CN105882340A - 空气推进两栖滩涂船 - Google Patents

Abstract

空气推进两栖滩涂船，包括船体、船体甲板上的空气螺旋桨动力装置，船体艏部为“V”形尖削式单船艏，艏部后部通过一过渡船段与两个纵向单体衔接形成船体，两单体具有横向间隔，两单体通过上部连接桥连接，两个单体、连接桥及过渡船段围成底部及尾部均开口的纵向垫升槽道，垫升槽道的尾部开口处设有活动门；空气螺旋桨动力装置正后方设有集流窝，集流窝朝向空气螺旋桨的一侧开口，且集流窝的开口面积与空气螺旋桨的旋转直径内面积存在重叠；连接桥上设有封闭引流气道，集流窝的出气口与引流气道连通，且二者连通处密封，引流气道开设有与垫升槽道连通的出气孔。本发明能够利用空气螺旋桨实现推进和垫升功能，有效提高了滩涂船的两栖适用性。

Description

空气推进两栖滩涂船

技术领域

本发明涉及空气推进船舶技术领域，具体涉及利用空气螺旋桨实现推进和垫升功能、具有特殊单艏双尾船型的空气推进两栖滩涂船。

背景技术

我国沿海潮间带滩涂由大量的滩涂组成，常规的船型采用水螺旋桨及V形船底，当滩涂水位不足时，在滩涂上会出现搁浅，搁浅后只能等待潮水上涨到一定位置才能够使用，工作不可靠，因此，水螺旋桨推进的船舶并不适用于滩涂地带；传统气垫船完全依靠独立的专用发动机产生强大的垫升气流抬起船体，在沿海潮间带滩涂工作或运营时，泥浆会从船底四散飞溅，影响船舶上工作人员及各种设置工作环境的清洁，甚至会影响行驶安全，同时会破坏沿海潮间带滩涂养殖的生态环境；一些新型的船舶，如如轮式或履带式船舶，在海边沙滩地带能够正常使用，但在泥潭中由于阻力太大，使用过程中仍然会深陷滩涂中，影响工作效率。现有技术中还没有专门用于潮间带滩涂使用尤其是适用于大量淤泥组成的潮间带滩涂的空气推进的两栖船舶。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种空气推进两栖滩涂船，其能够有效减小淤泥中的行驶阻力，提高了船舶在水上航行和滩涂滑行的两栖适用性，同时能够利用空气螺旋桨实现推进和垫升功能。

本发明的技术方案如下：

空气推进两栖滩涂船，包括船体、安装在船体甲板上的空气螺旋桨动力装置，船体为单艏双艉结构，艏部为横剖面呈“V”形结构的尖削式船艏，艏部后部通过一个过渡船段与两个纵向单体衔接形成船体，两个单体对称设置且二者之间具有横向间隔，两个单体的尾部形成船体的两个艉部，两个单体通过上部的连接桥连接，两个单体、连接桥及所述过渡船段围成一个底部及尾部均开口的纵向垫升槽道，垫升槽道的尾部开口处设有可开闭的活动门；空气螺旋桨动力装置的正后方设有集流窝，集流窝朝向空气螺旋桨动力装置中空气螺旋桨的一侧开口，且集流窝的开口面积与空气螺旋桨动力装置中空气螺旋桨的旋转直径内面积存在重叠；连接桥上设有封闭的引流气道，集流窝的出气口与引流气道连通，且二者的连通处密封连接，引流气道开设有出气孔，出气孔与垫升槽道连通。

其进一步技术方案为：

所述艏部的横断面形状包括在高度方向上衔接的两个收缩断面，上部的收缩断面的窄口端圆滑过渡到下部的收缩断面的宽口端，且下部的收缩断面的宽口端的尺寸小于或等于上部的收缩断面的窄口端的尺寸，下部的收缩断面的高度大于上部的收缩断面的高度。

所述过渡船段为平底船型，所述过渡船段的横断面形状为类方形断面，所述单体的底部在纵向上由前部的小斜度的内扣倾斜底过渡为中后段的平底，单体的横断面形状为类方形断面。

所述过渡船段的横断面形状包括在高度方向上衔接的至少两个收缩断面，相邻的两个收缩断面中，上方的收缩断面的窄口端尺寸大于或等于下方的收缩断面的宽口端尺寸；所述单体的内侧面为竖直面，单体的外侧面包括在高度方向上衔接的两个倾斜面，且沿单体纵向，上方倾斜面与船体中纵剖面的夹角自前向后逐渐减小，下方倾斜面与船体中纵剖面的夹角自前向后逐渐增大。

所述活动门的后端与电动推杆的推杆铰接，活动门的前端可转动地支撑在垫升槽道的两侧壁上，电动推杆的壳体铰接在船体上，电动推杆与船体的铰接处位于电动推杆与活动门的铰接处的上方，电动推杆带动活动门绕着活动门与垫升槽道的铰接轴上、下翻转。

所述垫升槽道内设有分隔板，所述出气孔位于船体重心前方，分隔板设在船体重心与出气孔之间，分隔板为柔性板，分隔板上端固定在垫升槽道内壁，分隔板的下端悬置，分隔板将垫升槽道分割成前、后两个腔体。

所述分隔板在自上而下方向上包括至少两个板段，相邻两个板段中，上方的板段的厚度大于下方的板段的厚度。

所述分隔板采用尼龙板、橡胶板或玻璃钢板。

所述垫升槽道内设有柔性的防水挡片，防水挡片设在出气孔的前方，防水挡片的上端与支座铰接，支座与垫升槽道内壁固接，防水挡片可绕支座中铰接轴上、下翻转，出气孔位于防水挡片绕支座中铰接轴翻转所形成的柱形空间内。

所述集流窝包括罩形结构和底部出气口，所述罩形结构的开口朝向所述空气螺旋桨，所述罩形结构的内壁为内凹曲面，所述罩形结构的内部空间通过所述底部出气口与引流气道连通，所述底部出气口为一个四面封闭的壳体，所述壳体的另外两面分别与所述罩形结构的内部空间、引流气道连通。

本发明的技术效果：

1、本发明通过在空气螺旋桨正后方设置与空气螺旋桨旋转面积重叠的具有阻挡及集流作用的集流窝，在船底设置尾部开口且尾部开口程度可控的垫升槽道，并在集流窝出气口与垫升槽道之间设置引流气道，使得本发明能够利用空气螺旋桨动力装置实现空气推进船舶尤其是两栖船舶的垫升和推进的两大功能；在垫升槽道的设置上，本发明采用单艏双艉船型，艏部后方通过一个过渡船段与两个纵向单体衔接形成船体，两个单体对称设置且二者之间具有横向间隔，两个单体的尾部形成船体的两个艉部，两个单体、连接所述过渡船段形成尾部及底部均开口的垫升槽道，单艏双体双艉船型，构成了一个前后不贯通的垫升槽道，有利于形成气垫和气垫减摇；

2、本发明通过呈“V”形、尖削并上翘结构的艏部结构设置能够减小船舶在水中航行的阻力和波浪砰击，船体由尖削上翘的艏部通过类方形且平底的所述过渡船段过渡到类方形且渐变为平底的两个所述单体，类方形且平底的船型设计，能够增加船底与地面的接触面积，减小船底对地面的压强，从而减小在滩涂淤泥中滑行的粘性摩擦阻力，由此船舶在水上航行和滩涂滑行的两栖适用性；

3、本发明通过活动门控制垫升槽道尾部开口的程度，从而能够控制垫升槽道内气垫的形成、消失以及垫升槽道内气垫的程度，从而可以根据需要，使得本发明所述滩涂船成为常规滑行艇、具有推进、垫升双重功能的滩涂船或者基于小程度的气垫下具有减摇作用的滩涂船，提高了本发明所述滩涂船的两栖适用性；通过将出气孔设置在船体重心前、在船体重心与出气孔之间设置柔性分隔板，能够对船体重心前后的气垫进行调节，使气垫主要集中在船体重心前，如此，滩涂船在滩涂环境下滑行，有利于船头逐渐抬起，有利于减小淤泥的摩擦力，从而使得本发明所述滩涂船在滩涂环境下具有更好地适用性；

4、本发明改变了传统气垫船使用柔性围裙实现垫升的方式，通过船底垫升槽道、引流气道及空气螺旋桨后方的集流窝来实现垫升，因此，可以根据对空气船舶进行有针对性的船体外形设计，以适应不同使用状态下的两栖运动，满足快速性、稳定性、操纵性、耐波性和环境适应性等要求，便于小型两栖船舶的发展。

附图说明

图1为本发明所述滩涂船的轴测视图。

图2为本发明的另一视角的立体图，即将图1中的所述滩涂船侧翻后、使船底示出的视角。

图3为本发明基于空气螺旋桨推进及垫升的原理结构示意图。

图4为本发明所述空气螺旋桨旋转直径内面积与集流窝开口面积重叠关系示意图，图中阴影部分为集流窝开口面积与空气螺旋桨的重叠面积。

图5为艏部的横断面形状示意图。

图6为所述过渡船段的横断面示意图。

图7为所述单体的横断面及单体横断面沿纵向的变化示意图。

图8为所述分隔板的结构示意图，图中示出了分隔板与垫升槽道的装配结构。

图9为本发明所述防水挡片的结构示意图，图中示出了防水挡片与垫升槽道的装配结构，图中虚线部分为翻转后处于挡水状态下的防水挡片。

其中：1、船体；101、艏部；102、单体；103、连接桥；104、过渡船段；2、空气螺旋桨动力装置；3、集流窝；4、引流气道；41、出气孔；5、垫升槽道；6、活动门；7、电动推杆；8、分隔板；9、防水挡片；10、支座。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3、图4，本发明包括船体1、安装在船体1甲板上的空气螺旋桨动力装置2，船体1为单艏双艉结构，艏部101为横剖面呈“V”形结构的尖削式船艏，艏部101后部通过一个过渡船段104与两个纵向单体102衔接形成船体1，两个单体102对称设置且二者之间具有横向间隔，两个单体102的尾部形成船体1的两个艉部，两个单体102通过上部的连接桥103连接，两个单体102、连接桥103及所述过渡船段104围成一个底部及尾部均开口的纵向垫升槽道5，垫升槽道5的尾部开口处设有可开闭的活动门6；空气螺旋桨动力装置2的正后方设有集流窝3，集流窝3朝向空气螺旋桨动力装置2中空气螺旋桨的一侧开口，且集流窝3的开口面积与空气螺旋桨动力装置2中空气螺旋桨的旋转直径内面积存在重叠，所述开口形成集流窝3的进气口；连接桥103上设有封闭的引流气道4，集流窝3的出气口与引流气道4连通，且二者的连通处密封连接，引流气道4开设有出气孔41，出气孔41与垫升槽道5连通。

在船体1的单艏双艉船型的具体设计上，见图5，所述艏部101的横断面形状包括在高度方向上相互衔接的两个收缩断面，上部的收缩断面的窄口端圆滑过渡到下部的收缩断面的宽口端，且下部的收缩断面的宽口端的横向尺寸小于或等于上部的收缩断面的窄口端的横向尺寸，下部的收缩断面的高度大于上部的收缩断面的高度，所述尖削倾斜式船艏，指艏部101横断面的底部横向尺寸远小于艏部101横断面顶部的横向尺寸，倾斜式船艏则使得船艏上翘具有较大的斜升角，呈“V”形、尖削并上翘结构的艏部101能够减小水中航行的阻力和波浪砰击；见图6，所述过渡船段104为平底船型，所述过渡船段104的横断面形状为类方形断面，具体地，所述过渡船段104的横断面形状包括在高度方向上相互衔接的至少两个收缩断面，相邻的两个收缩断面中，上方的收缩断面的窄口端尺寸大于或等于下方的收缩断面的宽口端尺寸；见图7，所述单体102的底部在纵向上由前部的小斜度的内扣倾斜底过渡为中后段的平底，单体102的横断面形状为类方形断面，具体地，所述单体102的内侧面为竖直面，所述竖直面形成垫升槽道5的两个侧壁，单体102的外侧面包括在高度方向上相互衔接的两个倾斜面，且沿单体102纵向，上方倾斜面与船体1中纵剖面L的夹角自前向后逐渐减小，下方倾斜面与船体1中纵剖面的夹角L自前向后逐渐增大。所述“类方形断面“，指断面底部的横向尺寸与端面顶部的横向尺寸相差不大，使得横断面的整体轮廓形状与方形类似，本发明中，所述过渡船段104的横断面的底部横向尺寸大于其横断面顶部横向尺寸的三分之一，所述单体102的横断面的底部横向尺寸大于其横断面顶部横向尺寸的四分之三。船体1由尖削上翘的艏部通过类方形且平底的所述过渡船段104过渡到类方形且渐变为平底的两个所述单体，类方形且平底的船型设计，能够增加船底与地面的接触面积，减小船底对地面的压强，从而减小在滩涂淤泥中滑行的粘性摩擦阻力。

具体地，见图2、图3，所述活动门6的后端与电动推杆7的推杆铰接，活动门6的前端可转动地支撑在垫升槽道5的两侧壁上，电动推杆7的壳体铰接在船体1上，电动推杆7与船体1的铰接处位于电动推杆7与活动门6的铰接处的上方，具体地，活动门6在船体1宽度方向上两端分别与一个电动推杆7的推杆铰接，活动门6的前端则通过铰接方式或者通过轴承组件可转动地支撑在垫升槽道5的两侧壁上，电动推杆7带动活动门6绕着活动门6与垫升槽道5的铰接轴上、下翻转，通过活动门6的上下翻转来控制垫升槽道5尾部开口的通断以及该尾部开口使得垫升槽道5与船体1外部环境连通的程度。活动门6的尺寸与垫升槽道5尾部开口的尺寸设置上，在二者可转动间隙存在的前提下，可以设置二者尺寸基本一致。

见图2、图3、图8，所述垫升槽道5内设有分隔板8，出气孔41位于船体1重心前方，分隔板8设在船体1重心与出气孔41之间，分隔板8为柔性板，分隔板8上端通过倒置的“L”形连接座固定在垫升槽道5内壁，分隔板8的下端悬置，分隔板8将垫升槽道5分割成前、后两个腔体。通过出气孔41和分隔板8设置在特殊位置及分隔板8的特殊结构设置，对垫升槽道5实现柔性隔断，在活动门6闭合的状态下，柔性的分隔板8的设置有利于调整垫升槽道5内所形成的气垫力，使得垫升槽道5通过分隔板8分成的两个腔体内的气垫力不同，即船体1重心前方的垫升槽道5腔体内的气垫力大于船体1重心后方的垫升槽道5腔体内的气垫力，如此有利于使船头逐步抬起，尤其是船舶在滩涂环境中滑行时，有利于减小淤泥的摩擦阻力，提高船舶在滩涂环境下的稳定滑行。

具体地，所述分隔板8在自上而下方向上包括至少两个板段，相邻两个板段中，上方的板段的厚度大于下方的板段的厚度，见图3，图3为分隔板8的优选实施例，分隔板8由三块柔性板沿船体1长度方向叠加，三片柔性板的底端并不齐平设置，在船体1自前向后方向上，相邻两片柔性板中，上方的柔性板的底端高于下方柔性板的底端，从而使得分隔板8在船体1高度方向上为柔性程度递减，由此对垫升槽道5起到柔性隔断的作用，即，一方面小部分气流仍可以流入分隔板8后方的垫升槽道5内，另一方面，对分隔板8两侧的垫升槽道5内的气垫效果起到调节作用。分隔板8采用尼龙板、橡胶板或玻璃钢板等柔性材料。

进一步地，见图2、图3、图9，所述垫升槽道5内设有柔性的防水挡片9，防水挡片9采用尼龙板、橡胶板或玻璃钢板等柔性材料，防水挡片9设在出气孔41的前方，防水挡片9的上端与支座10铰接，支座10与垫升槽道5内壁固接，防水挡片9可绕支座10中铰接轴上、下翻转，出气孔41位于防水挡片9绕支座10中铰接轴翻转所形成的柱形空间内。具体地，所述支座10包括两个相互铰接的耳部，其中，一个耳部与垫升槽道5内壁固接，另一个耳部与防水挡片9上端固接，防水挡片9的设置能够阻挡航行过程中海水或海浪从出气孔41涌入引流气道4，确保引流气道4工作可靠，图9中双点划线所示的曲线表示被阻挡的海水或海浪。

具体地，所述集流窝3包括罩形结构和底部出气口，所述罩形结构的开口朝向所述空气螺旋桨，所述罩形结构的内壁为内凹曲面，所述罩形结构的内部空间通过集流窝3的底部出气口与引流气道4连通，所述底部出气口为一个四面封闭的壳体，所述壳体的另外两面分别与所述罩形结构的内部空间、引流气道4连通。

本发明中空气螺旋桨动力装置2产生的主要气流仍然是用于整个滩涂船的推进，由于集流窝3的开口面积与空气螺旋桨动力装置2中空气螺旋桨的旋转直径内面积存在重叠，空气螺旋桨动力装置2产生的部分气流被集流窝3阻挡并集流到引流气道4中，引流气道4中的气流再通过引流气道4的出气孔41直接导入垫升槽道5，形成气垫由此实现船体1的垫升，当垫升槽道5的数量为多个的，可对每个垫升槽道5设置相应的引流气道，从而在船体1底部形成局部气垫，通过活动门6的上、下翻转，能够控制垫升槽道5内气垫的形成、消失以及气垫的程度，当活动门6完全打开时，垫升槽道5内的气流全部从垫升槽道5的尾部开口流出，整个滩涂船相当于常规的快艇；当活动门6局部关闭时（即处于完全打开和完全关闭的中间状态），垫升槽道5内存在部分气流垫升，当滩涂船在波浪中高速航行时，此时的部分气流垫升能够对船体的上下升沉、左右摇摆其缓冲作用，从而对滩涂船起到减摇作用；当活动门6完全关闭时，垫升槽道5内气流压力增大，产生向上的垫升力，由此实现船体垫升，通过活动门6的开闭及开闭程度的控制，能够根据需要形成或不形成气垫以及所需气垫的程度，通过出气孔41设置在船体重心前、在船体重心与出气孔41之间增设一柔性分隔板，能够对垫升槽道起到柔性隔断作用，从而调节船体重心前后形成气垫的大小，使气垫集中在船体重心前，从而有利于减小船舶在滩涂环境下滑行是的摩擦阻力，提高本发明所述滩涂船在滩涂环境下的适用性。另外，集流窝3集流面积的大小与实际需要的有效垫升气流量的大小是成正比的，见图2，即集流窝3阻挡空气螺旋桨直径旋转面积越大，二者的重叠面积越大，则集流窝3阻挡并汇集空气螺旋桨产生的气流量也就越大，反之也就小，因此，通过改变集流窝挡流的集流面积大小即可控制引入到垫升槽道5里气流量的大小，从而达到改变船体垫升力大小的目的。

本发明利用空气螺旋桨动力装置在滩涂船上实现了垫升和推进的两大功能，并且能够根据需要控制是否形成气垫及气垫的程度，同时也使得船舶可以按照操纵性、快速性、耐波性和安全性要求进行设计，便于发展小型两栖船舶。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.空气推进两栖滩涂船，包括船体（1）、安装在船体（1）甲板上的空气螺旋桨动力装置（2），其特征在于：船体（1）为单艏双艉结构，艏部（101）为横剖面呈“V”形结构的尖削式船艏，艏部（101）后部通过一个过渡船段（104）与两个纵向单体（102）衔接形成船体（1），两个单体（102）对称设置且二者之间具有横向间隔，两个单体（102）的尾部形成船体（1）的两个艉部，两个单体（102）通过上部的连接桥（103）连接，两个单体（102）、连接桥（103）及所述过渡船段（104）围成一个底部及尾部均开口的纵向垫升槽道（5），垫升槽道（5）的尾部开口处设有可开闭的活动门（6）；空气螺旋桨动力装置（2）的正后方设有集流窝（3），集流窝（3）朝向空气螺旋桨动力装置（2）中空气螺旋桨的一侧开口，且集流窝（3）的开口面积与空气螺旋桨动力装置（2）中空气螺旋桨的旋转直径内面积存在重叠；连接桥（103）上设有封闭的引流气道（4），集流窝（3）的出气口与引流气道（4）连通，且二者的连通处密封连接，引流气道（4）开设有出气孔（41），出气孔（41）与垫升槽道（5）连通。

2.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述艏部（101）的横断面形状包括在高度方向上衔接的两个收缩断面，上部的收缩断面的窄口端圆滑过渡到下部的收缩断面的宽口端，且下部的收缩断面的宽口端的尺寸小于或等于上部的收缩断面的窄口端的尺寸，下部的收缩断面的高度大于上部的收缩断面的高度。

3.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述过渡船段（104）为平底船型，过渡船段（104）的横断面形状为类方形断面，所述单体（102）的底部在纵向上由前部的小斜度的内扣倾斜底过渡为中后段的平底，单体（102）的横断面形状为类方形断面。

4.按权利要求3所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述过渡船段（104）的横断面形状包括在高度方向上衔接的至少两个收缩断面，相邻的两个收缩断面中，上方的收缩断面的窄口端尺寸大于或等于下方的收缩断面的宽口端尺寸；所述单体（102）的内侧面为竖直面，单体（102）的外侧面包括在高度方向上衔接的两个倾斜面，且沿单体（102）纵向，上方倾斜面与船体（1）中纵剖面的夹角自前向后逐渐减小，下方倾斜面与船体（1）中纵剖面的夹角自前向后逐渐增大。

5.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述活动门（6）的后端与电动推杆（7）的推杆铰接，活动门（6）的前端可转动地支撑在垫升槽道（5）的两侧壁上，电动推杆（7）的壳体铰接在船体（1）上，电动推杆（7）与船体（1）的铰接处位于电动推杆（7）与活动门（6）的铰接处的上方，电动推杆（7）带动活动门（6）绕着活动门（6）与垫升槽道（5）的铰接轴上、下翻转。

6.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述垫升槽道（5）内设有分隔板（8），所述出气孔（41）位于船体（1）重心前方，分隔板（8）设在船体（1）重心与出气孔（41）之间，分隔板（8）为柔性板，分隔板（8）上端固定在垫升槽道（5）内壁，分隔板（8）的下端悬置，分隔板（8）将垫升槽道（5）分割成前、后两个腔体。

7.按权利要求6所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述分隔板（8）在自上而下方向上包括至少两个板段，相邻两个板段中，上方的板段的厚度大于下方的板段的厚度。

8.按权利要求6所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述分隔板（8）采用尼龙板、橡胶板或玻璃钢板。

9.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述垫升槽道（5）内设有柔性的防水挡片（9），防水挡片（9）设在出气孔（41）的前方，防水挡片（9）的上端与支座（10）铰接，支座（10）与垫升槽道（5）内壁固接，防水挡片（9）可绕支座（10）中铰接轴上、下翻转，出气孔（41）位于防水挡片（9）绕支座（10）中铰接轴翻转所形成的柱形空间内。

10.按权利要求1所述的空气推进两栖滩涂船，其特征在于：所述集流窝（3）包括罩形结构和底部出气口，所述罩形结构的开口朝向所述空气螺旋桨，所述罩形结构的内壁为内凹曲面，所述罩形结构的内部空间通过所述底部出气口与引流气道（4）连通，所述底部出气口为一个四面封闭的壳体，所述壳体的另外两面分别与所述罩形结构的内部空间、引流气道（4）连通。