CN106080955A - 消除兴波阻力的客货超高速船和超高速作战舰艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消除兴波阻力的客货超高速船和超高速作战舰艇，近百年来汽车提高营运速度10多倍，火车20多倍，飞机30多倍，唯独轮船仅提高一倍，皆因兴波阻力是无法逾越的障碍；本发明的技术方案：在船首水线下增设相当船体断面积的整流罩，左右各有多个螺旋桨，两侧船舷增设输水巷道，螺旋桨强推水流从船首经水巷一直高速冲到船尾，使原来的船首高压区变为低压区，原来的船尾低压区变为高压区，兴波阻力完全消失；轮船时速20km是经济速度，客船时速30km是中等速度，时速仅加大1/2功率却要加大一倍，时速若再加大一倍达60km，却要增大功率47倍（三次方增长）；用本方案可能仅要加大功率10倍，证明本发明有无比的优越性。

Description

消除兴波阻力的客货超高速船和超高速作战舰艇

技术领域

本发明涉及一种消除兴波阻力的超高速客货船和超高速作战舰艇。

背景技术

船舶兴波阻力是船舶在水中航行时，由于船体掀起波浪，即船行波，产生与船舶前进方向相反的阻力，这就是兴波阻力。

目前一般航母最高速度都会达到30节，但是常规动力航母巡航速度一般在18节左右，而核动力航母巡航速度一般达到25节以上。潜艇一般最高20节，核动力潜艇一般最高30节以上，世界最快核潜艇达到42节（俄罗斯alpha级），驱逐舰护卫舰等一般都是最高30节左右，巡航18节左右。

航海轮船时速20km是经济速度，客船时速30km是中等速度，时速仅加大1/2功率却要加大一倍，时速若再加大一倍达60km，却要增大功率四十七倍，如密苏里战列舰，排水量4.5万吨，若用经济速度巡航只需要4500马力，但用最高速33节（即61.1km/h）却要21.2万马力，相当增大功率47倍！（见《船舰知识》精选本64页，它是以三次方增长）。这些都是兴波阻力造成的；近百年来汽车提高营运速度十多倍，火车提高二十多倍，飞机提高三十多倍，唯独轮船仅提高一倍多，皆因兴波阻力是轮船发明近170年来无法逾越的障碍。

发明内容

本发明意在提供一种消除兴波阻力的超高速客货船，以消除兴波阻力。

专利方案：本方案中的消除兴波阻力的超高速客货船，包括船体，还包括整流罩和多个位于船首下方或两侧的输水巷道，整流罩两端固定在船首且整流罩的进水口为条栅拦护的水通道，即输水巷道自船首延伸至船尾，而整流罩则覆盖输水巷道位于船首的入口，整流罩与船体之间还设有固定在船首两侧的推水螺旋桨，推水螺旋桨与输水巷道的入口位置对应。

整流罩两端固定在船体两侧且中部为条栅拦护的水通道，可以防止断木等经整流罩进入到输水巷道，造成堵塞或打烂桨叶。

本发明的有益效果：船舶行驶时，船首对水施加压力，把水劈开而前进，水被推壅堵高，造成一个高压区，于是就激起了一组随船前进的波浪，这就是首波，速度越高，首波就越大，对船首的兴波阻力也越大。船尾在前进时，因螺旋桨高速推水，周围水来不及快速填充空缺，故船尾水中留出了一个低压区，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波；本发明通过输水巷道将船首高压区的水高速输到船尾低压区，原有船尾因取消了动力螺旋桨而使低压区消失，原有的“空泡”气蚀也随之消失，从而提高船舶的速度，降低船舶能耗。船首下方或左右两输水巷道快速冲来的水在船尾相遇，船尾反而变为高压区，利于推船疾进。

进一步，整流罩位于船首下方、船首侧壁上或者船首正前方。

本发明还提供一种消除兴波阻力的超高速作战舰艇，包括艇体，还包括整流罩和多个位于两侧的输水巷道，整流罩两端固定在艇首两侧且整流罩的进水口为条栅拦护的水通道，输水巷道自艇首延伸至艇尾，而整流罩则覆盖输水巷道位于艇首的入口，整流罩与艇体之间还设有固定在艇首两侧的推水螺旋桨，推水螺旋桨与输水巷道的入口位置对应。

本发明的有益效果：船舰中速和高速行驶时，减小了动力需求，节省了能耗，更能同功率大大提高速度，消除兴波阻力（占总阻力8%以上），特别是对作战舰艇有重大意义。

进一步，整流罩位于艇首下方、艇首侧壁上或者艇首正前方。

一种双体式船，包括两个船体，还包括输水巷道，输水巷道在两个船体之间，两个船体首部以及输水巷道首部均设有螺旋桨，螺旋桨通过栅栏拦护。

附图说明

图1为兴波阻力形成的侧视示意图；

图2为消除兴波阻力的侧视示意图；

图3为消除兴波阻力的前视示意图；

图4为消除兴波阻力的俯视示意图；

图5为双体式江海主战快艇侧视示意图；

图6为江海主战快艇俯视示意图；

图7为双体式江海主战快艇前视示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括： 舷伸甲板1、鱼雷发射管2、超大屏幕3、火箭炮4、榴弹发射器5、垂直轴转椅6、超轻步战车7、转椅小柱8、半座力炮车9、桅杆10、雷达11、驾驶指挥舱12、76毫米速射炮13、螺旋桨14、船首舵15、车渡式跳板16、舱顶17、吹气浮囊18、浮囊包19、防倾浮筒20、发电机21、海浪能钣22、输水巷道23、栅栏24、上层建筑甲板25、隐身钣卷筒26、立柱和护栏27、桅轴28、喷雾管29、拉线30、活动天窗31、强红光闪灯32、绞盘33、艇底滑轨34、高压区101、海平面102、轮机舱103、螺旋桨104、空泡气蚀区105、低压区106、整流罩107、链轮108、高速输水109、输水巷道110、拦护条栅112、干舷113、上层建筑甲板114、甲板型线115、水面型线116、浅水下型线117、深水下型线118。

实施例一基本如图1至图4所示：本方案中的消除兴波阻力的超高速客货船和超高速作战舰艇，包括船体和位于船首和两侧的动力螺旋桨，还包括整流罩107和两个位于船体两侧的输水巷道110，整流罩107两端固定在船体两侧，且中部固定有若干拦护条栅112，而输水巷道110是自船首延伸至船尾，并沿着船底型线、船尾型线布置。而整流罩107则固定于船首并覆盖输水巷道110位于船首的入口，输水巷道110的出口即是船的尾部。一般航船的轮机舱均在船中部的下舱，本发明改设在船首的下方，便于链轮108直接带动船首的各个螺旋桨104。

整流罩107整体位于上层建筑甲板114的下侧前方。干舷113是指在船长中点处，沿舷侧自满载吃水线量至上层建筑甲板114边线上缘的垂直距离。输水巷道110与整流罩107的高度为干舷113的一半，某些船型相当于干舷的高度。整流罩107两端固定在船体两侧，且进口中部为条栅拦护的水通道，可以防止杂草或者体型较大的浮体从整流罩107进入到输水巷道110，造成堵塞，或打烂螺旋桨叶。

船舶在海中行驶时，船舶底部是处于海平面102以下的。船舶航行时兴起重力波引起的阻力。其值除与船长、船型和船舶航行方式有关外，还随航速而增大，在超高速航行时兴波阻力占总阻力80%以上。

船舶行驶时，船首对水施加压力，把水劈开而前进，但水是比空气密度大八百倍的流体，被超高速船首顶拱，壅高的大浪，很难快速流开以避船，就造成一个船首高压区101，于是就激起了一组随船前进的波浪，这就是强力阻碍航船高速前进的首波，也就是兴波阻力。船尾在前进时，螺旋桨高速推水，而周围水来不及补充（填空）而使船尾留出了一个低压区106，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波；本发明通过输水巷道110将高压区101的水快速输送到低压区106，准确的说是因取消了船尾动力螺旋桨，自然使它形成的低压区106也不存在，而是使船首高压区因高速双桨推走船首之水，周围水又来不及快速涌来补充回填，反而变为吸船快速前进的船首低压区、而船尾阻船缓行的低压区因取消了船尾螺旋桨，又有输水巷道两股高速水来补充，反而变为船尾高压区，推船快速前进！用此方法来根本消除兴波阻力，螺旋桨处的空泡气蚀区105也随之消失，提高了动力螺旋桨的寿命。

整流罩107与船体之间有移到在船首的螺旋桨104，螺旋桨104与输水巷道110的入口位置对应，螺旋桨104通过链轮108传动与轮机舱103联接。通过螺旋桨104可以将高压区101的水通过输水巷道110高速输水109输送至低压区106，从而提高船舶的速度，降低船舶能耗。

舰艇之首为尖削的斧口型，又套焊一个扁长型的筒体，如图2所示，是消兴波整流罩，它分两个类型，一是适于深水江河和大海航行的，一是适于宽浅内河专用的，罩口一字横排多个直径相当于罩口高度的螺旋桨，须知：同功率小面积高速螺旋桨每马力产生的推力仅6kg，而大面积低转速螺旋桨却提高推力1/3达8kg，故本发明的螺旋桨尽可能直径放大或同功率内采用多个螺旋桨以提高同功率的推力，罩口外有一排安全栅栏拦住漂浮物或落水物，罩口如喇叭口，吸进船首被螺旋桨高压按小箭头方向挤压，进入输水巷道110，最后由船尾高速水喷口喷出驱动舰艇前进。

此艇每侧舷伸甲板下安装弹簧钢板，宽1.5m，长2.5m，左右舷共装18块海浪能发电钣，每块上有多种附件并有小型发电机，除推动本艇运动所消耗外，多余电能存入蓄电池备用，（详见即将申请专利的《海浪能发电与靠海浪能驱动的民船与军舰》之说明书。）

实施例二：

消除兴波阻力的超高速作战舰艇，包括艇体，超高速舰艇的轮机舱一般在舰中部底舱，采用本发明后使同等速度舰艇大大减小了动力设备，故可将轮机舱移动至船首甲板下层，其所节省的庞大舱位，有助于增大舰艇的其他必要舱容。敌对双方舰艇若火力和防护能力相当，则谁的速度占优势，谁将稳操胜券！

实施例三：

现在提出一种最新型的双体式江海主战快艇的概念设计，作为主要实施例介绍如下：

如图5-7，它全长18米，单体宽2米，两单体之间是输水巷道宽1m，左右舷和舰艇首尾各有1.5米宽的舷伸甲板，全宽即为8米，全长为22米，定员8人，但海战时可加派八名支援步兵，两名各持R、P、G俯卧舱顶，协助攻击来袭之敌中小舰艇，另两名各持40榴弹发射器，坐于舱顶用以对空作战，专打俯冲扫射之敌机或武装直升机，另四名步兵可操纵其他武器参战，而登陆作战时，则可增加8-16名登陆战的士兵，其中四名共操纵两门本人发明的“半座力火炮车”（详见另一项申请）。

前舱即尖削舰首舱约4米多长，是驾驶和轮机舱一台内燃机是演练或作战的冲刺时才开动，游弋时皆低速，主要靠蓄电舱的电池供电驱动，也可开快车，时速100km完全可能达到，这种消除兴波阻力的方法即是在电动基础上再加内燃机加力，很有可能使时速达到100km以上，舷伸甲板之下有许多块水平安装在海平面下0.1-0.2米的海浪能钣，由小立柱与上方甲板焊牢，钣上有多种附件及小发电机，发电输入电池；海浪能发电，另案申请专利后可查阅说明书而知悉详情。

驾驶舱顶有雷达，其后是桅杆以设置信号灯，无线电天线，探照灯在舱顶前方，若进入江河再进入小溪河航行（即进入陆地演练或作战）遇极低矮铁路桥时因有枢轴，桅杆和雷达可放倒，桥下净空高2.4米也可过桥，过了桥再拉起来；单体舱宽2米，全长14米。标准吃水0.5米，最大吃水0.7米，标准排水量为21.6吨，用钢板造此船自重约为8吨，战争若需要快艇进入江河作战，它可少载弹药，粮食，不载淡水等（用小船沿途补给），使吃水减到0.3米，可在绝大多数小溪河中航行，除去自重还可运输全武装士兵20名到小溪河的任一乡村作战，国外最先进的“装甲运兵车”也不过运送十来个武装士兵，而快艇的强大火力可有力地支援上岸士兵的攻战，这是他的一大优势。

快艇驾驶舱顶有四管12.7或14.5大口径重机枪28，由副驾驶操纵，正驾驶掌握航向瞄准，发射鱼雷攻敌大中型军舰共有四个鱼雷发射管；R、P、G是肩扛式，爬山涉水很费力，建议改进为一种车船载的大型R、P、G，爆炸力比俄国的R、P、G大一倍，射程大两倍，用以攻击目标比坦克大数十倍的军舰，是很好的武器之一，专门打中小型军舰，而对大型军舰则用鱼雷击沉之；前舱顶有两扇天窗，打开后可伸出脚架用以架设萨姆7高中空导弹，专打高中空且速度快的喷气式战机或者架设40榴弹发射器，专打敌武装直升机。

实施例四：

本发明又采用了本人的另一发明既大大提高了航速又免去数年一次清除污底的《大减摩擦阻力及免除污底的气泡垫高速船舰》（即将申请专利），（清除污底的浩繁操作详情请查发明说明书）。现代高科技侦察日新月异，人们常说：“只要被发现，即将被消灭。”为此本人又发明了《高楼厂房堤坝桥梁车站机场港口舰艇要塞等的简易隐身术》（即将申请专利，发明原理及隐身防弹的方法），现略述主战快艇的隐身防弹功能：如图1和2，在小艇的舱顶上安装同顶面面积相同的超大荧屏33，用于欺骗敌空中侦察，使敌射来的各种制导炸弹找不到我小艇的真实存在，其上空即使近距有敌机侦察，此办法亦能使之误认为篷顶即为海面，不怀疑其是船舰。

快艇篷顶上有五个洞，分别和雷达、桅杆，和前三种小武器的脚柱形状一样，便于将上述装备和小武器安装在超大荧屏之上，因其体积小，不易被敌侦察机发现，而每种小武器之后有一个小天窗，人可从小天窗钻出舱顶和荧屏，操纵武器，就可投入战斗开火了，这是快艇水平面上的隐身方法。

快艇的前后左右四个立面的隐身方法是：在四面篷顶之顶设有隐身卷帘41，类似商店的卷帘门、高2.2米从顶一直悬垂到海面，外侧是隐身作用，内侧附有防弹材料，（如多层凯夫拉防弹布能）使大口径重机枪打不穿，它在海上航行时外军舰艇在千米之外很难发现它的存在，当进入战斗时，各个隐身卷帘收缩，亮出艇舷各种武器并开火。弱国海军要战胜多个强国海军的联合进攻，必需发展主战快艇。

主战舰艇的隐身方法共有四种，卷筒隐身钣是其一，上述喷雾隐身是其二，其三是，用荧光屏隐身以欺骗敌空军，（一、三两种详见另案申请的《高楼厂房矿山堤坝桥梁车沿机场港口船舰要塞等的隐身术》说明书），其四是：躲避航空雷达探测，即快艇发现有航空雷达探测机飞来，主动绕到其航线之侧或其后，不让我敌发现我快艇目标的座标和航向等。（请参阅《外国武器发展简介》484页）。

近代工业产品都力求轻薄矮小，而作战机器更要缩小目标，以便躲过地方侦察，敌本舰舱内空高仅二米，艇员均选身高1.6米以下者，舰顶XX与超大荧屏XX之间是一大片空档，除数十根短立柱外无其他设备，如图7，空档空高0.7米，超大荧屏没有8个直径50cm的圆洞，每个圆洞下有一个垂直轴转盘座椅XX，战士坐其上可360度旋转，椅中有转椅小柱XX20mm，凡轻重枪、榴弹发射器及肩肘式地空导弹等垂心位置设有小孔，插入该小柱，即能旋转方向对准移动目标开火，人只伸出头部及双手，以便操纵设在荧屏之外的枪炮；全荧屏面积200m²，中间8个洞仅占其面积1%绝不影响荧屏对全艇的隐身效果。

主战快艇的吃水变化很大，进入浅海远洋作战，可临时超载饮水和食物，吃水达0.8米，全艇排水量达14413吨，随着饮水食物的消耗，吃水渐变为0.6米，排水量达11吨，在远海大洋游弋吃水变为标准化0.5米，排水量9吨；当战争需要快艇进入中型江河作战时，吃水可降到0.4米，排水量仅7.2吨，当需要快艇进入小型江河作战时，要尽可能少带粮食等，改用小船随时补给，吃水再降到0.3米，排水量为5.4吨，每次输送的士兵也将减少一半（约15名）。

战争是最残酷的，二战后期为了打败侵缅侵华日军，中美印缅四国军民抢筑一条中印公路，实为毛坯式的野战公路，只能勉强通行坦克等作战车辆和越野运输车，竟平均每英里牺牲一个民工；假若今后的自卫战争需要我数以万计的快艇深入水深不足0.2或0.1米乃至更浅而干涸河床进行输送兵力和后勤物资，只要有预案，战前做好准备也是可以实现的。

为了开发山区促进经济发展必须满足筏式小船和战时前述快艇的通航需要，地方政府在和平时期即应组织人力进行河床清理，它比兴修公路节省资金数十倍，增设简易航标，通航成功将日益繁忙，还应在一些河段设置牲畜拉纤加力站，农民用车马加力获取收入，用畜力拉纤之法促进航运。

促成枯浅河段也能通航的最简单方法（只限于钢壳船），如图7在快艇或筏式小船船底纵向焊装七根最小不等边角钢或钢圆，前端如雪橇般翘高，避免被岩底河床层阶或石埂顶住而是容易滑过小石埂，使它成为简易滑轨24，可使快艇艇底与河床间减少摩擦10倍以上，它既可在岩底河床又可在卵石或砾石甚至粗砂底河床，用人力、畜力或拖拉机拉纤滑行的办法都能比整个船底压在河床上大大减少摩擦阻力，比战时靠人畜力驮运补给要好千倍！它比战时抢修野战公路要省工省钱省时千百倍！战时大省战费大省时间就是胜利！

仅限于海洋作战的快艇，其吃水0.5米，又加输水巷道再增加吃水0.5米（如图4的船底增加整流罩107的断面，但若该艇要进入江河作战，只能在水深1.2米以上的江河航行），若要能在水深0.6米以上的小江河航行作战，必须去掉虚线部位的水深，把输水巷道110改为贴靠船舷位置（如图3或图6），船宽变为3米，这样富余水深减为0.1米，可用较低速航行通过小江河0.6米的浅滩，水深仅0.5米或0.2米以下，因皆无富余水深，船底浮力顿失，船身“下坐”，则只有依靠简易滑轨24，在岩底或卵石，砾石粗沙河底强拖滑行。

如图2，快艇之所以设舷伸甲板，是为支持快艇的运送兵力兵器的需要，以便支持现代化运动战，所以必须解决简易作战车辆的运送问题，若没有舷伸甲板，根本不能载运各种简易作战车辆支持陆军作战，是故快艇在海洋服从海军指挥，一进入属于陆地的江河作战，必须服从陆军的指挥。

舷伸甲板的最大作用有四，快艇要成为江海作战之王，必须使用舷伸甲板每边各五个连锁搭扣23使两艘快艇很方便地连搭或整体，虽狂风大浪不会翻沉，可勇猛地与敌舰队作战，是其一；两艘中若一艘中弹失浮将要沉没，但有两艘连裆，另有四个浮筒的作用，就不会沉没，返回基地后可修整重新参战，此其二；快艇海上连续执勤数十天才轮换休息，在海上无处锻炼身体，绝对不行，有了舷伸甲板，可跑步做操或搞器械运动，是其三；而其四是舷伸甲板左右各长22米宽2米，每艘共可载10-12辆超轻型作战车（见附图6），没有它大规模输送兵力兵器，根本不可能进行现代运动战。

山溪小盒的铁路桥若绝大多数跨度在12.5米以上，则所有江海主战快艇均可将两艘并列焊接为宽12米的双体船，就不需要在两甲板之间增设甲板连搭器23；若有较多铁路桥跨度在12米以下，则仍应设连搭器，以便两船分开各自在桥下通过后，再重新连搭成整体，才便于输送兵力和兵器作战。连搭器实际如门窗“插销”（俗称“铁门闩”）一样，但应结构粗壮，每两米设一个，22米共设12个才合适。山溪小河的原有小桥大多跨度太小又低矮，故和平时期地方政府应全部改造，才适应地方水运的发展，战时才能立刻投入军事运输。

船舰一般皆只设船尾舵，其缺点是在港内运动转向不灵活，故一般十万吨级大船（最大游轮已达60万吨）在进出港时皆另有多艘较小拖轮拖其进出港，如我国的辽宁号航母和美国超级航母皆若是：奔赴买那个增设船首舵15，即可避免多艘拖轮牵捆和拆卸钢丝缆的麻烦：而海战中舵易遭炸损，失去航行能力，多设一个船首舵有诸多好处。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种消除兴波阻力的客货超高速船，包括船体，其特征在于，还包括整流罩和多个位于船首下方或两侧的输水巷道，整流罩两端固定在船首且整流罩的进水口为条栅拦护的水通道，即输水巷道自船首延伸至船尾，而整流罩则覆盖输水巷道位于船首的入口，整流罩与船体之间还设有固定在船首两侧的推水螺旋桨，推水螺旋桨与输水巷道的入口位置对应。

2.如权利要求1所述的消除兴波阻力的客货超高速船，其特征在于，整流罩位于船首下方或者船首侧壁上。

3.一种消除兴波阻力的超高速作战舰艇，包括艇体，其特征在于，还包括整流罩和多个位于两侧的输水巷道，整流罩两端固定在艇首且整流罩的进水口为条栅拦护的水通道，输水巷道自艇首延伸至艇尾，而整流罩则覆盖输水巷道位于艇首的入口，整流罩与艇体之间还设有固定在艇首两侧的推水螺旋桨，推水螺旋桨与输水巷道的入口位置对应。

4.如权利要求3所述的消除兴波阻力的超高速作战舰艇，其特征在于，整流罩位于艇首下方或者艇首侧壁上。

5.一种双体式船，包括两个船体，其特征在于，还包括输水巷道，输水巷道在两个船体之间，两个船体首部以及输水巷道首部均设有螺旋桨，螺旋桨通过栅栏拦护。