CN107757851A - 超水面流体推进船舶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超水面流体推进船舶，包括船体以及一个以上的推进器，所述推进器设置于船体底部两侧的隧洞体内，所述船体总长为10站，所述推进器布设于船体的4站‑4.6站处；所述隧洞体沿着船体底部横向间隔设置；推进器一一对应设置与所述隧洞体内，隧洞体的最高处超出船体空船时的吃水线；所述隧洞体顶部设有一用于将水面上方至隧洞体顶部空气抽空的抽气装置。本发明的创造性有益效果在于：将船舶水面线流体倒吸至水面线以上5‑8倍，可大幅度提高推进器的效率，无涡流，具有较好的稳定性，操纵性和浅水适航性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶领域，尤其涉及一种超水面流体推进船舶，适用于浅水区域航道提高船舶运输吨位增大的超水面船舱流体推进的船舶。
背景技术
近年来国内外各国在船舶制造设计中，由于受到沿海港口和内河航道水浅的限制，大型船舶，特别是10万吨—60万吨大型巨轮船舶都无法驶入港口卸货，或投资巨额资金建设深水港码头，或需要借助小船驳运中转，严重影响世界各国沿海和内河航运运输业的发展，若投资建设深水港，则耗资大，周期长，见效慢。我国内河有43万公里航道，因水浅，通航里程只占全国河流总长的28%左右，全世界有几千万公里浅水航道因水浅通航里程仅占20%左右，若要修建铁路、公路。则需要投资巨大资金，又要占用大量土地和宝贵良田。最好办法是发展水运，它投资少，见效快，而常规船舶尾推进方式，已有100多的历史，它最大的缺点当在设计船舶满足尾部推进器，最佳吃水设计时，船体设计吃水较深，而无法满足浅水航道行驶的要求。若将船体设计吃水较浅，推进器浆叶露出水面或根本达不到最佳推进效果，则影响推进效率和操纵性能。大型船舶空载航行时还需在船舱内设计压水舱确保尾部浆叶不露出水面，对于常规的尾隧洞型，双尾型推进方式的船舶，由于其隧洞设计长度受到船用主机位置的制约，尾部隧洞长度受到限制，尤其双尾船体尾部导致隧洞纵剖线短面陡、曲率变化较大，将使推进器工作后的水流受到堵塞作用，并另加速了船尾推进器周围水流紊乱，当推进器转速提高时尾伴流加速，形成尾涡流，螺旋浆工作流场受船体航行影响下工作，不能满足推进器在转速提高情况推进力随之增大。100多年来船舶尾推进方式工作的流体场局限于有限流体，不是独立流体场，它始终受到船舶航行后的流体伴流中产生推力。由于上述原因，使得各类常规尾部推进的船舶尾隧洞型船舶未能在浅水海区浅水内河航道中得到广泛的应用，从而无法在浅水航道中发挥船舶运输的优势。
中国专利W型隧洞体流线型的船舶（CN87103815），该专利技术的特点是船体纵剖面线型在船体总长设为10站的1.5站至6站范围内呈W形线型（并可采用双封闭式双隧洞），推进器位于隧洞范围内。其优点是有明显改进常规船舶线型和提高推进效率，克服了了尾隧洞型船舶的缺点，主要适用于一般浅水航道和各种河道的急流航段的超浅水船。其缺点是上述优越的性能（或优点）虽表现在1.5站—6站之间，但该W型船舶的尾部封闭点尺度没有确定，即船体尾部封闭点尺度在水线以下没有明确提供尺度，从而会给船舶的设计制造成影响。
中国专利真空自吸隧洞体流线型船舶专利号ZL94112061.9对上述专利现有专利技术作进一步的改进，采用高速推进时的自动排抽法和或真空抽气法并产生真空自吸的原理，解决上述W形线型尾部封闭点尺度没有确定问题，从而设计一种真空自吸隧洞体流线型船舶，使之有利于进一步提高船舶的推进效率，同时提高船舶的稳定性、操纵性和适航性。其缺点是上述优越的性能（或优点），表现在自吸真空抽吸原理和0站—6.5站设计成是封闭尾隧线型点。隧洞顶线在空船吃水时I站处在水面以下0.5cm。
发明内容
本发明创造性的目的是针对以上不足之处，提供了一种超水面船舶流体推进敞水无限流体不受船体影响工作推进的流体，对于大型船舶空载航行时无需船体设计压水舱达到节能的效益，又能提供最佳推进效率的流体。
本发明解决技术问题所采用的方案是：一种超水面流体推进船舶，包括船体以及一个以上的推进器，所述推进器设置于船体底部两侧的隧洞体内，所述船体总长为10站，所述推进器布设于船体的4站-4.6站处；所述隧洞体沿着船体底部横向间隔设置；所述推进器一一对应设置与所述隧洞体内，所述隧洞体的最高处超出船体空船时的吃水线的5-8倍；所述隧洞体顶部设有一用于将水面上方至隧洞体顶部空气抽空的抽气装置。
进一步的，所述抽气装置包括一真空抽气机，所述真空抽气机设置于船体上与船体主机电连，所述真空抽气机的抽气口穿出至隧洞体顶部。
进一步的，还包括一位于隧洞体顶部的负压检测传感器，所述负压检测传感器与所述船体主机电连，所述船体主机还与推进器电连。
进一步的，所述船体0站至7.6站呈封闭流线型，并且0站附近处的封闭点F位于船体1站位置处，7.6站处的封闭点为D，封闭点F高于封闭点D，并且封闭点F位于船体空船时的吃水线下至少8cm。
进一步的，所述推进器为螺旋浆叶片式推进器或电磁式推进器。
进一步的，所述推进器为螺旋浆叶片式推进器,包括设置于隧洞体内的螺旋桨叶、用于驱动螺旋桨叶的转动轴以及主机，所述主机位于船体舱内。
进一步的，所述螺旋桨叶的直径大于船体空船吃水深度的5—8倍。
进一步的，所述主机位于船体5.3站—5.6站处，并且主机位于船舷内80cm-130cm内。
进一步的，所述推进器的顶部设有一真空密封换浆盖，所述真空密封换浆盖与所述推进器顶部密封连接。
本发明还提供一种根据上述所述的超水面流体推进船舶的控制方法，其特征在于：在船舶航行中，通过抽气装置对隧洞体内的空气进行抽排，使得隧洞体内空气被排出并处于真空状态，船舶在航行时外部大气压强作用下船体首部周围的水可不断填补高于吃水线以上的隧洞体，提高推进的效率；结合船舶的航行速度，控制真空抽气机的抽气量。
与现有技术相比，本发明具有新颖性有益效果：本发明设各类船舶其船体总长仍为10站，推进器仍在船体的隧洞中，特点是从船尾部0站—7.6站，设计成超水面流体封闭尾隧线型，船尾部封闭点F在船尾站向前1站附近，在该封闭点F的起点尺度（或位置）在设计空船吃水线（水面）以下至少8cm，海上运输船舶为18cm，在F点位置的线型又高于7.6站附近的封闭点D点的线型（高出多少应根据空船设计最佳推进器直径而定），确保船尾都在纵横波浪中航行时尾部不易进空气又能保证进入推进器的水流顺畅，排出流畅。此外，还同时要求船体两侧应与船底基线处于同一水平面，推进器位于船体总长为10站的4—4.6站为最佳推进器工作流畅；安装抽气机装置对其进行空气排抽，使水面浆叶直径设计可大于船体空船吃水深度的5—8倍，对于高速船舶推进时的能自动排抽作用下，超水面流体隧洞体内空气被排出并产生真空状态，船舶在航行时外部大气压强作用下船体首部周围的水可不断填补高于水面线以上的真空隧洞体，由于隧洞体内始终充满了水，受引力（重力）作用下，船舶在波浪中不会产生摇摆提高其稳定性、适航性。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明推进式船舶推进装置在船体的安装示意图。
图2为本发明船体4—4.6站处的横剖示意图。
图3是本发明船体底部设置一个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图。
图4是本发明船体底部设置两个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图。
图5是本发明船体底部设置三个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图。
图6是本发明船体底部设置四个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图。
图7是本发明主机位于船体5.3站—5.6站处主机位于船舷内80cm内的示意图。
图8是本发明的牵引式船舶，并且主机位于船体0站—1.5站处的示意图。
图中：1-船体；2-隧洞体；3-推进器；30-螺旋桨叶；31-转动轴；32-主机；4-真空密封换浆盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～8所示，一种超水面船舶流体推进器的船舶，包括船体以及一个以上的推进器，所述推进器设置于船体底部的隧洞体内，所述船体总长为10站，所述推进器布设于船体的4站-4.6站处；所述隧洞体沿着船体底部横向间隔设置；所述推进器一一对应设置于所述船体两侧隧洞体内，所述隧洞体的最高处超出船体空船时的吃水线的5-8倍；所述隧洞体顶部设有一用于将水面上方至隧洞体顶部空气抽空的抽气装置。
从上述可知，本发明具有实用性有益效果在于：本发明对较大型的船舶特别在1万吨—100万吨超水面船舶流体隧洞体可采用安装抽气机装置对其进行空气排抽，使水面浆叶直径设计可大于船体空船吃水深度的5—8倍，对于高速船舶推进时的能自动排抽作用下，超水面船舶流体隧洞体内空气被排出并产生真空状态，船舶在航行时外部大气压强作用下船体首部周围的水可不断填补高于水面线以上的真空隧洞体，由于隧洞体内始终充满了水，受引力（重力）作用下，船舶在波浪中不会产生摇摆提高其稳定性、适航性，推进器位于4—4.6站范围工作后水流向船尾排出，使船尾流体低压区域改变成高压区，将大大提高船舶推进效率，降低涡流，使船舶在航行时特别在浅水区域不产生下吸，由于隧洞体中螺旋浆工作后水流向船尾后舵叶形成高压水流喷射作用，提高了船舶的操纵性。
本发明可以根据船舶使用用途设计成用于单式推进流线型隧洞，双封闭式双机推进式双流线型隧洞或采用3机式3隧洞或4隧洞式4机推进的船舶。其中图3是本发明船体底部设置一个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图；图4是本发明船体底部设置两个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图；图5是本发明船体底部设置三个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图；图6是本发明船体底部设置四个隧洞体时的位于4站—4.6站处的横剖示意图。
在本实施例中，所述抽气装置包括一真空抽气机，所述真空抽气机设置于船体上与船体主机电连，所述真空抽气机的抽气口穿出至隧洞体顶部。
在本实施例中，还包括一位于隧洞体流线型顶部的负压检测传感器，所述负压检测传感器与所述船体主机电连，所述船体主机还与推进器电连。
在本实施例中，所述船体0站至7.6站呈封闭流线型，并且0站附近处的封闭点F位于船体1站位置处，7.6站处的封闭点为D，封闭点F高于封闭点D，并且封闭点F位于船体空船时的吃水线下至少8cm。
在本实施例中，所述推进器为螺旋浆叶片式推进器或电磁式推进器。
在本实施例中，所述推进器为螺旋浆叶片式推进器,包括设置于隧洞体内的螺旋桨叶、用于驱动螺旋桨叶的转动轴以及用于驱动转动轴旋转的主机，所述主机位于船体舱内。
在本实施例中，所述螺旋桨叶的直径大于船体空船吃水深度的5—8倍。
在本实施例中，所述主机位于船体5.3站—5.6站处，并且主机位于船舷内80cm-130cm内。
在本实施例中，所述推进器的顶部设有一真空密封换浆盖，所述真空密封换浆盖与所述推进器顶部密封连接。
本发明还提供一种根据上述所述的超水面流体推进船舶的控制方法，在船舶航行中，通过抽气装置对隧洞体内的空气进行抽排，使得隧洞体内空气被排出并处于真空状态，船舶在航行时外部大气压强作用下船体首部周围的水可不断填补高于吃水线以上的隧洞体，提高推进的效率；结合船舶的航行速度，控制真空抽气机的抽气量。
本发明的具体实施过程：
采用300T内河船舶，船体总长46.1m，设计水线41.85m，船宽7.2m，型深2.2m，满载吃水1.6m，空船设计吃水船尾0.54m，螺旋浆直径1.62m，超出水面200%，螺旋浆叶又不超出船底基线。本发明技术实施例的超水面船舶流体的在航行时尾部没有下吸现象，操纵性灵活。在浅吃水航道上行比常规尾推进器船舶提高航道吨位运输载重量5-8倍，使内河航道利用率有较大提高，对开发世界各国内河及沿海浅吃水航行运输有重大推广使用价值。
综上所述，本发明提供的一种超水面流体推进船舶，船舶操纵性灵活，高速航行时转向原地回转不超过船长的1.3倍，通过对超水面船舶流体推进器的设计，更适用于内河、湖泊、山区各急流航道，对沿海远洋，大型超浅吃水面船舶包括采用超水面流体登陆舰艇等也有着重大开发价值。对设计远洋1—100万吨范围内巨型超水面船舶流体超浅吃水运输船舶将产生重大的战略性意义。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.超水面流体推进船舶，其特征在于：包括船体以及一个以上的推进器，所述推进器设置于船体底部的隧洞体内，所述船体总长为10站，推进器布设于船体的4站-4.6站处；所述隧洞体沿着船体底部横向间隔设置；推进器一一对应设置与所述隧洞体内，所述隧洞体的最高处超出船体空船时的吃水线的5-8倍；所述隧洞体顶部设有一用于将水面上方至隧洞体顶部空气抽空的抽气装置。
2.根据权利要求1所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述抽气装置包括一真空抽气机，所述真空抽气机设置于船体上与船体主机电连，真空抽气机的抽气口穿出至隧洞体顶部。
3.根据权利要求2所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：还包括一位于隧洞体顶部的负压检测传感器，所述负压检测传感器与所述船体主机电连，所述船体主机还与推进器电连。
4.根据权利要求1所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述船体0站至7.6站呈封闭流线型，并且0站附近处的封闭点F位于船体1站位置处，7.6站处的封闭点为D，封闭点F高于封闭点D，并且封闭点F位于船体空船时的吃水线下至少8cm。
5.根据权利要求1所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述推进器为螺旋浆叶片式推进器或电磁式推进器。
6.根据权利要求5所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述推进器为螺旋浆叶片式推进器,包括设置于隧洞体内的螺旋桨叶、用于驱动螺旋桨叶的转动轴以及主机，所述主机位于船体舱内。
7.根据权利要求6所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述超水面流体为螺旋桨叶直径大于船体空船吃水深度的5-8倍。
8.根据权利要求6所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述主机位于船体5.3站—5.6站处，并且主机位于船舷内80cm-130cm内。
9.根据权利要求1所述的超水面流体推进船舶，其特征在于：所述推进器的顶部设有一真空密封换浆盖，所述真空密封换浆盖与所述推进器顶部密封连接。
10.一种根据权利要求3所述的超水面流体推进船舶的控制方法，其特征在于：在船舶航行中，通过抽气装置对隧洞体内的空气进行抽排，使得隧洞体内空气被排出并处于真空状态，船舶在航行时在外部大气压强作用下船体首部周围的水流可不断填补高于吃水线以上的隧洞体，提高推进的效率；结合船舶的航行速度，控制真空抽气机的抽气量，保持超水面流体达到隧洞体顶部状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180306 |
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