CN112498327A - 气垫船气流控制提升与推进系统及气垫船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气垫船气流控制提升与推进系统及气垫船。气垫船气流控制提升与推进系统，包括船体，所述船体上设有供气系统，所述供气系统包括驱动设备、及与所述驱动设备连接并为所述船体提供形成支撑气垫及推进用的气流的供气装置，所述船体上设有调节支撑气垫与推进用的气流大小的调节机构。所述控制提升与推进系统通过调节机构来调节形成支撑气垫与推进用的气流的大小，使得气垫船可以根据不同的情况改变支撑气垫和推进用气流的大小，能够快速自由地切换气垫室和推进系统风量比例，对应前进和静止的状态下风量的需要，解决现有的气垫船的气垫固定不变的问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及气垫船技术领域，具体涉及一种气垫船气流控制提升与推进系统及气垫船。
【背景技术】
气垫船是通过压缩空气垫在陆地或水面均可行驶的船只。其原理是：空气被鼓风机压缩进入船体，并被柔性材料制作成的管或“裙”所包围形成空气袋或“集气室”等气封装置限制空气逸出，船体与支撑面之间形成空气垫，并且空气垫所产生的压力将气垫船的船体向上托升并离开所在的表面，这种科学原理被称为表面效应，由于船底的下表面不与支撑面直接接触，大大减小了船底的摩擦力，因此只需较小的能量即可将船只向前移动。船体与支撑面之间形成的空气垫使得气垫船能在粗糙的表面向行驶更平稳、更环保，因为它不会干扰及破坏脆弱的海床，也不会在陆地上留下行驶的尾迹；气垫船可以到达传统汽车和船只无法到达的地方-从陆地到水上再到滩涂及沼泽地；气垫船的宽度比传统船宽，因此它比船更宽敞，更舒适；气垫船行驶在海浪上处(船体与海水中间形成气垫室)而不是在海浪上飞翔，因此与常规船只相比，它能提供更平稳的乘坐感。
但是，现有的气垫船一般都是双发动机驱动，其中一台发动机负责为船底的气垫室供气，另一台发动机负责动力推进，具有双发动机驱动的气垫船虽然载客能力大，气垫船的空间大，但是气垫船的双驱发动机也更耗能。而且，现有的气垫船的气垫层往往是固定不可变的，在遇到一些特殊情况时不能平稳的运行，会对气垫船造成较大的损害。例如，在遇到某些有突刺或尖锐的地形表面时气垫层上的集气室容易被划破，影响气垫船的安全运行。又如，气垫船下部的气囊往往是整个安装，在气垫船运行时如果气囊被划破，气垫船必须要更换整个气囊才能正常运行，非常的不便。
【发明内容】
本发明提供一种气垫船气流控制提升与推进系统，解决现有的气垫船的气垫固定不变的问题，使气垫船的气垫厚度可以改变，很好的平衡了平稳性和速度，可以根据不同的情况来控制气垫船的气流控制提升推进系统，快速自由地切换气垫室和推进系统风量比例，使托升和推进更有效。
为解决上述问题，本发明提供技术方案如下：气垫船气流控制提升与推进系统，包括船体，所述船体上设有供气系统，所述供气系统包括驱动设备、及与所述驱动设备连接并为所述船体提供形成支撑气垫及推进用的气流的供气装置，所述船体上设有调节支撑气垫与推进用的气流大小的调节机构。
所述调节机构包括设于所述船体上的基座、及设于所述基座上的驱动件和与所述驱动件连接的截风板。
所述供气装置包括吸入气流的进气件、及设于所述进气件周侧与所述船体连接的进气管。
所述进气管包括一端用于空气进入的进气口和另一端用于压缩气流排出的排气口，所述进气件设于所述进气口和排气口之间；所述排气口内设有将所述排气口分隔为上气道和下气道的分界部，所述截风板设于所述分界部的侧表面，并由所述驱动件驱动沿所述分界部的侧表面向远离或靠近所述基座的方向移动，以调节进入所述上气道和下气道的进气量。
所述分界部由所述船体起朝所述排气口内与气流排出方向相反的方向倾斜。
本发明还提供一种气垫船，包括上述的气垫船气流控制提升与推进系统。
所述船体下部设有与其封闭连接的船底，环绕所述船底上周侧向外设有与所述船体连接的侧沿，所述侧沿与所述船底之间围设成与所述下气道连通的供气道；所述侧沿上设有多个气孔，所述气孔外侧设有与该气孔连通的气囊。
多个所述气孔环绕所述供气道间隔设置，多个所述气孔外侧均对应设有独立的气囊。
所述气囊的上、下边缘均设有卡扣，所述船底上设有与所述卡扣相适配的卡扣位。
所述船底与所述船体之间设有密封腔，所述密封腔内的所述船底上沿所述船底的长度方向设有多条纵向肋骨，所述船底由闭孔PU板材制成，所述船底外侧表面铺设有玻璃钢铺层，所述玻璃钢铺层外侧设有防水涂层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的气垫船气流控制提升与推进系统，通过调节机构来调节形成支撑气垫与推进用的气流的大小，使得供气系统可以改变为支撑气垫和推进用的气流的大小和比例，即能调节推进和支撑气垫所需气流即风量的大小，对应气垫船前进和静止的状态下不同风量的需要；如气垫船在静止时，可通过调节机构关闭推进用的气流，增加支撑气垫用的气流，形成较厚的支撑气垫，保证支撑船体的悬浮，增加气垫船的平稳性；当气垫船需要加速行驶时，可通过调节机构适当减小支撑气垫用的气流，增加推进用的气流，提高推进速度，解决现有的气垫船的气垫固定不变的问题，使气垫船的气垫厚度可以根据不同的情况改变，快速自由地切换气垫室和推进系统风量比例，来控制气垫船的气流控制提升推进系统，很好的平衡了平稳性和速度，使气垫船的竖直托升和水平推进更有效；
2、本发明的气垫船气流控制提升与推进系统，具体通过调节机构的驱动件驱动截风板在分界部的侧表面向远离或靠近所述基座的方向移动来调节为支撑气垫提供气流通道的下气道和为推进提供气流通道的上气道的气流通道截面的面积，进而改变进入上气道和下气道的气流的大小或者说是风量的大小，这样就实现了支撑气垫和推进用的风量比例的切换，使得气垫船的平稳性和速度有很好的平衡性；
3、本发明的气垫船，通过气垫船气流控制提升与推进系统实现支撑气垫和推进用的气流或者说风量的比例，使得气垫船的平稳性和速度有很好的平衡性；
4、本发明的气垫船，通过环绕供气道的周侧间隔设置的多个气孔，使得气囊充气更快、更平稳；通过在船底与气孔对应设置的多个独立的气囊组成的“裙”状的气垫室，使得气囊在起到限制气流逸出的作用的同时，还便于在气囊损坏或者更换时单独拆卸且不影响周围的气囊，相对于传统气垫船环绕船底设置的大气囊损坏或更换时整个拆卸更加方便；同时气囊上、下边缘设置的卡扣通过与船底的卡扣位相配合，方便气囊的拆卸；
5、本发明的气垫船，船底使用闭孔PU板材制作，其具有低吸水率的特点，以替换传统的吸水率高、质量重的PU发泡材料，避免使用传统的PU发泡材料吸水导致的船体重量增加的问题，也可以避免发泡材料老化的问题；船底设置的多条纵向肋骨，确保船体有足够的刚性，避免船体被轻易损坏；船底与船体间的密封腔是中空的，可以增加气垫船的浮力。
【附图说明】
图1为本发明实施例的气垫船的左侧透视结构图。
图2为本发明实施例的气垫船的拆去一半进气管的气流流动示意图。
图3为图2中的局部结构M的截风板靠近基座移动时的放大图。
图4为图2中的局部结构M的截风板远离基座移动时的放大图。
图5为图2中的局部结构M的另一种实施结构放大图。
图6为本发明实施例的气孔设置结构左视图。
图7为本发明实施例气垫船的俯视图。
图8为图1中沿截面线A-A的剖面图。
图9为本发明实施例的气垫船的后视图。
图10为本发明实施例的气孔设置结构后视图。
图11为图7中沿截面线B-B的剖面图。
图12为图7中沿截面线C-C的剖面图。
图13为本发明实施例的船底与玻璃钢层及防水涂层的层间结构截面图。
图14为本发明气囊的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。此外，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：请参阅附图1至附图14，本实施例提供一种气垫船，包括气垫船气流控制提升与推进系统，所述气垫船气流控制提升与推进系统包括船体1，所述船体1上设有供气系统2，所述供气系统2包括驱动设备21、及与所述驱动设备21连接并为所述船体1提供形成支撑气垫及推进用的气流的供气装置22，所述船体1上设有调节形成支撑气垫与推进用的气流大小的调节机构23，通过调节机构来调节形成支撑气垫与推进用的气流的大小，使得供气系统可以改变为支撑气垫和推进用的气流的大小和比例，即能调节推进和支撑气垫所需气流的大小即风量的大小，对应气垫船前进和静止的状态下不同风量的需要；如气垫船在静止时，可通过调节机构关闭推进用的气流，增加支撑气垫用的气流，改变支撑气垫的厚度，形成较厚的支撑气垫，保证支撑船体的悬浮，增加气垫船的平稳性；当气垫船需要加速行驶时，可通过调节机构适当减小支撑气垫用的气流，增加推进用的气流，提高推进速度。所述驱动设备21可以是柴油机或燃气轮机，在本实施例中，所述驱动设备采用型号为TORNADO HC-100的V8发动机，V8发动机功率大、体积小、重量轻，能为气垫船的船体甲板提供优异的空间和更大的载客能力。
所述调节机构23包括设于所述船体1上的基座231、及设于所述基座231上的驱动件232和与所述驱动件232连接的截风板233，所述基座为所述驱动件的活动提供支撑部。如附图3所示，分界部222c的侧表面包括靠近上气道的外侧表面和靠近下气道的内侧表面，所述调节结构23的基座231和驱动件232位于分界部靠近上风道的外侧表面的一侧，截风板设于分界部靠近下风道的一侧的内侧表面，驱动件232的一端与基座231铰接，驱动件232的另一端与截风板233铰接，驱动件驱动截风板沿分界部与靠近下风道的内侧表面向靠近或远离所述基座的方向移动。截风板铰接部以下的部分的面积大于大于铰接部以上部分的面积，使截风板下部受到的气流的作用力大于上部受到的作用力，以防止截风板上部受到的气流的作用力大于下部受到的气流的作用力进而使截风板以铰接部为圆心逆时针向上翻转。由于截风板受到排气口222b中排出气流的作用，截风板是紧贴在分界部靠近下风道的内侧表面上向靠近或远离基座的方向移动。在本实施例中，截风板是矩形板，由于宽度一致，因此在附图3或附图4中只能看到截风板位于铰接部以下的长度大于铰接部以上的长度。所述驱动件为油缸或者液压缸，在本实施例中为油缸，油缸的可伸缩端与截风板连接，通过可伸缩端的伸、缩实现驱动截风板沿分界部的内侧表面向远离或靠近所述基座的方向移动。如附图4所示，当驱动件的伸缩端驱动截风板沿分界部靠近下风道的内侧表面向远离所述基座的方向移动时，增大下风道的拦截气流的面积，使气流更多的向下风道内涌入，为形成厚度更厚的支撑气垫提供充足的气流。当支撑气垫不需要维持该厚度时，驱动件驱动截风板沿分界部靠近下风道的内侧表面向靠近基座的方向移动，这样上风道能够通过气流的横截面积就增大，使得上风道内的气流增大，即增加推进用的气流驱动气垫船向前行进，截风板最终在驱动件伸缩端的驱动下回到如附图3中所示的状态。
当然，所述驱动结构23也可以使所述驱动件232的一端与基座231固定连接，这样就使油缸的伸缩套筒的位置固定，则所述驱动件232的另一端即伸缩端的运动方向也被限定，只能沿与伸缩套筒的长度方向伸出或者收回油缸的伸缩套筒内。所述驱动件232的另一端与截风板固定连接，截风板远离下风道的一面与分界部靠近下风道的内侧面紧贴。如附图5所示，为了更好的连接分界部与截风板，分界部222c上设有限定截风板233移动轨迹的导向槽222c1，以便在驱动件的可伸缩端的带动下限定截风板在导向槽222c1内向靠近或与远离基座的方向移动，进而改变上气道或下气道的截面积，调节进入上气道和下气道内的气流的大小或比例。
具体的，如附图1和附图2所示，所述供气装置22包括吸入气流的进气件221、及设于所述进气件221周侧与所述船体1连接的进气管222，在本实施例中，进气管222与船体可拆卸连接，且每个进气管都由另两个半圆弧体拼接而成。所述进气件用于将外部环境中的空气压入进气管内，进气管用于气流的收集；所述进气管222包括一端用于空气进入的进气口222a和另一端用于压缩气流排出的排气口222b，所述进气件221设于所述进气口222a和排气口222b之间，空气经进气口被进气件压缩成气流经排气口部分排出。所述排气口222b内的所述船体1上设有将所述排气口222b分隔为上气道222d和下气道222e的分界部222c；截风板233设于所述分界部222c的侧表面，并由所述驱动件232驱动所述截风板233沿所述分界部222c的侧表面向远离或靠近所述基座的方向移动，以调节所述上气道222d和下气道222e的进气量。所述下气道222d与供气道11连通，以便为供气道提供气流，以便调节形成支撑气垫和气垫船推进用的气流的大小和比例。所述进气件221可以是风扇或者螺旋桨，在本实施例中进气件为两个平行设置的螺旋桨，且每个螺旋桨通过传动带或者传动链条与V8发动机连接。当然，进气管222也可以设置成与船体1可拆卸连接。
如附图1所示，所述分界部222c由所述船体1起朝所述排气口222b内与气流排出方向相反的方向倾斜，分界部便于将进气管内的气流分开并使气流流畅的进入上气道和下气道。分界部不与所述进气件221接触，以便进气件能够正常转动。
如附图1、附图6和附图10所示，所述船体1下部设有与其封闭连接的船底3，环绕所述船底3上周侧向外设有与所述船体1连接的侧沿32，所述侧沿32与所述船底3之间围设成与所述下气道222e连通的供气道11，供气道11使得由下气道222e输送来的气流均匀的分布于船体的下部，以便为气囊快速稳定的充气，避免出现气囊一端快速充气另一端要很久才充满的现象。所述侧沿32上设有多个气孔31，多个所述气孔31外侧设有与该气孔31连通的气囊33，多个气孔使得气囊充气更快、更平稳。
多个所述气孔31环绕所述供气道11间隔设置，以便由下气道222e输送来的气流能够经各个气孔均匀的向外测得气囊排出。且沿所述船体1长度方向设置的所述气孔31直径大于沿所述船体1宽度方向设置的所述气孔31的直径，以便供气系统先为船体长度方向两侧的气囊先充好气，使气垫船悬浮。多个所述气孔31外侧均对应设有独立的气囊33，通过在船底与气孔对应设置的多个独立的气囊组成的“裙”状的气垫室，使得气囊在起到限制气流逸出的作用的同时，还便于在气囊损坏或者更换时单独拆卸且不影响周围的气囊，相对于传统气垫船环绕船底设置的大气囊损坏或更换时整个拆卸更加方便。
如附图14所示，所述气囊33的上、下边缘均设有卡扣33a，所述船底3上设有与所述卡扣33a相适配的卡扣位12，同时气囊上、下边缘设置的卡扣通过与船底的卡扣位相配合，使得气囊33既能够牢固的安装于船底3上，又方便气囊在损坏或者更换时拆卸。
所述船底3与所述船体1之间设有中空的密封腔34，以增加气垫船的浮力。所述密封腔34内的所述船底3沿所述船底的长度方向设有多条纵向肋骨35，纵向肋骨35由不锈钢材料制成，用于使船体有足够的刚性，避免船体被轻易损坏。所述船底3由闭孔PU板材制成，闭孔PU板材具有低吸水率的特点，以替换传统的吸水率高、质量重的PU发泡材料，避免使用传统的PU发泡材料吸水导致的船体重量增加的问题，也可以避免发泡材料老化的问题。如附图13所示，所述船底3外侧表面铺设有玻璃钢铺层36，以增加船底的刚性，所述玻璃钢铺层36外侧设有防水涂层37，提高船底的防水性能。
本实施例的气垫船，通过调节机构来调节支撑气垫与推进用的气流的大小，使得供气系统可以改变为支撑气垫和推进用的气流的大小和比例，即能调节推进和支撑气垫所需气流即风量的大小，对应气垫船前进和静止的状态下不同风量的需要；如气垫船在静止时，可通过调节机构关闭或减小推进用的气流，增加支撑气垫用的气流，形成较厚的支撑气垫，保证支撑船体的悬浮，增加气垫船的平稳性；当气垫船需要加速行驶时，在保证气垫船可正常行驶的气垫厚度的情况下，可通过调节机构适当减小支撑气垫用的气流，增加推进用的气流，提高推进速度。
具体的，调节机构通过驱动件驱动截风板在分界部内侧表面上向远离或靠近所述基座的方向移动来调节为支撑气垫提供气流通道的下气道的截面的面积，下气道截面面积增加能够拦截更大的气流进入下气道，进而增大进入下气道的气流的或者说是风量，这样就实现了支撑气垫气流的增大，提高了支撑气垫的厚度，使得气垫船能够平稳的前行，避免受到下部物体的阻碍或者损害。调节机构通过驱动件的伸缩端驱动截风板沿分界部内侧表面向靠近所述基座的方向移动，来调节气垫船推进用的上气道的截面的面积，即增大上气道的截面面积，上气道增加的截面面积能够使更大的气流进入上气道，增大进入上气道的气流或者说风量，这样就实现了推进气流的增大，使得气垫船能够快速向前行进。调节机构通过驱动截风板沿分界部内侧表面向远离所述基座的方向移动来调节气垫船形成支撑气垫用的下气道的截面面积，即增大下气道的截面面积，减少上气道的截面面积，下气道增加的截面面积能够拦截更大的气流进入下气道，进而增大进入下气道的气流或者说风量，这样就实现了形成支撑气垫用的气流的增大，加厚了支撑气垫，使得气垫船能够平稳的向前行进，避免被尖锐物体划破。调节机构实现了支撑气垫和推进用的风量比例的切换，使得气垫船的平稳性和速度有很好的平衡性；通过环绕供气道的周侧间隔设置的多个气孔，使得气囊充气更快、更平稳。
本实施例的气垫船通过在船底与气孔对应设置的多个独立的气囊组成的“裙”状的气垫室，使得气囊在起到限制气流逸出的作用的同时，还便于在气囊损坏或者更换时单独拆卸且不影响周围的气囊，相对于传统气垫船环绕船底设置的大气囊损坏或更换时整个拆卸更加方便；同时气囊上、下边缘设置的卡扣通过与船底的卡扣位相配合，方便气囊的拆卸；船底实用闭孔PU板材制作，其具有低吸水率的特点，以替换传统的吸水率高、质量重的PU发泡材料，避免使用传统的PU发泡材料吸水导致的船体重量增加的问题，也可以避免发泡材料老化的问题；通过船底设置的多条纵向肋骨，确保船体有足够的刚性，避免船体被轻易损坏；船底与船体间的密封腔是中空的，可以增加气垫船的浮力。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.气垫船气流控制提升与推进系统，包括船体(1)，所述船体(1)上设有供气系统(2)，其特征在于：所述供气系统(2)包括驱动设备(21)、及与所述驱动设备(21)连接并为所述船体(1)提供形成支撑气垫和推进用的气流的供气装置(22)，所述船体(1)上设有调节形成支撑气垫与推进用的气流大小的调节机构(23)。
2.根据权利要求1所述的气垫船气流控制提升与推进系统，其特征在于：所述调节机构(23)包括设于所述船体(1)上的基座(231)、及设于所述基座(231)上的驱动件(232)和与所述驱动件(232)连接的截风板(233)。
3.根据权利要求2所述的气垫船气流控制提升与推进系统，其特征在于：所述供气装置(22)包括吸入气流的进气件(221)、及设于所述进气件(221)周侧且与所述船体(1)连接的进气管(222)。
4.根据权利要求3所述的气垫船气流控制提升与推进系统，其特征在于：所述进气管(222)包括一端用于空气进入的进气口(222a)和另一端用于压缩气流排出的排气口(222b)，所述进气件(221)设于所述进气口(222a)和排气口(222b)之间；所述排气口(222b)内的所述船体(1)上设有将所述排气口(222b)分隔为上气道(222d)和下气道(222e)的分界部(222c)；所述截风板(233)设于所述分界部(222c)的侧表面，并由所述驱动件(232)驱动沿所述分界部(222c)的侧表面向远离或靠近所述基座(231)的方向移动，以调节进入所述上气道(222d)和下气道(222e)的进气量。
5.根据权利要求4所述的气垫船气流控制提升与推进系统，其特征在于：所述分界部(222c)由所述船体(1)起朝所述排气口(222b)内与气流排出方向相反的方向倾斜。
6.气垫船，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的气垫船气流控制提升与推进系统。
7.根据权利要求6所述的气垫船，其特征在于：所述船体(1)下部设有与其封闭连接的船底(3)，环绕所述船底(3)上周侧向外设有与所述船体(1)连接的侧沿(32)，所述测沿(32)与所述船底(3)之间围设成与所述下气道(222e)连通的供气道(11)；所述侧沿(32)上设有多个气孔(31)，所述气孔(31)外侧设有与所述气孔(31)连通的气囊(33)。
8.根据权利要求7所述的气垫船，其特征在于：多个所述气孔(31)环绕所述供气道(11)间隔设置，多个所述气孔(31)外侧均对应设有独立的气囊(33)。
9.根据权利要求8所述的气垫船，其特征在于：所述气囊(33)的上、下边缘均设有卡扣(33a)，所述船底(3)上设有与所述卡扣(33a)相适配的卡扣位(12)。
10.根据权利要求7所述的气垫船，其特征在于：所述船底(3)与所述船体(1)之间设有密封腔(34)，所述密封腔(34)内的所述船底(3)上沿所述船底(3)的长度方向设有多条纵向肋骨(35)，所述船底(3)由闭孔PU板材制成，所述船底(3)外侧表面铺设有玻璃钢铺层(36)，所述玻璃钢铺层(36)外侧设有防水涂层(37)。
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