CN102958799B - 明轮快艇 - Google Patents

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Abstract

一种明轮快艇，包括船体（1）和设置在所述船体（1）上由主机驱动推进器所构成的船舶动力装置。所述推进器由两个桨轮（2）组成。桨轮的下缘低于船体底面（4），并对称设置在船体两侧。当桨轮（2）高速旋转时，径向均布设置在桨轮（2）外缘上的桨叶（3）依次连续高速向后下方拍击水面。船体只有尾部接触水面，并在水面上滑行，避免了极大的水阻力，显著提高了推进效率，实现船舶的高速经济航行。<!--1-->

Description

明轮快艇
技术领域
本发明涉及明轮船，尤其是涉及明轮快艇。
背景技术
明轮船曾经在蒸汽机时代盛极一时，但它是一种低速度和低效率的船舶类型，由于航行速度很难超过20节，因而早已被推进效率更高的螺旋桨船替代；现代可快速行驶的船舶类型包括有滑行艇和水翼艇，其推进方式主要为螺旋桨式；高速航行时，滑行艇或水翼艇分别依靠水的动压力或升力支撑重力，船体大部分升起以减小水阻力；但随着航速的提高，由于高速旋转的螺旋桨存在很大的扭力和空泡现象浪费能量，其推进效率大幅下降，所以螺旋桨快艇要实现高速航行，就必须配置更大功率的发动机，以高能耗换高速度，经济性极差。
并且，螺旋桨快艇在突然加速航行或高速航行遭遇波浪时，船体极易上仰甚至造成翻船，所以其稳定性和耐波性不佳。
US4171675公开了一种离心泵推进船，它以安装在船体两侧的由水平轴驱动的巨大的离心泵作为动力，所述离心泵包括带径向叶片的旋转体、将旋转体大部分罩在其内的壳体及轴向进水口和径向出水口组成。虽然所述旋转体的体积很大，但它起到的只能是离心泵的转子作用，而该离心泵推进船是在离心泵的推动下而获得据称的较高速度的。
人们对获得更高效快捷的水上运载工具的探索一直没有停止，而自然界中那些能在水面上畅行无阻的动物，一直是人们模仿设计水上运载工具的灵感来源。例如生活在南美洲热带雨林中的蛇怪蜥蜴，就有一种称为“水上漂”的水上快速行走的绝技—身体及前肢抬高于水面避免水的阻力，利用后肢奋力向身后拍水实现在水面上高速奔跑，这给人们以仿生的灵感设计水上快艇。
明轮船虽然早已退出历史舞台，但并不影响其推进器重新在本发明具有仿生意义的明轮快艇中得到合理高效的利用。
发明内容
本发明目的在于提供一种高速航行时推进效率也高的明轮快艇。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的明轮快艇，它包括船体，设置在所述船体上由主机驱动推进器所构成的船舶动力装置；所述船体为由两个子船体和母船体构成的三体船结构；其特征在于：两个子船体对称设置在母船体两侧靠前的位置；所述推进器由两个对称设置在母船体两侧纵向中部的浆轮组成；两个子船体底面低于母船体底面；所述浆轮的下缘低于子船体底面。
所述船体尾部设置有船舵。
进一步，所述船体底面在前部呈弧形上翘而形成流线型迎水面。
相同的，所述子船体和母船体的底面为平面，在其前部呈弧形上翘而形成流线型迎水面。
更进一步，所述子船体底面与所述母船体底面平行。
所述的桨轮高度为可上下同步调整式结构，或/和可前后同步调整式结构。
本发明优点在于将对称设置在船体两侧的桨轮下缘低于子船体底面的设置方式，这样当桨轮高速旋转时，径向均布设置在桨轮外缘上的桨叶依次连续高速向后下方拍击水面，因为水密度很大，从而获得足够向前上方的反作用力，其向上的分力支撑船体向上跃出水面，其向前的分力推动船体向前运动，只有船体尾部接触少量水面并在水面上滑行，保持船体平衡，从而避免了极大的水阻力，显著提高了推进效率，实现船舶的高速经济航行。
实验证明，采用本发明结构的船模速度，在输出功率、船体重量、空间尺寸相同条件下，比采用螺旋桨滑行艇结构的船模速度快50﹪以上，其快速性指标实现重大突破，7米实验船的航速已超过50节。
实验还证明，当采用本发明结构的船模突然加速或高速航行遭遇波浪船体开始上仰至桨轮脱离水面时，船体即失速下降而自动避免船体翻转。因此本发明具备突出的稳定性和耐波性。
由于采用跃出水面的航行姿态，本发明可以跨越水面漂浮物，大幅度减轻其对船体和桨轮的影响，通过性极好，甚至在特殊情况或特殊用途下，可以直接冲滩登陆。
本发明虽然外观上与传统明轮船相似，但其关键结构以及工作状态与传统明轮船截然不同，区别如下：
a.桨轮的下沿位于船体底面以下，而非船体底面以上；
b.桨轮的工作状态是在“拍水”，而非“划水”；
c.船体的重力是由桨轮“拍水”的反作用力支撑，而非船体的浮力支撑；
d.船体是在水面上滑行，而非在水中劈波斩浪；
e.克服的是较小的空气阻力，而非极大的水阻力。
所以：本发明的技术效果十分显著，技术性能非常优异，完全颠覆了船舶领域技术人员对明轮推进方式的传统观念。
本发明与螺旋桨快艇的实质区别在于：高速航行时，桨轮的推进效率与速度成正比，而螺旋桨快艇的推进效率与速度成反比。所以本发明的快速性指标大大优于螺旋桨快艇。
上述船体受力分析说明，本发明既不是排水量船，也不是滑行艇、水翼艇或气垫船，而是一种全新的船型，是船舶技术的创新与突破，是仿生学在船舶技术领域的成功运用。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2-1是实施例1中船体航行状态的主视图。
图2-2是图2-1的俯视图。
图3-1是实施例2中船体停止状态的主视图。
图3-2是实施例2中船体航行状态的主视图。
图中：1-母船体；2-子船体；3-桨轮；4-桨叶；5-船舵。
具体实施方式
图1示出了本发明航行时的原理，桨轮3设置在母船体1的纵向中部两侧，其下缘低于船体底面。在主机驱动下桨轮3向前高速旋转时，其上的桨叶4依次连续高速向后下方拍击水面产生一个F力，同时受到一个大小相等，方向相反的反作用力F′，其垂直向上的分力F′1支撑船体跃出水面，其水平向前的分力F′2推动船体向前运动，只有船体尾部接触少量水面并在水面上滑行，从而避免了高速航行时巨大的水阻力，主机输出的动力主要用于克服较小的空气阻力，显著提高了推进效率；当浆轮3旋转时构成的外缘切线速度V大于50km／h时，推进效率更佳。本发明所述的主机可以采用电机、内燃机、汽轮机、燃气轮机等。
实施例1
如图2-1、图2-2所示，本发明所述的明轮快艇包括船体，设置在所述船体上由主机驱动推进器所构成的船舶动力装置；所述船体为三体船，两子船体2对称设置在母船体1两侧靠前的位置，两子船体2的底面低于母船体1的底面，其底面均为平面且互相平行，并在其前部呈弧形上翘而形成流线型迎水面；在母船体1的尾部设置有船舵5；所述推进器由两个对称设置在母船体1两侧纵向中部的桨轮3组成；桨轮3的下缘低于船体的底面；两子船体2的设置不仅增加了静态浮力，也在航行时起到保护两个桨轮3的作用，同时也使船体底面与水面之间形成一定的仰角α，改变两子船体2的底面与母船体1的底面之间的相对高度，即可调整航行时仰角a的大小，当该仰角0°＜a＜10°时，有利于快速启航和高速稳定滑行，在船舵5的配合下，其浮性、抗沉性和操纵性十分优异。
实施例2
如图3-1、图3-2所示，本发明所述的明轮快艇包括船体，设置在所述船体上由主机驱动推进器所构成的船舶动力装置；所述推进器由两个对称设置在母船体1两侧纵向中部的桨轮3组成；桨轮3的下缘低于子船体2的底面；在母船体1的尾部设置有船舵5。
为利于快速启航，两侧桨轮3的轮轴设置为高度可上、下同步调整式结构，具体可以采用螺杆式或液压式等常规升降机构实现；如图3-1示出了船体处于静止状态时，将桨轮3的轮轴调整为上位，使桨轮3的下缘高于母船体1的底面但低于水面的状态,这也是传统明轮船的典型状态，虽不能高速航行，但有利于高效启动，然后随着航速的提高，再逐步下降桨轮3的轮轴高度至下位，如图3-2所示，进入高速航行状态。
同样，所述桨轮3的轮轴还可设置为可前、后同步调整式结构，可以采用螺杆式或液压式等常规推拉机构实现。在不同的航速下，前后调整桨轮3位置，从而改变船体仰角α，减小航行阻力，适应不同的水况。

Claims (4)

1.一种明轮快艇，它包括船体，设置在所述船体上由主机驱动推进器所构成的船舶动力装置；所述船体由两个子船体(2)和母船体(1)构成的三体船结构；其特征在于：两个子船体(2)对称设置在母船体(1)两侧靠前的位置；所述推进器由两个对称设置在母船体(1)两侧纵向中部的桨轮(3)组成；两个子船体(2)的底面低于母船体(1)的底面；所述桨轮(3)的下缘低于子船体(2)的底面；所述两个子船体(2)的底面和母船体(1)的底面为平面，两个子船体(2)的底面与母船体(1)的底面平行；所述桨轮(3)旋转时构成的外缘切线速度V大于50km/h。
2.根据权利要求1所述的明轮快艇，其特征在于：在母船体(1)的尾部设置有船舵(5)。
3.根据权利要求1所述的明轮快艇，其特征在于：所述两个子船体(2)的底面和母船体(1)的底面在前部呈弧形上翘而形成流线型迎水面。
4.根据权利要求1或2所述的明轮快艇，其特征在于：对称设置在所述母船体(1)两侧的桨轮(3)为可高度上、下同步调整式结构，或/和可前后同步调整式结构。
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