CN1045751C - 船体内置导管吸排式快速船舰 - Google Patents

Abstract

船体内置导管吸排式快速船舰，涉及用于改变船体固有流体动力学特征的一种快速船舰，它由船体和动力等组成。本发明的特征是在船舰的吃水线平面下方，船底平面上方。从船首到船尾内置导水管，首尾分叉，并与水体相通、导管中布置有吸排水机舱或控制室，装备推进动力。本发明改变了船舰在船体外设螺旋桨和舵的传统做法，改善了船体动力学特征，消除了船尾端面对螺旋桨产生的涡流损失，从而达到了提高船舰速度。转向快速方便的目的。

Description

船体内置导管吸排式快速船舰

本发明涉及用于改变船体固有流体动力学特征的一种措施。具体地说是一种船体内置导管吸排式快速船舰。

在工业和经济飞速发展时期，作为交通运输业的重要分支--船舶业亦在不断向前发展。但它存在着一对长期期待解决的矛盾，即一是为了减少水阻和功率消耗以获得最佳航速，而要求船舶的船首和船尾为长梭型形式的流线型船体；二是在上述基础上加大船宽和船深尺度，以便取得较好的容载率及其营运效益。二者之间存在着不可回避的矛盾。如同滑行艇、水翼艇、气垫船等快速船舰虽已取得较快航速，但其造价与容载效率不佳，影响了它们的发展；大型船舰和车用轮渡虽取得了较好的容载效率，而航行速度又受到了很大的限制。

目前，各类大小船舶均靠螺旋桨在船体外产生的推进力前进，用舵进行转向。靠螺旋桨的反向运转，把大量的水推向船尾端面而造成大量的功率损耗后的剩余推进力进行倒退运行。这两种形式致使船舰操纵动作迟缓。20世纪大量船舶发生的安全事故，多由此而产生。例如1912年英国建造的66000吨排水量的邮船“泰坦尼克号”当时称为永不沉没的船，后来当这艘巨轮航行到纽芬兰岛东南的冰海地域时，当驾驶员发现前面有冰山障碍，船长立即命令由“全速前进”改为“全速倒退”，并急操“左满舵”，想使船停下，并向左转动，以避开冰山。因其急转向，倒车设备性能有限，操舵30秒钟后船尾还未开始向左转向的反应，加之船的纵速惯性致使船体与浮移的冰山猛烈相撞，巨轮沉没，1513人丧生，造成了航运史上空前的悲剧。

本发明的目的旨在提供一种船体内置导管吸排式快速船舰，以改变船体固有流体动力学特征，达到提高船舰速度，转向快速方便的目的。

为了实现本发明目的，采用了如下技术解决方案来完成。即是在船舰的吃水线平面下方，船底平面上方，从船首到船尾内置导水管B₁(如图1所示)，在首尾两头分叉，分别为分叉导管A₁和A₂,C₁和C₂，均与水体相通，形成首尾贯通的内置导水管，其形状可为方形或圆形，其位置高度，管径大小按船或舰的排水量，航行吃水深度，吃水截面积，设计功率与航速等统筹设计。其导水管首尾分叉是为船舰的转向而设计，在导管首尾分叉处，分别装有舵门D₁和D₂，舵门可绕舵门轴转动，起舵的作用。在导管中布置吸排水机舱或控制室B₂，并在其中装有螺旋浆，即可推动船舰前进。

本发明的另一个实施方式是在分叉导管中各安装一组射流喷咀，在吸排水机舱或控制室B₂内设有喷咀开闭的控制装置，至少2个喷咀为一组，喷射方向一正一反安装，通过控制喷咀的开、闭，从而控制船舰的运行。

由于采用了上述解决方案，较好地实现了本发明目的，改变了现有船体固有流体动力学特征，首先是消除或减少了船舰航行时产生的兴波阻力，形成前吸后排，前拉后推的流体动力学特征，消除了船尾端面对螺旋桨产生的涡流损失，从而达到了提高船舰速度，转向快速方便的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构(平面布局)示意图

图2是本发明采用内舵内桨导管吸排式结构(平面布局)示意图

图3是本发明采用射流装置导管吸排式结构(平面布局)示意图

实施例1：

附图2描述了本发明的一个实施例。现对照附图对本发明进一步予以详细说明。在船体内置导管B₁，靠尾的一头设吸排水机舱B₂，将螺旋桨安装在B₂中；在导管首尾分叉处分别设舵门D₁和D₂，该舵门可以绕舵门轴转动，关闭导管A₁或A₂，关闭导管C₁或C₂；在船首设滤水舱A₃和A₄，以保证进入导管A₁、A₂的水无堵塞异物。分叉导管A₂或A₁,C₂或C₁与导管B₁的夹角为φ，其φ的大小控制在10～45°之间，本实施例为30°。当B₂接受动力后若是纵速航行其工作原理与图1所述相同，均系前吸后排，只需控制 D₁、D₂的直线角度就能求得很理想的直线行驶。如将D₁向A₁方向压闭，可产生慢速右向运转，若同时将D₂也向C₁压闭，船舶产生快速右向运行，如果迅速将D₁向A₁全闭，同时也将D₂全闭C₁，此时船舶将产生紧急右向运转，若延迟现状不变将产生船舶总体向右旋转。将D₁、D₂向上述相反的方向操作，船舶产生左向转向其效果与上述相同，若要向右侧横向运行，只需将D₁压向A₁、D₂压向C₂则产生右侧横向运行，反之必左。倒退时只需更换推进方向使B₂进行反车运行，将出现前吸变前排，并产生前进时后导管同样强度的推进水柱，向船首水线下水体中喷射，产生较强的倒退动力，在此同时后排变后吸，产生前进时同样的吸水拉进力，其效果与前进相似，达到前无仅有的倒退速度。

采用本发明，可对船体外形及其水线形式有较大的改进，可使船首与船尾的水线缩小差别，可向球鼻形状的宽肥型发展，可适当加大船宽船深尺度，达到增加容载效率和降低营运成本等良好的经济效益。

采用本发明与常规船桨对比，导管式水柱推进力可提高功率约25％，消除船尾涡流损失可节约功力约15％，减少兴波阻力节约功力约30％，增加吸水拉力提高功率约35％，除去导管内壁阻流损失约10％，两抵后粗略估计可提高功率95％。

实施例2：

附图3描述了本发明的又一个实施例。它是采用射流装置导管吸排式结构，即是在A₁、A₂与C₁、C₂前后4导管内各安装一组射流喷咀，喷咀数量和喷咀孔直径及其工作压力与喷射介质允许按其船舶大小与功率航速计算而定。

每组至少两个喷咀，但必须使喷射方向一正一反安装。形成A₁-1、A₂-1、C₁-1、C₂-1为前进喷咀，A₁-2、A₂-2、C₁-2、C₂-2为倒退喷咀，它的喷射方向与前进喷咀相反。每组设一分配式控制阀门，其它阀门必须具有及时开启并能同时控制两个喷咀的一开一闭和其流量压力大小等性能，阀门位置与形状大小可按船舶大小及其人力操作和机械操作或自动化操作的技术条件而定，只要将各喷咀和管道联接到控制室B₂，控制室能对各组喷咀进行供压调压及关与闭的控制，就能实现船舰的运行。其供压方式可采用气压设备，也可采用水压设备。本实施例即是采用喷咀在导管中的射流作用而产生的吸排水推进力推动船舰的运行。

图3中的A₁-1、A₂-1、A₁-2、A₂-2、C₁-1、C₁-2、C₂-2等箭头示为喷咀，其指示方向为喷咀的喷射方向，其粗实线示为阀门与喷咀同控制室B₂串联的管路。当控制室B₂接受动力传递来的压力后，只要开启A₁-1、A₂-1、C₁-1、C₂-1等四个前进喷咀，并及时调整好A₁-1和C₁-1与A₂-1、C₂-1的流量及压力的平衡度，就可求得较好的纵向行驶，如果减少或关闭A₁-1、C₁-1后减少或关闭A₂-1、C₂-1可产生慢或紧急的左转向运行。若要向右侧横向运行时，只要开启A₁-2、A₂-1、C₁-1、C₂-2，其余喷咀处于关闭，就可产生前无仅有的右侧横向快速运行。开启A₂-2、A₁-1、C₂-1、C₁-2，其余全闭，可取到上述方向相反的效果相同的左侧横向运行。如果开启A₁-2、A₂-2、C₁-2、C₂-2，其余喷咀处于全闭也可取得前无仅有的最佳倒退速度。

Claims (3)

1、一种船体内置导管吸排式快速船舰，包括船体、内置导水管[B₁]、吸排水机舱或控制室[B₂]、动力等，其特征是从船首到船尾内置导水管[B₁]，并在船的首尾两头分叉，分别为分叉导管[A₁]、[A₂]、[C₁]和[C₂]，且均与水体相通，在吸排水机舱或控制室[B₂]中装有螺旋桨，在导管首尾分叉处分别装有舵门[D₁]和[D₂]，该舵门可以绕舵门轴转动。

2、一种船体内置导管吸排式快速船舰，包括船体、内置导水管[B₁]、吸排水机舱或控制室[B₂]、动力等，其特征是从船首到船尾内置导水管[B₁]，并在船的首尾两头分叉，分别为分叉导管[A₁]、[A₂]、[C₁]和[C₂]，且均与水体相通，在分叉导管[A₁]、[A₂]、[C₁]和[C₂]内各安装一组射流喷咀，在吸排水机舱或控制室[B₂]内设有喷咀开闭的控制装置，至少2个喷咀为一组，喷射方向必须一正一反安装，形成[A₁-1]、[A₂-1]、[C₁-1]、[C₂-1]的前进喷咀，[A₁-2]、[A₂-2]、[C₁-2]、[C₂-2]的倒退喷咀，喷射方向与前进喷咀相反。

3、按权利要求1或2所述的船体内置导管吸排式快速船舰，其特征是分叉导管[A₂]或[A₁]、[C₂]或[C₁]与内置导水管[B₁]的夹角φ为10°～45°。

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