CN102514682A - 一种船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船，包括船体，所述船体的外表面上、在所述船体的吃水线的下方设置有凸凹不平的第一扰流面，所述第一扰流面由所述船体的船头位置延伸至所述船体的船尾位置，且所述第一扰流面相对于所述船体的沿长度方向的轴线对称设置。本发明的船通过在船体设置扰流面，增加流体经过的路径，使得在具有扰流面的这段区域内流体流速加快，形成快速区，相对应地在快速区的下方流体处于正常流速，形成慢速区，从而在下部慢速区与上部快速区之间形成由下向上的压力差，改变了船舶行驶时吃水越深，在水中向下的压力越大，产生的阻力就越大的状况，从而提高了船只行驶的流速，降低了能耗，节约了能源。

Description

一种船

技术领域

本发明涉及一种船，尤其涉及一种在船体吃水线下方设置扰流面的船。 

背景技术

船在水中行驶，要受到水浮力的支撑，但是船体越重，排水量越大，吃水越深，则阻力越大。因此，不论在水面行驶，还是在水中行驶，船体吃水线以下受到的水中阻力，都是导致船行驶流速难以进一步提高的关键因素。 

发明内容

本发明针对上述技术问题，设计开发了一种船。本发明的船通过在船体吃水线以下设置具有凸凹不平的扰流面，增加流体经过的路径，使得在具有扰流面的这段区域内流体流速加快，形成快速区，相对应地在快速区的下方流体处于正常流速，形成慢速区，由于快速区流体流速越快，压力就越低，慢速区的流体流速越慢，压力就越高，从而在下部慢速区与上部快速区之间形成由下向上的压力差，改变了船舶行驶时吃水越深，在水中向下的压力越大，产生的阻力就越大的状况，从而提高了船只行驶的流速，降低了能耗，节约了能源。

本发明提供的技术方案为：

一种船，包括船体，所述船体的外表面上、在所述船体的吃水线的下方设置有用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第一扰流面，所述第一扰流面由所述船体的船头位置延伸至所述船体的船尾位置，且所述第一扰流面相对于所述船体的沿长度方向的轴线对称设置。

优选的是，所述的船中，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第一流体通道，所述第一流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第一流体通道沿所述第一流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第一流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，其中，所述第一流体通道的远离所述船体的一侧的外表面为所述第一扰流面，所述第一流体通道的内壁的远离所述船体的一侧为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第二扰流面，所述第一流体通道的内壁的除远离所述船体的一侧的部分为光滑表面。

优选的是，所述的船中，所述船体的内部或者所述船体的底部的外侧设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第二流体通道，所述第二流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第二流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，其中，所述第二流体通道的内壁的顶部表面为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第三扰流面，所述第二流体通道的内壁的除顶部以外的部分为光滑表面。

优选的是，所述的船中，所述第一扰流面设置于所述船体的侧面。

优选的是，所述的船中，所述第一扰流面设置于所述船体的底部。

优选的是，所述的船中，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第三流体通道，所述第三流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第三流体通道沿所述第三流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第三流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第一吸水动力机构。

优选的是，所述的船中，所述船体的内部或者底部设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第四流体通道，所述第四流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第四流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第二吸水动力机构。

优选的是，所述的船中，所述凸凹不平的第二扰流面是通过以下方式实现的，所述第二扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

优选的是，所述的船中，所述凸凹不平的第三扰流面是通过以下方式实现的，所述第三扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

优选的是，所述的船中，所述凸凹不平的第一扰流面是通过以下方式形成的，所述第一扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

本发明所述的船通过在船体吃水线以下设置具有扰流面，增加流体经过的路径，使得在具有扰流面的这段区域内流体流速加快，形成快速区，相对应地在快速区的下方流体处于正常流速，形成慢速区，由于快速区流体流速越快，压力就越低，慢速区的流体流速越慢，压力就越高，从而在下部慢速区与上部快速区之间形成由下向上的压力差，改变了船舶行驶时吃水越深，在水中向下的压力越大，产生的阻力就越大的状况，从而提高了船只行驶的流速，降低了能耗，节约了能源。上述扰流面的位置可以出现在船体的侧面，还可以进一步设置在船体的底部。此外，本发明还设计了流体通道的结构，上述流体通道结构具有以下有益效果：

（1）在船体两侧设置流体通道，且流体通道的远离船体一侧的内表面为扰流面，使得在流体通道内产生垂直于船体表面的由内向外的流体压力，从而降低了船行驶时所受到的压力；

（2）在船体内部或底部设置流体通道，流体通道的内壁的顶部表面为扰流面，使得在流体通道也产生由下向上的流体压力；

（3）在流体通道的出水口设置吸水动力机构，则同样可以起到加快流体流动的目的，从而抵消部分船只行驶的阻力。

附图说明

图1为本发明所述的实施例一的侧面视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明所述的实施例二的侧面视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明所述的实施例三的侧面视图；

图6为本发明所述的实施例三的后面视图；

图7为图6的A-A剖视图。

图8为本发明所述的扰流面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种船，包括船体，所述船体的外表面上、在所述船体的吃水线的下方设置有用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第一扰流面，所述第一扰流面由所述船体的船头位置延伸至所述船体的船尾位置，且所述第一扰流面相对于所述船体的沿长度方向的轴线对称设置。

所述的船中，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第一流体通道，所述第一流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第一流体通道沿所述第一流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第一流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，其中，所述第一流体通道的远离所述船体的一侧的外表面为所述第一扰流面，所述第一流体通道的内壁的远离所述船体的一侧为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第二扰流面，所述第一流体通道的内壁的除远离所述船体的一侧的部分为光滑表面。

所述的船中，所述船体的内部或者底部设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第二流体通道，所述第二流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第二流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，其中，所述第二流体通道的内壁的顶部表面为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第三扰流面，所述第二流体通道的内壁的除顶部以外的部分为光滑表面。

所述的船中，所述第一扰流面设置于所述船体的侧面。

所述的船中，所述第一扰流面设置于所述船体的底部。

所述的船中，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第三流体通道，所述第三流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第三流体通道沿所述第三流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第三流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第一吸水动力机构。

所述的船中，所述船体的内部或者所述船体的底部的外侧设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第四流体通道，所述第四流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第四流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第二吸水动力机构。

所述的船中，所述凸凹不平的第二扰流面是通过以下方式实现的，所述第二扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

所述的船中，所述凸凹不平的第三扰流面是通过以下方式实现的，所述第三扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

所述的船中，所述凸凹不平的第一扰流面是通过以下方式形成的，所述第一扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

以下实施例中，无论是扰流面结构的设计，还是流体通道结构的设计，都是以船体的沿长度方向的轴线作为参考，实现船体的对称的结构设计。这是为了保证船只行驶的平衡稳定。需要注意的是，当在船体侧面设置扰流面（即第一扰流面）时，最佳的方式是以船体的吃水线作为扰流面的上边缘来设置，这样在船体侧面形成的流体慢速区位于快速区的下方，并产生由下向上的流体压力差，如果不是以吃水线作为扰流面的上边缘，则在快速区的上方和下方同时存在慢速区，这样会影响本发明的实施效果。

图8中给出了不同形状的扰流面的示意图。凸凹不平的扰流面是通过以下方式形成的，扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状表面重复排列形成，或者由多个波浪状表面重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。扰流面包括第一扰流面、第二扰流面以及第三扰流面。即为达到此目的，当流体经过某一扰流面时，流体所经过的路径变长，但要保证流体可以通畅经过，而不能人为产生阻力。

实施例一

如图1和图2所示，船体1在吃水线的下方设置第一扰流面（从吃水线101到分界线102），第一扰流面201环绕船体的外周设置。使水流从此区域经过时，路径变长，流速变快，形成快速区104。而从分界线到船底部之间的区域为正常流速区，相比于快速区，又可称之为慢速区。由于流体流速快压力小，流速慢时压力大，因此，在上述慢速区与快速区之间就形成了由下向上的压力差，从而使船体四周在水中向下的流体压力减少，摩擦力减少。

并且，在船体上还设置了流体通道的结构。

在船体的两侧对称设置了两个第一流体通道32，第一流体通道的外侧表面为第一扰流面201。在第一流体通道上均匀设置多个进水口321，两个第一流体通道在船尾位置连通，出水口322设置在船体尾部的中间位置。并且，在第一流体通道的内壁的远离船体一侧具有第二扰流面202。上述多个进水口的设置可以均匀分布在凸凹不平的第一扰流面的每个凹进去的部位。

当船快速行驶时，船下部慢速区与上部快速区104之间形成压力差，导致水压集中在快速区周围，并产生由垂直于船体表面的船体外部向内部施加的侧压力。对较长的船体来说，这种侧压力甚至比正向的流体阻力还大。因此，当设置了第一流体通道后，位于上述第一流体通道内的流体贴近船体流动的部分的流速相对较低，而贴近第二扰流面流动的流体的流速则相对较快，这就形成了垂直于船体表面的由内向外的压力差，这种压力差正好可以抵消或者部分抵消上述的侧压力，从而又进一步的减小了船体所受的流体压力和摩擦力。

在本实施例中，还同时设置了另一种流体通道。第二流体通道可以被设置在船体的内部或者底部。当第二流体通道被设置在船体内部时，应位于第一扰流面的相对位置的下方。此时，第二流体通道31是由一顶板、两侧板和一底板构成的空心管道，在船体的船头位置设置了进水口，船尾位置设置了出水口。进水口和出水口均处于船体的中间位置。关键的是，上述第二流体通道的两侧板呈弧形和一底板均为光滑表面，顶板面向第二流体通道的一面为第三扰流面203。流体在上述流体通道内流动时，靠近流体通道内左右两侧的侧板和底板流动的流体的流速慢，靠近流体通道内顶板流动的流体的流速则相对较快，从而又形成了由下向上的压力差。

若扰流面表面流体经过的路径是流体由光滑表面经过的一倍，则在快速区与慢速区之间就产生一倍的压力差，即水的浮力增加，船的载重量也增加，同时流体阻力减少，速度提高，能耗减少。

实施例二

如图3和图4所示，船体侧面设置了第三流体通道，可以通过在出水口处设置第一吸水动力机构来实现流体的快速流动。

当第一吸水动力机构5工作时，船开始行驶，强大的吸力通过均布在快速区104周围的进水口，把快速区的流体高速吸入第一流体通道32内，从而第一流体通道32外侧上各进水口321附近的流体以及第一流体通道内的两层彼此相通的流体都开始高速流动。通过对第一吸水动力机构5的控制，快速区104上两层流体层的流速可以是慢速区的几倍、十倍甚至二十倍以上。也就是说，通过对第一吸水动力机构的控制，慢速区与快速区104之间可以形成由下向上的极大的压力差，这压力差可以是几倍、十倍、二十倍以上，使慢速区慢流速产生的高水压瞬间向上部快速区104高流速低水压区转移，由此形成的吃水线以下流体围绕船四周的压力差转移区，这种由下而上的水压转移，改变了至少部分改变了船体排水量使水压向下方向而产生的压力及摩擦力，使船行驶时水压减少，摩擦力减少，从而流体阻力减少，船行驶速度提高，同时能耗大大减少。慢速区与快速区104流体流速差异越大，向上转移水压越大，慢速区向快速区转移向上的压力差越大，节能效果越好。

此外，传统螺旋桨都设在船壳体外一定距离，强大的吸力使后部与壳体之间形成负压区，人为的造成阻力。在本发明中利用了螺旋桨产生的吸力来形成压力差转移区，同时还把围绕船体四周流体产生垂直于船体表面由外向内的侧压力大大减少，且不存在人为制造阻力的情况。第一吸水动力机构还可以为吸水马达。

实际上，不论是扰流面，还是吸水动力机构，都是为了获得相对较快速度流动的流体，从而产生流速的快速区和慢速区。

实施例三

如图5、图6和图7所示，本实施例中给出第三种流体通道结构，也就是，将第二流体通道设置在船体底部。此时，第二流体通道33的内壁的顶部表面也是第三扰流面。船体的底部还具有两个截面为类似三角形的封闭结构111，上述截面类似三角形的封闭结构111与第二流体通道33之间的空间也可看作是一种形式的流体通道334。实际上，上述截面类似三角形的封闭结构与第二流体通道之间的船体底部的表面被设置为扰流面的形式，属于第一扰流面的一种实施方式。并且，在船体的侧面也仍然具有环绕船体一周的第一扰流面。

本实施例的船体的船头部分110为三角形，船体每一个面部为多面形，在船头部分110的吃水线101的下方，分别有左右两侧的进水口331和中间的进水口332，左右两侧流体各自经过延长了的光滑弧面的、底部没封闭的流体通道334，从位于船尾位置的左右两侧的出水口333把流体大量的高速导出，从中间出水口335把流体排出。

将上述第二流体通道内的第三扰流面结构去掉，在出水口位置设置第二吸水机构，则对应的第二流体通道就成为了第四流体通道。

当第二吸水动力机构5工作时，推动船行驶。第二吸水动力机构强大的吸力从前方中间进水口332把流体强烈吸入封闭的第四流体通道33，船前部为三角形110，所以流体经过阻力很小，其形状又很容易把流体引入左右两侧进水口332。流体流入左右两侧的流体通道334，从后部左右两侧出水口333把高速排出。左右两侧的流体通道334为弧形，便于流体顺畅经过，且相应的船底底部表面又为扰流面，流体所经过的路径大于船体路径，因此，大量流体以高速从足够大的左右进水口进入左右两侧弧形流体通道内，流体在其内流速加快后，流体又从左右出水口喷出，且喷出速度又大于船体运动速度。如此大量高于船行驶速度的流体一定会产生推动力帮助船行驶，而这种动力来源，不是吸水动力机构直接产生的，而是间接产生的。此处，左右两侧流体通道比船体外侧的正常流速的流体经过的路径越长，节能效果越好，且路径相对长出的部分，就是产生推动的部分，左右两侧流体通道长出的部分越多，产生的推动力越大。

此时船体侧面和底部表面均布有第一扰流面。在船吃水线下102和船底部106，均形成整体向上的压力差转移区，使船行驶时的流体阻力大大减少，速度变快。

此时，第二吸水动力机构强大的吸力从前方左右两侧的进水口把流体强烈吸入，经过弧形的第四流体通道，然后从中间出水口高速喷出。也就是说，从第三流体通道喷出的流体流速快于左右两侧的出水口的流体流速，使左右两侧的出水口喷出的流体围绕在位于中间的第四流体通道的出水口喷出的流体周围，船体四周的流体也围绕在位于中间的第四流体通道的出水口排出高速流体周围，三股不同流速的流体，瞬间填充后部负压区，又共同相互环绕来产生更大的推动力，推动船快速行驶。船前部如战机一样为较长的三角形，使正向阻力减少。船体四周每一面都为多面体，扰流面也为多面体，若涂上隐形涂料，就是性能很好的隐形战舰。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种船，包括船体，其特征在于，所述船体的外表面上、在所述船体的吃水线的下方设置有用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第一扰流面，所述第一扰流面由所述船体的船头位置延伸至所述船体的船尾位置，且所述第一扰流面相对于所述船体的沿长度方向的轴线对称设置。

2.如权利要求1所述的船，其特征在于，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第一流体通道，所述第一流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第一流体通道沿所述第一流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第一流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，其中，所述第一流体通道的远离所述船体的一侧的外表面为所述第一扰流面，所述第一流体通道的内壁的远离所述船体的一侧为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第二扰流面，所述第一流体通道的内壁的除远离所述船体的一侧的部分为光滑表面。

3.如权利要求1所述的船，其特征在于，所述船体的内部或者所述船体的底部的外侧设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第二流体通道，所述第二流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第二流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，其中，所述第二流体通道的内壁的顶部表面为用于延长流体经过其表面的路径的凸凹不平的第三扰流面，所述第二流体通道的内壁的除顶部以外的部分为光滑表面。

4.如权利要求1所述的船，其特征在于，所述第一扰流面设置于所述船体的侧面。

5.如权利要求1所述的船，其特征在于，所述第一扰流面设置于所述船体的底部。

6.如权利要求3或5所述的船，其特征在于，所述船体的两侧分别设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称分布的两个第三流体通道，所述第三流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第三流体通道沿所述第三流体通道的长度方向设置有多个进水口，且在所述第三流体通道的所述船体的船尾位置上设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第一吸水动力机构。

7.如权利要求2或4所述的船，其特征在于，所述船体的内部或者底部设置有由所述船体的船头位置向所述船体的船尾位置延伸的、相对所述船体的沿长度方向的轴线对称设置的第四流体通道，所述第四流体通道为内部中空的供流体从其内部通过的管道，所述第四流体通道在所述船体的船头位置设置有进水口，在所述船体的船尾位置设置有出水口，所述出水口的位置设置有一第二吸水动力机构。

8.如权利要求7所述的船，其特征在于，所述凸凹不平的第二扰流面是通过以下方式实现的，所述第二扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

9.如权利要求6所述的船，其特征在于，所述凸凹不平的第三扰流面是通过以下方式实现的，所述第三扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

10.如权利要求8或9所述的船，其特征在于，所述凸凹不平的第一扰流面是通过以下方式形成的，所述第一扰流面由多个两边低中间高的鱼鳞状突起重复排列形成，或者由多个波浪状突起重复排列形成，或者由条形、圆形、椭圆形、圆形、三角形或菱形突起重复排列形成。

Images