CN1334217A - 水上飞船 - Google Patents

Abstract

“水上飞船”是以本人独创发现的“水面飘行动力学”新原理为理论依据,发明出来的新一代水上交通运输工具。它综合了飞机航空空气动力学的原理、轮船水面漂浮动力学原理及水面动力滑行的原理,以上几种原理动力的相互配合和相互作用共同协助产生一种协同的新的运行状态,使水上飞船处于一种“半悬浮”的中介状态(即空气半悬浮和水面半漂浮状态),并实现动态的水面飘移滑行运动,运行在水、空接触的上下界面里,来达到实现在水面上新的交通运输目的。

Description

水上飞船

我们知道，航空空气动力学的诞生—它是各种类型飞机制造与航空运输的基本原理：水上漂浮动力学—则是现代各类型舰船制造与海上运输的基本原理；还有大家都非常熟识的陆地运行动力学—是各种车辆制造和运行的基本原理；铁路轨道运行动力学—则是火车和地铁制造和运行的基本原理；近些年来新发明的磁悬浮动力学原理—则是磁悬浮列车制造和运行的依据。可以肯定地说，每一种原理都相应伴随发明创造各种类型的交通运输工具，这是我们都清楚的。那么何谓“水面飘行动力学”呢？它又有何种特征和运行特点呢？它的发现又能否相应创造出新一代水面交通运输工具呢？回答是肯定的。只要能创造出一种全新的原理作为依据，就一定能够伴生发明相适应的交通运输工具。

所谓“水面飘行动力学”的原理，说到底它的实质就是一种在水面上使物体产生并形成一种半悬浮状态，并以动态滑行的运动方式结合在一起，即使物体既脱出水面，而又依附水表面进行飘移运动的效果和运行方式的总称。经过长期的研究，要使水面的物体脱离出水的阻力，并悬浮在水面上方，借助动力推动，实行一种新的飘移运动方式，其不但可以飞跃式地提高在水面的运行速度，而且又可减少物体在水中运动因水的阻力造成大量的功率损失，可达到既节约能源又高速、高效、经济运输的目的。如何才能产生水面飘行运动方式呢？研究的实践证明，物体产生半悬浮状态实现在水面上飘移，需具备如下的条件因素：一是须借助飞机航空空气动力学产生升力的相关原理和特征；二是要借助水的漂浮原理与水面滑行的特征：三是要借助“水翼”，也即是下面提到的称之为“水漂”的结构特征的应用，其目的是能够利用水的动力压差产生浮升承托力，并同时具有滑水板功能的形状特征。三个方面的力学原理特征互相呼应配合结合在一起，才能产生在水面上高速运行的新原理和新特征——水面飘行动力学—一种新的水面运行方式与新的运输方法。

“水面飘行动力学”的原理特征，给将来水上飞(机)船运载结构特征的设计奠定了特殊的理论基础。它也将打破现今传统舰船载荷能力与形体结构特征设计思维的限制。“飘行”运动方式是在水面上方的一种半悬浮飘移的新的运行方式。而现今传统舰船采用的则是在水中利用水的浮力特性采用“漂行”动力运行方式，它完全受制于水的漂浮阻力限制。现今舰船载荷能力与形体构造设计完全依据排水体积容量与产生的浮力为设计依据，也就是说它又与船的吃水深度密切相关，吃水深度、运载能力、推动功率、与运行的速度成正比。但由于受水的物理性质在水中产生阻力的影响限制，现今舰船在水中的航行速度都有很大的极限性，不能适应现今时代高速步筏的要求，因为它们都采用传统自然浮力漂行推动的运行方法，而且还有一个严重的航道水深的影响和限制，选择码头水深与地理环境的限制，投入大量人力、物力、时间、资金费用的限制，使得广大的海岸水域都无法通航而受到严重影响。采用水面飘行动力学的原理来设计新一代水上交通运输工具—“水上飞(机)船”就可以解决以上问题，因为飘行运动的特征是要求飞(机)船体浮出在水面的上方运行，所以就要尽量减少吃水的的深度，加大底部接触水的面积，而且还要采取适当的结构措施设计以增加静态在水面的平衡问题，并要平衡静态时适度的吃水深度而在动态时减少主体浮升出水面的时间，在这里设计合适的“水漂”，使其既起到浮升承托的能力，又具有水面快速的飘移滑行能力就显得十分必要了。采用航空空气动力学的推动方式则是解决航道码头水深影响的决定性措施，也是提高水面运行速度的最有效方法。水面飘行动力学的原理证明，处于动态飘行运动中，物体的装载能力与运动速度主要与推动运行的功率大小有关，与吃水深度无关，与水的阻力无关，也基本不受航线中水的深浅度影响。

“水面飘行动力学”是一种建立在水的表面而实行新的动力推动运行方式，达到飘动滑行来实现水上交通运输目的一门新科学。它的核心是一种中介(边缘)方法—即一种半悬浮状态的产生和形成，并实现半悬浮状态的飘行移动。这种水面上半悬浮状态的建立，同时动用容纳了航空空气动力学的原理；水的漂浮动力学原理；以及水中动态压力差产生浮升承托力与滑行承托力的原理。

依据这项原理的特征和特殊的运行方法，重新设计与发明创造一种特殊型状结构的新一代水面交通运输工具，来为人类现代化建设服务，给人们带来更加方便快捷的各种服务。水上飞船就是依据以上的原理特征设计出来，而又其有特殊的结构特征和特殊运行方式的水上交通运输工具。这种新型水上交通运输工具的上部安装了飞机机翼的部分型状特征，和飞机发动机的动力推动功能。而船体部分外型结构又有相似(但决不是相同)水中舰船部分外貌的形状。但船体的底部设计，部分地借助了滑水板功能和分体帆船平衡结构功能，来增加在水中的静态及动态平衡作用，并尽量减少吃水深度。安装“水翼”式功能作用的“水漂”，作飘动滑行板，就使得水、空的临界接触面的表面与运行发挥其最佳的功能状态。以上各种特殊部件的结构组合形成了一种有别于任何结构的新技术方案和完整不可分割的统一结构体、综合发挥着一种半悬浮状态的飘行运动功能，运行在水空上下的接触的界面上。这种新界面、新空间、新状态、新的飘动运行方法，就构成了“水面飘行动力学”的应用空间场地。

另外，用水面飘行动力学原理制造的水上飞船与现今的水翼喷射船运行原理也有质的不同，因喷射船除喷射推力作为动力外，它完全要依靠水的承托力来承托船体的重量在水面似滑水板功能方式滑行，它运行时引起的海浪效应十分巨大，对堤岸会造成严重的冲击破坏，而且它也难于提高船体的载重量和进一步提高运行速度。而采用半悬浮状态的水面飘行动力学原理制造的飞船则可以克服以上的问题。

“水面飘行动力学”的原理应用与“水上飞船”的特殊构造发挥出来的综合效应所达到的最佳效果，首先是克服了水的阻力，提高了动力功率的利用效率，节约了在水上运输的能源效益：更重要的是可以跳跃式地提升在水面的运行速度，拉近了隔水两地的时间和空间距离；将水面变成了最廉价的高速公路和天然飞机场；克服了水的深浅不一给水上运输航线带来的困难，提高了安全航行因素；更重要的是极大的扩展了广阔水面的应用空间水域，提高了水面方便快捷的应用范围；可以大量免除选择深水建港的条件和大量节省深水建港的资金费用、人力、物力及时间的投入；为人们日常的生产、建设、生活，由其是海岛建设提供了极为方便的服务等等。

水上飞机与水上飞船的结构方法与应用原理基本是一至的，只是水上飞机不但要象水上飞船一样在水的表面发挥飘行运动的功能作用，而且还要发挥飞机飞越障碍物的功能作用，具有更大的机动性和活动空间，而水上飞船需要较少的机翼升力和较少的动力就可以达到使水面物体处于半悬浮状态和实施水面飘行动态运输的功能，因为在这种飘行状态运行中还有“水漂”的辅助协同在发挥作用，而水上飞机在要离开水面后，就处于完全的空气悬浮状态中，所以水上飞机的机身体积和质量都相对于水上飞船的船体要小，相对需要更大的动力来产生更大的升力，才能达到空中飞行目的。而水上飞船则可以根据目的和用途的需要，用较少的动力功能和升力，最大限度的发挥和做大水上飞船的船身结构，提高运输能力。

“水面飘行动力学”原理的创新发现，以及依据这一新原理发明的“水上飞(机)船”结构与应用，开创了水上交通运输的新局面，更开阔了水面广大的空间水域的使用范围，为水面高速运输开创出新途径，使天然的水面变成高速公路和天然的水面飞机场变成了现实的可能，它将为人们的生产、生活、建设及国防与军事等各个方面发挥重大的作用及广泛的用途。

说明书附图：图1水上飞船其中一种简要结构示意图。

1、水上飞船各种船体结构方案中其中的一种方案

2、水上飞船的前方主翼

3、水上飞船尾部的附翼

4、水上飞船的动力系统

5、水上飞船的“水漂”安装图2水上飞船中的“水漂”侧面结构简要示意图。

6、“水漂”的侧视图

7、“水漂”尾部可弯折处作为减速及调节飞船航向用图3水上飞船中的“水漂”俯视简要结构示意图。

8、“水漂”的府视图图4水上飞船正前面简要结构示意图。

9、水上飞船的备用气襄安装

10、水上飞船底部型状结构

Claims (2)

1. 一、“水上飞船”的基本结构特征。

   根据水面飘行动力学的原理特征来设计“水上飞船”的特殊构造，其主要特征应在如下几个方面突出表现出来：水上飞船体的体型相对要求要宽，底部要平，表现在静态时不能吃水太深，同时为了增加在水中的稳定性，在平底部的两侧应做成两个如长条皮划艇状的三角形突出部分伸浸在水中，减少晃动性，增加平衡整体的能力。再在船体底部两侧深入水中的三角形底的前后安装“水漂”。这样，在飘行动态时不但可以平衡运动，又可将整个飞船体较高地托离水面减少风浪因素的冲击，影响航行过程稳定性。水上飞船体的上方安装飞机翼型状结构的机翼。如是较大型的船体可安装前主翼、尾付翼。机翼的作用是为了在动态时获得提升力，并与“水漂”协同作用将飞船体整体形成“水漂”在下面向上浮升承托，机翼在上面产生升力拉动提升，形成的合力将飞船体处于一种“半悬浮状”悬挂在水面上方空间。另外在飞船体上方的机翼处，安装飞机用发动机作为动力系统来获得升力和飘行前进的动力。这样就可避免了水的阻力因素影响，另外又可避开借助水为推动力而受水的深浅影响。利用上述综合结构共同产生一种全新的综合效应，这就是在水面上的飘行移动效应，本人称之为“水面飘行动力学”效应。

   备用气囊的应用：因为水上飞船的运行特点是在水的表面作飘行运动，即是它在动态运行时是基本不受水的深浅限制，但在停下来的静止状态就会在一定程度上，特别在载重情况下要受水深过浅的影响。以至在过浅的水中不能起步滑行，这样就会极大影响使用的范围和广度，为了尽量克服这些自然条件的限制，就需在必要时在船体的底面安装上可根据需要充气或放气的备用气囊，以适应上述条件的应急需要。气囊的充气由压缩空气瓶或空气压缩机来实现。
2. 二、“水漂”的特征设计与应用

   根据水面飘行动力学的产生原理，设计形状大小合适的“水漂”是实现水面飘浮滑行的基本保障。这里称之为“水漂”亦可称之为“水翼”、“浮漂”、“滑水板”等或寇于其它称号。它是产生“飘行”运动的一个不可缺少的结构部件，它一般安装在新的飞船结构体的底部两侧，静态时浸入水中，动态时则起到浮升承托力升到水面上起滑行作用。它结构形状的最大特征：是在浸入水中时靠水面的上背部是基本平直的流线形，这一面在水中很少产生阻力，但在靠水底的下方则有两种不同形状结构的统一体，靠向前面运动方向部位构成有一定仰角大小斜度的形状，下方的靠后部位则是基本平直的平行面，整块水漂尤如一块带仰角的滑行板，侧面看尤如一个前后尖三角形。水漂面积大小依运载体的大小体积和运行速度而设定。

   “水漂”只有在运行的动态作用下才能起到“飘行”的作用，因它的形状结构在运动状态时利用向上的仰角产生水的压力差，并形成一种向上对船体的承托浮升力，把整个船体最终承托推离出水面，实行水面飘移滑行。“水漂”在运行的起始阶段，在水下面时起着浮升承托向上推力作用，浮出水面后则是起着滑行承托作用。水漂是实现水面飘行运动的基本结构和组成部件。

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