CN106573668A - 包括具有船体表面附着力特征的类似于飞行器的控制表面的高速三角形水面滑行单船体船舶 - Google Patents

包括具有船体表面附着力特征的类似于飞行器的控制表面的高速三角形水面滑行单船体船舶 Download PDF

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Abstract

本发明是一种空气推进艇，该空气推进艇具有三角形的水面滑行单船体，该水面滑行单船体具有通过凹入底部船体来表征的表面附着力。本发明还具有类似于飞行器的控制表面(5，6)以用于高速下的安全和控制。本发明仅为单船体水上船舶，该单船体水上船舶在没有护翼的情况下产生气动升力，并且该单船体水上船舶具有基于空气的推进器(4)、基于空气的控制表面以及独特的凹入滑行船体。

Description

包括具有船体表面附着力特征的类似于飞行器的控制表面的 高速三角形水面滑行单船体船舶
技术领域
本发明涉及一种船舶，设想该船舶被使用在水域上以及水域上方。尽管该船舶具有类似于飞行器的三轴线控制表面，但是该船舶首先且首要地被设计成作为高速艇被使用，该高速艇通过基于空气的推进器而被推进并且通常被已知为空气推进艇。
背景技术
大多水上船舶具有基于水的推进器以及基于水的控制表面。然而，随着水上船舶的速度增加，这不再是足够的。类似飞行器的控制表面尤其在非常高速的情况下被需要，在非常高速的情况下，船舶的横摇和纵摇出于安全目的而变得极其重要。
基于空气的推进器尤其在更汹涌的海面上极大地增强了安全性和舒适性。当一般的水推进的水上船舶在波浪上提供动力以使得其完全离开水面时，基于水的推进器不再对船舶进行推进并且船舶总是相当困难地拍击下一波浪涌。这使得基于水上的旅行相当不舒适。然而，应当注意的是，在极其高速的情况下，它是彻底危险的。随着基于空气的推进器以及类似飞行器的表面控制的添加，这种情况戏剧性地改变。基于空气的推进器允许高速船舶被持续有效地推进。并且当结合有类似飞行器的三轴线控制表面时，允许该水上船舶在高速的情况下安全地操纵以越过波浪。
具有基于空气的推进器和控制的高速水上船舶在河流类型的环境中提供了附加的益处，该河流环境具有自然的浅吃水深度并且能够非常容易地穿过急流。封闭水域中的这种高速船舶需要非常专业的船体；这种船体在高速下是稳定的(有效地，水上滑艇)，并且安全地允许极端可操作性。
几乎所有的空气推进艇都具有方形的船首。这种方形的船首允许现有技术的空气推进艇穿过沼泽地但是不适于高速船舶的操作。
发明内容
本发明是一种通过基于空气的推进器来推进的快艇，通常被称为空气推进艇，该空气推进艇速度极快并且非常容易操作。它增加了控制特征以用于高速下的安全性。
所述船舶与其他水上船舶的关键的区别在于它的卓越的基于空气的推进器以及基于空气的三轴线控制。所述船舶的船体与其他水上船舶甚至是其他空气推进艇迥然不同的是它具有三角形船体，该三角形船体具有凹入底部形状。该凹入底部形状允许表面附着力，并且不论转向半径和速度而允许船舶抵抗倾覆。凹入底部有效地起到类似于吸盘的作用。与具有非常宽的船首并且主要被使用于沼泽地的大多数其他空气推进艇不同的是，本发明具有三角形的船体，该三角形的船体允许更大的速度以及在海洋条件下的多功能性。
空气船舵是用于船舶的卓越控制。可伸缩的水舵同样被用于更大的牵引力。纵摇控制允许船舶以更大的速度和更大程度的舒适性在波浪下航行。用于横摇控制的控制表面一般在高速下被使用。
类似于本发明的、具有基于空气的推进器以及基于空气的控制表面的极高速度的水上船舶的等级是地效翼(WIG)船。然而，现有技术中的所有的地效翼交通工具具有机身舱和护翼。不具有机身舱的地效翼水上船舶是多船体的。
本发明仅是单船体水上船舶，该单船体水上船舶在没有护翼的情况下产生气动升力，并且该单船体水上船舶具有基于空气的推进器、基于空气的控制表面以及独特的凹入滑行船体。
本发明是空气推进艇，该空气推进艇具有极大的速度范围并且非常容易操作并且是多用途的。它不会影响安全性。
附图说明
为了使本发明更易于理解并易于实施，现将参照附图对本发明的优选示例进行说明，在附图中：
图1本发明的侧视图
图2本发明的俯视图
图3本发明的正视图
图1至图3的附图被标记如下：
1 船首
2 船尾
3 机翼形的上部结构
3a 机翼形的甲板
4 基于空气的推进器
5 船舵
6 升降副翼(控制纵摇和横摇的升降舵兼副翼)
具体实施方式
水上船舶被设计成在水体上或在水体上方进行操作。由于从远处看船舶实际上看起来像是平底船，尽管这是不明显的，但是船体的底部的形状是轻微凹入的。因此，船体像美国专利5,497,722(英文，Sr)那样提供了水面滑行的性质以及增加的舒适度。本发明在美国专利5,497,722(英文，Sr)的基础上具有某些关键的区别以及改进。和美国专利5,497,722(英文，Sr)不同的是，本发明的船体不具有平行的脊柱，并且形状也不同。与美国专利5,497,722(英文，Sr)的另一关键的区别在于本发明的凹入形状并未遍及船体的整个长度。本发明的三角形船体还允许船舶1的船首不像传统的空气推进艇的方形船首那样穿过波浪，并且因此为本发明产生更好的水上船舶。三角形船体上的凹入形状同样不具有如专利5,497,722(英文，Sr)那样的大体平行的侧部。船舶的宽的船体由于其较大的底部表面区域而使得凹入底部形状的益处最大化，并且因此，水面滑行甚至比现有技术更加有效。同样与现有技术不同的是，船体的凹入底部是难以注意到的，因为：其仅轻微地凹入，但是它由于提供了无与伦比的表面附着力的较大的吸盘而足以有效地工作。因此，本发明是极其稳定的。因为本发明的凹入形状覆盖更宽的区域，所以表面附着力应当在理论上大于具有双凹入隧道的美国专利5,427,048(竹内)。本发明中的表面附着力通过以下事实而最大化：凹入形状覆盖较大区域并且所述凹入形状是轻微凹入的；就像与充满水的试管对照的、当较大的船首充满水时的弯曲水面那样。向下突出的鳍给出了更大的牵引力并且进一步增强了船舶的转向能力并且在必要时作为用于快速且安全地停止的步骤被使用。船舶的船体具有自然的浅吃水深度，并且轻微凹入的形状以与现有技术非常不同的方式工作，这在于它不是凹入隧道的形状。尖的船首1使船首波浪最小化，同时船体底部处的轻微凹入的形状将船舶的底部下方的先前的较小的船首波浪驱散到大体更宽的区域，以给出非常舒适的乘坐以及更快的速度。
船舶具有基于空气的控制表面，该基于空气的控制表面在至少两个轴线上有效地控制所述船舶，这与仅控制一个轴线的传统的喷水推进艇不同。功能与飞行器的副翼和升降舵类似的升降副翼6控制船舶的纵摇和横摇，并且船舵5控制偏航。
优化控制与凹入底部船体以及具有双可变螺距螺旋桨的空气推进器一起允许无与伦比的控制、速度、多功能性以及安全性。还应当注意的是，通过控制纵摇和横摇，船舶可不需要船舵而在高速下进行转向。基于空气的船舵5和升降副翼6的相当一部分被置于基于空气的推进器4的进一步的尾部，这即使在船舶处于低速时几乎提供了即时控制。还应当注意的是，本发明可在低速下使用基于水的推进器以及基于水的船舵。
船舶还具有低的重心，这使得船舶更加稳定。升降副翼6还被电子致动，并且增强了船舶的功能。电子控制的升降副翼6使船舶在高速下稳定，并且允许船舶在高速下穿过海浪行进，而不会拍击或撞击，而这种拍击或撞击是大多数水上船舶通常会经受的现象。本发明的升降副翼6能够由于不同的机载传感器以及数字信号处理器(DSP)的使用而有效地这么做。升降副翼6还辅助船舶以开始更快地滑行。
现有技术中的用于水上船舶的气动升力使用隧道船体或护翼。本发明是三角形的单船体，在该单船体中，上部结构和甲板的部分产生气动升力。船舱的上表面3以及甲板3a的在船舱的左舷和右舷侧部上的上表面在形状上类似于机翼的上表面。船的产生水升力的船首1还产生气动升力，同时还使气流分开到左舷和右舷侧部。因此，整个船舶上具有最后合成的气动升力。本发明还使用类似于飞行器的提升增强装置以增强尤其在甲板的左舷和右舷侧部上的气动升力。甲板3a的尤其在船舱的左舷和右舷侧部上的、靠近船舶2的船尾的部分可被进一步延伸以产生更多的气动升力。
美国专利8,453,591(Mannerfelt等人)是具有缩回到腔中的小表面效应护翼的正常的单船体机动艇的现有技术。还应当注意的是，美国专利8,453,591(Mannerfelt等人)中描述的交通工具没有提到基于空气的推进器或者基于空气的控制表面，这仅意味着该交通工具必须使其推进力在水域中至少恒定并且在该交通工具的大部分处于水域外时还不能在高速下具有任何优化控制。因此，本发明与美国专利8,453,591(Mannerfelt等人)之间的相似之处仅在于：与比船看起来更像飞机的其他地效翼交通工具相比，它们看起来都更像一般的船。本发明和一般的空气推进艇之间的直接可见的区别在于：本发明具有尖的船首以及作用于多于一个的轴线上的控制表面，同时一般的空气推进艇具有方形的船首以及仅控制一个轴线的、基于空气的船舵。本发明和地效翼交通工具中的可见的区别在于：本发明没有护翼以及没有机身舱。就推进器、操作、船体以及本发明如何实现气动升力而言，本发明是独特地不同于所有的其他水上船舶；例如空气推进艇、一般的喷水推进艇以及地效翼船。
虽然本发明已被具体地示出并参考其优选的实施例被说明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和本发明的范围的情况下，其中可在形式和细节方面做出不同的改型。
本发明的在其中要求保护专有特性或特权的实施例如上文所限定的。

Claims (10)

1.用于在水上使用的船舶，包括：
滑行船体，所述滑行船体具有船首(1)、船尾(2)、左舷和右舷侧部；
基于空气的推进器(4)，所述基于空气的推进器被连接到所述滑行船体；
其中，所述滑行船体的最宽点朝向所述船舶的船尾(2)，并且所述滑行船体的最窄点处于所述船舶的船首(1)处；
其中，所述滑行船体在中心线上的深度大于所述左舷和右舷侧部处的在所述滑行船体的船首(2)部段处的深度；
其中，所述滑行船体在所述中心线上的深度不超过所述左舷和右舷侧部处的至少在所述滑行船体在船中部的下部段处的深度；以及具有在至少两个轴线上对来自所述基于空气的推进器(4)的推力的方向进行控制的构件。
2.根据权利要求1所述的船舶，其中，存在有至少两个基于空气的控制表面(5，6)。
3.根据权利要求1至权利要求2所述的船舶，其中，所述滑行船体的至少中间部分具有凹入形状的底部表面，其中所述凹入形状的焦点的高度介于所述船舶的船幅的宽度的0％和10％之间。
4.根据权利要求1至权利要求3所述的船舶，其中，上部结构(3)的形状类似于机翼的上表面。
5.根据权利要求1至权利要求4所述的船舶，其中，尤其在所述上部结构(3)的左舷和右舷侧部上的甲板区域(3a)具有形状与机翼的上表面类似的上表面。
6.根据权利要求1至权利要求5所述的船舶，其中，至少存在有类似于可变形飞行器的提升增强装置。
7.根据权利要求1至权利要求6所述的船舶，其中，所述甲板(3a)是可延伸的。
8.根据权利要求1至权利要求7所述的船舶，其中，至少存在有类似于飞行器的前缘延伸部。
9.根据权利要求1至权利要求8所述的船舶，其中，至少一个翼面挡流板存在于所述甲板(3a)和/或所述上部结构(3)上的任何位置处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的船舶，其中，具有伸入水中的至少一个船舵或至少一个可伸缩的鳍或者它们的全部或部分的结合。
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