CN100540392C - 整体通路气垫舰船和船体平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含有多个艏的单船体平台，每个艏具有一个比艏更低的平的龙骨。使用倾斜抬升表面和形成气压室的一对舷外密封件垫将艉横梁和艏连接起来。压缩空气被迫进入气压室以形成船体平台下的压缩空气垫。相应的水流通道设置在多个艏的每一对之间以降低海船运行时的波浪撞击能。当平台从水中穿过时，利用浮力、气动升力、水动升力的综合作用以减少阻力和拖曳力。

Description

整体通路气垫舰船和船体平台

技术领域

总的来说，本发明涉及水面舰船领域。本发明尤其涉及通过鼓风机提供压缩空气给气垫以获得支撑的水面舰船。

背景技术

已有多种水面舰船，其中有些利用压缩气体如空气形成气垫以减少与水的摩擦。有些这种舰船例如通过使用在舰船底部的挠性凹槽内的多个鼓风机截留舰船和水面之间的人工压缩气垫以实现表面效应条件下的运行。其它的利用舰船以更高速度行驶时夹在舰船水面之间的大气柱塞效应。第一种类型的舰船称为水翼船或表面效应船(SES’s)，后者称为地面效应翼(Wing In Ground Effect(WIG))、表面效应翼船(Wing In Surface Effect Craft)或更简单地称为翼船(Wingship)。其它舰船综合利用鼓风机和柱塞效应以在舰船下方提供压缩空气垫。通常，所有这些舰船的共同特征是压缩空气分配在舰船和水面之间，水面支撑舰船的大部分重量。SES舰船的工作效率比普通舰船大得多。

Burg.于1990年1月2日在美国专利第4890564号中公开了一种使用压缩空气以在下凹槽对内获得气垫的舰船。Burg.讲述了包括中心艏和至少部分是由动力鼓风机提供压缩空气的气垫支撑的侧边船身的水面舰船。压缩气垫限制在位于船身下侧由平行的中心间隔物隔开的一对纵向延伸的凹槽内。凹槽在船身的相应艏端通过可增加可移动密封寿命的相应可向前移动的密封而互相靠近。凹槽在相应艉端通过相应可移动艉密封互相靠近，可移动艉密封可控制空气气垫的深度、压力和其它参数特征。穿过侧边船身的水撞击缓冲口将通过侧边船身的波浪撞击能扩散开。中心艏终止于挠性密封的前部。然而，挠性密封常遭受碰撞损伤、疲劳和磨损。在风大浪急的海面上，它们急剧增大船的阻力和拖曳力，因而使船慢下来。

Burgin.于1975年7月8日在美国专利第3893406号中公开了一种使用压缩机在覆盖在多个百叶窗下的下凹槽内产生气垫的舰船，其中百叶窗是为向下和向后排放压缩空气而设置的。Burgin.讲述了一种具有底部、与底部侧边邻接的延长底部长度的双轴向依靠龙骨的船。每一个龙骨包括在艏端具有进水口、艉端具有出水口的轴向延伸通路。发动机驱动分配在相应个通道的相应喷射泵以从相应进水口汲取水及通过压力从相应出水口排出水。发动机驱动相应进水口的旋转式切茎器对以使废弃物不进入进水口。形成具有关闭顶部、侧边和底端的凹槽的船底。由发动机驱动的压缩机把压缩气流送到凹槽内。多个百叶窗覆盖在凹槽上，设置成向下或向后排放压缩气体以润滑在水面移动的船身。中心艏向前超出终止于凹槽前端的龙骨.龙骨向下突出，并低于前密封和井中空气。然而，由于船的龙骨线向下延伸，且龙骨比艏低，因而气压室中的压缩空气逃逸作为气压室内最高点的前面。龙骨引起明显的拖曳力。

Burg.于1997年3月18日在美国专利第5611294号中公开了一种与“地面效应船翼(Wing In Ground Effect boat(WIG))”联合使用的多壳“表面效应船(SES)”.Burg.讲述了一种能过渡成气载表面效应操作的多壳气垫支撑的舰船。舰船具有三个能切入波浪中的刀形艏的拉长的船身。每个船身包括具有非常小的入口和包括相应压缩气垫的低角度侧壁分流性的下凹槽。侧壳包括将外面水往高扬到侧壳上的喷射措施和倒T形水翼形式的回收水稳定器以增加在恶劣海环境中的稳定性。提供相应的倒V形气垫和湿甲板艉密封以确保在那些部位最小的波浪撞击效应。压缩空气通过相应动力鼓风机供给凹槽，凹槽用相应密封挡板可密封住。每个凹槽都能保持在相对周围气压为正压以保证最大气流、或负压以获得最小上述水分布，如应用于需要最小雷达特征的巡逻船队。用文丘里管(venturies)连接导管，使相应凹槽互相连接以缓冲凹槽间的压力差和对空穴供给压缩空气，相应鼓风机在修理前舰船不允许其继续行驶(相应密封挡板关闭)。舰船可以包括一对收缩自由或固定的侧翼以增加舰船行驶时的气动抬升作用。侧翼可包括舷外支架船身以增加稳定性。然而，该船的SES能力仅能抬升船和机组人员，由于SES装置限制而不能进行有效载荷。由于气垫面积太小，行驶中装置的船身和通道的拖曳力太大而不能从WIG技术中获得任何益处。WIG技术具有与SES相同的局限性，即不能进行有效载荷。二者结合起来是一种高技术设计，但建造、操作和维护的成本较高。

Burg.于1991年3月19日在美国专利第5000107号中公开了一种使用鼓风机以在下凹槽对内获得气垫的舰船。这是授予Burg.的美国专利第4890564号的部分继续申请。与以前的装置相比，其改进部分为压缩空气气垫由船身改进后的凹槽和多个向前移动的密封限制住，这样船体80％至90％的重量由所得压缩气垫支撑以分开其功能。差示气垫部分压力为乘客改善了乘坐。在侧船身前面更低处或艉密封下表面上与海平面成0°或低角度，确保了良好的压缩空气密封和更高的船身效率。成角度的艉密封表面和向前延伸的艏也提供了更高的乘坐质量。可控制艉可移动密封构件以利用压缩空气垫改变船身方向。比艉更窄的向前的船身横杆使得艏部分更有吸引力和更易驾驶。然而，船与以前的专利相比有所改进，但具有相同的内在局限性。

Bixel Jr.在1998年5月5日公布的美国专利第5746146号中公开了一种使用水翼船形抬升系统的带有平底设计浮船(SEPPS)的“表面效应”货船(SES，两个坚硬的侧壁)，被宣称为与传统货船具有同样马力重量比，但行驶速度是其两倍到三倍。Bixel Jr.讲述了具有开放海上高速行驶能力的零吃水货船。船为双体船形设计。将能轻轻将船提出水面的水翼船鼓风机系统与当需要减少水的阻力时，空气从压缩气垫中逸出，润湿相应浮船的底部相结合。浮船里具有柔软的水翼船空气密封垫，且由浮船将其固定。然而，船，据称是在水翼船阻力下操作的SES设计船。水翼船是一种效率极低的装置。这种设计永远也不能达到载货船操作中所需的速度和效率。高速计划表面自身不能提供足够的浮力以使船象吃水浅的船那样漂浮。如果它们大到能飘起载重船，行驶中所产生的拖曳力将非常大，以致于计划表面垂直方向冲击力能把货船挤碎。此外，向前的密封非常钝以致遇在海上遇到稍大的波浪都将停止。

Bronson于1998年12月22日公开的美国专利第5850793号中公开了一种沿船的长度方向利用含气的水槽调整船身位置的赛船。Bronson讲述了一种通过自身装置利用空气和水共同受控形成河道以提高水中行驶时的速度和稳定性的三体船。一对结构翼将外壳连接到中心壳，它包括能调整引导周围气流按所需方向并进入一对进气口的相应挡板。进入进气口的空气通过每个外壳的相应空气通道并进入在每个外壳底部形成的相应水槽。出来流经每个水槽的水上空气对每个舷外壳后部提供向上的力，产生三体船艏的向下的力，从而高速时提高稳定性。可调整的气流缓冲阀用于提供控制气流进入水槽，位于每个外壳下面的几个次鳞板提供推力。然而，竞赛时，赛船利用延长船长度的含气水槽使船稳定并控制其位置。水槽使船前端升高、尾端降低。这不适合用于货船。

因而，本发明的一个目标是为动力舰船和非动力舰船和驳船提供经过水面时已减少拖曳力的整体通路表面效应舰船平台。

本发明的另一个目标是提供一种在恶劣海上环境行驶时具有超强波浪推进力的舰船整体通路表面效应舰船平台。

本发明又一个目标是为单壳船提供整体通路表面效应舰船平台。

本发明再一个目标是提供使用压缩空气以减少与水的摩擦的一种整体通路表面效应舰船平台。

发明内容

仔细阅读和理解说明书，可以实现本发明的上述目标和其它目标。

本发明提供一种整体通路表面效应舰船平台，该舰船平台包括：

(1)多个艏，每个艏包括在上切线开始并向持续向下倾斜的对应艏斜面；(2)多个水流通道，每个通道设置在众多艏的每对艏之间；(3)每个艏的龙骨，龙骨起始于艏的对应基底并从艏的相应中心线持续到艉和舷外；(4)多个在艏对应基底、龙骨的对应前端起始并沿相应龙骨延续到艉和舷外、直到龙骨弯进水流通道的艏密封和舷外密封件；(5)艉倾斜抬升表面，其位于艉密封前面，并向前延伸到上气腔表面，上气腔表面延伸入相应水流通道形成其下的气腔，气腔起始于艉密封、艉基底、龙骨的相应前端，并沿相应龙骨向艉和舷外延续直到弯进水流通道和舷外密封件；(6)至少通过气腔抬升件顶部的一个排气管，压缩空气通过此送入气腔；和(7)其中当舰船平台经过水面时，艉倾斜抬升表面提供水动升力以升起舰船平台的一端，气腔充满来自排气管的压缩气流，行驶时气腔将压缩气垫限制在舰船平台的下端以减少与水的接触，从而减少层状摩擦，水流通道引导来自波浪撞击的排出水流流入气腔，其中气垫和压缩空气流保持减少与水接触以减少阻力和拖曳力。

附图说明

对本领域熟练技术人员来说，本发明的相应种其它目标、优点和特征通过结合下图的讨论将非常清楚明了。其中：

图1是第一个优选的动力船形式的整体通路气垫舰船和舰船平台的底部平面视图。

图2是动力船的侧面视图。

图3是动力船的前面视图。

图4是动力船的后面视图。

图5是图3中动力船沿线5-5的纵向垂直剖面图。

图6是图3中动力船沿线6-6的纵向垂直剖面图。

图7是图3中动力船沿线7-7的纵向垂直剖面图。

图8是动力船片断顶端俯视图。

图9是图5中动力船沿线9-9的侧向垂直剖面图。

图10是图5中动力船沿线10-10的侧向垂直剖面图。

图11是第二个优选的无动力驳船形式的整体通路气垫舰船和舰船平台的底端俯视图。

图12是无动力驳船的前面正视图。

图13是无动力驳船的后面正视图。

图14是第三个优选的无动力船和无动力驳船形式的整体通路气垫舰船和舰船平台的顶部俯视图。

具体实施方式

根据需要，在此详细描述本发明具体实施例，然而，应该明白在此公开的实施例仅是本发明相应种实施方式的例子。因此，在此公开的特定结构和功能描述不是对本发明的限制，而只是权利要求的基础和教导本领域熟练技术人员的实际上任何合适详述结构的代表性基础。

参照附图，其中相应图中类似的特征和零件用类似标记表示。

第一优选实施例

参照附图1-10，描述第一个优选整体通路气垫舰船和舰船平台，优选动力船形式。

图1包括具有单船体装置的船身23的动力船20和顶层甲板26。船身23包括多个以中心艏或主艏29形式的通路或艏(此后称为“艏”)和一对侧边艏或舷外艏30和31，30和31通过一对艏连接件32和33互相连接。一对侧壁34和35沿舷外艏30和31向艉延伸到横梁36。艏29、30和31互相交错，旨在冲破流经水面时形成的尾流。

主艏29的一对主艏斜面38和41起始于设置在船身23和顶部甲板26上的剪切线(shear line)44并朝艉向下持续到主龙骨47。主龙骨47是平的，起始于主艏29的底部50，并向来自主艏29的中心线53的舷外和艉连续并弯曲拓宽到主艏29舷外和舷外艏30和31的舷内的相应水流通道56和59。主龙骨47包括直角向前飘浮和水动升力表面62。一对主舭65和68起始于主艏29中心线53的主艏斜面38和41，并弯曲拓宽到相应个水流通道56和59。主舭65和68在主艏29上向上倾斜以减少垂直方向上的撞击力。主舭65和68也有助于主艏29获得水动升力并包括在下列海洋条件中支撑主艏29。

舷外艏30和31的对应的舷外艏斜面71和74、77和80起始于剪切线并朝艉持续向下到相应舷外龙骨83和86。舷外龙骨83和86是平的，与主龙骨47一起作为动力船20的最低部分，定义平面或龙骨线89，其功能是作为前密封或舷外密封件。舷外龙骨83和86起始于舷外艏30和31的相应基底91和92，并从舷外艏30和31的中心线95和98向艉和舷外延续，弯曲拓宽进入到在舷外艏30和31的舷外侧上的舷外倾斜抬升表面117和118，也从舷外艏30和31的相应中心线95和98朝艉向内延伸，弯曲并拓宽进入到舷外艏30和31的舷内和主艏29的两侧上的相应水流通道56和59。舷外龙骨83和86包括对应的直角形向前浮动和水动升力表面101和104。相应的舷外舭107和110、113和116起始于舷外艏30和31的相应中心线95和98的相应舷外艏斜面对71、74、77和80。在舷外艏30和31的舷外侧，舭107和116向艉延伸以形成舷外倾斜抬升表面117和118，相应舷外龙骨83和86在舷外倾斜抬升表面117和118的基底，在龙骨线89上形成下密封119和120。在舷外艏30和31的舷内侧，舭110和113向内弯曲并向下拓宽到水流槽56和59。舷外舭对107和110、113和116在相应舷外艏30和31上向上倾斜以减少垂直方向上的撞击力。舷外舭对107和110、113和116也有助于相应舷外艏30和31产生水动升力和包括在下列海洋条件下支撑舷外艏30和31。

舷外艏斜面71和80向艉和舷外延伸到横向艉密封122。艉倾斜飘浮或水动升力表面128在艉密封122前面，并向前延伸到更水平设置的上表面129。上表面129向前延伸到相应主艏29和舷外艏30和31形成其下的气腔131。气腔131充满来自一个或多个压缩机或鼓风机(未示出)的压缩空气流。相应前密封或艏密封132、133和134起始于主龙骨47和舷外龙骨80和81的前端、主艏和舷外艏29、30和31的相应基底50、91和92，并向艉和舷外沿主龙骨和舷外龙骨47、83和86延伸直到主龙骨47、83和86弯曲进入舷外密封件119和120及水流槽56和59。气腔131其始于前艏密封132、133和134、住龙骨47的前抬升表面62和舷外龙骨83和86的抬升表面101和104、主艏和舷外艏29、30和31的相应基底50、91和92、主龙骨和舷外龙骨47、83和86的前端。气腔131沿主龙骨和舷外龙骨47、83和86向艉或舷外延伸直到弯曲进入舷外密封件119和120及水流槽56和59。气腔131的相应侧壁135和136向内倾斜以提供最大船身浮力。当弯进艉密封122时，侧壁135和136的斜面慢慢变成水平方向平坦。当行驶时，艉倾斜抬升表面128为船身23提供浮力和动态升力以抬高动力船20的艉端，减少润湿表面积和产生的阻力和拖曳力。艉倾斜表面128也减少气腔131内水和波浪的撞击力。多个排气管137、138和140将来自相应鼓风机(未示出)的空气分配到气腔131。动力船20沿起始于艉密封122并通过主艏29向前到剪切线44的推力线推进。

动力船20在水中静态操作时由浮力支撑，在动态操作时(运动)通过主艏29、舷外艏30和31、水流槽56和59、向前抬升表面62、101和104、舷外密封件119和120、艉倾斜抬升表面128、向前艏密封132、133和134、舷外密封件119和120及艉密封120提供的水动升力作用支撑。

当船身23流过水面时，气腔131充满由鼓风机分配的来自排气管137、138和140的压缩气体流。气流速率和由此而产生的气腔131内的气压通过调节鼓风机速率或使用调节压缩气体进入气腔131的相应阀门(未示出)来控制。当气腔131压缩时，其支撑动力船20的大部分重量。艉密封122在气腔131内的压缩空气与动力船20尾端的水之间产生物理密封。艉倾斜抬升表面128提供水动升力以抬高动力船20行驶时的艉高度，减少润湿表面积和产生的阻力和拖曳力。艉倾斜抬升表面128减小气腔131内的水和波浪冲击力。压缩空气从前艏密封132、133和134及含气的舷外密封件119和120释放出来，润滑船包括主艏和舷外艏29、30和31、水流通道56和59及舷外倾斜抬升表面117和118的的润湿表面区域，避开由水引起的层状摩擦。艉密封122可与主龙骨和舷外龙骨47、83和86及龙骨线89上的艉密封119和120在同一水平位置，或者可以从其位置略微抬高以诱导由艉122引起的较大的压缩空气和含气水流流动，润湿动力船20的艉。水流通道56和59朝动力船20前端向下倾斜并朝后部扁平，因此行驶过程中产生浮力和水动升力作用。遇到紧急停船时，如果气垫减压，动力船20可以快速减速。

水流通道56和59引导水和克服波浪冲击的能量进入气腔131内。波浪冲击能由于施加压缩空气流而扩散开来，这也使得水和船体分开。当船体遇到波浪冲击时，舷外倾斜抬升表面117和118的倾斜设置进一步减少垂直方向上的冲击力。

如所述一样，典型的动力船20有三个艏29、30和31，但可能有其它数量的艏，通常为更多。艏数量可以是奇数也可以是偶数，虽然优选偶数并如图所示错列在艉前以获得更新型的装置。主艏29和舷外艏30、31最靠前的点可以如图所示错列在艉前，也可以不错列在艉前。主艏29和舷外艏30和31可以如图所示位于主艏29的尾端，或成线形或位于主艏29前面。主艏29可以比舷外艏30和31更宽或更不宽。主艏、舷外艏和中间艏29、30和31优选设计为尖利形，使得能够以有效方式穿透波浪而减少冲击力和拖曳力。

第二个优选实施例

参照图11～13描述第二个优选的整体通路气垫驳船和舰船平台、优选无动力驳船形。

图11包括具有单船体装置的船身149和顶部甲板152的无动力驳船146。船身149包括多个成对形式的主艏155和158、舷外艏160和161及中间艏162的艏，其中它们通过多个艏连接件163、164、165和166互相连接。艏155、158、160、161和162互相交错以助于破坏船在行驶时形成的尾流。

相应主艏155和158的两对主艏斜面170和173、176和179起始于设置在船身149和顶部甲板152之间的剪切线180处，并向艉方向持续向下到相应主龙骨182和185。主龙骨182和185是平坦的，起始于主艏155和158的相应基底188和191，并从主艏155和158的相应基底188和191向艉和舷外继续，弯曲并拓宽进入到相应主艏155和158、中间艏162相应的水流通道200和203、206和209舷外、舷外艏160和161的舷内。主龙骨182和185包括直角形向前的浮力和水动升力表面212和215。两对主舭218和221、224和227起始于相应对主艏斜面170和173、176和179，弯曲并拓宽到相应主艏155和158、中间艏162、舷外艏160和161舷内的相应的水流通道200和203、206和209舷外的主艏155和158的相应中心线194和197。相应舭对218和221、224和227在相应主艏155和158上向上倾斜以减小垂直方向上的冲击力。主舭对218和221、224和227也有助于相应主艏155和158包括在下列海洋条件下为主艏提供水动升力和支撑作用。

舷外艏160和161的相应舷外艏斜面对230和233、236和239起始于剪切线180并朝艉持续向下至相应舷外龙骨242和245。舷外龙骨242和245是平的，起始于舷外艏60和61的相应基底248和251，并从舷外艏160和161的相应中心线254和257朝艉和舷外持续，弯曲并拓宽进入舷外艏162和161的舷外侧上的相应舷外倾斜抬升表面300和301，也从舷外艏160和161的相应中心线254和257向艉朝内延伸，弯曲并拓宽进入主艏155和158相应舷外侧上的舷外艏160和161舷内相应水流通道200和209。舷外龙骨242和245包括相应直角形朝前的浮力和水动升力表面260和263。相应舷外舭对266和269、272和275起始于在舷外艏160和161中心线254和257处的相应舷外艏斜面对230和233、236和239。在舷外艏160和161的舷外侧上，舭266和275向艉延伸，形成舷外倾斜抬升表面300和301，相应舷外龙骨242和245在舷外倾斜抬升表面300和301的基底，形成在龙骨线285处的舷外密封件302和303。在舷外艏160和161的舷内侧上，舭269和272弯曲并拓宽进入到水流通道200和209。舷外舭266和269、272和275在相应舷外艏160和161上向上倾斜以减少垂直方向上的冲击力。舷外舭对266和269、272和275也有助于相应舷外艏160和161产生水动升力和为舷外艏160和161在下述海洋条件下提供支撑。

中间艏162的一对中间艏斜面278和281起始于剪切线180，并朝艉连续向下直到中间龙骨284。中间龙骨284是平的，舷外龙骨242和245是驳船146的最低部分，定义平面或龙骨线285，其功能是作为前密封或舷外密封件。中间龙骨284起始于中间艏162的基底287，并从中间艏162的中心线向艉和舷外延续，弯曲进入主艏155和158的相应舷外侧上的主艏155和158的相应水流通道203和206舷内侧。中间龙骨284包括三角形向前的浮力和水动升力表面293。中间舭对296和299起始于在中间艏162的中心线290处的中间艏舭对278和281。在中间艏162的舷外侧，舭296和299向艉延伸并弯曲进入相应水流通道203和206。中间舭296和299在中间艏162上向上倾斜以减小垂直方向上的冲击力。中间舭296和299也有助于中间艏162产生水动升力和包括在下述海洋条件下支撑中间艏162。

舷外艏舭160和161的舷外艏斜面230和239朝艉和舷外延伸到横向艉密封304。艉倾斜浮力或水动升力表面311领先向前延伸到更水平设置的上表面312的艉密封304，其中向前延伸到相应水流通道200、203、206和209，形成其下的气腔。相应前密封和艉密封315、316、317、318和319起始于主龙骨182和185、舷外龙骨242和245、中间龙骨284的朝前端的主艏、舷外艏和中间艏155、158、160、161、162的相应基底188、191、248、251和287，并沿主龙骨、舷外龙骨和中间龙骨182、185、242、245和284向艉和舷外继续直至龙骨182、185、242、245和284弯曲进入舷外倾斜抬升表面230和239和水流通道200、203、206和209。气腔314起始于在主龙骨182和185的向前抬升表面212和215及舷外龙骨242和245的向前抬升表面260、263的向前艏密封315、316、317、318和319，及在主艏155和158的相应底部、舷外艏160和161的底部248和251处的中间龙骨284的向前抬升表面293，和在主龙骨182和185、舷外龙骨242和245、中间龙骨284的朝前端的中间艏底部287。气腔314沿主龙骨、舷外龙骨和中间龙骨182、185、245和284继续向艉和舷外延伸直至弯曲到舷外密封件302和303、水流通道200和209。气腔314的相应侧壁320和321向里倾斜以提供更大的船身浮力。当侧壁320和321弯曲进入艉密封304时，其斜面逐渐变平。艉倾斜抬升表面311为船身149提供浮力和当由拖轮(未示出)或其它动力船牵引前进时，提供水动升力以抬高驳船146的艉，从而减小牵引过程的润湿表面积和所产生的阻力和拖曳力。艉倾斜抬升表面311也减小气腔314内波浪和水的冲击力。多个排气管322、323、324、325和326将来自鼓风机(未示出)的压缩空气送入气腔。驳船146沿起始于艉密封304的点划线327牵引并穿过中间艏162到剪切线180向前移动。

船身149在水中静止时由浮力支撑，动力操作(运动)时由主艏155和158、舷外艏160和161、中间艏162、水流通道200、203、206和209、向前抬升表面212、215、260、263和293、艉倾斜表面311、向前艏密封315、316、317、318、319、舷外密封件302和303、艉密封304提供的水动升力提供支撑。

当驳船146经过水面时，气腔314充满来自排气管322、323、324、325和326的空气流，排气管将来自鼓风机的压缩空气流分配出去。流速和因此而在气腔314内产生的气压通过调节鼓风机的速度来控制，或使用调节压缩气流进入气腔的相应阀(未示出)来控制。当气腔314压缩时，气腔支撑驳船146的大部分重量。艉密封304在气腔314内压缩空气和驳船146艉的水间产生物理密封。艉倾斜抬升表面311提供水动升力以抬高驳船146行驶时的艉，从而减小润湿表面积和所产生的阻力和拖曳力。艉倾斜抬升表面311减小气腔314内水冲击力和波浪冲击力。压缩空气从前面艏密封315、316、317、318和319、暴露在水中的舷外密封件302和303中释放出来，润滑驳船146包括主艏、舷外艏和中间艏155、158、160、161和162、水流通道200、203、206和209、舷外倾斜抬升表面300和301的润湿表面积，从而避免与水的层状摩擦效应。艉密封304可与龙骨182、185、242、245和284和龙骨线285处的舷外密封件302和303保持水平或略高，从而通过润滑驳船146艉诱导压缩空气和含气水大流量流入。水流通道200、203、206和209的朝前端向下倾斜的斜面为扁平朝后，以在行驶中产生浮力和水动升力作用。当遇到紧急停止时，如果气垫减压，驳船146可快速减速。

水流通道200、203、206和209引导由于波浪冲击而产生的能量和流动水进入气腔314。通过施加压缩气流可分散气腔314内的波浪冲击能。压缩气流也引起水和船身149之间的分开。当船身149遇到波浪撞击时，舷外倾斜抬升表面300和301的倾斜设置能减小垂直方向上的撞击力。

在舰船平台例如驳船146上，多个主艏155和158可以与舷外艏160和161、中间艏162联合使用，它们通过水流通道例如322、323、324、325和326而彼此分开。艏的数量可以是奇数也可以是偶数。虽然优选偶数和如图所示将艉交错设置在前，以获得更新型的装置。驳船146可以跟动力船20一样有三个艏，虽然为获得更高货物处理能力优选多于三个艏。每个主艏155和158、舷外艏160和161和中间艏162最靠前的位置，可以如图所示那样交错设置在艉前，也可以不这样设置。舷外艏160和161和中间艏162可以如图所示那样定位主艏155和158的艉，或成直线形、或在主艏155和158前面，中间艏可以是也可以不是比舷外艏160和161更短。主艏155和158可以是也可以不是比舷外艏160和161及中间艏161更宽。主艏、舷外艏和中间艏155、158、160、161和162优选设计成锋利形以利于以高效方式穿透波浪从而减小冲击力和拖曳力。

第三个优选实施例

参照图14，说明第三个优选的整体通道气垫舰船和舰船平台，优选动力船和非动力驳船形式。驳船的设计近似于动力船20和驳船146，因此仅描述一般构造。

图14包括具有单体装置的船身332和顶部甲板(未示出)的动力驳船或非动力驳船330。船身332包括一对主艏334和336、和一对结构如上所述的舷外艏338和340，上述艏通过多个艏连接件342、344和346互相连接；主艏334和336从舷外艏338和340错列出，以助于破坏从水面经过时形成的尾流；多个水流通道348、350和352分配在主艏和舷外艏334和336、338和340之间。一对侧壁354和356沿舷外艏338和340向艉延伸到气窗358。一对扁平主龙骨360和362及一对扁平舷外龙骨364和366是驳船330的最低部分，定义龙骨线(未示出)，其功能作为前密封和舷外密封件。主艏338和340的相应舷外艏斜面368和370向艉和舷外延伸到横向艉密封372。艉水动升力表面374在向前延伸到更水平设置的上表面376的艉372前面，上表面376向前延伸进入相应水流通道348、350和352形成气腔378。多个排气管380、382、384和386将来自相应鼓风机(未示出)的空气送到气腔378。驳船330的操作方式与动力船20和驳船146一样。

本发明的动力船和动力驳船或非动力驳船代表明显改良的表面效应船技术。它们是浮力、气动升力、水动升力和波浪穿透性能恰当有效结合的使得表面效应技术经济、可行的第一例。没有柔软、挠性密封件以保持和取代磨损或在风大浪急的海面中使船从它们的钝入口(blunt entry)减速的部件。本发明提供最佳性能、最好驾驶质量、产生低尾流、由于高承载力可以运载重货船、轻微压下能力和操作和维护起来极端经济的舰船。因而，本发明有很大的商业和军事价值。

更特别的是，只需比可比尺寸船更小的发动机即可达到和维持高速度，从而能明显节省燃料。在商业操作中每天都要用船，仅燃料节省即可支付约两到三年的驾驶费用。本发明的船驾驶质量非常优越、具有大气腔限制摇晃和减小垂直方向上的力。在风急浪大的海洋中不必用驾驶控制的附件如水翼艇来抬升或固定船，因为船和驳船在水面上或水面附近行驶时产生非常小的尾流。这是一个环境优势，因为微弱破坏海岸线、海堤和海口是高速船舶运输中的主要问题。

本发明中船和驳船与同样长度和重量的类似尺寸大小的表面效应多体船和双体船相比的测试和分析，结果有力地表明在重10％载重量条件下本发明船和驳船的下沉力小25％到30％。这种装置比多体船SES和双体船SES装置提供更大浮力和气动升力作用，从而产生更好的轻微下压操作势能。气腔更大(平方英尺)，从而支撑比多体船SES和双体船SES装置有效载荷更多的物体。结果是本发明的船至今最有效的货船。当遇到紧急情况停止时，如果终止空气进入气腔，本发明的船和驳船也更安全的迅速减速。

比较起来，申请人是65英尺表面效应双体船的共同研制者和测试驾驶员。这种船在浮力、气动升力和水动升力上有缺陷。经过对壳的多次改进，双体船的性能有些改善，但仍然需要对其增加两个水翼艇以提供足够水动升力作用，从而载动商业船的正常负载。水翼艇创造了使双体船急剧减速的相当大的下沉力。此后通过建造、测试和分析大量多体船和双体船测试模型而进行了仔细研究。

双体船SES或多体船SES型船有内部缺陷。例如，气动升力和水动升力的适当联合用以评定商业可行的货船以最小阻力和下沉力载货。气动升力和水动升力的联合有承载极限，超过了这个极限，无论过度增大气动升力的量(即壳船下面气腔的平方英尺数)还是水动升力(即船身的润湿表面区的平方英尺数)都将增大船身通过水面时的下沉力。当船身太宽时，加宽船身将导致明显增大的下沉力。我们还发现，多体船和双体船表面效应船装置的隧道是相当大下沉力的源泉，不像常规多体船和双体船那样利用窄小的船身并仅依赖于水动升力作用。本发明的船比同重量的传统底双体船和波浪穿孔型双体船的下沉力小约35％。波浪穿孔型双体船的吃水线的优点不会应用到表面效应多体船和双体船上。常规双体船和波浪穿孔型双体船需要非主动或主动驾驶控制系统例如水翼艇才能载客。

在本发明精神范围内，可对本发明的船和驳船身进行多种改进。例如，高速动力船通常有三个艏和两个水流通道，驳船有五个艏和四个水流通道，其它奇数和偶数也可以，虽然对更新型的装置优选偶数和如图所示的交错排列。然而中间船也主要应用于驳船，它们也可以与例如有五个艏的动力船联合使用。尤其对于驳船，无论是牵引型的还是动力型的，三个或更多个艏可以一起使用以创造表面效应舰船平台，以满足满舰船所需的宽度和最大宽度。与驳船一起使用的艏和水流通道的数量的增大会引起恶劣海洋环境中更小的波撞击力和更小的延迟阻力和下沉力。同样，当船和驳船具有向前延伸超过舷外艏和中间艏的主艏时，所有艏的长度可以相等也可以不相等。主艏可以比舷外艏更短。另一方面，可以改变的是密封，当从龙骨抬起时，可以跟龙骨在同一水平位置。空气可以从水和空气、艉前端与舷外之间的整个物理密封的最高点逸出，但因为接触艉密封表面的高水流，艉密封比其它密封密封得更好。然而，如果艉密封略微抬起，与水的下沉力则更小。在操作动力模型中，由水引起的艉密封表面区域的最稳定的脚印比任何其它密封更坚固和均一。船或驳船的运动和吃水差表明这种水被沉积过艉密封的物理现象，而其它密封在船或驳船操作过程中从水面抬起。更进一步改进包括但不限于与作为气垫边界的船身侧壁联合使用的措施(气垫侧壁)和艉倾斜计划表面以打破水沿船身流过时的层状摩擦和减少船身与水的阻力和下沉力。喷淋护栏可与气垫侧壁结合起来，定位在从龙骨到气垫顶部的向上四分之一的位置。喷淋护栏减少了流经水时船身的喷淋和润湿面积，因而减少了船身的层状摩擦阻力和拖曳力。

本发明已参照几个实施方案进行了描述。前面提供的详细描述和实施例只是为了清楚的理解。不应理解给本发明加以不必要的限制。对本领域的普通技术人员显而易见的是，根据所述实施方案进行多种变化，这并不背离本发明的范围。因此，本发明的范围不应局限于这里描述的具体细节和结构，而应当通过下面权利要求书的文字所描述的结构和这些结构的等价物进行限定。

Claims (23)

1.一种在风大浪急的海面上行驶时能减小穿水时的拖曳力和提高波浪穿透性能的动力和非动力舰船和驳船的整体通路表面效应的船体平台，该船体平台是利用压缩空气减小与水的摩擦的、向前行驶时靠浮力、气动升力、水动升力联合作用提供支撑、并利用超强波浪穿透性能的单船体装置，该船体平台包括：

多个艏，每个艏包括分别成对的艏斜面，所述成对的艏斜面起始于上剪切线并且朝艉、舷外向下持续到形成相应的舷外密封件的横向艉密封；

多个水流通道，一个所述通道设置在所述多个艏的每对艏之间；

对应每个艏的龙骨，所述龙骨起始于所述艏的相应基底，并从所述艏的相应中心线向艉和舷外延伸；

起始于所述龙骨相应前端、所述艏相应基底并向艉和舷外延伸直到所述龙骨弯曲进入所述水流通道和舷外密封件的多个艏密封；

在所述艉密封前端向前延伸到上气腔表面、并延伸到相应水流通道形成其下的气腔的艉倾斜抬升表面，所述气腔起始于所述艏密封，在所述艏的所述基底、所述龙骨、所述气腔的相应前端向艉和舷外延续直到弯曲进入所述水流通道和所述舷外密封件；

至少一个穿过上述上气腔表面的排气管，压缩空气通过该导气管送进所述气腔；

其中当船体平台通过水面时，所述艉倾斜抬升表面提供水动升力作用以抬高船体平台的艉端，所述气腔内充满来自所述导气管的压缩空气流，所述气腔限制了压缩空气垫在行驶过程中位于船体平台下面，以减少其与水的接触，从而减少层状摩擦，所述水流通道引导水流避免造成对所述气腔的冲击，其中气垫和压缩空气流保持这种与水的减少的接触以减少阻力和拖曳力。

2.根据权利要求1所述的船体平台，其中龙骨基本为扁平的，所述龙骨和所述舷外密封件为船体平台的最低部分，限定船体平台的龙骨线。

3.根据权利要求2所述的船体平台，其中艉密封从龙骨线水平位置略微抬起以诱导较大的压缩空气流和含气水流，从而从旁边流过而润滑舰船艉端。

4.根据权利要求1所述的船体平台，其中艏包括：相应的成对舭，成对舭起始于在艏的中心线处的相应的成对艏斜面，相应的最靠舷外的舭从所述艏的相应中心线向艉和舷外延伸，并在舷外艏的相应舷外侧上形成相应的舷外倾斜抬升表面，同时所述最靠舷外的舭也从所述艏的相应中心线向艉和内部延伸，并弯曲进入相应水流通道。

5.根据权利要求4所述的船体平台，其中相应舭对和舷外倾斜抬升表面向上向外倾斜，以减少垂直方向上的冲击力和产生水动升力作用，并为船体平台提供支撑。

6.根据权利要求1所述的船体平台，其中每个龙骨包括相应向前的水动升力表面。

7.根据权利要求6所述的船体平台，其中向前的水动升力表面为三角形。

8.根据权利要求1所述的船体平台，其中定义气腔的相应侧壁向里倾斜，慢慢转化为水平方向上平坦并弯曲进入艉密封。

9.根据权利要求1所述的船体平台，此外包括固定在剪切线上的顶部甲板。

10.根据权利要求1所述的船体平台，其中水流通道朝前端向下倾斜，朝后端是平坦的，以在舰船行驶时产生浮力和水动升力作用。

11.根据权利要求1所述的船体平台，其中艏数为奇数。

12.根据权利要求1所述的船体平台，其中艏数为偶数。

13.根据权利要求1所述的船体平台，其中艏设计为锋利形的，使其高效穿透波浪而减小冲击力和拖曳力。

14.根据权利要求1所述的船体平台，其中船体平台包括三个艏和两个水流通道，以供自推进。

15.根据权利要求14所述的船体平台，其中三个艏包括一个主艏和一对舷外艏，所述主艏设置在所述舷外艏之间。

16.根据权利要求15所述的船体平台，其中一个主艏和两个舷外艏向前延伸以超出其它构件。

17.根据权利要求16所述的船体平台，其中主艏向前延伸到舷外艏前面。

18.根据权利要求15所述的船体平台，其中一个主艏和两个舷外艏比其它构件更宽。

19.根据权利要求16所述的船体平台，包括至少一个额外的主艏、至少一个中间艏和至少三个额外的水流通道，所述额外主艏设置在与所述主艏侧向相邻隔开，所述中间艏设置在所述主艏之间，所述额外的水流通道设置与所述中间艏相邻。

20.根据权利要求19所述的船体平台，包括具有五个或更多个艏、以提供满足货船拖拉时所需宽度和船体总宽度的表面效应舰船平台的驳船。

21.根据权利要求20所述的船体平台，包括动力驳船。

22.根据权利要求20所述的船体平台，包括不用动力船牵引的非动力驳船。

23.一种单体舰船，具有多个艏以提高风大浪急海面上行驶时的波浪穿透性能，所述艏过渡成单船体，该单船体提供大的连续密封的空气压力区的并利用压缩空气以减小与水的接触，所述单船体在向前行驶时由浮力、流体动力升力和气体动力升力所支撑，该单体舰船包括：

多个过渡成单船体的艏，

多个设置在艏之间的水流通道，

艉，

从艏延伸过渡到所述艉的单船体，

空气压力区，其具有相对的侧面以及在所述相对侧面上的舷外密封件，

引导压缩空气进入空气压力区的装置，

向前推进或牵引的装置，

其中空气压力区在其前端由艏和水流通道有效地密封、在侧边由舷外密封件有效地密封、在后端由艉有效地密封。

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