CN1174152A - 气膜船 - Google Patents
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Abstract
气膜船是一种从船头外浅喷空气入水,在水面以下的船体外表面产生气膜,把船体与水分隔开,变水阻力为气膜阻力,并可使船体左右两边产生浮力差和阻力差的新型高速船。该船航行阻力小,流体动力性能好,吃水浅,船体宽,有较大的甲板面积和排水量,且造价低,为高速船的普及和向大型化发展提供了有利条件。
Description
本发明——气膜船属船舶技术领域。它是一种从船头外浅喷空气入水，在船底和侧壁外表面产生气膜，把船体与水分开，变水阻力为气膜阻力，并可使船体左右两边产生浮力差和阻力差的新型高速船。
随着造船事业的发展，出现了许多高速船型，如水静力型的双体船、穿浪船、小水线面船；水动力型的滑行艇、水翼艇、水翼式复合船；气静力型的全垫升气垫船、侧壁气垫船；气动力型的地效翼艇。这些船都有各自的优点和缺点。如单体滑行艇的优点是建造简便，造价低，在中低速时有较好的流体动力性能；缺点是波浪中的抨击大，振动大，稳性差。双体船有较宽的甲板面积和较好的横稳性；但高速时的流体动力性能差，波浪中播摆厉害。全垫升气垫船虽有极为优良的两栖性、通过性、快速性；但设备复杂，造价高。侧壁气垫船有较好的高速流体动力性能，波浪中抨击小的优点；但波浪中失速大，升力系统复杂。小水线面船虽有较好的耐波性；但吃水深，航速低，自稳性差，且自控系统与动力传递系统复杂。自控深浸水翼艇有较好的耐波性，但造价高，排水状态吃水深，且结构受力集中在水翼上，技术复杂，对船体的大型化造成困难。地效翼艇象是一架贴着地面跑的飞机，有许多优点；但它的发展受吨位的限制，最大也就能达500吨左右[参见《舰船知识》的1993年第7期27页、1996年第3期6页、1996年第5期33页]。综上所述，地效翼艇未有效地利用水的浮力，承载能力受到限制；其他船虽利用了水的浮力，但与水有较大的接触面，受到的水阻力很大，给它们向大型化发展和进一步提高航速带来困难。本发明的目的是既要充分利用水的浮力，又要将船体与水分隔开。
水膜船的横剖面船底为平底，两条边肋和n条中肋(n＝1，2，3)往船底下伸出，将船底下部的空间分成n+1个气槽，空气从船头外水面下浅喷入水后压入气槽，形成空气层。空气层内的部分空气从边肋下部的泄气孔排出，其余的从船底后部排出向上浮，形成气泡层。空气层和气泡层紧贴船体外表面，构成一层较薄的气膜，把船体与水分隔开，变船体航行时所变的水阻力为很小的气膜阻力。另外，空气层的厚度可以控制，当两边气槽的空气层厚度不一致时，船体左右两边就产生浮力差和阻力差。从而达到既充分利用水的浮力，又减小了航行阻力和合理利用水阻力之目的。同时还要追求其实用性、经济性。下面结合附图作以说明。
图1为船体横剖面图。船底(1)、边肋(2)、中肋(3)、气槽(4)、泄气孔(5)、空气层(6)、侧壁(7)、气泡层(8)。
图2为船体纵剖面图。船首(9)、电机(10)、进气口(11)、风机(12)、桶形基座(13)、伸缩板(14)、导轮(15)、导轨(16)、提升杆(17)、下喷口(18)、侧喷口(19)、保护架(20)、防浪网(21)、排水坡(22)、控制板(23)、船尾(24)、图中虚线所示为装在中肋(3)前后两处的横向螺旋浆(25)、两中肋(3)之间的气槽(4)内的档板(26)、以及与中肋(3)相连的推进器(27)。船底(1)从前到后分为园弧线段(1.1)、倾斜线段(1.2)、水平线段(1.3)和抛物线段(1.4)四个区段。
气膜船的工作原理：
1.两边肋(2)和n条中肋(3)为两边龙骨和中龙骨向船底(1)下部延伸而成，从前到后跟船底(1)的纵剖面线形状大体上相同，伸出长度在1.6m以内。两边肋(2)和n条中肋(3)将船底(1)以下的空间分为n+1个气槽(4)。在边肋(2)和中肋(3)之间的气槽(4)和两中肋(3)之间的气槽(4)内的水平线段(1.3)与抛物线段(1.4)相交处分别装有控制板(23)和档板(26)。边肋(2)的下部每隔一段距离就有一个向后下方倾斜的泄气孔(5)。
2.由提升杆(17)操纵伸缩板(14)，通过导轮(15)沿紧贴园弧线段(1.1)的导轨(16)移动。伸缩板(14)伸可到园弧线段(1.1)的下端，缩可进入桶形基座(13)内。伸编板(14)的底边与园弧线段(1.1)构成下喷口(18)。下喷口(18)的位置处在水面下很浅的地方。伸缩板(14)受前面的保护架(20)的保护。保护架(20)为向前上方翘起，仰角不小于10°的一组厚板所组成，它与桶形基座(13)底边向前上方翘起一样起压浪作用。厚板的两端与边肋(2)和中肋(3)牢固连接。
3.当船行驶达到予定航速后，启动电机(10)带动风机(12)转动，将从进风口(11)进入的空气压编，由下喷口(18)浅喷入水，经园弧线段(1.1)、倾斜线段(1.2)压入气槽(4)形成空气层(6)。两边的空气层(6)的厚度由控制板(23)控制。当其厚度超过泄气孔(5)的高度时，一部分空气由泄气孔(5)排出沿侧壁(7)外表面上浮，其余的及中间气槽(4)内的空气沿抛物线(1.4)排出上浮，上浮的空气形成气泡层(8)。由伸缩板(14)侧边的侧喷口(19)喷到边肋(2)外面水中的空气所产生的气泡，也是气泡层(8)的一个组成部分，空气层(6)和气泡层(8)紧贴船体外表面构成气膜，将船体与水分隔开，变航行时的水阻力为气膜阻力。当两边气槽(4)的空气层(6)厚度不一致时，则船体左右两边就产生浮力差和阻力差，可减小船体左右摇摆程度和转弯时的离心力。
4.中肋(3)前后两处所装的横向螺旋浆(25)的转动方向不一致时，船体转弯，转动方向一致时，船体横行。
5.进风口(11)的外侧装有防浪网(21)，防浪网(21)的网格为下密上稀。当浪花穿过网格时，水就下落到桶形基座(13)顶面的排水坡(22)上而被排出。起保护风机(12)的作用。
气膜船的优点：
1.航行阻力小，流体动力性能好，节能，航速高。阻力与流体的密度成正比，气膜的密度仅为水密度的几十分之一到几百分之一，故气膜阻力比水的小得多；气泡上浮时体积增大，改变了尾流的形态，减小了尾流对船体的后引力；船首正面的部分空气由进风口(11)进入，冲向风机(12)叶片，变空气阻力为冲击叶片的动力。同时气膜阻碍水流对船体的作用，使船体获得极好的流体动力性能，达到既节能，又提高船速的目的。
2.升力大，吃水浅，转弯、横行灵活。船体升力主要有：下喷口(18)的喷气反力、船底(1)和控制板(23)及档板(26)受的空气阻力、侧壁(7)和抛物线段(1.4)受的气泡上浮压力等的垂直分力；空气层(6)内空气浮力。
3.船体宽，有较大的甲板面积和较大的排水量，横稳性好，且船体结构简单，造价低，为高速船的普及和向大型化发展提供了有利条件。
Claims (8)
1.气膜船是由船首(9)、船底(1)、侧壁(7)、船尾(24)及推进器(27)等组成，其特征在于：船首(9)内有电机(10)，船首(9)正面的下部，船体之前边有进风口(11)、风机(12)、桶形基座(13)、伸缩板(14)、导轮(15)、导轨(16)、提升杆(17)、保护架(20)、防浪网(21)；船底(1)下部有两条边肋(2)、n条中肋(3)、空气层(6)及空气层(6)厚度的控制板(23)；侧壁(7)的水面以下外表面有气泡层(8)。
2.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：船体横剖面的船底(1)为平底，纵剖面从前到后船底(1)分为园弧线段(1.1)、倾斜线段(1.2)、水平线段(1.3)、抛物线段(1.4)四个区段，在水平线段(1.3)和抛物线段(1.4)相交处装控制板(23)。
3.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：边肋(2)和中肋(3)分别由船体纵向的边龙骨与中龙骨向船底(1)之下延伸而成，从前到后跟船底(1)的纵剖面线形状大体上相同，下伸长度在1.6m以内，两边肋(2)和n条中肋(3)[n＝1，2，3]将船底(1)之下的空间分为n+1个平行的气槽(4)，控制板(23)仅装在与边肋(2)相邻的气槽(4)内，两中肋(3)之间的气槽(4)内装挡板(26)，边肋(2)的下部每隔一段距离有一个向后下方倾斜的泄气孔(5)，中肋(3)的前后两处装有横向螺旋浆(24)，推进器(23)与中肋(3)的后端相连。
4.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：伸缩板(14)的底边与园弧线段(1.1)构成空气的下喷口(18)，伸缩板(14)受提升杆(17)操纵，通过导轮(15)沿紧贴园弧线段(1.1)的导轨(16)移动，伸编板(14)可伸到园弧线段(1.1)的下端，可编进桶形基座(13)内，侧喷口(19)在伸编板(14)靠边肋(2)一侧的底部。
5.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：空气层(6)和气泡层(8)都是由下喷口(18)浅喷入水的空气经园弧线段(1.1)及倾斜线段(1.2)压入气槽(4)后形成的，在气槽(4)内的为空气层(6)，从泄气孔(5)排出的空气和沿抛物线段(1.4)排出的空气上浮则产生气泡层(8)，从侧喷口(19)喷到边肋(2)之外的空气也是气泡层(8)的一个组成部分，空气层(6)和气泡层(8)均在船体水面以下的外表面，形成气膜将船体和水分隔开。
6.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：保护架(20)的位置在伸缩板(14)的前面，由一组向前上方翘起，仰角不小于10°的厚板组成，厚板的两端与边肋(2)、中肋(3)牢固连接。
7.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：防浪网(21)的位置在船正面进气口(11)的外侧，其网格为下密上稀。
8.如权利要求1所述的气膜船，其特征在于：桶形基座(13)可将伸缩板(14)容入其中外，其顶面向前下方倾斜形成排水坡(22)，它的底面向前上方倾斜，与保护架(20)的厚板平行。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102112366A (zh) * | 2008-11-21 | 2011-06-29 | 三菱重工业株式会社 | 船体摩擦阻力降低装置 |
| CN102167133A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-08-31 | 上海珐伊玻璃钢船艇有限公司 | 橡皮艇 |
| CN107856807A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-03-30 | 张永吉 | 节能的双浮船 |
| CN116812063A (zh) * | 2020-03-07 | 2023-09-29 | 茂名高新技术产业开发区嘉舟创新科技有限公司 | 水上飞船 |
-
1996
- 1996-08-19 CN CN96118748A patent/CN1174152A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102112366A (zh) * | 2008-11-21 | 2011-06-29 | 三菱重工业株式会社 | 船体摩擦阻力降低装置 |
| CN102112366B (zh) * | 2008-11-21 | 2014-01-01 | 三菱重工业株式会社 | 船体摩擦阻力降低装置 |
| CN102167133A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-08-31 | 上海珐伊玻璃钢船艇有限公司 | 橡皮艇 |
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