CN104029800A - 一种船侧阻力可控型船舶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船侧阻力可控型船舶，在船舶侧两侧分别在船舷外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍(1)，所述船鳍(1)开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面。本发明的船舶在行进中，通过调整挡板式船鳍的角度可以产生不同阻力，从而满足制动和转向及其动作的要求，具有原理简单、便于实现的特点。

Description

一种船侧阻力可控型船舶

技术领域

本发明涉及造船技术领域，更具体地说，涉及船型的改进。

背景技术

1912年4月14日豪华游轮泰坦尼克号在处女航中遭遇冰山，又躲闪不及碰撞沉没至1000多人溺水，震惊世界成为20世纪十大灾难，使“永不沉没”的神话化为泡影，100年后的2012年，当人们在纪念泰坦尼克号海难时，大都为当年的悲壮而痛心！泰坦尼克号在发现前方的冰山后，如果采取了相应的停车转向的措施，只是船速快、惯性大，转向不灵活导致侧刮冰山漏水而沉，也就是说，船员在主观上都努力了，但局限于船自身装备功能的不足很无奈，才是人们期望的永不沉没豪华游轮葬身海底，它的沉没也引发了大家更深的思考，世间万物皆有因果关系，船在水中漂游，不应只是鱼惯而行，一定会有灵活的应对。只是我们暂时没去关注而已，追溯人类造船的历史已有3000多年，从古至今都是沿续了相同的流线型的船体设计，我们一代代不断变化的是船体内部的结构设施，却忽略对外形的改造。流线体让船体失去了阻力保证了我们追求速度不断的加快，而当我们不需要速度急需阻力时却无能为力，这就是船体的设计缺陷。也就是说我们还没有在船身中掌握流体力学关于相对运动力的应用作用，不会运用阻力。

人类在制造工具时总会通过仿生原理走捷径，通过对鸟翅膀的研究，我们在空气中获取的举力，将庞大的飞机送上了天空。造船我们自然以鱼为师，都在鱼身上获取灵感，今天，我们遇到了灾难而重新审视鱼和船的轮廓，显而易见，鱼有多鳍，而船少有鳍，在地球上，鱼在水中生活近1亿年，无论大鱼小鱼都有鳍，特别是胸鳍。从进化理论上讲存在下来必然有用，通过观察，一球一球的鱼快速游动切变化无常，它们都没发生碰撞，更没有追尾，这除了鱼的秉性外，它的胸鳍在变速和转向运动中不断地在变化对鱼的灵活游动起到了至关重要的作用，特别是它的刹车会在高速运动中获得灵活。从惯性理论而言，物体在做运动时会产生有一定方向的力。切质量越大速度越快，这种惯性力就越大，所以船的运行速度越快，它的惯性越大，它的灵活性也就越差。如何调整？减速可以实现。车速度很快，它急转弯时必须采取急刹才能实现。陆地上要比水中灵活是与它的摩擦系数相关。但现在的车与如今的船相比还有不同，车是通过对动力系统的制动加之胶皮轮胎对地面摩擦而获取的双重阻力，以达成急降速转急弯。而船要刹车减速获取灵活也只能单方面的对发动机采取措施，它的流线体运动没有发生改变，不能直接获取相对运动的水的阻力，且从前进快速挡到倒退快速挡还有一个规定的操作过程，这势必会耽误许多时间，所以船就不能完成急速的短距离刹车，也不能得到高速运动中转急弯，转小弯的灵活效果。

鱼的胸鳍在运用刹车时是在流线体上调整制造凸出截面已获得水的相对运动的反作用力所形成的阻力的，如同陆地汽车轮胎与地面的摩擦阻力，恰恰船缺少的就是这个至关重要的摩擦阻力。

现有技术的船舶，在船侧下部已存在设置减摇鳍的船舶，减摇鳍的作用主要用于船舶减少摇摆，其设置一般与水平方向成一定夹角，减摇鳍与船侧的交界线一般等于或近似于平行水面及甲板面设置，而且减摇鳍的主立面也是在水中横切设置，平行于船舶前进方向，也就是说，减摇鳍对船舶前进方向的水体几乎不形成阻力作用。

发明内容

本发明旨在一种类似鱼类设置鱼鳍结构的船舶，旨在使得船舶两侧能够可控的利用鳍形结构产生阻力，从而为行进船舶的制动和转向提供辅助作用

为了达到上述目的，本发明提供一种船侧阻力可控型船舶，在船舶侧两侧分别在船舷外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍，所述船鳍开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面。

上述挡板阻力面与现有技术减摇鳍的区别在于，挡板式船鳍的主立面为挡板最大面积的表面。减摇鳍中最大面积的表面在水中与前进方向几乎平行，其阻力主要来自前端横截面，其并非最大面积的表面。而本发明挡板式船鳍其依靠的就是阻力，为船舶提供制动。相反的，减摇鳍要求是减少这一阻力。因此二者是完全不同的结构。

挡板的启闭方式现有技术有很多，包括现有技术的减摇鳍也存在伸出船体和回收到船体内的要求，因此本发明的启闭方式可以选有现有技术的类似方式。为了更好地实现挡板的启闭，本发明要解决两个问题：一是驱动系统的设置；二是挡板开启时的阻力很大，如何保证开启的顺利实现。为此，本发明提供两方面的改进。一是挡板两侧必须都在水体中，不动状态下，两侧的压强相等，从而使得挡板容易开启。二是选用液压、气压传动系统实现启闭，具有启闭稳定的特点，具体说：

优选方式下，所述船鳍的前侧端铰接于船舷外侧，后侧开设键槽，并与挡块组件一起栓设在一个顶杆的端部；所述顶杆的后侧设置支顶机构。所述支顶机构为液压或气压驱动原理实现的支顶机构，或连杆传动原理实现的支顶机构。当然也可选用其他实现顶杆伸缩功能的传动机构，这在机械原理的教课书中有广泛记载。此时需要注意一点是，所述顶杆伸出船舶外部的部分，或所述顶杆与所述支顶机构一起与船舶内室以水密方式相隔绝，从而防止水体倒灌入船内。

本发明还提供了另一种优选的实现方式，所述船鳍的前侧端铰接于船舷外侧，后侧与船舶舷侧之间连接软体容器，所述容器与所述船舶舷侧的连接处以与外界水密方式设置容器口，所述船舶舷侧设置有向所述容器口供气或供液的泵送机构。

本发明还提供了一种船底增加阻力船鳍的方式，具体说，在船舶底部外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍，所述船鳍开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面；所述船鳍的前侧端铰接于船底外侧，后侧开设键槽，并与挡块组件一起栓设在一个顶杆的端部；所述顶杆的后侧设置支顶机构；所述支顶机构为液压或气压驱动原理实现的支顶机构，或连杆传动原理实现的支顶机构。

为了获取船的运动阻力，以流体的相对运动规律设计了船鳍，它是通过对船在运动中的流线体形态直接进行干预以获取所需要的运动阻力实现对船的运动方向和运动速度的调整，从而得到船减速所该获取的除阻止发动机转动外的另一方面的双重阻力。本发明设置船鳍的船舶，能够增加船的灵活性，实现船的急性制动。

而上述的船鳍，其实质是一个挡板，挡板式制动是运用流体力学中物体运动时所产生相对运动力而设计，它是通过动态完成的。其优点是不通过物体与物体的摩擦损耗产生阻力，它是通过水在对运动中物体形成横截面部分所产生一定的作用力(阻力)来完成的。

本发明的船舶在行进中，通过调整挡板式船鳍的角度可以产生不同阻力，从而满足制动和转向及其动作的要求，具有原理简单、便于实现的特点。

附图说明

图1是本发明船侧阻力可控型船舶一种实施方式结构示意图。

图2是图1所示实施方式中挡板式船鳍的设置结构示意图。

图3是图1所示实施方式中挡板式船鳍启闭传动机构设置方式示意图。

图4是本发明船侧阻力可控型船舶另一种实施方式结构示意图。

具体实施方式

在设计运动物体时必须以流线型这样可以最大限度的减少空气和水对物体的摩擦所产生的反作用力(阻力)，而要获取阻力时，则可以在运动的物体上设计凸出部位，这样空气、水会在凸出部位形成的横截面产生运动作用力也就只产生了反作用力，它会直接影响运动物体的速度，使之达到减速目的，凸出部位是活动的，不需要减速它缩回到运动物体内形成流线体。当需要减速需要阻力时，它运行到运动物体面形成阻力，凸出部位的完成可以是多种形式，它可以是圆的是方的，伸出时可以通过齿轮式传动也可以通过液压气压等液气压传动。飞机的设计需要的是升力，挡板的设计需要获取阻力。

如图1和图2所示，本发明一种船侧阻力可控型船舶，在船舶侧两侧分别在船舷外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍1，所述船鳍1开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面。此处的主立面，是指挡板面积最大的表面。

为了实现上述功能，如图1～3所示优选实施方式，图2中，所述船鳍1的前侧端通过转轴式铰接结构5铰接于船舷3外侧，后侧开设键槽4，如图3所示，键槽4与挡块组件11一起栓设在一个顶杆2的端部；顶杆2的后侧设置支顶机构。支顶机构可以是液压或气压驱动原理实现的支顶机构，或连杆传动原理实现的支顶机构。图3提供了一种液压式驱动机构，包括液压缸5，液压缸的动作端柱塞杆即上述顶杆2，用于船鳍的启闭，图中液压缸5还配置了液压供液及控制系统6。当然，本发明液压传动机构也可选用类似吊车起落架中液压传动和支撑的结构方式，液压缸固定端可以铰接于固定支点上，从而液压缸前端的支顶端可以在支顶的同时，有一个转向的自由度，方便机构的设置；此时，注意水密要求即可，严格防止水体进入船内。

此处需要强调的是，顶杆2伸出船舶外部的部分，或所述顶杆2与所述支顶机构一起与船舶内室以水密方式相隔绝。

图4提供了另一种实现本发明的优选方式，船鳍1的前侧端铰接于船舷外侧，后侧与船舶舷侧之间连接软体容器8，所述容器8与船舶舷侧的连接处以与外界水密方式设置容器口10，船舶舷侧内部设置有向容器口10供气或供液的泵送机构。图中标号9为船鳍1与软体容器8的连接部位。

此外，图1和图4中，A处表达了，本发明船鳍设置于船体外部，从而保证其开启是，处于水体中，挡板两侧压强相当，从而方便开启。而标号a表示船鳍的开启角度，需要满足船鳍与前进方向的水体形成一定的阻力面。

而图2中还给出了一种能够改变船鳍立向角度的方式，即铰接轴外部连接了转动轴7，转动轴7能够带动船鳍改变立向角度。

此外，上述挡板阻力面与现有技术减摇鳍的区别在于，挡板式船鳍的主立面为挡板最大面积的表面。减摇鳍中最大面积的表面在水中与前进方向几乎平行，其阻力主要来自前端横截面，其并非最大面积的表面。而本发明挡板式船鳍其依靠的就是阻力，为船舶提供制动。相反的，减摇鳍要求是减少这一阻力。因此二者是完全不同的结构。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船侧阻力可控型船舶，其特征在于，在船舶侧两侧分别在船舷外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍(1)，所述船鳍(1)开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面。

2.根据权利要求1所述船侧阻力可控型船舶，其特征在于，所述船鳍(1)的前侧端铰接于船外侧，后侧开设键槽(4)，并与挡块组件(11)一起栓设在一个顶杆(2)的端部；所述顶杆(2)的后侧设置支顶机构。

3.根据权利要求2所述船侧阻力可控型船舶，其特征在于，所述支顶机构为液压或气压驱动原理实现的支顶机构，或连杆传动原理实现的支顶机构。

4.根据权利要求1所述船侧阻力可控型船舶，其特征在于，所述船鳍(1)的前侧端铰接于船舷外侧，后侧与船舶舷侧之间连接软体容器(8)，所述容器(8)与所述船舶舷侧的连接处以与外界水密方式设置容器口，所述船舶舷侧设置有向所述容器口供气或供液的泵送机构。

5.一种船侧阻力可控型船舶，其特征在于，在船舶底部外侧设置有启闭式挡板结构的船鳍(1)，所述船鳍(1)开启状态下其挡板的主立面与前进方向的水体形成阻力面；

所述船鳍(1)的前侧端铰接于船底外侧，后侧开设键槽(4)，并与挡块组件(11)一起栓设在一个顶杆(2)的端部；所述顶杆(2)的后侧设置支顶机构；

所述支顶机构为液压或气压驱动原理实现的支顶机构，或连杆传动原理实现的支顶机构。