CN109878493B - 气垫船 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气垫船，涉及船舶设备技术领域，它包括底部尾部和两侧外侧设有柔性围裙或刚性侧壁的船体，所述船体的底部首部横向装有前排推进器，该前排推进器具有叶轮盖罩，该叶轮盖罩内设有叶轮，在船首部的船底倾斜设有一迎浪曲板，该迎浪曲板其顶端与所述船体前端铰接，其底端与所述前排推进器的叶轮盖罩的前侧固定连接，所述前排推进器的叶轮盖罩的后侧通过弹簧与升降气缸连接，该升降气缸其一端铰接在所述船底部，与现有技术相比，本发明的气垫船效率高，柔性围裙损坏也能在陆地行驶。

Description

气垫船

技术领域

本发明涉及船舶设备技术领域，尤其是一种气垫船。

背景技术

气垫船，是指一种利用表面效应原理，依靠高于大气压的空气在船体与水面或地面间形成气垫，使船体全部或部分脱离水面或底面航行的高速船舶。按产生气垫的方式,可分为全垫升气垫船和侧壁式气垫船两种。气垫船上装有鼓风机和轻型柴油机或燃气轮机等产生气垫和驱动船舶前进的动力装置，并有空气螺旋桨或水螺旋桨、喷水推进器等推进器。由鼓风机产生的高压空气，通过管道送入由船底周围的柔性围裙或刚性侧壁构成的气垫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，柔性围裙或刚性侧壁限制高压空气溢出。气垫船的航行阻力很小，可使航速高达60〜80km/h。目前，多用作髙速客船、交通艇、货船和渡船，尤其适合在内河急流、险滩和沼泽地使用。全垫升气垫船可以在水上、冰雪上航行，也可在海滩等界面登陆，侧壁式气垫船由于其侧壁大多数为刚性侧壁，且使用水螺旋桨推进，因此不具备登陆性能。全垫升气垫船虽然可登陆，但其船底周围的柔性围裙用在军事目标抢滩登录时，柔性围裙极易受炮火的损坏，围裙一旦受损，高压空气外泄，气垫船即可不能行驶，而且更换困难，修复时间长。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种效率高、柔性围裙损坏也能在陆地行驶的气垫船。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括底部尾部和两侧外侧设有柔性围裙或刚性侧壁的船体，所述船体的底部首部横向装有前排推进器，该前排推进器具有叶轮盖罩，该叶轮盖罩内设有叶轮，在船首部的船底倾斜设有一迎浪曲板，该迎浪曲板其顶端与所述船体前端铰接，其底端与所述前排推进器的叶轮盖罩的前侧固定连接，所述前排推进器的叶轮盖罩的后侧通过弹簧与升降气缸连接，该升降气缸其一端铰接在所述船底部。

上述技术方案中，更具体的方案还可以是：所述前排推进器具有的所述叶轮罩盖为两端横截面为弧状开口的叶轮罩盖，在该叶轮罩盖内沿长度方向固定设置有一空心轴，该空心轴的两端从所述叶轮罩盖的弧状开口伸出并伸出气垫室的侧壁后分别连接用于控制旋转角度的齿轮；所述空心轴置于所述叶轮罩盖内的段壁上设有配气孔，所述空心轴的两端头分别与压缩空气输入管连通；在所述空心轴外间隙套接有所述叶轮的叶轮轴，该叶轮的叶轮轴于所述叶轮罩盖内的段设有多片叶片；所述叶轮轴的两端从所述叶轮罩盖的弧状开口及所述气垫室侧壁伸出并分别与驱动装置连接；所述叶轮轴设有叶片的段壁上设有多个吹气孔；紧贴所述叶轮叶片外侧分别固定有中部具有通孔的圆形盖板，该圆形盖板直径等于叶片旋转时形成的圆形运动轨迹的直径；所述叶片的前端设置有胶条，所述叶片前端与所述叶轮罩盖内壁的垂直距离约等于0毫米。

进一步的：所述空心轴壁上的配气孔为宽长条形孔，沿长度方向呈一排间隔设置有多个，所述配气孔设置在所述空心轴下方按叶轮轴运行方向偏前的区域；所述叶轮轴壁上的吹气孔为窄长条形孔，沿长度方向呈多排均匀间隔设置有多个；其中，所述叶轮轴上的叶片后端的叶根厚度大于所述宽长条形孔的宽度。

进一步的：所述叶轮轴轴向间隔焊接有多块圆环状隔板，所述圆环状隔板的外边缘与所述叶轮叶片的外边缘平齐，每块所述圆环状隔板由与所述叶片个数相对应的板块组成，所述板块形状与所述叶片与相邻叶片之间形成的腔室的横截面的形状相适应，所述板块的两侧与所述叶片焊接。

进一步的：在所述船体的底部于所述柔性围裙或刚性侧壁围成的气垫室内的中后部横向装有后排推进器；所述后排推进器具有后排空心轴，该后排空心轴的两端分别连接用于控制旋转角度的齿轮及轴承，轴承上连接升降气缸，气缸另一端与船底铰接；所述后排空心轴中段壁上设有配气孔，所述后排空心轴的两端头分别与压缩空气输入管连通；在所述后排空心轴外间隙套接有后排叶轮的后排叶轮轴，该后排叶轮轴的中段设有多片叶片；所述后排叶轮轴的两端分别与驱动装置连接；所述后排叶轮轴设有叶片的段壁上设有多个吹气孔；紧贴所述叶片外侧分别固定有中部具有通孔的圆形盖板，该圆形盖板直径等于叶片旋转时形成的圆形运动轨迹的直径；所述后排空心轴壁上的配气孔为宽长条形孔，沿长度方向呈一排间隔设置有多个，所述配气孔设置在所述后排空心轴下方按后排叶轮轴运行方向偏前的区域；所述后排叶轮轴壁上的吹气孔为窄长条形孔，沿长度方向呈多排均匀间隔设置有多个；其中，所述后排叶轮轴上的叶片后端的叶根厚度大于所述宽长条形孔的宽度；所述后排叶轮轴轴向间隔焊接有多块圆环状隔板，所述圆环状隔板的外边缘与所述后排叶轮叶片的外边缘平齐，每块所述圆环状隔板由与所述叶片个数相对应的板块组成，所述板块形状与所述叶片与相邻叶片之间形成的腔室的横截面的形状相适应，所述板块的两侧与所述叶片焊接。

进一步的：所述叶轮的叶片以其叶轮轴为中心向外辐射伸展且呈逆时针方向弯曲的状态设置或呈直板状设置。

进一步的：所述前排推进器有两个，并排横向设置，此两个推进器的空心轴联接；装在船体后部的所述后排推进器有两个，并排横向设置，此两个推进器的空心轴联接；前部两个推进器与后部两个后排推进器通过一驱动轴驱动；前后部所述推进器由离合器控制转向。

进一步的：在所述船体的底部于所述柔性围裙或刚性侧壁围成的气垫室内的中后部装有舵轮。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、由于气垫船与推进器铰接及弹簧连接，前排推进器可随波浪起伏，减少波浪阻力；且前排采用的推进器具有叶轮、叶轮盖罩和迎浪曲板，作为首气封使用，从而可使气垫船取消首部围裙而变得更加耐用；将推进器设置在船或艇的首部时，叶片把前方的波浪向下再向后推出，消除了波浪对船首的冲击，大幅度较少了阻力；向后吹的空气气垫室内产生气垫，减少阻力。

2、由于叶轮上部被盖在叶轮罩内，通过吹气使得在叶轮罩盖内的叶片与叶片之间存在空气室，且空气不会在叶片与相邻叶片之间的空间内大量流失，当叶片入水时，水将叶片与叶片之间的空气压缩存储到叶片后部之间构成的凹槽内，当叶片向后推水时，存储的压缩空气与从空心轴吹出的压缩空气同时向后吹水，达到将叶片入水的部分能量转化为推水的动能的目的，使压缩空气的能量得到较好利用；选用空心轴作为压缩空气输送通道，且压缩空气可从空心轴两端输入，使空心轴配送出去的压缩气体在同一方向上风量一样大；当前排推进器的叶片入水产生的反作用力可抬升船首，具有抗埋首作用；叶片在下方向后推水做功，消除了水流的旋转扰动功耗，所以效率高。

3、由于叶片准备出水前其间的水流被压缩空气吹走，使叶片提前处于空气中，消除了向上的扬水阻力，又因为叶片转至上方处于叶轮罩盖形成的空气室或气垫室中，叶片没有水的阻力，可以提高转速，增大推力。

4、由于采用升降气缸与推进器连接，用活塞升降叶轮并调节转速主动让浪，进一步减少阻力和颠簸。

4、本发明所采用的前排推进器强度大，可抢滩登陆，在陆地上行驶，围裙被炮火损坏、气垫消失，由推进器叶轮充当车轮，可继续在陆地上行驶。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（去掉一侧柔性围裙）。

图2是图1的俯视图。

图3是本前排叶轮轴的结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图3的B-B剖视图。

图6是图4的C处放大图。

图7是图4的D处放大图。

图8是图3的E-E剖视图。

图9是推进器在水里运行与水的示意图。

视图中，各序号名称如下：

叶轮罩盖1；空心轴2；齿轮3；配气孔4；压缩空气输入管5；叶轮轴6；封闭段6-1；叶片7-1；叶片7-2；叶片7-3；叶片7-4；胶条8；链轮9；吹气孔10；水润滑轴承11；圆形盖板12；圆环状隔板13；板块13-1；板块13-2；板块13-3；板块13-4；船体14；气垫室15；柔性围裙16；迎浪曲板17，前排推进器18；弹簧19；升降气缸20；后排推进器21；

具体实施方式

以下结合附图实例，对本发明作进一步详述：

如图1-图8所示的本发明，包括底部尾部及两侧外侧设有柔性围裙16的船体14，船体14的船首底部横向装有两个前排推进器18，此两个推进器的空心轴联接；该前排推进器具有叶轮盖罩1，该叶轮盖罩内设有叶轮，在船首部的船底倾斜设有一迎浪曲板17，该迎浪曲板其顶端与船体14前端铰接，其底端与前排推进器18的叶轮盖罩1的前侧固定连接，前排推进器18的叶轮盖罩的后侧通过弹簧19与升降气缸20连接，该升降气缸其一端铰接在船体14底部；气垫室15中后部横向装有两个后排推进器21；前排推进器具有一个两端横截面为弧状开口的叶轮罩盖1，在该叶轮罩盖内沿长度方向固定设置有一空心轴2，该空心轴的两端从叶轮罩盖1的弧状开口伸出并分别接用于控制旋转角度的齿轮3，方便调整空心轴的角度，以达到最佳的吹水提前角；空心轴2置于叶轮罩盖1内的段壁上设有多个宽长条方形的配气孔4，这些配气孔沿轴长度方向呈一排设置，设置在空心轴下方按叶轮轴运行方向偏前的区域；空心轴2的两端头分别与压缩空气输入管5连通；在空心轴2外间隙套接有叶轮的叶轮轴6，叶轮轴6相对空心轴2转动；叶轮轴6于叶轮罩盖1内的段设有4片叶片7-1、7-2、7-3、7-4，这四片叶片两两相对设置，它们之间的夹角相等，这些叶片以其叶轮轴6为中心向外辐射伸展且叶片呈逆时针方向弯曲的状态设置，使叶片入水角度小，阻力小；四片叶片的前端分别设置有胶条8，旋转至叶轮罩盖1内的叶片前端与叶轮罩盖1内壁的垂直距离约等于0毫米，如此设置是为了叶片在旋转的过程中，叶片上的胶条与叶轮罩盖内壁刚好密封，可封住叶片与叶片及叶轮盖罩之间形成的空气室内的空气，保证叶片能在叶轮罩盖内的空气室状态中旋转，可消除叶片对水的转动阻力，并减少压缩空气的动力损耗；叶轮轴6的两端从叶轮罩盖1的弧状开口伸出并分别通过轴承与链轮9连接，由链轮带动叶轮轴转动；叶轮轴6设有叶片的段壁上设有多个窄长条形的吹气孔10，这些吹气孔沿叶轮轴长度方向呈多排间隔设置，其中，叶轮轴上的叶片后端的叶根厚度大于所述宽长条形孔的宽度；紧贴叶轮叶片两侧外侧分别固定有中部具有通孔的圆形盖板12，圆形盖板12直径等于叶片旋转时形成的圆形运动轨迹的直径；叶轮轴6轴向间隔焊接有三块圆环状隔板13，圆环状隔板13的外边缘与叶片的外边缘平齐，每块圆环状隔板13由四块板块13-1、13-2、13-3、13-4组成，这些板块的形状与叶片和相邻叶片之间形成的腔室的横截面的形状相适应，每个板块的两侧与各自两侧的叶片焊接，如此设置，可防止大件或细长异物进入叶轮内，损坏叶轮，同时也能增大叶轮的强度；后排推进器无叶轮盖罩，其它结构均与前排推进器相同。

上述叶片的形状也可以为直板状，也可以为顺时针方向弯曲的状态设置。

工作原理：如图9所示，气垫船准备运行时，动力装置从左右链轮输入带动叶轮轴转动，同时风机通过压缩空气输入管从空心轴两端向空心轴输入压缩空气，船体上升，推进器处于下方的叶片向后推水产生推力，在船体加速起滑时，迎浪曲板下部浸于水面下，阻挡叶片与叶片空腔内的留存气体向船首泄漏，前方叶片入水产生向上的反作用力帮助抬升船头加快起滑，同时叶片旋转入水后将刚入水叶片与其相邻的已入水叶片之间的吹水后存留的空气压入叶片后部形成的空腔内，随着叶片入水的深度，空气继续被压入叶片前侧后部的空腔内，随着叶片的转动，叶片后部的空腔也在转动，叶片入水过程消耗的能量一大部分被存储在其压缩的空气中；当叶片转至叶轮轴正下方向后推水时，其前侧的空腔刚好对应于空心轴上的配气孔，此时来自风机的压缩空气从配气孔内吹出经叶轮轴吹气孔吹进空腔内，与空腔内的压缩空气同时向船运行方向的后侧下方吹水，压缩空气的能量释放到水中，与叶片向后推水，合力推动船体前进，此时该叶片面上的水大部分被吹走，叶片由下向上出水时，大大减少了扬水阻力；叶片旋转入上部叶轮盖罩内，叶片前端的胶条与叶轮盖罩内壁气密，叶片仅带着其空腔内存留的空气转入前方，重复入水过程；在叶轮盖罩内，叶片没有水的阻力，最大限度的提高了效率。气垫船加速，前方的气流在迎浪曲板冲压作用下压力升高，加上叶片旋转对前方水、气的吸拉作用，迎浪曲板下端提前产生空气通道，空气压入叶片之间的空腔内，被叶轮带入气垫室内，减少气垫船起滑的气封推水及气塞产生的阻力，所以比较容易起飞进入垫升状态运行。运行中，弹簧和迎浪曲板上端铰接使整个推进器能随波浪起伏而被动让浪，还可以根据船速和风浪情况，用活塞升降叶轮并调节转速主动让浪，进一步减少阻力和颠簸。当船速更高时，前方空气从叶片底部冲入气垫室中，气垫船起飞后，可断开动力输入（推动力由后排推进器提供），叶轮悬停，此时空心轴配气孔刚好对着叶轮轴的封闭段位置，叶轮不吹气，推进器仅当充当首气封作用。

船尾的后排推进器，工作原理与船首前排推进器的工作原理基本相同。吹水后的空气留在气垫室中，叶轮上方空气充足，从而省去叶轮罩盖。

在实际应用中时，可根据船速以及两栖要求，可单独设置前排推进器，后排使用舵轮；也可以同时使用前排推进器和后排推进器。

Claims (8)

1.一种气垫船，包括底部尾部和两侧外侧设有柔性围裙或刚性侧壁的船体，其特征在于：所述船体的底部首部横向装有前排推进器，该前排推进器具有叶轮罩盖，该叶轮罩盖内设有叶轮，在船首部的船底倾斜设有一迎浪曲板，该迎浪曲板其顶端与所述船体前端铰接，其底端与所述前排推进器的叶轮罩盖的前侧固定连接，所述前排推进器的叶轮罩盖的后侧通过弹簧与升降气缸连接，该升降气缸其一端铰接在所述船底部；所述前排推进器具有的所述叶轮罩盖为两端横截面为弧状开口的叶轮罩盖，在该叶轮罩盖内沿长度方向固定设置有一空心轴，该空心轴的两端从所述叶轮罩盖的弧状开口伸出并伸出气垫室的侧壁后分别连接用于控制旋转角度的齿轮；所述空心轴置于所述叶轮罩盖内的段壁上设有配气孔，所述空心轴的两端头分别与压缩空气输入管连通；在所述空心轴外间隙套接有所述叶轮的叶轮轴，该叶轮的叶轮轴于所述叶轮罩盖内的段设有多片叶片；所述叶轮轴的两端从所述叶轮罩盖的弧状开口及所述气垫室侧壁伸出并分别与驱动装置连接；所述叶轮轴设有叶片的段壁上设有多个吹气孔；紧贴所述叶轮叶片外侧分别固定有中部具有通孔的圆形盖板，该圆形盖板直径等于叶片旋转时形成的圆形运动轨迹的直径；所述叶片的前端设置有胶条。

2.根据权利要求1所述的气垫船，其特征在于：所述空心轴壁上的配气孔为宽长条形孔，沿长度方向呈一排间隔设置有多个，所述配气孔设置在所述空心轴下方按叶轮轴运行方向偏前的区域；所述叶轮轴壁上的吹气孔为窄长条形孔，沿长度方向呈多排均匀间隔设置有多个；其中，所述叶轮轴上的叶片后端的叶根厚度大于所述宽长条形孔的宽度。

3.根据权利要求2所述的气垫船，其特征在于：所述叶轮轴轴向间隔焊接有多块圆环状隔板，所述圆环状隔板的外边缘与所述叶轮叶片的外边缘平齐，每块所述圆环状隔板由与所述叶片个数相对应的板块组成，所述板块形状与所述叶片与相邻叶片之间形成的腔室的横截面的形状相适应，所述板块的两侧与所述叶片焊接。

4.根据权利要求3所述的气垫船，其特征在于：在所述船体的底部于所述柔性围裙或刚性侧壁围成的气垫室内的中后部横向装有后排推进器；所述后排推进器具有后排空心轴，该后排空心轴的两端分别连接用于控制旋转角度的齿轮及轴承，轴承上连接升降气缸，气缸另一端与船底铰接；所述后排空心轴中段壁上设有配气孔，所述后排空心轴的两端头分别与压缩空气输入管连通；在所述后排空心轴外间隙套接有后排叶轮的后排叶轮轴，该后排叶轮轴的中段设有多片叶片；所述后排叶轮轴的两端分别与驱动装置连接；所述后排叶轮轴设有叶片的段壁上设有多个吹气孔；紧贴所述叶片外侧分别固定有中部具有通孔的圆形盖板，该圆形盖板直径等于叶片旋转时形成的圆形运动轨迹的直径；所述后排空心轴壁上的配气孔为宽长条形孔，沿长度方向呈一排间隔设置有多个，所述配气孔设置在所述后排空心轴下方按后排叶轮轴运行方向偏前的区域；所述后排叶轮轴壁上的吹气孔为窄长条形孔，沿长度方向呈多排均匀间隔设置有多个；其中，所述后排叶轮轴上的叶片后端的叶根厚度大于所述宽长条形孔的宽度；所述后排叶轮轴轴向间隔焊接有多块圆环状隔板，所述圆环状隔板的外边缘与所述后排叶轮叶片的外边缘平齐，每块所述圆环状隔板由与所述叶片个数相对应的板块组成，所述板块形状与所述叶片与相邻叶片之间形成的腔室的横截面的形状相适应，所述板块的两侧与所述叶片焊接。

5.根据权利要求3所述的气垫船，其特征在于：所述叶轮的叶片以其叶轮轴为中心向外辐射伸展且呈逆时针方向弯曲的状态设置或呈直板状设置。

6.根据权利要求4所述的气垫船，其特征在于：所述叶轮的叶片以其叶轮轴为中心向外辐射伸展且呈逆时针方向弯曲的状态设置或呈直板状设置。

7.根据权利要求4所述的气垫船，其特征在于：所述前排推进器有两个，并排横向设置，此两个推进器的空心轴联接；装在船体后部的所述后排推进器有两个，并排横向设置，此两个推进器的空心轴联接；前部两个推进器与后部两个后排推进器通过一驱动轴驱动；前后部所述推进器由离合器控制转向。

8.根据权利要求3所述的气垫船，其特征在于：在所述船体的底部于所述柔性围裙或刚性侧壁围成的气垫室内的中后部横向装有舵轮。

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