CN104176253A - 滑板船 - Google Patents

Abstract

一种兼具排水型、滑水型和地效航行的滑板船。它是在排水型船的两侧设置延伸甲板，并通过滑板支壁与滑板连接，滑板为两侧向下弯曲的弧形，滑板前高后低，滑板低于船体的下面，滑板位于船体的前后左右，发动机置于后部两侧的双层甲板之间，前面的方筒结构为进气道，尾巴为一锥体，稍部有流线型垂直舵面，顺于船体，船的顶部，为前后贯通的甲板。滑板船可以用水对滑板提供的升力提高航速，也可以利用空气对滑板提高的升力作地效航行，滑板船有飞机的速度、舰船的载荷，三种航行模式匹配相应的速度区间，滑板与船体之间有减震装置连接。滑板船可以当航母用、可以搭载各种机械、亦可用于运输。在技术上为利用地效提供了支持，为地效飞行器大型化创造了条件。

Description

滑板船

技术领域

本发明涉及一种借助于滑板在水上航行的船，它可以是排水航行、滑水航行、尤其是能地效航行的船。

背景技术

现在的高速度的排水型船、在航行时船的前部受到水的托举，船头向上昂起、船尾则向下沉，排水量增加，大部分动力通过排水转化为波浪，速度慢，撞到波浪还很颠簸。现有的滑水型船是水翼船，航行时，用水对水翼产生的升力将大部分船体托举出水，由于不需要排水、它要比排水型船的速度快，水翼船的尾部还有一小部分船体在水中、船体还是能直接撞击到水浪、影响速度，乘员也不舒适。使用地面效应航行是高速船舶的发展趋势，地面效应是飞行器在低高度飞行以及在起飞和着陆过程中，地面产生出一种使机翼诱导阻力减少、升阻比增加、飞行器升力显著提高的效应。利用地面效应航行，能获得飞机的速度、舰船的载重。为了利用地面效应，前苏联和俄罗斯从二十世纪六十年代末开始研发大型地效飞行器，四十年后因技术问题解决不了，项目下马，（图文见“环球时报”第二五九四期八版）。几十年来人们总是采用飞机的结构制做地效飞行器，地面效应的确是飞机发现的，但是，飞机的结构并不适合做地效飞行器，飞机在空中飞行时是依靠机翼上面弧形表面产生的真空形成的向上的升力，它是一种负压的升力，其机翼的下面与机身纵轴有前高后低的仰角，在空中时产生的升力并不大。然而，地面效应为飞机提供的升力则是作用在机翼的下面，当飞机在效应层（可以产生地面效应的高度区间）飞行时，机翼下面的空气受到机翼下面前高后低的斜面的推挤，向下移动时被界面挡住了，（界面是地面或水面），被挤压在机翼与界面之间，只能从水平方向逸出，由于界面的阻挡空气外逸受到很大的阻力，这样，机翼下面与界面之间就会形成一个动态的、空气阻尼式的气垫，飞机受到这个气垫的托举就能明显感觉到升力在提高。在地效层飞行时飞机接受两种升力，一种是机翼上面的负压升力、一种是机翼下面的正压升力，地效层是上疏下密的、即越接近界面，地面效应越明显。

使用飞机结构的地效飞行器的问题在于：第一，结构本身不能识别地效层的上限在哪里，飞行器在地效层飞行时，由于地面效应的作用，速度很容易加快，这样一来机翼上面弧形表面的负压升力同时增加，飞行器暂时可以飞到地效层以上，当能量消耗掉以后，又坠落到地效层，这样，飞行器总是在冲击地效层，如果穿透地效层与界面接触的位置不正确就会有危险。第二，飞行器的机翼需要靠近界面才能获得地面效应，但是又不能碰到界面，航行中总有危险伴随。第三，飞行器的飞行与着水实质上是飞机与排水型船的换位，它们之间的速度差距很大，排水型的船很难接受飞机的速度，这是因为水面实际上并不是平的，它有浪，以飞机的速度用船底去撞击水浪所产生的震动和摇晃是剧烈的，这就形成一个危险速度区间。出现以上问题的原因是：虽然人们已经发现了地面效应，也知道了地面效应的构成要素，但是，还没有彻底弄清楚地面效应是怎样形成的，是如何产生作用的。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在排水型船体形状的船体两侧设置有双层的延伸甲板，其外侧与滑板支臂连接，滑板支臂内设置有活塞减震器和导向板，活塞减震器的上头与滑板支臂连接、下头与滑板连接、导向板与滑板支臂活动配合形成滑动副、下端与滑板活动连接。滑板为两侧向下弯曲的弧形面状体，上面有与导向板和减震器连接的筋板，滑板的下面为凹形，滑板与船体纵轴线前高后低为仰角，滑板低于船体的下面，滑板设置在船体的前后两侧，为了避开前面滑板产生的水气紊流，后面的滑板向外伸出一个滑板宽度再多一些。活塞减震器为1个四节缸的两头有推杆的结构，液压缸、上节空气压缩缸、下节空气压缩缸、负压空气缸顺序连接在同一条轴心线上，其下部的气动推杆贯穿于上节空气压缩缸、下节空气压缩缸、负压空气缸中，并与各缸中的活塞连接，液压缸用于调整滑板的角度与高度，两个空气压缩缸用于支撑船体的重量并减缓脉冲式的冲击，负压空气缸用于延迟气动推杆的返回速度减缓反作用力。涡轮发动机设置于船体后部两侧的双层甲板之间，其前面的双层甲板可做成发动机的进气道。滑板船的方向舵为一个有钢性和弹性的圆锥形的尾巴，尾巴末端有流线型的垂直舵面，尾巴顺船身设置、长度为船身长度一半以上。船体的顶部为前后贯通的甲板。滑板船在静止状态时船体是靠水的浮力浮在水面上的，当船向前排水航行时，由于滑板的下面前高后低，滑板下面的水就会受到斜面的连续挤压，水就会对滑板提供升力，船体可以借助水对滑板产生的升力来减少吃水深度，还可以借助减震装置来减小波浪对船体的颠簸，能明显提高高速型排水型船的速度，改善驾乘条件。随着速度的增加、滑板的升力也在增加，当滑板趋于水面时整个船体被滑板抬出水面，滑板船进入滑水航行模式。由于不用排水了，滑水航行的阻力要小得多、速度要快得多，滑水航行时，水对滑板产生升力、波浪也对滑板产生震动力滑板船的船体可以在接受滑板提供的升力的同时利用滑板支臂内的减震器缓解波浪对船体的震动。随着速度的再增加，滑板与水面的接触面在减少，滑板的前端高出水面，空气从凹形前口进入滑板下面，在滑板前高后低的斜面继续压缩下，进入滑板下面的空气被压缩成具有很高压力的气垫，并对滑板产生升力，当速度再加快时气垫的压力增加、滑板脱离水面，滑板船进入地效飞行模式。滑板船航行模式的转变是通过速度的变化来实现的。滑板船的三种航行模式能够匹配和适应地效飞行器的各个速度区间。滑板船也可以只有排水航行模式或者排水航行和滑水航行两种模式。滑板船可以有飞机的速度、舰船的载荷、重要的是：滑板船有前后贯通的顶部甲板、可以当地面效应航空母舰用，搭载固定翼飞机，航行状态起降，固定翼飞机在滑板船上起飞时，因船和所搭载的飞机同时拥有起飞速度，飞机只需要一拉杆就能满载起飞，着舰时，只需要用机械手捏住飞机的起落架就可以。使用地效航母可以达到远程高速的目的，可以在很大程度上提高飞机的应用范围。也可以用于运输，可以搭载各种器械。

使用滑板船做地效飞行器的优点是：结构本身能识别地效层，航行高度稳定，各速度区间都有相应的航行模式来匹配，起飞和着水都由滑板来完成，滑板与船体之间由减震装置连接，所采用的活塞减震器伸缩幅度大、有很高的承载能力、自身重量轻，将冲击减震和反冲击减震和长度调整三种装置合并为一体化结构。可以容易的实现软着水、稳定性好，使用弧形滑板可以象风帆一样兜住空气、还可以利用两面向下弯曲的弧形使起飞与着水有一个逐渐的气水过度的过程。船体的前后两侧都有滑板、都有升力点，不需要垂直尾翼和水平安定面，可以有前后贯通的顶部甲板用于固定翼飞机起降，采用顺船体设置的长尾巴做方向舵能产生杠杆力，可以减小舵面面积，还可以将尾巴末端的舵板嵌入水中为高速区段航行的船体提供制动。用滑板船做的地效飞行器依靠地面效应飞行，也依靠界面来维持自身的姿态，滑板船在技术上为地效飞行器在安全稳定方面提供了支持，为地效飞行器大型化创造的条件，拓宽了地效飞行器的使用范围。

地面效应是怎样产生的？需要用实验的方法加以确认，取一片玻璃立在桌面上，然后松手，玻璃倾倒，当玻璃接近桌面时突然减速了，落下时撞击声较小，明显感觉有风，这是因为玻璃与桌面之间的空气受到压缩，形成一个动态的、空气阻尼式的气垫，是气垫托了玻璃一下。将桌面换成筛板再做以上实验，玻璃落下时，风小了撞击声大了、玻璃摔碎了，这是因为玻璃与筛板之间的空气在玻璃的推挤下方便的从筛板的孔中向下逸出，没有产生气垫。以上实验中的气垫虽然是势能产生的，但是，足以说明它的存在，我们还可以通过观察固定翼飞机在简易的土制的跑道上的着陆情况，当飞机接近地面时尘土被风卷起漂浮在跑道上、同时尘土也向飞机两侧飞出很远，飞机过后浮尘的宽度要比飞机翼展宽出几倍，这是因为机翼下面与跑道之间的空气受到压缩，压力高于周边，空气快速外逸时形成的风把尘土吹了出去，当飞机着陆并减速时，浮尘的宽度逐渐变窄，这是因为随着飞机速度的降低机翼下面与跑道之间的空气压力也在减小。由此可以得出结论，一个面状的物体向静态的平面快速接近时，之间的空气受到静态平面的阻挡，只能从两个面的周边逸出，外溢的阻力很大，这样，空气在瞬间被憋在两个面之间，形成一个正压区，也就是气垫。这个可移动的面状物体面积越大、速度越快、与静态平面的距离越近、其形状越能兜住风，正压区的压力越高，气垫就越硬，所能提供的升力就越大，地面效应是动态的，空气阻尼式的气垫产生的，产生的条件是：一个要有动态的面状物体，如飞机的机翼，一个要有静态的面状物体，如地面或水面。

本发明的有益效果是，为地效飞行器安全稳定飞行提供了技术支持，为地效飞行器大型化、航母化创造了条件，采用的部件简单容易制作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是本发明的构造图

图2是滑板船的侧面视图

图3是滑板船的前面视图

图4是滑板船的俯视图

图中1.船体，2.延伸甲板，3.滑板，4.滑板支臂，5.进气道，6.顶部贯通甲板，7.发动机，8.尾巴。

图5是滑板支臂和所连接的部件构造图。

图中1. 滑板支臂，2.导向板，3.活塞减震器，4.滑板。

图6是滑板构造图。

图中1.上部筋板，2.下部凹形面。

图7是活塞减震器。

图中1.液压推杆，2.液压缸，3.压缩空气孔，4.上节压缩空气缸，5.接盘，6.下节压缩空气缸，7.带单向阀的排气孔，8.活塞，9.负压空气缸，10.气压推杆，11.导气孔，12.带负压调节阀的进气孔。

图8是尾巴。

图中1.连接椎体，2.连接盘，3.尾巴杆近端，4.尾巴杆远端，5.垂直舵面，6.加强筋。

图9是舵机。

图中1.水平摆动推拉杆，2.立轴，3.垂直摆动推拉杆，4.廻转臂，5.平轴，6.套筒。

具体实施方式

在图1，图2，图3图4中，船体1.与延伸甲板2.连接，延伸甲板2.与滑板支臂4.连接，滑板支臂4.与滑板3.活动连接，进气道5.与船体纵轴平行，顶部贯通甲板6.是船体的上面和延伸甲板共同形成的一个平面，发动机7.置于进气道5.的后边，尾巴8.顺船身设置，其长度以船体长度一半多些，以便有杠杆力，垂直舵面9.为流线型，其面积的大小与尾巴长短成反比。

在图5 中，滑板支臂1.通过导向板2.活塞减震器3.与滑板4.活动连接，滑板支臂与导向板活动配合形成滑动副。

在图6中，上部筋板1.用以连接导向板和减震器，下部的凹形面2.用以兜住风和航行模式变换时有一个逐渐的过度过程，滑板的最大长度以滑板的前后都能接受到地面效应为好。

在图7中，液压推杆1.在液压缸2.中活动，通过调整液压推杆伸出长度，可以改变滑板的角度和位置，接盘5.把缸体串连在一条直线上，上节空气压缩缸4.下节空气压缩缸6.使用外部压缩空气，经由压缩空气孔3.为推杆10.提供推力，同时用于减少脉冲形式的冲击力，负压空气缸9.用于减缓气压推杆在受到脉冲形式的冲击力后，在返回时，推杆伸出太快，形成的反冲击力，带单向阀的排气孔7.用于在气压推杆收缩时排出负压腔内的空气，并且在气压推杆伸出时关闭排气孔，带负压调解阀的进气孔12.用于调整反向冲击力度，导气孔11.用于消除气动推杆下行阻力。

在图8.中，锥体1.用于与舵机配合，接盘2.用于与舵机固定，尾巴的近端3.与尾巴的远端4.为同一锥形体，垂直舵面5.为一流线型，加强筋6.为舵面提供强度支持。

在图9.中，水平摆动推拉杆1.为尾巴提供左右摆动动力，立轴2.为左右摆动转轴，垂直摆动推拉杆3.为尾巴提供上下摆动动力，廻旋臂4.通过平轴5.连接套筒6，套筒6.与尾巴锥体配合固定连接，在需要减速或者是低速航行时尾巴的舵面可插入水中，在锚地停泊时为了不碍事可将尾巴翘起。

Claims (4)

1.一种滑板船，船体是排水型船体形状的船体，其特征是：船体两侧设置有双层的延伸甲板，其外侧与滑板支臂连接，滑板支臂内设置有活塞减震器和导向板，活塞减震器的上部与滑板支臂连接，下部与滑板连接，导向板与滑板支臂活动配合形成滑动副，下端与滑板活动连接，滑板为两侧向下弯曲的弧形面状体，上面有与导向板和减震器连接的筋板，滑板的下面为凹形，滑板与船体的纵轴线前高后低呈仰角，滑板低于船体的下面，滑板设置在船体的前后两侧，后面的滑板向外伸出一个滑板宽度再多一些，涡轮发动机设置于船体两侧双层甲板之间的进气道后部，滑板船的方向舵为一根尾巴顺船体设置，末端有垂直舵面，由舵机控制，船体的顶部为前后贯通的平面甲板。

2.根据权利要求1所述的滑板船，其特征是：滑板是两侧向下弯曲的弧形面状物体，上面有筋板，下面是个凹形。

3.根据权利要求1所述的滑板船，其特征是：活塞减震器为四节缸同心轴串连两端有推杆的结构，至上而下第一节是液压缸，第二节是上节空气压缩缸，第三节是下节空气压缩缸，第四节是负压缸，气动推杆贯穿于第二、三、四缸中，连接二、三、四缸中的活塞，图7中，（3）是连接外部压缩空气原的孔，（7）是带单向阀的排气孔，（12）是带负压调解阀的进气孔。

4.根据权利要求1所述的滑板船，其特征是：尾巴为锥体，末端有流线型垂直舵面。