CN101314397B - 母子风帆船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母子风帆船，它包括母船体、子船体、风帆以及风帆与船体连接物，其特征在于：母船体的机舱内至少有一座主机座，每一座主机座上安装一台船舶主机，在船舶的壳体后部外侧，设置的与主机数量相同的螺旋桨，由传动轴与相对应的主机相连；在母船体的船艉壳体外部的两侧设置舭水板；在子船体内设置至少一套给水排水系统；给水排水系统的管道上方设有可开闭的进气口、进气口开关；正浮时，母船体与子船体的纵中剖面在船舶前方的交角小于20度。本发明能提供多达日式“现代风帆船”4-10倍以上的风帆年平均推力，船舶燃油主机的燃油消耗量大致正比于螺旋桨的推力。极具有经济性、实用性和社会价值。

Description

母子风帆船

技术领域

本发明涉及一种母子风帆船(也称“新型现代风帆船”)，主要是一种具有合理稳性、在可比条件下其风帆的年均推力为单体有桅风帆船年均推力的4至10倍以上的母子风帆船。

背景技术

随着自动控制技术的进步，以及1979年全球第二次石油危机导致的节约能源的迫切要求，一种以主机-螺旋桨推进为主、以帆推进为辅的、由自动控制装置操纵的单体风帆船等问世，称“现代风帆船”。近30年来，国际国内在船舶领域一直在加速推进风帆节能的探索。

日本上世纪80年代初研制了1400吨“新爱德丸”风帆油船，嗣后又有26000吨风帆油船问世，同时代中国武汉理工大学(原武汉水运工程学院)亦研制了300吨骨架式软帆货船，旨在提高运输的经济性，使得在同航速等可比条件下，吨-公里的燃油消耗减少而获得经济效益。此类单体有桅风帆船是当今节能效果最好的实用风帆船舶，本发明的文件中称日式“现代风帆船”。

日式“现代风帆船”的风帆宽度通常不大于该桅杆设置处的船宽。在同排水量、同吃水下，对于单体风帆船，即使不顾船舶航行阻力变大，船舶的宽度取大值(此时船舶的稳性变好，风帆可取较大的宽度，可有较大的风帆特征面积)，以获得更大的推力，但是，单体船的稳性终归有限，风帆的特征面积依然严重受到稳性的制约。船宽大将增加船舶阻力，同时，同吨位、同吃水下，船宽大，船长就小，多于一具风帆时，将产生较大的翼柵效应，致使节能效果难以大幅提升。由于上述技术因素的制约，因而至今单体有桅风帆船舶的大范围推广，近30年来未能实现；另一方面，船宽小，即使船舶阻力因船宽小而变小，由于它的稳性更不足以支持采用大特征面积风帆，它的节能效果更低。

前苏联的三体风帆客船，没有设置主机-螺旋桨推进系统，只能在特定的航线上运营。

澳大利亚的太阳能-风帆双体实验船，可以设置大面积风帆。与单体风帆船相比，同载量下它的阻力较大，建造费用约高40％，如果用作货船，则装卸不便。另外，以太阳能为风帆推力的补充，在某些气象条件下(如长期无风的阴天)则难以保证航期，至今未见该方案推广的报道。

德国在本世纪开发了风筝帆船，投资很小，只是这种无桅帆主要依靠阻力做功，因而在360度风向角下，平均推力系数及平均推力较小，节能效果也小。对现役船舶的改造，难有显著效果。

我国已公开的申请号为86200027的“一种带有在控制下可以活动的副船身的帆船”专利和申请号为200510026567.7的“一种多方位利用风能的帆船”专利，它们的主要特点是主船体的两侧有“副船身”(或浮球)，并与帆同步围绕桅杆旋转。

但上述两项专利都存在帆船推力小的问题，主要原因为：

其一，上述两项专利都采用软质少骨架风帆，此类风帆的推力系数远远小于硬质风帆。

其二，上述两项专利的风帆的展弦比远小于1，展弦比小，推力系数小；展弦比小，风帆不能获取船舶稍上方(由于海面上风速梯度的存在，离海面越高，风能密度越大)密度大些的风能。

其三，设从船艏正前方吹响船舶的风向为0度，则风向角具有0度至左180度和0度至右180度。在鸟瞰图上，当风帆的弦线与船舶的纵中剖线的夹角最小时，是风帆船舶作稳性计算时需要核算的状态，此时的倾覆力矩最大。而上述两专利的恢复力矩此时却处于最小状态，显然，它不能支持风帆获取大的风力。并且，在相同的风向的情况下，航行船舶的表观风向角，除风向与船舶的纵中剖面平行，即除0度及180度外，总是比船舶静止时的表观风向角为小。而如果其风帆的转动范围不足够地大，小的表观风向角下就不能驶帆，则一样会影响风帆对推力的贡献。申请号为86200027的专利说明书中称“船帆可以在操纵下以主桅杆为轴自行转动，其转动范围可大于90度角，以便在风向和航向确定后使船帆及时处于最佳迎风角度”。问题在于，该实用新型所示的风帆，是小展弦比风帆，失速角约为35度至40度。如果表观风速的风向角为左(或右)35度至40度，这时，该实用新型的主桅杆、副桅杆同在船舶的纵中剖面附近。该船比只有主船体时，恢复力矩的增加十分有限，不能支持大的倾覆力矩，也就不能支持大的风帆推力。如果该专利的风帆转不到上述角度，则其风帆的推力的获取将受到限制。

另外，申请号为86200027的实用新型，如果被货船采用，在码头采用机械化装卸的方式下，纵然有收拢架、臂的方法，仍然十分麻烦不便，影响装卸。因此，上述两项专利的节能效果不理想，使用不方便，也未见有实用的报道。

综上，上述几种“现代风帆船”技术，或则节能效果欠佳，或则建造费用高昂，或则码头装卸不便，或则对航线要求严苛，都难有较满意的效果。若以上述技术对现役船舶作改造，则更难有理想效果。因此，有必要对现有技术创新，设计一种具有合理稳性、大推力、建造经济、节能效益明显的新型现代风帆船。

发明内容

本发明的目的是在于提出了一种母子风帆船。在大多数海洋航线上，本发明的风帆的年均推力，为可比的(同船舶种类、同船舶线型、同排水量、同载量、同航线、同航速等)日式“现代风帆船”的风帆年均推力的4-10倍以上。此类船舶风帆的推力，是用以替代船舶螺旋桨的推力的，而船舶燃油主机的燃油消耗量，大致正比于螺旋桨的推力。

该船舶有合理的稳性，较低的建造费用；能满足装卸作业的要求；能够保证航期；不受航线的限制；用本发明的方法对现役船舶作改造较为容易，且有较满意的效果。

本发明是一种通过采用提高船舶稳性的方法，使得风帆具有巨大的推力而不使船舶的阻力有大的增加，并且能够保证航期的船舶，称母子风帆船，见图1，图3，图5、图7。

本发明采用以下技术措施来实现。

该母子风帆船包括一具母船体，母船体的机舱内至少有一座主机座，安装一台船舶主机，船舶艉部外后侧设置的与船舶主机数量相同的螺旋桨，由传动轴与相对应的船舶主机相连。

该母子风帆船还包括：

(a)至少一具子船体；

(b)至少一套风帆推进系统；

(c)相对于母船体，子船体有位移运动；

(d)在子船体内设置至少一套给水排水系统；

(e)子船体的剩余排水量或重力，及与在子船体内设置的给水、排水系统的给水与排水的组合，至少应满足船舶对稳性的要求；

(f)在母船体的船艉外部的两侧设置舭水板；

(g)风帆系统允许采用手动操纵与自动操纵两种操纵方式；

(h)母船体与子船体的纵中剖面的夹角小于20度；

(i)设有可开闭的进气口，进气口开关；

(j)在子船体的船体内设置至少一道横向隔板；

该母子风帆船的组成部分的连接关系如下：

一种母子风帆船，它包括母船体，母船体的机舱内至少有一座主机座，每一座主机座上安装一台船舶主机，在母船体船艉壳体的外部后侧，设置的与船舶主机数量相同的螺旋桨，由传动轴与相对应的船舶主机相连；在母船体的船艉壳体外部的两侧设置第一、第二舭水板；其特征在于：

设置子船体，在子船体内设置至少一套给水排水系统；给水排水系统的管道上方设有按要求开闭的进气口、进气口开关；正浮时，母船体与子船体的纵中剖面在船舶前方的交角小于20度；子船体的船体内设置至少一道横向第一隔板；

子船体的设计排水量为q_i，i＝1～n，i为正整数，n小于10，母船体的设计排水量为Q；其比值q_i/Q小于0.6；子船体靠近母船体的舷，与母船体靠近子船体的舷均称内舷，内舷的一侧称内舷侧；子船体在母船体的内舷侧；子船体与母船体之间的距离，要保证风帆的前缘及尾缘在船舶甲板上的垂直投影不超出母船体和子船体的至少一个左外舷及至少一个右外舷；每一具子船体与母船体之间，有至少一件第一结构连接件，将子船体与母船体连接。所述的一种母子风帆船，包括至少一套风帆推进系统【包括偏置风帆或/与纵中剖面风帆，风帆与船体连接物】。所有风帆的特征面积之和为母船体总宽的平方的6至90倍。在每一具子船体的船体内至少设置一道横向隔板，当在子船体内设置给水排水系统时，与进出水口相通的隔仓的靠近进出水口的每一道隔板的底部至少开一个流水孔，每道隔板的流水孔的总面积不小于水泵叶轮处的进水口或进出水口的面积的5倍；开流水孔的每一道隔板的高度高于子船体内最高液位，上部留有通气孔，每道隔板的通气孔的总面积不小于水泵叶轮处进水口或进出水口的面积的2倍；子船体的舱内至少有一处通大气。给水排水系统的管道上方设有按要求开闭的进气口、进气口开关。

母船体上的机舱内，至少有一座主机座，每一座主机座上安装一台船舶主机；在母船体的壳体后部外侧设置的与船舶主机数量相同的螺旋桨，由传动轴与相对应的船舶主机相连。

本发明装备有至少一具子船体。同时，要保证子船体与母船体之间形成满足强度要求(含满足结构对变形的要求)的整体。每一具子船体与母船体之间，有至少一件结构连接物(常用的是桁架结构)，使得子船体与母船体连接成一个整体。在母船体的船艉壳体外部的两侧设置第一、第二舭水板；

本发明提出的偏置风帆，是一种在船舶的横向上，风帆与船体连接物的中心(即风帆的转动中心)离母船体的纵中剖面的距离，大于该风帆转动中心处1/4船宽、处于母船体的内舷的舷上或其附近(即舷内或舷外)的风帆；纵中剖面风帆是一种风帆与船体连接物(即风帆的转动中心)在纵中剖面上或其附近(离纵中剖面的距离不大于该风帆转动中心处1/4船宽)的风帆。

本发明包含至少1套风帆系统，包括a，偏置风帆或/与纵中剖面风帆等；b，风帆与船体连接物(通常为桅杆)等；c，风帆的传动系统等。偏置风帆或纵中剖面风帆由风帆与船体连接物(通常为桅杆)等将风帆与船体相连接。风帆有大的展弦比(风帆的高度/宽度)。本发明从技术上支持采用各种风帆形式。

本发明的一艘母子风帆船，其所有风帆的特征面积之和不小于母船体总宽的平方的6倍、或10倍、或20倍、或30倍、或40倍、或50倍、或60倍、或70倍、或90倍。常用的范围为6倍至50倍。

在母船体的水线面的纵向上，由舵轴至艏柱，沿船舶纵向等分为20个区间，从舵轴起，由后向前为0站，1站，2站，3站，直至20站(船艏艏柱)。下同。

由于子船体的排水量很小，而且子船体因船舶廽旋方向的不同对枢心位置的影响相反，此时可暂忽略子船体产生的转船力矩。当只设置一具风帆时，在母船体的水线面的纵向上，风帆与船体的连接物应该置于母船体的枢心(约在母船体1的13站)的附近；如果设置多帆时，它们对枢心的力矩的总和的绝对值也应尽可能地小一些，以减少母子风帆船的偏航力矩。

见图1，图2，图3，图4，图5、图7，相对于母船体，子船体可作如下运动：I.上下运动，II.左右运动，III.绕水平轴旋转，IV.绕子船体自身的纵轴旋转，V，母船体与子船体之间的变形运动【即母船体与子船体之间是固接的】，VI，上述各种运动的组合运动。

上述的子船体上下运动、绕水平轴旋转，是为了在母船体的吃水变化时，调整子船体，使之有合适的高度。

上述水平轴的两端与子船体连接，(见图3，4)，由水平轴与子船体连接件承担。此处的水平轴的两端安装在水平轴承座内，水平轴承座固定在第九、第十、第十五、第十六结构连接件上。在航行时，子船体只能旋转到能够保证稳性要求的位置，此位置必须通过核算并作出结构上的限制。

上述子船体绕自身的纵轴旋转，子船体则可以提供一定的转船力矩。

本发明的母船体与最少一只子船体在船舶横向上有足够大的距离。

(a)该距离的选取，要使得在风帆旋转到任一位置时，要保证风帆的前缘及尾缘在船舶甲板上的垂直投影不超出至少一个母船体的左外舷或子船体的左外舷及至少一个母船体的右外舷或子船体的右外舷。在子船体与母船体之间，至少有一件第一结构连接件，将子船体与母船体连接。

(b)该距离及子船体的排水量q_i的选取，使得本发明具有较之于船舶线型、排水量与母船体相近的日式“现代风帆船”，有大得多的恢复力矩，可以在尺度上允许有比日式“现代风帆船”的风帆更高、更宽的大特征面积风帆，有更大的风帆总特征面积，能在更高的风级下驶帆。子船体的排水量不得小于稳性要求的值。当在子船体上设置给水排水装置时，由于子船体的空载排水量、装载量与子船体的注水(或排水)有不同组合，子船体的尺度就可以设计得小些。如将水排空，此时它的装载量可平衡由风浪产生的由母船体向子船体方向的力矩；若注水，该水重、子船体重、偏置风帆与船体连接物重、偏置风帆重等产生的力矩与母船体自身的恢复力矩，可以共同平衡风浪产生的由子船体向母船体方向的力矩。

(c)该距离，最合理的数字是，至少有一个子船体的外舷至母船体的内舷的距离不小于母船体的全宽。小型船舶小至1米，大型船舶大至30米至40米，或50米至60米，或100米至120米。

本发明的子船体的排水量q_i与母船体的排水量Q的比值qi/Q小于0.6。在实用中，常用的范围为0.03-0.09。

本发明除母船体为小吨位船舶外，在子船体内设置至少一套给水排水系统：

(a)见图6。设有给水排水系统的子船体，在需要增加浮力保证稳性(当风向为从母船体一侧吹向子船体并足够大)或需要减小子船体的阻力时，可以从子船体内向外排水；当需要增加子船体的重量(当风向为从子船体一侧吹向母船体并足够大)保证稳性时，可以向子船体内注水，以保证母船体(包含偏置风帆以及风帆与船体连接物等)与子船体(处于装水的状态)等的恢复力矩不小于风浪对本发明产生的倾覆力矩。

在横向上，水泵的位置的安排是自由的；水泵在子船体上的纵向位置，应该与进出水口、水泵的叶轮处的进出水口靠近。进出水口的位置，首先要能保证水泵能够抽干或接近抽干子船体内的水，水泵的叶轮的位置要足够地低，使它总是在子船体的最小吃水线以下。母子风帆船下水后，水泵叶轮处的进出水口直接与子船体外的水体相连，相连处，设过滤网。水泵的电机要置于子船体的最大吃水线以上的电机座上。

(b)另一种是母船体为小吨位船舶时，子船体上不设置给水排水系统，这时也必须保证母船体(包含风帆、桅杆等)与子船体等的恢复力矩不小于风浪对本发明产生的倾覆力矩。

本发明允许采用手动操纵与自动操纵两种操纵方式。

为了满足船舶对操纵性、快速性的要求，本发明的母船体与子船体的纵中剖面的夹角小于20度。

本发明的特征还在于，在子船体上的泵系统的管道的高端，设有可开闭的进气口、进气口开关，这样，一套泵系统就能担负给水与排水的双重任务：见图6。

需向子船体内注水时，关上进气口，泵正转(注：本发明论述时，泵正转为给水，泵反转为排水)，即可向子船体内注水。达到预定水位后，关闭水泵，打开进气口，水就不会任意流进流出，水位就会停在预定的地方。

需自子船体内向外排水时，关上进气口，泵正转若干时间(给水)，待叶轮侧进出水管和进出水管内全部充满水后，停泵，在短时间内泵再反转，泵的叶轮会将子船体内的水，抽出子船体。达到预定水位后，关闭水泵，打开进气口，水就不会任意流进流出，水位停在预定的地方。

这是由于关闭了进气口，叶轮侧进出水管和进出水管两者的功能与一根水管一样，就可以注水和排水。

打开进气口，如果进气口在船舱外，必须关闭进气口，才可以向舱内注水。假设此前短时间内水泵正转过，此时叶轮侧进出水管和进出水管内充满了水，水泵反转，即可由舱内向外排水，如果此时打开进气口，会有空气通过进气口(此处的压力小于大气压力)，再进入叶轮侧进出水管和进出水管的上方水压小的地方，并且越来越多，破坏了水流的连续性，因而不能连续排水。打开进气口，破坏了管道的虹吸功能，子船体内的水，也不会自行流入流出。这种方式，使每套泵系统都能给水和排水，又不会因给水和排水系统【除进气口、进气口开关外】的故障，使子船体内的水随意流入流出。同时，此方法还具有高度的可靠性。

在每一具子船体的船体内至少设置一道横向隔板，可设置2-10个，形成隔舱，如图2。当在子船体内设置给水排水系统时，与进出水口相通的隔仓的靠近进出水口的每一道隔板的底部至少开一个流水孔，每一道隔板的流水孔的总面积不小于水泵叶轮处的进出水口或进出水口的面积的5倍。开流水孔的隔板的高度高于子船体内的最高液位，上部设有通气孔，使隔舱间通气。每一道隔板的通气孔的总面积不小于水泵叶轮处的进出水口和进出水口的的面积的2倍。子船体的舱口，航行时要封闭，子船体的舱内至少有一处通大气，紧急时要关闭。

本发明将有如下的有益效果：

1，当今节能效果最好的实用风帆船舶是日式“现代风帆船”，本发明的有益效果将主要与日式“现代风帆船”的效果作对比。当本发明的母船体与日式“现代风帆船”的主尺度、线型相近时，根据需要，本发明的某些(至少一具，下同)偏置风帆或/与纵中剖面风帆等的宽度允许为日式“现代风帆船”风帆宽度的两倍、三倍或更大；本发明的某些偏置风帆或/与纵中剖面风帆可有较大的展弦比，本发明的某些偏置风帆或/与纵中剖面风帆的高度允许为日式“现代风帆船”帆高的两倍、三倍或以上。本发明可以拥有日式“现代风帆船”的风帆总特征面积的4倍、九倍或更大的风帆总特征面积。由于海面上风速梯度的存在，本发明的风帆的高度值大，在同样的状态(同地点、同航速、同航向)下，将获得较日式风帆为高的平均表观风速。

不论是新设计船舶，还是对现役船舶进行改造，本发明的子船体提供的稳性，都是可以通过设计、计算来保证的。这样，本发明又可以在超出与母船体的主尺度、线型相近的日式“现代风帆船”允许的风级下驰帆。总之，本发明可以进行大风力、大特征面积风帆状态下的驶帆。

风帆的推力可按下式计算：

F_t＝C_t×ρ/2×V_b ²×S

式中

F_t-风帆的推力

C_t-风帆的推力系数，主要与风帆帆型有关

ρ-空气的密度，两船处于同一地点时，为同一值

V_b-流经风帆的表观风速

S-风帆的特征面积。

据报道，日式“现代风帆船”，某些船在6级风风速以下驶帆，有近20％的节能效果；某些船在8级风风速下驶帆，节能效果可达50％，相差2.5倍以上。本发明的某些风帆高大，能获得高表观风速，允许在比可比的日式“现代风帆船”更高的风级下驰帆。本发明的某些风帆又具有大的特征总面积(至少为日式“现代风帆船”的风帆的特征面积的4倍)，所以在可比条件下，至少可获得4-10倍(4倍×2.5倍＝10倍)于日式“现代风帆船”风帆的年均推力。所论风帆的年均推力，是用以替代船舶螺旋桨的推力的，而船舶燃油主机的燃油消耗量，大致正比于螺旋桨的推力。

本发明虽然由于有了子船体而增加了船舶的阻力，因q_i/Q的值甚小，不会有较大的数值。因而本发明能获得远较日式“现代风帆船”理想的节能效果；

2.较低的建造费用；

本发明的q_i/Q的值常用的范围仅为3％-9％，因而子船体及其与母船体的连接结构件的建造费用均较低。当然，其初投资高于日式“现代风帆船”。

3.能满足装卸作业的要求；

本发明中的某些形式，如子船体及偏置风帆均偏处母船体船舷一侧，子船体并无装载货物的任务，其装卸作业与无风帆的船舶没有多大差别。

4.能够保证航期；

由于本发明同时具有风帆推进系统和螺旋桨推进系统，所以得以在风力足够大时，仅用风帆推进；当风力不足时，风帆推进系统与螺旋桨推进系统同时工作；风力更小或无风时，则全凭螺旋桨推进系统推进，所以本发明又总能保证航期。如申请号为86200027的“一种带有在控制下可以活动的副船身的帆船”的专利，它不具备螺旋桨推进系统，在无风或小风天气条件下，就无法保证船期。再如澳大利亚的太阳能-风帆双体试验船，也难以保证长期无风、阴天条件下的航期。

5.少受航线的限制；

无风时，本发明的螺旋桨可以工作，可在有时无风的航线上运营。

6对现役船舶改造容易，且有十分满意的效果：    

无桅帆(如风筝帆)主要用阻力作功，因而在360度风向角下，平均推力系数及平均推力较小，节能效果也较小。对现役船舶的改造，难有显着效果。

如日式“现代风帆船”，在现有技术下，阻碍船舶采用有桅风帆的最大原因，是船舶装备风帆后，稳性总是变差，船舶的安全性随着风帆的推力的增加而下降。而现役船舶，特别是海船，为追求小的船舶阻力，L/B较大，船宽小，装帆前比新设计的有桅风帆船装帆前的稳性富裕更少。如果装帆，风帆面积很小，则风帆推力很小，即使在高油价的今天，经济性也很差，至今少有人尝试。

按本发明的方法，不论现有船舶的L/B是多少，总是可以设计出有合理的稳性的、有大的风帆总面积的、可在高风级下驰帆的风帆船。按本发明的方法，对现役船舶作改造而成的母子风帆船的风帆的年均推力，将为可比的日式“现代风帆船”风帆的年均推力的4-10倍以上。

附图说明

图1为一种设置导槽与导架的母子风帆船结构示意图

图2为图1的剖面图

图3为一种带有水平轴承座与水平轴的母子风帆船结构示意图

图4为图3的剖面图

图5为一种子船体与母船体连接成整体的母子风帆船结构示意图

图6为在泵系统的管道的高端设有可开闭的进气口的子船体

图7为一种母船体1与两具子船体2连接成整体的母子风帆船结构示意图

1-母船体

2-子船体

3a、3b-偏置风帆

4a、4b-偏置风帆与船体连接物(如桅杆等)

5a，5b，5c-纵中剖面风帆

6a，6b，6c-纵中剖面风帆与船体连接物(如桅杆等)

7-船舶主机

8-螺旋桨

9a，9aa，9ab，9b，9c，9ca，9cb，9d，9e，9f，9g，9h，9i，9j，9k，9l，9m，9n-结构连接件

10aa、10ab、10ba、10bb，-连杆，连接偏置风帆3a、3b与桅杆4a、4b

101aa、101ab、101ba、101bb、101ca、101cb-连杆，连接纵中剖面风帆5a、5b、5c与艉桅6a、6b、6c

11a、11b-母船体内舷

12-母船体外舷

13-子船体内舷

14-子船体外舷

15a，15b-水平轴

16-水平轴与子船体的连接件

17a，17b-水平轴承座

18a，18b-导架

19a，19b-导槽

20-子船体甲板

21-水泵的电机

22-水泵的叶轮

23-水泵叶轮处的进出水口

24-叶轮侧进出水管

25-水泵叶轮轴

26-进出水口

27-进出水管

28a、28b-舭水板

29-给排水系统(包括：21-水泵的电机，22-水泵的叶轮，23-水泵叶轮处的进出水口，24-叶轮侧进出水管，25-水泵叶轮轴，26-进出水口，27-进出水管)

30a，30b，30c，30d，30e，30f，30g，30h，30i-横向隔板

31-进气口

32-进气口开关

33-子船体(2)内的桨舵系统

具体实施方式

船舶的类型、用途十分广泛，为了实现本发明的目的，针对不同的船舶，应该有目的地选用本发明的方法。现举例如下。

实施例1：

在母船体1上，装备含有船舶主机7-螺旋桨8的推进系统，含热力主机7，主轴，普通螺旋桨8，如图1。

在母船体1的内舷11a侧，设置子船体2一具，子船体2正浮时，子船体2的纵中剖面与母船体1正浮时的纵中剖面平行。子船体2的子船体外舷14到第一偏置风帆3a与船体连接物4a【本实施例为风帆桅杆4a】中心的距离，等于母船体外舷12到风帆与船体连接物中心4a的距离，在图1上，第一偏置风帆3a的前、后缘在甲板上的垂直投影，均不超出子船体外舷14及母船体外舷12。本例较适于作货船。

第一偏置风帆3a的风帆与船体连接物4a的中心(即风帆转动中心)，在母船体1的纵向上，设在第13-14站；横向上，在母船体1的主船体内舷11a的内侧。以风帆与船体连接物4a的中心至母船体1的右舷【即母船体1的外舷12】的距离减去5厘米，作为第一偏置风帆3a的半宽。

第一偏置风帆3a的展弦比＝2.2。第一偏置风帆3a采用水平剖面为圆弧形的硬质矩形帆。拱度为0.12。

纵中剖面风帆5a的风帆与船体连接物6a设在母船体1第1站附近的母船体1的纵中剖面上，为正梯形骨架式软帆，水平剖面为圆弧形，纵中剖面风帆5a的展弦比＝1.5。纵中剖面风帆5a的面积满足操纵性的要求。

连杆10aa、10ab连接了第一偏置风帆3a与风帆与船体连接物4a。连杆10ca、10cb连接了纵中剖面风帆5a与风帆与船体连接物6a。

见图2，图2显示的是母子风帆船在满载吃水状态下的某个横剖面的状况，在母船体1与子船体2之间，在母船体1的水面之上的适当高度处，设置第二、第三、第六、第七结构连接件9aa、9ab、9ca、9cb。在第二、第三、第六、第七结构连接件9aa、9ab、9ca、9cb的靠近子船体2一端，设置不少于两个导槽，第一导槽19a、第二导槽19b；子船体2上设置与导槽对应的第一、第二导架18a、18b。当第一导架18a在第一导槽19a中、第二导架18b在第二导槽19b中移动时，即可调整子船体2的高度，保持合理的吃水。航行前，锁紧第一、第二导架18a、18b。

经过核算，满足规范对船舶稳性的要求。

在母船体1的艉部设置第一、第二舭水板28a、28b。

子船体2设有给水排水系统29。

风帆系统的操纵方式采自动操纵方式。    

在子船体2上的泵系统的管道的高端，设有可开闭的进气口31、进气口开关32。

在子船体2的船体内设置二道横向隔板，即第一横向隔板30a、第二横向隔板30b、或第三或第四或第五或第六或第七或第八横向隔板，形成隔舱。每一道隔板的底部设流水孔和顶部设通气孔。

实施例2：

在母船体1上，如图3，装备有船舶主机-螺旋桨推进系统，含船舶柴油船舶主机7，主轴，可调螺矩螺旋桨8，见图3，图4。

在母船体内舷11a侧，设置子船体2一具，子船体2正浮时，其纵中剖面与母船体1正浮时的纵中剖面平行。

在母船体1的纵向上，第一偏置风帆3a的风帆与船体连接物4a【本实施例为风帆桅杆】设在第16-17站。第一偏置风帆3a的风帆与船体连接物4a设在母船体内舷11侧的第十五结构连接件9k上。第一偏置风帆3a与风帆与船体连接物4a之间由第一、第二连杆10aa、10ab连接。

以桅杆中心至右舷【即主船体外舷12】的距离减去10厘米作为第一偏置风帆3a的半宽。服役时，子船体2不论运动到什么位置，子船体2的子船体外舷14到风帆与船体连接物4a中心的距离不小于母船体1的母船体外舷12到风帆与船体连接物4a中心的距离。在图3上，不论第一偏置风帆3a转动到什么位置，第一偏置风帆3a的前、后缘在甲板上的投影，均未超出子船体2的子船体外舷14和母船体外舷12。

在母船体1的纵向上，第二偏置风帆3b的风帆与船体连接物6b设在第5-6站附近，横向上，设在母船体1的主船体内舷11的外侧的第十结构连接件9f上。第二偏置风帆3b与风帆与船体连接物4b之间由第一、第二连杆10ba、10bb连接。

第一偏置风帆3a与第二偏置风帆3b的展弦比，均取2.5，采用水平剖面为圆弧形的硬质矩形帆。拱度为0.12。由于驰帆，在风力(含风向)对船舶操纵性的影响超过预定值时，第一偏置风帆3a、第二偏置风帆3b中之一，(通常是第二偏置风帆3b)可以收拢部分帆面，以改善操纵性。

如图3，图4，在满载吃水状态下，在母船体1与子船体2之间，在母船体1水面之上的适当高度处，设置第一结构连接件9e、9f、9k、9l。

在第一结构连接件9a的靠近子船体2一端，在第九结构连接件9e和第十结构连接件9f以及第十五结构连接件9k和第十六结构连接件9l的节点上，设第一、第二水平轴承座17a、17b，第一、第二水平轴15a、15b置于其中。该第一、第二水平轴15a、15b与子船体2之间，由水平轴与子船体连接件16a、16b、16c连成整体。船舶装卸时，吃水变化了，转动第一、第二水平轴15a、15b，使子船体2处于合理的位置。锁紧子船体2，船舶即可以航行了。

驶帆航行时，本发明的子船体2浮于水中。其重心，处于沿第一、第二水平轴承座17a、17b作的垂直面上或外侧。第一、第二水平轴承座17a、17b的位置高于满载吃水线。

根据计算，q_i/Q取0.05

本实施例的稳性经过了核算。

在母船体1的艉部设置第一、第二舭水板28a、28b。

子船体设给水排水系统29。

风帆系统的操纵为自动操纵方式。

在子船体2上的泵系统的管道的高端，设有可开闭的进气口31，进气口开关32，见图6。

在子船体2的船体内设置5道横向隔板为第三、第四、第五、第六、第七横向隔板30c、30d、30e、30f、30g，形成隔舱。每一道隔板的底部设流水孔和顶部设通气孔。

实施例3

在母船体1上，装备有船舶主机-螺旋桨推进系统，含船舶柴油船舶主机7，主轴，普通螺旋桨8，见图5。

在母船体1的主船体内舷11a之外侧，设置子船体2一具，子船体2正浮时，子船体2的纵中剖面与母船体1正浮时的纵中剖面之间，在船舶艏部前方垂直相交，在水平面上有3度的夹角。

在母船体1的纵向上，风帆与船体连接物4a设在第13-14站。

本例中，横向上，在母船体1的左舷【即主船体内舷11】之上，设第一偏置风帆3a的风帆与船体连接物4a(本实施例为风帆桅杆4a)，以风帆与船体连接物4a中心至母船体右舷12的距离减去5厘米作为主帆的半宽。子船体外舷14到风帆与船体连接物4a的距离比母船体外舷12到风帆与船体连接物4a的距离大40厘米(如图5)。

第一偏置风帆3a的展弦比＝2.8。第一偏置风帆3a采用水平剖面为圆弧形的硬质矩形帆。拱度为0.10。

纵中剖面风帆5a的风帆与船体连接物6a设在第1站附近，在母船体1的纵中剖面线上。纵中剖面风帆5a为矩形骨架式软帆.纵中剖面风帆5a的展弦比＝2.0，纵中剖面风帆5a的面积最少需要满足操纵性的要求。

连杆10aa、10ab连接了第一偏置风帆3a与风帆与船体连接物4a。连杆10ca、10cb连接了纵中剖面风帆5a与风帆与船体连接物6a。

母船体1与子船体2之间有变形运动【即母船体1与子船体2之间是固定的】，见图5。

子船体2上不设置给水排水系统。

全船的稳性经过了核算。

在母船体1的艉部设置第一、第二舭水板28a、28b。

风帆系统的操纵为手动操纵方式。

在子船体2的船体内设置2道横向隔板为第八、第九横向隔板30h、30i，形成隔舱。隔舱上不设流水孔和通气孔。

在子船体2内设机桨系统，有子船体主机33、子船体螺旋桨34。

实施例4

在母船体1上，装备有船舶主机-螺旋桨推进系统，含船舶柴油船舶主机7，主轴，普通螺旋桨8。

在母船体1的两侧，设置子船体2各一具，子船体2正浮时，子船体2的纵中剖面与母船体1正浮时的纵中剖面平行，见图7。

在本案中，共设三具纵中剖面风帆，即第一、第二、第三纵中剖面风帆5a、5b、5c，第一、第二、第三纵中剖面风帆5a、5b、5c对枢心的力矩的总和较小。在横向上，在母船体1的纵中剖面上，设第一、第二、第三纵中剖面风帆5a、5b、5c的风帆与船体连接物6a，6b，6c【本实施例为风帆桅杆】。第一纵中剖面风帆5a的风帆与船体连接物的中心6a，至母船体内舷11a(或11b)的距离减去10厘米，作为第一纵中剖面风帆5a的半宽。第二纵中剖面风帆5b的风帆与船体连接物6b，至6b处子船体的外舷14a(或14b)的距离减去10厘米，作为第二纵中剖面风帆5b的半宽。第三纵中剖面风帆5c的风帆与船体连接物6c，至6c处子船体的外舷14a(或14b)的距离减去1厘米，作为第三纵中剖面风帆5b的半宽。

第一、第二、第三纵中剖面风帆5a、5b、5c的展弦比＝3.0，均采用水平剖面为圆弧形的硬质矩形帆，拱度为0.14。

连杆101aa、101ab连接了第一纵中剖面风帆5a与风帆与船体连接物6a；连杆101ba、101bb连接了第二纵中剖面风帆5b与风帆与船体连接物6b；连杆101ca、101cb连接了第三纵中剖面风帆5c与风帆与船体连接物6c。

母船体1与左侧的子船体2之间有第一、第四连接结构件9a，9b、第一导槽19a、第二导槽19b、第一导架18a、第二导架18b相连接，见图5。第一、第二导架18a、18b分别在第一、第二导槽19a、19b内上下运动，即带动子船体2作上下运动，以配合母船体1的吃水的变化。

本母子风帆船是以母船体1的纵中剖面为对称面的左右对称型船舶，能够安装更宽的风帆5b、5c(在同推力或同特征面积下，宽度越大，投资越小)，适合装载液体货物(一次靠岸，全部卸罄)和载客(有大的甲板面积)。

两具子船体2上均设置给水排水系统。

全船的稳性经过了核算。

在母船体1的艉部设置舭水板28a、28b。

风帆系统的操纵为自动操纵方式。

在子船体2的船体内设置第八横向隔板30h，形成隔舱。每一道隔板的底部设流水孔和顶部设通气孔。

Claims (3)

1.一种母子风帆船，在母船体(1)的机舱内至少有一座主机座，每一座主机座上安装一台船舶主机(7)，在母船体(1)船艉壳体的外部后侧，设置的与船舶主机(7)数量相同的螺旋桨(8)，由传动轴与相对应的船舶主机(7)相连；在母船体(1)的船艉壳体外部的两侧设置第一、第二舭水板(28a、28b)；设有风帆推进系统；在每一具子船体(2)的船体内至少设置一道横向隔板(30a)、及给水排水系统(29)，其特征在于：

设置子船体(2)，在子船体(2)内设置至少一套给水排水系统(29)；给水排水系统(29)的管道上方设有进气口(31)和进气口开关(32)；正浮时，母船体(1)与子船体(2)的纵中剖面在船舶前方的交角小于20度；子船体(2)的船体内设置至少一道横向隔板(30a)；

子船体(2)的设计排水量为q_i，_i＝1～n，_i为正整数，n小于10，母船体(1)的设计排水量为Q；其比值q_i/Q小于0.6；子船体(2)靠近母船体(1)的舷，与母船体(1)靠近子船体(2)的舷均称内舷(11a、11b)，内舷(11a、11b)的一侧称内舷侧；子船体(2)在母船体(1)的内舷侧；子船体(2)与母船体(1)之间的距离，使风帆的前缘及尾缘在船舶甲板上的垂直投影不超出至少一个不论是母船体的还是子船体的左外舷及至少一个不论是母船体的还是子船体的右外舷；在子船体(2)与母船体(1)之间，至少有一件第一结构连接件(9a)，将子船体(2)与母船体(1)连接。

2.如权利要求1所述的一种母子风帆船，其特征在于：风帆推进系统包括偏置风帆(3a、3b)或/与纵中剖面风帆(5a、5b、5c)，偏置风帆与船体连接物(4a、4b)或/与纵中剖面风帆与船体连接物(6a、6b、6c)。

3.如权利要求1或2所述的一种母子风帆船，其特征在于：在与进出水口(26)相通的隔仓，其每一道隔板(30a)的底部至少开一个流水孔，每道隔板(30a)的流水孔的总面积不小于进出水口(26)的面积的5倍；开流水孔的每一道隔板(30a)的高度高于子船体(2)内最高液位，上部留有通气孔，每道隔板(30a)的通气孔的总面积不小于进出水口(26)的面积的2倍；子船体(2)的舱内至少有一处通大气。

Images