喷水推进装置增加推力的方法

摘要

一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使喷水推进装置增加推力的方法，包括：提供一船体，其预定位置装有一喷水推进装置，包括一动力引擎，用以带动一螺旋桨，一供螺旋桨容置其中的导水通道，及一设于导水通道出口端的喷嘴构成；在喷水推进装置内于高速轴向水流通过的区域，设有至少一个以上的气体释出口；提供一气体导入装置，包括至少一导气管体，其上端有一进气口而设在船体预定处，而下段部连接至气体释出口；运用伯努利原理以喷水推进装置内的高速轴向水流，于气体释出口形成负压，来吸入气体；气体经由导气管体流入气体释出口释出与水混合后，形成众多的气泡。本发明以负压来导入气体，进而达到增进推力的功效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入 的气体，使喷水推进装置增加推力的方法。

背景技术

目前对于喷水推进装置增大推力的方法，大致上包括：加大螺旋桨马 力，或为不同需求而设计的不同螺旋桨形状、螺旋桨攻角，或传动系统 等机械方法。

图1所示是现有一种船体20的喷水推进装置10的结构示意图，其 包括一动力引擎11，导水通道12、螺旋桨13、喷嘴14及一导向喷嘴15。

图2所示是显示上述喷水推进装置10的水流流经该喷嘴14的示意 图，由于该喷嘴14出口为纯水流141，因此无法提供较强的反作用力来 增进推力，因此尚有改善空间。

但是，如为了改善上述问题点，过于复杂的设计，或是会改变螺旋 桨的构造的设计，并非能轻易完成，且所费不赀。是以，如何能以低成 本来增进螺旋桨的推力，进而提升喷水推进装置的推进效率及减少燃油 的消耗，已成为喷水推进装置制造厂，乃至学术研究单位所欲解决的课 题。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺 陷，而提供一种喷水推进装置增加推力的方法，其勿须变更任何原设计， 仅须在喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设置气体释出口， 利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)，以负压来导入气体，进而 达到增进推力的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种喷水推进装置增加推力的方法，尤指一种利用导入的气体，使 喷水推进装置增加推力的方法，其包括：

a)提供一船体，其预定位置装设有一喷水推进装置，其包括一动力 引擎，用以带动一螺旋桨，一供该螺旋桨容置其中的导水通道，及一设 于该导水通道出口端的喷嘴所构成，并以该螺旋桨作用于水中，使该导 水通道内形成一高速轴向水流，且该喷嘴具有缩小出口管径；

b)在该喷水推进装置内于该高速轴向水流通过的区域，设有一个以 上的气体释出口；

c)提供一气体导入装置，其包括至少一导气管体，该导气管体上端 具有一进气口而设在该船体预定处，而下段部连接至该气体释出口；

d)运用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)以该喷水推进装置内 的高速轴向水流，于该气体释出口形成负压，来吸入气体；

e)前述气体经由该导气管体流入该气体释出口释出与水混合后，形 成众多的气泡；

f)依据气体的可压缩性原理，利用该喷嘴的缩小出口管径所构成的 气体压缩器功能，使上述导入的气泡受到压缩而体积变小，再于流出该 喷嘴时，利用内、外压力差变化而瞬间膨胀变大，使反作用力增大，据 以增加该喷水推进装置的推力。

依据本发明上述特征，该气体释出口可设在该导水通道的壁面，供 该导气管体连接。

该气体释出口亦可设在该喷嘴的壁面，供该导气管体连接。另，该 喷嘴尾端包括具有一导向喷嘴，该气体释出口可设在该导向喷嘴的壁面， 供该导气管体连接。

再者，依据本发明上述特征，该螺旋桨可设有一轴向中空管，该中 空管的内端与该导气管体连接，而外侧端设有连通且形成于该螺旋桨表 面的气体释出口。

此外，该气体导入装置进一步利用辅助方式导入气体，包括废气利 用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体内。

该气体导入装置更包括设有一加压装置，其由该船体的空压机、鼓 风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器其中任一所构成，以加压方式将气 体送入该导气管体内。

借此，本发明巧妙运用伯努利原理及气体的可压缩性原理，以及利用 该喷嘴的缩小出口管径所构成的气体压缩器功能，仅以一气体导入装置 及负压吸力，即可导入气体气泡来增进推力，具有节省能源成本的功效 增进。

本发明的有益效果是，其勿须变更任何原设计，仅须在喷水推进装 置内于该高速轴向水流通过的区域，设置气体释出口，利用伯努利原理 (Bernoulli’s Principle)，以负压来导入气体，进而达到增进推力的 功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有喷水推进装置的示意图。

图2是现有喷水推进装置的纯水流示意图。

图3是本发明的气体气泡产生示意图。

图4是本发明的气体导入装置示意图。

图5是图4所示5-5断面放大剖视图。

图6是用以显示该气体气泡于负压区产生的示意图。

图中标号说明：

141纯水流

20船体

30喷水推进装置

31动力引擎

32螺旋桨

321轴向中空管

322内端

33导水通道

34喷嘴

341缩小出口管径

342出口端

35导向喷嘴

40气体释出口

50气体导入装置

51导气管体

52进气口

60气泡

70加压装置

71控制阀

F轴向水流

具体实施方式

以下针对本发明上述技术特征提供较佳实施例；但是，船舶种类繁 多，且形状及构造皆不完全相同，因此虽仅列举一较佳实施例加以说明， 但其所运用的技术手段则相同，因此其余的船型，容不逐一赘述。

首先，请参阅图3～图5所示，其中图3所示是揭示本发明的水流流 经喷嘴的示意图，用以与图2现有的喷嘴的纯水流141作比较，其除了 具有纯水流141外，更包括形成众多的气泡60。

图4、图5则揭示本发明一较佳可行实施例，其实施步骤及具体构造 包含：

a)提供一船体20，此船体不限定种类或外形，但其预定位置装设有 一喷水推进装置30，其包括一动力引擎31，用以带动一螺旋桨32，一供 该螺旋桨32容置其中的导水通道33，及一设于该导水通道33出口端的 喷嘴34所构成，并以该螺旋桨32作用于水中，使该导水通道33内形成 一高速轴向水流F，且如图5、图6所示，该喷嘴34具有缩小出口管径 341。在一较佳实施例中，该喷嘴34的出口端342更包括设有一导向喷 嘴35；但以上属喷水推进装置30的基本构造，容不赘述。

b)本发明在上述喷水推进装置30内于该高速轴向水流F通过的区 域，设有至少一个以上的气体释出口40；例如：导水通道33、喷嘴34或 导向喷嘴35的其中任一位置，设有至少一个的气体释出口40，此外，该 螺旋桨32亦可设有一轴向中空管321，该轴向中空管321的内端322与 该导气管体51连接，而外侧端设有连通且形成于该螺旋桨32表面的气 体释出口40。图5、图6所揭示，是于上述四个构件的管壁皆有气体释 出口40，但不限定于此；亦即在其中任一构件装设气体释出口40皆可， 而在一最佳实施例中，该气体释出口40设在该喷嘴34接近出口端342 的位置，因为喷嘴34在此一位置的水流较快。且本发明所揭露的气体释 出口40，可为圆孔状，但不限定于此，其亦可为其它型体。又，本实施 例中，该气体释出口40呈向后倾斜状，此为较佳实施例，但不限定于此。 在一实验中得知，该气体释出口40如垂直于管壁而设置，亦可实施，即 高速水流亦能于该气体释出口40产生负压吸力。

c)进一步，提供一气体导入装置50，其包括至少一导气管体51，如 图4所示，该导气管体51上端具有一进气口52而设在该船体20预定处， 例如：在船体20内或高吃水线(WL)上。而下段部连接至该导水通道33 或/及该喷嘴34或/及该导向喷嘴35的璧面的气体释出口40；亦可连接至 该螺旋桨32的轴向中空管321，此可依船型及需求来设置。

d)运用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)，以该喷水推进装置 30内于该高速轴向水流F通过的区域，于该气体释出口40形成负压，利 用此一负压来吸入气体。由于螺旋桨32转动时，其所产生的高速轴向水 流F的速度极快，因此可以在气体释出口40产生很大的负压吸力，而这 种气体的导入方法完全不用动力，只要螺旋桨32转动，即可将气体导入， 非常节省能源。

e)前述气体经由该导气管体51流入该气体释出口40释出与水混合 后，形成众多的气泡60。

f)依据气体的可压缩性原理，本发明利用该喷嘴34的缩小出口管径 341所构成的体压缩器功能，使上述导入的气泡60受到压缩而体积变小， 再于流出该喷嘴34时，利用内、外压力差变化而瞬间膨胀变大，据以增 加该喷水推进装置30的推力。

申言之，由该螺旋桨32所送出的高速轴向水流F，流经该喷嘴34 的缩小出口管径341，使水的流速加快，喷嘴口压力增大，由气体释出口 40吸入的气体气泡因受压力压缩而体积变小，当受压力压缩的气体气泡 随水流流至出口端342时，四周的水压变小；因此形成图3所示，受压 力压缩的气泡60体积，随水压变小而瞬间膨胀变大，进而使得轴向水流 F的反作用力增大；是以，可以增加喷水推进装置30的推力。亦即，本 发明上述的技术手段，巧妙利用：

1.伯努利原理：高速流体使周围产生负压。

2.气体的可压缩性原理及波以尔定律(Boyle’s law)：可压缩性气体 的体积与施加的压力成反比，即P₁V₁＝P₂V₂，当压力增大则体积变小，压力 减小则体积变大。例如：2P₁1V₁＝1P₂2V₂。

3.气体压缩器：水有不可压缩性，但水中含有气泡则变为可压缩性； 而该喷嘴的缩小出口管径341对于流经的气泡60而言，就是一个自然的 气体压缩器。

经由上述技术手段，使得本发明导入气体气泡，仅须在喷水推进装 置30的高速水流区设置该气体释出口40即可，无须任何动力，非常节 省能源及成本。纵然须要加压注入气体，亦能以少量的动力即可获得数 倍的动力效果。

如图4所示，该气体导入装置50可利用辅助方式导入气体，包括废 气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体51内。 因此属于资源回收再利用，不会增加资源及增加成本。又本发明如须要 加压注入气体，则可利用船体20内原有的资源，例如：该气体导入装置 50的导气管体51包括设有一加压装置70及一控制阀71，该加压装置70 可由该船体20的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器等其中 任一所构成，以加压方式将高压气体送入该导气管体51内，再从该气体 释出口40释出，可获得更高的推进动力效果，如此能以少量的动力即可 获得数倍的动力效果。

是以，本发明巧妙运用伯努利原理及气体的可压缩性原理，以及利用 该喷嘴的缩小出口管径所构成的气体压缩器功能，仅以一气体导入装置 及负压吸力，即可导入气体气泡来增进推力，具有节省能源成本的功效 增进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单 修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符 合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有 新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起 申请。