CN102310920A - 气隔快艇 - Google Patents

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Abstract

本发明技术属高速船技术领域，它是一种靠自身航速，自动地将艇首前部分空气通过气道送入艇底气槽，用所形成的泄压板底空气层、分气板底空气层、艇底空气层、侧壁滚动气泡层和艇尾旋流气泡层将水面以下的绝大部分艇面与水隔离的新型快艇，它既极大限度地减小了水阻力，又充分有效地利用了水浮力，能达到节能减排，提速增效的目的，另用阻水板提高航行时的安全可靠度。

Description

气隔快艇
(一)技术领域
本专利技术属高速船技术领域，它是一种靠自身航速，自动地将艇首前部分空气通过气道送入艇底气槽，用所形成的泄压板底空气层、分气板底空气层、艇底空气层、侧壁滚动气泡层和艇尾旋流气泡层将水面以下的绝大部分艇面与水隔离的新型快艇，它既极大限度地减小了水阻力，又充分有效地利用了水浮力，能达到节能减排，提速增效的目的，另用阻水板提高航行时的安全可靠度。
(二)技术背景
现有高速船中的单体快艇与水接触面积大，行驶时的水阻力大，能耗多；气垫船用气垫将船底与水隔离，但它的四周船体和裙板仍与水接触，且压缩空气需消耗大量的能量；其它的快艇，如摩托艇、穿浪艇、水翼艇、地效翼船等，都靠水阻力和空气阻力所产生的升力将艇身尽可能地托出水面，用减小与水的接触面积来减小水阻力，故能耗大，且不能充分有效地利用水浮力。
(三)发明内容
为了极大限度地减小水阻力，同时又充分有效地利用水浮力，本发明技术提供了一种靠自身航速，自动地将艇首前的部分空气送入艇底气槽，用所形成的泄压板底空气层、分气板底空气层、艇底空气层、侧壁滚动气泡层和艇尾旋流气泡层将水面以下的绝大部分艇面与水隔离的新型快艇，它变水阻力为空气阻力和气泡阻力，既高速，又节能。
技术方案是：在现有单体快艇的基础上，将艇首底板和艇身底板做成平板，在艇首底板两侧下安装艇首裙板，并在两艇首裙板之间，以及艇首底板之下安装压浪板、泄压板、叶轮托板、叶轮、隔板、半圆筒、分气板和前导气板，由此形成气道前室和气道后室；在艇身底板两侧下安装艇身裙板，裙板上有通气孔和排气缝；在艇首和艇身底面交界处安装前导气板，在艇尾安装后导气板，后导气板的中部向下凸起；另外，在艇身底板和艇首底板之下设置加劲肋，在靠近艇尾处的两侧裙板上安装阻水板。
当艇达到一定航速时，进气口处的空气正压和出气口处的水流负压使气道内水位下降，艇速越高，水位下降越低，加上叶轮的高速旋转，气道内的空气就会自动地从出气口排出，形成泄压板底空气层、分气板底空气层、艇底空气层、艇侧滚动气泡层、艇尾旋流气泡层，把水面下的绝大部分艇面与水隔离，变水阻力为空气阻力和气泡阻力，成而极大限度地减小水阻力，同时又充分有效地利用水浮力，达到节能减排，提速增效的目的，另外，阻水板提高航行时的安全可靠度。
(四)附图说明
下面结合附图对本专利技术作进一步说明：
图1：本专利技术纵向基本结构剖面示意图。
图2：本专利技术横向基本结构剖面示意图。
图3：本专利技术的叶轮处结构剖面示意图，
图4：本专利技术的艇首正视图。
图中：艇首底板(1)，艇身底板(2)，艇尾底板(3)，压浪板(4)，泄压板(5)，叶轮托板(6)，叶轮(7)，隔板(8)，半圆筒(9)，分气板(10)，前导气板(11)，气道前室(12)，气道后室(13)，进气口(14)，出气缝(15)，出水缝(16)，分气口(17)，出气口(18)，艇首裙板(19)，艇身裙板(20)，裙板通气孔(21)，裙板排气缝(22)，后导气板(23)，加劲肋(24)，阻水板(25)，泄压板底空气层(26)，分气板底空气层(27)，艇底空气层(28)，侧壁滚动气泡层(29)，艇尾旋流气泡层(30)。
基本结构：在单体艇的基础上，将艇首底板(1)和艇身底板(2)做成平板，在艇首底板(1)两侧下安装艇首裙板(19)，并在两艇首裙板(19)之间，以及艇首底板(1)之下安装压浪板(4)、泄压板(5)、叶轮托板(6)、叶轮(7)、隔板(8)、半圆筒(9)、分气板(10)和前导气板(11)，由此形成气道前室(12)和气道后室(13)，气道前室(12)和气道后室(13)由隔板(8)分割开，只有叶轮托板(6)上的半圆筒(9)将两室连通，气道前室(12)有进气口(14)、出气缝(15)和出水缝(16)，气道后室(13)有分气口(17)和出气口(18)，泄压板(5)上有许多泄压孔；在艇身底板(2)两侧下安装艇身裙板(20)，在艇身底板(2)和艇尾底板(3)交接处安装后导气板(23)，由艇身底板(2)、艇身裙板(20)、前导气板(11)及后导气板(23)形成五面密封气槽；后导气板(23)的中部向下凸起，凸起处的下缘高度比艇身裙板(20)的下缘高度略低，后导气板(23)两侧的下缘高度比艇身裙板(20)的下缘高度宜高出艇身裙板(20)总高度的0.3倍；艇首裙板(19)和艇身裙板(20)都呈V字形，两者连通成一体，艇身裙板(20)有裙板通气孔(21)和裙板排气缝(22)，艇首裙板(19)只有裙板排气缝(22)，裙板通气孔(21)的总面积宜为出气口(18)面积的0.7至0.8倍，裙板排气缝(22)的总面积宜为裙板通气孔(21)总面积的0.6至0.7倍；裙板通气孔(21)的顶部高度略低于前导气板(11)的下缘高度，略高于后导气板(23)两侧边的下缘高度；叶轮(7)安装在叶轮托板(6)的开口处，叶轮(7)直径宜为快艇吃水深度的0.7至0.8倍，半圆筒(9)直径略大于叶轮(7)直径；进气口(14)面积宜大于半圆筒(9)面积与出气缝(15)面积之和的1.2倍，半圆筒(9)面积宜大于分气口(17)与出气口(18)面积之和的1.2倍；泄压板(5)上的泄压孔总面积宜为泄压板(5)面积的0.2至0.3倍，出水缝(16)的面积宜为泄压孔总面积的0.6至0.7倍。另外，在艇身底板(2)和艇首底板(1)之下设置加劲肋(24)，在靠近艇尾处的两侧壁上安装阻水板(25)。
当艇航行达到一定航速时，进气口(14)处的空气正压和出气缝(15)、出水缝(16)、分气口(17)，以及出气口(18)处的水流负压所产生的压差，使气道内水位下降，艇速越高，水位下降越低，同时叶轮(7)在水流和气流的共同作用下，高速旋转，向气道后室(13)内的水和空气施压，将气道后室(13)内的水全部排出，使气道前室(12)内的部分空气从出气缝(15)排出，形成泄压板底空气层(26)，将泄压板(5)底面与水隔离；同时气道后室(13)的一部分空气从分气口(17)上部排出，形成分气板底空气层(27)，将分气板(10)底面与水隔离；气道后室(13)中的其它空气从出气口(18)排出，进入气槽，泄压板底空气层(26)和分气板底空气层(27)的空气最终也都进入气槽，形成艇底空气层(28)，将艇身底板(2)底面与水隔离；艇底空气层(28)中的部分空气通过裙板通气孔(21)，从裙板排气缝(22)排出，形成侧壁滚动气泡层(29)，将侧壁外壁面与水隔离；艇底空气层(28)中的其它空气从后导气板(23)的两侧下部排出，形成艇尾旋流气泡层(30)，将两侧边的艇尾底板(3)外壁面与水隔离；泄压板(5)上有许多泄压孔，由泄压孔进入气道前室(12)中的部分水从出水缝(16)排出，另外的水和从叶轮托板(6)开口处进入的水，由分气口(17)下部排出。
艇航行时的阻力，除了与艇的形状、表面光洁度、速度等因素有关外，还与流体的密度、粘性大小及两者的接着面积大小成正比，各空气层中的空气密度仅为水密度的几百分之一，各气泡层中的气泡平均密度仅为水密度的几十分之一，又因空气和气泡的粘性都比水的粘性小得多，还因气泡与艇面的滚动摩擦比水与艇面的滑动摩擦小很多倍，各空气层和各气泡层连成一体，将水面以下的绝大部分艇面与水隔离，变水阻力为空气阻力和气泡阻力，另外，泄压板(5)的泄压孔有效地减小了迎面水的正压力，所以本发明极大限度地减小了航行时的水阻力，又因各空气层和气泡层都很薄，艇的吃水深度无大的变化，所以本发明还充分有效地利用了水浮力，达到了节能减排，提速增效的目的。
加劲肋(24)的下缘高度略高于前导气板(11)的下缘高度，或与前导气板(11)的下缘高度持平，使艇身底板(2)下的加劲肋(24)完全处在艇底空气层(28)中，加劲肋(24)加强了艇的纵向刚度，提高了艇的抗浪折能力，同时，减小了艇首底板(1)和艇身底板(2)的板厚度，节约材料，减轻艇的自重，在艇倾斜时，可使艇底空气层(28)中的空气多保留一些。
阻水板(25)为有效减速装置，它带有弹簧，开启时可自动打开，开启角度最大不宜大于75度，操纵员可操纵它的开启和关闭，平时它紧贴侧壁，不另承受水阻力，打开阻水板(25)时，它所承受的水阻力与其展开面的面积大小成正比，与航速的平方成正比。只打开一侧阻水板(25)时，艇就会向该侧转弯，同时完全打开两侧阻水板(25)时，则两侧阻水板(25)的阻力剧增，艇速锐减，可避免碰撞事故的发生；当两侧阻水板(25)的展开幅度不同时，艇就会一边减速，一边转弯，避开危险物，提高航行时的安全度。

Claims (8)

1.一种靠自身航速，自动地将艇首前部分空气通过气道送入艇底气槽，用所形成的泄压板底空气层、分气板底空气层、艇身底板空气层、侧壁滚动气泡层和艇尾旋流气泡层将水面以下的绝大部分艇面与水隔离的新型快艇，它的艇底为平底，在艇首底板两侧下安装艇首裙板，并在两艇首裙板之间，艇首底板之下安装压浪板、泄压板、叶轮托板、叶轮、隔板、半圆筒、分气板和前导气板，由此形成气道前室和气道后室；在艇身底板两侧下部安装艇身裙板，在艇身底板和艇尾底板交接处安装后导气板，由艇身底板、艇身裙板、前导气板，以及后导气板形成五面密封气槽，另外，在艇身底板和艇首地板之下设置加劲肋，在靠近艇尾处的侧壁上安装阻水板。
2.根据权力要求1所述的气道前室和气道后室，其特征是：气道前室和气道后室由隔板分割开，只有叶轮托板上的半圆筒将两室连通，气道前室有进气口、出气缝和出水缝，气道后室有分气口和出气口，进气口面积宜大于叶轮托板之上的半圆筒面积与出气缝面积之和的1.2倍，半圆筒面积宜大于分气口与出气口面积之和的1.2倍。
3.根据权力要求1所述的叶轮，其特征是：叶轮安装在叶轮托板的开口处，叶轮直径宜为快艇吃水深度的0.7至0.8倍，半圆筒直径略大于叶轮直径。
4.根据权力要求1所述的泄压板，其特征是：泄压板上有许多泄压孔，泄压孔总面积宜为泄压板面积的0.2至0.3倍，出水缝的面积宜为泄压孔总面积的0.6至0.7倍。
5.根据权力要求1所述的艇首裙板和艇身裙板，其特征是：艇首裙板和 艇身裙板都呈V字形，两者连通成一体，艇身裙板有裙板通气孔和裙板排气缝，艇首裙板只有裙板排气缝，裙板通气孔的总面积宜为出气口面积的0.7至0.8倍，裙板排气缝的总面积宜为裙板通气孔总面积的0.6至0.7倍，裙板通气孔的顶部高度略低于前导气板的下缘高度，略高于后导气板两侧边的下缘高度。
6.根据权力要求1所述的后导气板，其特征是：后导气板的中部向下凸起，凸起处的下缘高度比艇身裙板的下缘高度略低，后导气板两侧的下缘高度比艇身裙板的下缘高度宜高出艇身裙板总高度的0.3倍。
7.根据权力要求1所述的加劲肋，其特征是：加劲肋的下缘高度略高于前导气板的下缘高度，或与前导气板的下缘高度持平，使艇身底板下的加劲肋完全处在艇底空气层中。
8.根据权力要求1所述的阻水板，其特征是：阻水板是有效减速装置，它带有弹簧，开启时可自动打开，开启角度最大不宜大于75度，操纵员可操纵它的开启和关闭。 
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