CN1145318A - 气垫刚性气封装置 - Google Patents

Abstract

本发明气垫刚性气封装置是供侧壁或双体气垫船形成气垫的首、尾气封装置；它用以取代目前这类船舶使用的易损的柔性围裙。本发明采用一特殊的船首疏整船舶迎面的波浪，再以刚性的并能调整操控的首气封曲板和尾气封滑板作为气封形成气垫；借操控此首、尾气封板还可使船舶达到和保持理想的航态。本发明可用于侧壁/双体气垫船、双体船、槽道型滑行船供达到和保持航态以降低阻力和适应海况以能平稳航行。

Description

气垫刚性气封装置

本发明气垫刚性气封装置发明的目的是作为气垫船首、尾气封之用，以取代目前气垫船的柔性围裙以及/或一般的尾部用船底作为滑行面的滑板式尾气封；它特别适合于在湖泊、水库、内河或其他较小波浪的航域航驶的中、小型侧壁式或双体式气垫船上用以作为首尾气封以形成气垫；对于大、中型气垫船则在增加对首尾气封装置的操纵控制系统后亦可用于具一定海况下的海上航运。

目前的气垫船都采用柔性围裙作为形成气垫的气封装置。柔性围裙是由织造物加涂橡胶或塑料作为围裙材料，在其接触水面处受水流——特别是含泥沙量大水流的冲刷易于磨损，和船体刚性固接处亦易于撕裂。世界上即使是设计成熟以优良材质制作的柔性围裙，其修补期都远远短于船体结构或其他常规船舶附件的使用寿命和大修期。为了修补围裙船舶必需上排或进坞。故柔性围裙是气垫船的一大缺陷，不但增加船舶的维护费用，而且降低船舶的出航率，影响船舶营运收入。

本发明气垫刚性气封装置，主要由钢或硬铝合金或其他硬质耐磨的材料制成，其下沿和水接触处更能承耐水的冲刷和含泥沙水流的磨耗，它能具有和主船体结构或其他船舶附件同等长期的使用寿命，故能减少维护费用，提高船舶出航率以保障船舶营运时间。

下面详细说明本发明气垫刚性气封装置的具体内容。

图1为装设本发明气垫刚性气封装置船舶纵中剖面的示意图，它具体示明本发明气垫刚性气封装置在船上的装设情况和工作原理。

船之前端为刚性固定船首1，此船首在船体当中气垫腔体2范围内自防碰舱壁3以后作为空壳，往下延伸截止至高于船舶气垫航行时的水线W₁L₁。在防碰舱壁后即为气垫刚性气封装置的首气封装置。此首气封装置主体为一曲面首气封曲板4，此板横向宽展至主船体两侧片体或侧壁的内沿5。板的上端铰支于A点，板的下部内侧有系着点B，此B点靠系索6拉住气封曲板4，系索6通过滑轮7沿箭头Z引向首气封曲板操纵控制部份。收、放系索6即可调控气垫首吃水的大小。

船后近尾端处设置气垫刚性气封装置的尾气封装置，其主体为尾气封滑板8，此板横向宽展至主船体两侧片体或侧壁的内沿5。尾气封滑板8内沿铰接于尾曲臂封板9和连杆10的下端，其铰接处分别为C和D。尾曲臂封板9上沿与主船体气垫腔体2后固定封板11铰接于E点；连杆10上端铰支于气垫腔顶板12下固定支座13的F点。CDEF为一四连杆机构，故操控尾曲臂封板9使其绕E点转动，从而可操控尾气封滑板8的升降以及该尾气封滑板8相对航行时与水面来流的攻角Φ。

本发明气垫刚性气封装置的首尾气封装置的操纵控制，可采用凡能满足图1所示首气封曲板4和尾气封滑板8定位要求的任何操作方式和设备部件。下面仅举出常规的用绳索拉动和用液压油缸推拉的两种方式作为例子，以完整说明本专利气垫刚性气封装置的操纵要求和所达到的目的。

首气封曲板4的操纵要求是定位于气垫航行时的首吃水。由于气垫压力p的作用推动首气封曲板4绕A点转动，故可以用软式的绳索进行操控。A-A剖示及相应的A-I剖示说明系着点Bp、Bs(分别为左右舷)、系索6、可摆动的导向滑轮7p、7s(分别为左、右舷)及操纵滑轮Zs的布置。如操控滑轮Zs在操控力沿Z向拉动下被拉至Z′s位置，则首气封曲板4被拉升高，船舶气垫航行时的首吃水即加大；反之若Z向放出则可减小气垫航行时的首吃水。Zs的移动可以用索绳导向滑轮引至驾驶室，亦可直接用液压油缸推、位定位。

尾气封滑板8的操纵控制要求是定位于气垫航行时的尾吃水，并调整尾气封滑板8相对于来流的冲角Φ。具体操控可以如图1所示直接用液压油缸14来完成。油缸14一端铰支于与主船体固定的铰支点G，另一端铰支于尾曲臂封板9后面固定的铰支点H。当油缸14收缩至GH′，曲臂封板9被拉动转升，C、D点就转升至C′、D′，尾气封滑板8即升高，从而使船舶气垫航行时的尾吃水增加。当CE＝DF且CD＝EF时，这是平行四边形四连杆机构，尾气封滑板8作平行移动；此时若尾吃水增加大于首吃水增加，则尾气封滑板相对来流的攻角Φ增大，反之若尾吃水增加小于首吃水增加，则尾气封滑板8相对来流的攻角Φ减小。即使CD＝EF，若使CE≠DF，则可调控攻角Φ的变化。当以图示逆时针转转Φ角为正时，若DF＜CE时，点F的升高大于E点的升高，Φ角变化加大；反之若DF＞CE，则E点的升高大于F点的升高，则Φ角的变化减小。

为减小气垫的气流泄漏，首、尾气封装置在气垫与外部大气相邻的相对主船体活动的部位须采取防泄漏措施。这些部位是：首气封曲板4除了下面和水接触一边外的其余三边，即上面和主船体相铰接的一边和两旁与船体片体或侧壁内沿5相邻的两边；尾气封装置上尾曲臂封板9的四周，即上面和气垫腔体后固定封板11铰接点E处、下面和气封滑板8铰接点C处和两旁与船体片体或侧壁内沿5相邻的两边。这些部位的防泄漏措施可以采用各种常规的有效方式。如可采用图2中A的气密封条15或图2中B的气密膜片式16。A式用于相对移动距离较大之处，如首气封曲板4和尾曲臂封板9两旁与船体片体或侧臂内沿5相邻处；B式可用于其他铰接部位。气密封条15和气密膜片16均用稳定耐磨的柔性材料——如夹织物的橡胶制成，由于气垫压力p将密封条15或密封膜片16压贴于相邻的船体构件表面从而防止气流泄漏。

下面阐述本发明气垫刚性气封装置的工作原理。

船前的刚性固定船首1悬伸在船舶前端，其外形和结构与常规船舶无甚差别。它可以作为勺型，亦可以作为V型。前者类似于纵流线型的压浪型船首，宜用于风浪较小的水域；后者可用于风浪较大的水域。固定船首向下不延伸到龙骨19，而是齐平的截止于略为高出船舶气垫航行时首吃水。气垫航行时首气封曲板4是处于船舶两侧固定的片体或侧壁之内，前面则为固定船首1所屏蔽。船舶气垫航时水面不平整的波涛受到两侧片体或侧壁的隔阻，而迎面的水流又受到固定船首的预为疏整，使气封曲板4是处在受防范的波涛汹涌能量已受阻遏大为减弱的局部水面中。气封曲板4前沿的曲度再次引导和压整高出水面的余波，使其下沿和水面间的间隙得以维持较小且波动影响亦微弱，从而减小首部气流的泄漏，达到气封作用。

船后以滑行面作为气垫气封。由于航行时气封尾滑板8相对来流有一冲角Φ，故板面承受水力压力，此压力当阻遏气垫内具气垫压力p的气流，从则达到气封作用。实际上在水流冲入气封尾板滑8表面时会卷入一些气垫气流一同沿滑板面流过，而带走的气流即为气垫逸流损失的主要部份；但这种气水混合的二相流会减小了滑板面的摩擦阻力。

本发明气垫刚性气封装置很重要的特点还在于首、尾作为气封的具体组件首曲面气封曲板4和气封尾滑板8是可以调节控制的。气垫腔体2内的顶沿12设计距船舶在静浮时水线W_oL_o有较大净余高度，使首气封曲板4和气封尾滑板8在收到最高位置后下沿仍高出水面。故装设本发明气垫刚性气封装置的船舶可以以常规双体船的型式航行，而此时气垫的风机不供气。随着航速增加，船舶底部受到的水动力升力亦增加。装用本发明气垫刚性气封装置的船舶可借调节气垫风机压力p与首气封曲板4和尾气封滑板8的调节控制，以调整船舶在不同航速下所需要的首、尾吃水以达到理想的航态；且还可以视风浪的大小来操控吃水状态，避免风浪引起气垫内气流从侧壁或片体下逸漏。

若首气封曲板4的点B处亦直接用主动的刚性部件——例如液压油缸操纵控制，则本发明气垫刚性气封装置的首、尾气封即可以供双体船、双体滑行艇、槽道型滑行艇作为增加水动力升力和控制航态的首尾调节控制面。

本发明除了以耐用的刚性部件取代易损的柔性围裙外，还在于提出了可操控的首、尾控制面方案，且此控制面工作于受到船舶两侧侧壁或片体5作为屏障其前沿又受到本发明提出的固定船首1防范的相对较为平整的局部水域中，所以能隔离航行中不均整的河道流态——回涡、泡旋及滩险的陡波或风浪的影响，增加此控制面受力的稳定性，从而减小船舶的颠簸，改善船舶适航性。此首、尾可操控的控制面亦可以作为沉浸入水中处于两片体之间的短翼，如图3所示的首控制面17和尾控制面18。

由于侧壁或片体5之间的腔体2有足够的空间高度，故装用本发明的船舶只需在船中腔体底板12上设置足够大小的孔及盖，首尾封板及其附件的检修、拆换、调整均可以在船舶浮态下进行，船舶不需进坞或上排，以省却维修费用和缩短停航时间。

Claims (8)

1.本发明是一种气垫刚性气封装置，其技术特征是设置一种特殊的固定刚性船首用以疏整迎面波浪，再以首气封曲板和尾气封滑板作为气封形成气垫；

2.按照权利1所述的特殊船首可以是勺型或V型的，其特征是此船首线型和船舶整体配合但其在两侧壁/片体之间结构往下截止于航行水线或略为高出该水线；

3.按权利要求1所述的首气封曲板和尾气封滑板其特征是主体为刚性硬质材料制成，在其和水面接触部份全为刚性硬质材料，以有别于目前所应用的柔性围裙；

4.按权利要求1、3所述的首气封曲板其特征是设置在船首后的单曲面板，其上边铰接于主船体，下边可进行操控使此首气封曲板绕上边转动而升降，故为设置于首部承受水动力作用的控制面；

5.按权利要求1、3所述的尾气封滑板其特征是一滑板并借连杆机构使其能升降和调节相对来流的攻角，故为设置于尾部承受水动力作用的控制面；

6.按权利要求5所述的尾气封滑板其特征是以横向扩展至主侧壁/片体内沿，上边铰接于与主船体的铰接的一块封板曲臂封板作为操纵机构中的连杆，从而能达到气封作用；

7.按权利要求4.5所述的首气封曲线和尾气封滑板其特征是在侧壁/双体气垫船、双体船、槽道型滑行船的腔体内首尾设置可操控的控制面；

8.按照权利要求1、2、7所述的气垫刚性气封装置及其主要部件的技术特征在于由特殊船首和常规侧壁/双体或槽道围散形成相对平顺的水域使权利要求7所述的可操纵承受水动力作用的控制面均在此相对平顺的水域中工作。

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