受到的海水阻力越小。

6.与现有技术相比，本发明的有益效果是：高压海水喷射模块通过数量巨大的扁平毛细喷口将高压海水喷向船只后方，在船只吃水线下方表面覆盖一层高速向后流动的水膜，有效降低了海水的阻力并提高了船只航速。

附图说明

图1：工作原理图

图2：高压海水喷射模块示意图

图3：整体结构布局示意图

具体实施方式

一、系统整体结构设计及工作原理

如图1工作原理图所示，系统整体由高压海水生成模块、高压海水喷射模块共两部分组成。

1.高压海水生成模块：由海水净化系统、加压泵、高压储水罐、高压储气罐等组成。

海水净化系统由进水口、栅格板、净化滤芯等组成，栅格板将海水生物隔离在外，净化滤芯将微型杂物过滤掉，得到无杂物干净的海水。

加压泵由船载动力系统提供电力，加压泵的作用是将海水加压，加压后的海水经过管道由扁平毛细喷口喷射出去。因为船只降阻系统目的是减少海水对船只的阻力，不需要额外提供前进的动力，主动力仍然是船只尾部的螺旋桨，因此加压后的海水不需要特别高的压力，加压泵的功率不需要特别高，能够提供足够量的高压海水即可。

高压储水罐储存经过加压的高压海水，因为水的压缩比较小，放出小部分海水后压力会迅速下降，因此需要一个高压储气罐，利用空气的高压缩比，通过压力调节阀，维持高压储水罐内海水的高压力，使压力维持在一定的区间内。

高压储水罐内的高压海水经过调压阀，以较稳定的压力供给高压海水主管道，再由主管道经过区域给水管道供给高压海水喷射模块，高压海水喷射模块将高压海水通过数量巨大的扁平毛细喷口喷出，在船只吃水线以下表面形成一层高速向后流动的水膜。

2.高压海水喷射模块：由对接口、主供水管道、支供水管道、毛细喷口等组成。

如图2高压海水喷射模块示意图所示，每个高压海水喷射模块由多个扁平的毛细喷口组成，模块之间用对接口连接。多个高压海水喷射模块类似于墙砖，一块连接一块组合起来，铺设在船只吃水线以下表面。扁平毛细喷口开口向后，可喷出高压高速海水形成水膜。

毛细喷口为扁平状，从喷口正面看是一条极细的缝隙，高压海水通过这条极细的缝隙向外喷射，从而形成高速向后流动的水膜。数量巨大的扁平毛细喷口生成的水膜连接在一起，形成大面积的连在一起的水膜，覆盖船只吃水线以下位置。

区域压力调节阀由电脑控制，通过区域压力调节阀、区域给水管道供水给每个高压海水喷射模块，分别控制可以维持各区域压力的平衡。

二、系统工作过程

如图3整体结构布局示意图所示，海水通过前部的进水口进入船只内部，安装在进水口的栅格板将鱼类等海水生物隔离在外，海水生物顺着大部分水流冲向侧后方，部分海水进入海水净化系统，将水中的细小杂物过滤掉，得到较为纯净的海水，防止杂物堵塞毛细喷口。净化后的海水流经加压泵，海水被加压泵压入高压储水罐，在高压储气罐的辅助下，高压海水通过高压给水管道输送到高压海水喷射模块。高压海水喷射模块向船尾方向喷射高压高速海水，形成一层高速向后流动的水膜。

三、存在的问题和解决方法

1.喷口的结构设计：喷口截面积越大，需水量也越大。为了减少用水量，需要尽可能将喷口截面积减小。喷口的结构、形状、尺寸等参数需要复杂计算和反复实验，需要专业人员解决。

2.因为喷水速度超过50m/s会产生大量空泡，空泡的产生会降低船只的浮力，是一种非常危险必须避免的状态，所以喷水速度需要从零开始随着航速逐渐增大，保持航行速度和喷水速度相差不超过50m/s就不会产生大量空泡。随着喷水速度和航速的提高，船只航速可以提高到非常高的速度。

四、总结

海水通过前部的进水口进入船只内部，由海水净化系统过滤，再由加压泵加压后将高压海水压入高压储水罐，在高压储气罐的辅助下，高压海水通过高压给水管道输送到高压海水喷射模块。高压海水喷射模块向船只后方喷射高压高速海水，在船只吃水线下方形成一层高速向后流动的水膜。高速向后流动的水膜大幅降低了水流对船只的阻力，因此水流阻力很小，只需要较小的前进动力即可高速行驶。