CN109664870A - 地效气垫复合翼船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地效气垫复合翼船，包括船体和船舱，船舱设置在船体上，船体包括底板，底板的下表面上形成有中央导流槽，底板的底部边缘处环绕设置有弹性侧壁，弹性侧壁与中央导流槽之间形成有气流腔室；船舱的前部设置有地效螺旋桨，底板上设置有入风口，入风口的上部连通地效螺旋桨，入风口的下部连通底板下方的中央导流槽。本发明的地效气垫复合翼船利用船体结构产生地面效应，提升船体的升力，减少船体与水面或地面之间的摩擦力，大幅度提高了船的移动速度和载重量，且运行稳定；应用范围广，不仅可以在水上驾驶，还可以在陆地、沙漠、沼泽、雪地上快速行驶，能够适应恶劣的路况及气候，且安全可靠。

Description

地效气垫复合翼船

技术领域

本发明涉及一种船，尤其涉及一种地效气垫复合翼船。

背景技术

气垫船是利用高压空气在船体和水面(或地面)间形成气垫，使船体全部或部分垫升，从而减小船体航行时的阻力，实现高速航行的船。气垫船是由鼓风机产生的高压空气，通过管道送入船体空腔的气室内，形成气垫托起船体，并由发动机驱动推进器使船贴近水面(或地面)航行。气垫船的航行阻力很小，但是耐波性较差，在风浪中航行时失速较大。

地效飞行器是一种介于飞机、舰船和气垫船之间的一种高速飞行器，地效飞行器装有固定机翼，能贴近地面(或水面)飞行。当运动的飞行器贴近地面或水面飞行时，气流流过机翼后会向后下方流动，由于机翼下表面离地面很近，这时地面或者水面将产生一股反作用力，使机翼升力增加，阻挡飞行器机翼下坠，这种可以使飞行器诱导阻力减小，同时能获得比空中飞行更高升阻比的物理现象，被称为地面效应。

地效飞行器的速度很快，远超过气垫船，但由于地面效应主要产生在机翼与地面或水面之间，一旦出现机翼机身碰水或触地就很容易造成飞行器失控，发生危险。

发明内容

本发明提供了一种地效气垫复合翼船，能够更好的利用地面效应，不仅运动速度快，运行稳定，安全性高，且能够在水上、陆地、沙漠、雪地等多种环境下行驶，适用性广。具体技术方案如下：

一种地效气垫复合翼船，包括船体和船舱，船舱设置在船体上，船体包括底板，底板的下表面上形成有中央导流槽，中央导流槽位于底板的中部，底板的底部边缘处环绕设置有弹性侧壁，中央导流槽被围绕在弹性侧壁中间，弹性侧壁与中央导流槽之间形成有气流腔室；船舱的前部设置有地效螺旋桨，地效螺旋桨位于底板的上方，底板上设置有入风口，入风口的上部连通地效螺旋桨，入风口的下部连通底板下方的中央导流槽，地效螺旋桨可旋转产生气流，经由入风口向中央导流槽及气流腔室内充气，以使船体底部产生地效。

进一步，弹性侧壁为充气后的气囊。

进一步，弹性侧壁底部的轮廓呈弧形。

进一步，底板的下表面上形成有凸台，凸台围绕底板的两侧边缘及前部边缘设置，凸台的中间形成中央导流槽。

进一步，凸台的边缘处形成有第一斜面，底板尾部的边缘处形成有第二斜面，第一斜面与第二斜面均朝向底板的外侧方向倾斜设置，气囊设置在第一斜面和第二斜面处。

进一步，在第一斜面和第二斜面的下方位置形成有气囊边槽，未充气的气囊可被容纳在气囊边槽中。

进一步，凸台的末端设置有防护平台，防护平台的表面与底板下表面位于同一平面上。

进一步，底板上设置有环形的第三安装块，凸台上设置有第一安装块，底板尾部的下表面上设置有第二安装块，第一安装块和第二安装块共同围成环形结构，环形结构位于第三安装块的环形内部，第一斜面和第二斜面位于第三安装块与环形结构之间，气囊的内圈与第一安装块和第二安装块固定连接，气囊的外圈与第三安装块固定连接，以使气囊固定设置在第一斜面和第二斜面处。

进一步，入风口上设置有气囊风道，气囊上设置有气囊开口，气囊风道的上开口与地效螺旋桨相连通，气囊风道的下开口与气囊开口相连通，地效螺旋桨产生的气流可经由气囊风道对气囊充气。

进一步，入风口的内壁上形成有导入槽，导入槽上设置有导入板，导入板与导入槽之间形成的空腔为气囊风道，导入板与导入槽的上端留有开口，以构成气囊风道的上开口，导入板与导入槽的下端留有开口，以形成气囊风道的下开口。

本发明的地效气垫复合翼船利用船体结构产生地面效应，提升船体的升力，减少船体与水面或地面之间的摩擦力，大幅度提高了船的移动速度和载重量，且运行稳定。本发明的地效气垫复合翼船应用范围广，不仅可以在水上驾驶，还可以在陆地、沙漠、沼泽、雪地上快速行驶，能够适应恶劣的路况及气候，且安全可靠。

附图说明

图1为本发明的地效气垫复合翼船的立体图。

图2为本发明的地效气垫复合翼船的仰视图。

图3为本发明中的船体的立体图一。

图4为本发明中的船体的立体图二。

图5为本发明中的船体底板的立体图。

图6为本发明中的船体底板的仰视图。

图7为本发明中的船体的俯视图。

图8为本发明中的船体的仰视图。

图9为本发明中的船体的剖面图一。

图10为本发明中的船体的剖面图二。

图11为本发明中的船体的剖面图三。

图12为本发明中的船体的剖面图四。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的地效气垫复合翼船做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本发明的地效气垫复合翼船包括船体100和船舱200，船舱200设置在船体100上，船舱200和船体100共同构成了地效气垫复合翼船的主要外部轮廓结构。船体100的底部设置有地效组件，地效组件能够产生地面效应，为船体100提供向上的升力。

船舱200的前部设置有地效螺旋桨301，地效螺旋桨301靠近船头的一侧位置较低，靠近船尾的一侧位置较高，以使地效螺旋桨301整体呈倾斜状设置。地效螺旋桨301可做旋转运动并产生向下的气流，气流可进入到地效组件中，使地效组件产生地面效应，将船体100托起。船体100的后部设置有函道302，函道302内设置有推进螺旋桨303，推进螺旋桨303可在竖直平面内旋转运动并产生向前的气流，推动船体100向前运动。在船体100的两侧对称设置有两只船翼304，船翼304沿水平方向设置，船舱200的后侧还设置有尾翼305。

具体的，如图3和图4所示，船体100包括底板101和气囊102，气囊102呈环形，设置在底板101的底部边缘处。底板101的下表面上形成有中央导流槽103，中央导流槽103位于底板101的中部，气囊102将中央导流槽103围绕在其环形结构的中间。充气后的气囊102与中央导流槽103之间可形成气流腔室104，地效组件由中央导流槽103、充气后的气囊102以及气流腔室104共同组成。

进一步，如图5和图6所示，底板101的前部较窄，中段及后部为较宽的矩形结构，前部与中部之间的边缘轮廓平滑过渡，使底板101的前部形状近似于三角形，且底板101前部的顶端为平滑的圆弧状，当船在向前运动时，底板101的形状可减少来自空气或水的阻力。

底板101的下表面上形成有凸台105，凸台105围绕底板101的两侧边缘及前部边缘设置。由于凸台105凸出于底板101的下表面，则凸台105的内部形成了上文所述的中央导流槽103，中央导流槽103的形状与底板101的形状相匹配。

底板101的前部开设有圆形的入风口106，入风口106可使位于底板101上下的空间相互贯通，地效螺旋桨301位于入风口106的上方，由地效螺旋桨301产生的气流可通过入风口106流至底板101下方，对气囊102及中央导流槽103进行充气。

如图11和图12所示，当地效螺旋桨301未启动时，气囊102处于未充气状态，底板101与地面或水面相接触，此时，位于地面和底板101之间的中央导流槽103可为气流预留通道，由地效螺旋桨301产生的气流可通过中央导流槽103快速地由船头流至船尾部，促进地效组件的充气过程，避免底板101与地面或水面之间完全紧密贴合，影响气流的流入和扩散。

进一步，如图5和图6所示，凸台105的表面为水平面，在凸台105的表面上设置有第一安装块107，第一安装块107为细长的条状结构，其弯曲的形状与凸台105的整体形状相匹配。在底板101的尾部设置有第二安装块108，第二安装块108固定设置在底板101的下表面上，与凸台105的开放端衔接设置，使第一安装块107和第二安装块108共同形成一环形的安装结构。

底板101上还设置有第三安装块109，第三安装块109为细长的环形条状结构，环绕底板101的外侧轮廓设置，且第一安装块107和第二安装块108所围成的环形结构位于第三安装块109的环形结构内。

如图9、图11和图12所示，环形气囊102的内圈与第一安装块107和第二安装块108固定连接，环形气囊102的外圈与第三安装块109固定连接，以使气囊102固定设置在底板101的下方边缘处。

应特别注意的是，如图5和图6所示，凸台105仅设置在底板101下表面的两侧边缘及前部边缘设置，底板101的尾部位置没有设置凸台105，即凸台105的末端留有防护平台120。防护平台120的表面高度低于凸台105的表面高度，优选地，防护平台120的表面与底板101下表面位于同一平面上。

设置防护平台120的目的为：第一，船在启动时，首先会开启地效螺旋桨301使船体100抬升，如果船应用于陆地行驶，则由于地效螺旋桨301位于船舱200的前部，船体的前部会先行抬起，此时船体的尾部触地，且船的大部分重力都压向船体尾部。假设底板101的尾部没有设置防护平台120，那么船体尾部触地时，底板101的末端会将气囊102压在地面上，既不利于气囊快速充气，还容易将气囊压坏或使气囊磨损，降低气囊的使用寿命。当底板的尾部设置有防护平台120时，船体的尾部触地后，凸台105的末端首先与地面相抵，而气囊102位于位置较低的防护平台120处，不会被挤压在地面上。第二，在船刚刚启动后，船体100前部抬起，尾部触地，此时，防护平台120可使船体底板101的末端与水面或地面之间形成有一定的空间；地效螺旋桨301产生的气流由中央导流槽103的前部流至后部，并进一步充满防护平台120与水面或地面形成的空间，使船底的尾部也能够迅速充满气流，以促进地效产生。

进一步，入风口106位于底板101前端的中心位置，在入风口106的内壁上形成有导入槽，导入槽呈半圆弧形，沿竖直方向设置。导入槽的上端与地效螺旋桨301相连通，下端延伸至第一安装块107与第三安装块109之间。导入槽上设置有导入板121，导入板121与导入槽之间形成有气囊风道126；导入板121与导入槽的上端形成上开口122，上开口122可与底板101上部的地效螺旋桨301产生的气流相连通；导入板121与导入槽的下端形成有下开口123，下开口123位于第一安装块107与第三安装块109之间，且气囊102在与下开口123相对应的位置处设有气囊开口，气囊开口与下开口123连通设置。在气囊开口与气囊风道126的下开口123相连接的位置设有密封装置，如密封圈等，以提高气囊102的充气效率。

当地效螺旋桨301启动时，由地效螺旋桨301产生的气流，一部分自上开口122进入气囊风道126，经由下开口123流入气囊102中，使气囊102充气膨胀；另一部分气流可直接通过入风口106流至底板101下方的中央导流槽103中，并进一步充满充气气囊102和中央导流槽103之间的气流腔室104，即充气后的气囊102形成了气流腔室104的侧壁。

优选地，导入板121呈弧形，弧形结构可增大气囊风道126的内部空间，提高气囊的充气效率。

优选地，导入槽(即气囊风道126)为两个，两个导入槽对称设置在入风口106的左右两侧。

在上述实施例中，采用充气后的气囊作为气流腔室的侧壁，以与底板下表面共同围成气流腔室，产生地面效应。此外，也可以采用其他具有弹性的材料或结构作为侧壁，以形成气流腔室，如泡沫侧壁、硅胶侧壁或橡胶侧壁等；侧壁的下部外轮廓呈弧形。在上述实施例中，气囊在船启动后可通过地效螺旋桨进行充气，以形成气流腔室的侧壁，当船停止行驶后，气囊内的气会排出；此外，也可以采用预先充好气的气囊作为气流腔室的侧壁，即气囊为全密封气囊，无论船行驶与否，气囊始终保持充气状态。

气流腔室的侧壁优选为充气气囊，由于气囊为软质的弹性质地，且回弹性好，因此其形状可随水面或地面环境的不同做出适应性的改变。例如，当地表凹凸不平，或石块、杂草较多时，气囊在遇到障碍物后会发生弹性形变，避免与障碍物硬性碰撞，导致船体破损甚至发生事故；当避开障碍物后，气囊可迅速恢复形状，不影响地面效应的持续发生，确保船体运行的高速性和稳定性。

进一步，如图5、图11和图12所示，在第三安装块109与第一安装块107之间形成有第一斜面124，第一斜面124围绕凸台105的边缘设置，且第一斜面124的倾斜方向为，朝向底板101的外侧方向倾斜设置。底板101尾部的边缘处形成有第二斜面125，第二斜面125同样朝向底板101的外侧方向倾斜设置，且第二斜面125的两端与第一斜面124相互衔接。

如图11所示，当地效螺旋桨301未启动时，气囊102处于未充气状态，此时第一斜面124和第二斜面125与地面之间可形成气囊边槽127，未充气的气囊102可堆放在气囊边槽127中，而不会被底板101压住。气囊边槽127可对气囊102起到保护作用，延长气囊102的使用寿命，且更便于船刚刚启动时对气囊102进行充气。充气后的气囊102截面呈圆形。

由于第一斜面124和第二斜面125为倾斜的斜面，因此气囊102在充气后，会沿着第一斜面124和第二斜面125的倾斜方向朝底板101的外侧倾斜设置，且气囊102的外侧边缘凸出于底板101的外侧边缘。充气后的气囊102会受到来自船体100的压力，而倾斜设置的第一斜面124和第二斜面125可提高气囊102受压后的稳定性，控制气囊102的形状姿态，防止气囊102因受压发生倾倒或大幅度变形，影响整个船体100的稳定性。此外，由于气囊102为软质，气囊102的下部轮廓呈圆弧形，且气囊102向外侧倾斜设置，则更利于气流腔室104内多余的气流溢出时形成稳定的空气层。

下面结合上述对各组成部件的描述，对本发明的地效气垫复合翼船的工作原理及工作流程进行说明。

如图10所示，当启动地效螺旋桨301时，由地效螺旋桨301产生的气流，一部分通过气囊风道126进入气囊102，使气囊102充气并保持压力，形成具有弹性的气流腔室104的侧壁；一部分通过入风口106流入中央导流槽103内，并进一步充满气流腔室104。首先，气囊102充气后会产生向上的升力，将船体100的底板101向上托起；第二，不断流入气流腔室104内的气流会产生气压升力，进一步将船体100的底板101向上托起；第三，随着气流不断进入气流腔室104内，多余的气流将会持续地沿气囊102的下方流出气流腔室104，使气囊102与水面或地面之间形成空气层，此时气囊102与水面或地面之间无直接接触，可减少船在前进时的摩擦阻力。

当船在地面效应的作用下被托起后，船体100脱离地面或水面，此时开启推进螺旋桨303，由推进螺旋桨303产生的气流可推动船体100向前运动。由于地面效应所产生的升力很大，且船体100与水面或地面之间的摩擦力非常小，因此船所受到的阻力被大大减小，大幅度的提高了船只的运行速度，减少了能源消耗。

此外，在船舱200的两侧还设置有船翼304，船在高速行驶的过程中，船翼304能够起到平衡的作用，防止船身大幅度倾斜或摇晃；且船翼304与地面或水面之间也能够形成一定的地面效应，辅助提高对船的升力。

本发明的地效气垫复合翼船利用船体结构产生地面效应，提升船体的升力，减少船体与水面或地面之间的摩擦力，大幅度提高了船的移动速度和载重量，且运行稳定。本发明的地效气垫复合翼船应用范围广，不仅可以在水上驾驶，还可以在陆地、沙漠、沼泽、雪地上快速行驶，能够适应恶劣的路况及气候，且安全可靠。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种地效气垫复合翼船，包括船体和船舱，船舱设置在船体上，其特征在于，

船体包括底板，底板的下表面上形成有中央导流槽，中央导流槽位于底板的中部，底板的底部边缘处环绕设置有弹性侧壁，中央导流槽被围绕在弹性侧壁中间，弹性侧壁与中央导流槽之间形成有气流腔室；

船舱的前部设置有地效螺旋桨，地效螺旋桨位于底板的上方，底板上设置有入风口，入风口的上部连通地效螺旋桨，入风口的下部连通底板下方的中央导流槽，地效螺旋桨可旋转产生气流，经由入风口向中央导流槽及气流腔室内充气，以使船体底部产生地效。

2.如权利要求1所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，弹性侧壁为充气后的气囊。

3.如权利要求1或2所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，弹性侧壁底部的轮廓呈弧形。

4.如权利要求2所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，底板的下表面上形成有凸台，凸台围绕底板的两侧边缘及前部边缘设置，凸台的中间形成中央导流槽。

5.如权利要求4所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，凸台的边缘处形成有第一斜面，底板尾部的边缘处形成有第二斜面，第一斜面与第二斜面均朝向底板的外侧方向倾斜设置，气囊设置在第一斜面和第二斜面处。

6.如权利要求5所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，在第一斜面和第二斜面的下方位置形成有气囊边槽，未充气的气囊可被容纳在气囊边槽中。

7.如权利要求4或5所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，凸台的末端设置有防护平台，防护平台的表面与底板下表面位于同一平面上。

8.如权利要求5或6所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，底板上设置有环形的第三安装块，凸台上设置有第一安装块，底板尾部的下表面上设置有第二安装块，第一安装块和第二安装块共同围成环形结构，环形结构位于第三安装块的环形内部，第一斜面和第二斜面位于第三安装块与环形结构之间，气囊的内圈与第一安装块和第二安装块固定连接，气囊的外圈与第三安装块固定连接，以使气囊固定设置在第一斜面和第二斜面处。

9.如权利要求2或5所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，入风口上设置有气囊风道，气囊上设置有气囊开口，气囊风道的上开口与地效螺旋桨相连通，气囊风道的下开口与气囊开口相连通，地效螺旋桨产生的气流可经由气囊风道对气囊充气。

10.如权利要求9所述的地效气垫复合翼船，其特征在于，入风口的内壁上形成有导入槽，导入槽上设置有导入板，导入板与导入槽之间形成的空腔为气囊风道，导入板与导入槽的上端留有开口，以构成气囊风道的上开口，导入板与导入槽的下端留有开口，以形成气囊风道的下开口。