CN2317170Y - 一种可消除水阻力的船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于建立一种新类型的船舶,其特点是用可转动的浮具系统支承船舶本体,利用浮具系统的转动消除船舶的水阻力,并可实现利用水阻力推进船舶。本实用新型可以大幅降低船舶的总阻力以提高船舶的性能,具有较高的推进效率和良好的操作性能,并可使船舶具有水陆两栖性等特殊性能,其前景是可以开发出一系列高性能船舶。

Description

一种可消除水阻力的船舶

本实用新型涉及造船业，是一种新型结构的船舶，是对船舶的支承方式、推进方式和操作方式的一种创新技术。

目前的船舶可以分为浮力支承型，即排水量型，如客轮、货驳和动力支承型，如滑行艇、水翼船、气垫船等。前者由于其水阻力随船速呈高次方增加的客观规律所限制，航速难以提高。后者是利用流体的动压升力将船舶的大部分或全部举离水面，通过减少船舶的浸水面积来减少水阻力，从而可以达到较高的航速。但动力支承型船舶的支承力较弱，对动力设备的要求较高，就其减低水阻力的效果而言，也存在一定的局限，因为：一、在获得升力的同时必定要以产生相应的阻力为代价；二、动力支承型船航行时仍有和水接触的部分，包括推进装置和操纵装置，这部分仍要产生随航速成高次方增加的水阻力，气垫船的气垫也会产生较大的兴波阻力；三、动力支承型船舶在静态和低速航行时均仍为浮力支承，通常要加速到相当的航速后才能产生足够的升力以支承船体，使其达到滑行或翼航状态，在此过渡航行期间其水阻力的峰值都很高，气垫船维持气垫也要消耗很大的功率。

本实用新型的目的在于，提供一种新型结构的船舶，创建一种无论高低速都具有比现有船舶更优良的阻力性能的船舶，同时具有较高的推进效率和良好的操纵性能，并可使所建船舶具有浅水适航性及水陆两栖性等特殊的使用性能，从而开发出一系列高性能船舶。

为了达到上述目的，本实用新型设计由包括动力系统及通常船舶其他系统的承载客货的船舶本体和可转动的浮具系统构成。浮具系统的一部分浸入水中产生浮力支承船舶本体，使船舶本体处于水面之上，浮具系统转动时，可改变浮具系统的浸水表面与水的相对运动速度，从而减低或消除水阻力，也可以改变浮具系统所受水阻力的方向使其成为推进船舶的推力。船舶本体可制成箱形或流线型形状。动力系统设置在船舶本体上，可以由发动机、离合器、多级变速器、传动轴、制动器和动力链轮组成。浮具链带系统在动力链轮带动下环绕船舶本体纵向转动。设图1中船舶在静水中以速度V向前航行，船舶本体即以速度V向前运动，若此时浮具链带系统顺时针方向转动，就浮具系统的浸水部分而言，则是以V1的线速度相对于船舶本体向后方运动，由矢量合成法则可知，此时决定船舶水阻力的船舶浸水面的“船水相对速度”也即浮具浸水部分表面与水的相对速度，其值为V-V1，若V-V1＞0，即浮具系统转动较慢，其浸水部分相对于水仍有向前的速度，则船舶的水阻力减低，若V-V1=0，则浮具浸水部分与水的相对运动速度为零，此时船舶前进方向的水阻力将完全消失，此时船舶的动力推进设备只需克服船舶的空气阻力和机械系统(包括转动浮具系统)的内摩擦力就可使船舶保持其值为V的速度匀速航行，若V-V1＜0，即V1＞V，浮具系统转动加快，此时水对于浸水浮具的相对速度与船速方向相同，也即浸水浮具所遭受的水阻力的方向与船舶航向相同，此时浸水浮具的水阻力已变为推动船舶前进的推力，若此推力等于V航速时的空气阻力，船舶即可维持该航速匀速航行，所以本实用新型在消减船舶阻力的同时，也可实现利用水阻力推进船舶。

本实用新型由于其独特的构思，从理论上讲可以完全消除船舶前进方向的水阻力，而且可以利用可转动浮具系统兼作船舶的推进器和操纵机构，可以省却现有船舶的螺旋浆和舵装置，即可减少船舶的附体阻力，因此本实用新型之船舶具有优良的阻力性能。由于其阻力小必然会使船舶的快速性和经济性较好。本实用新型为转动浮具支承，从原理上说，浮具下方既可受水压作用，也可受土压作用，因此本实用新型具有浅水适航性和水陆两栖性，便于过浅滩、登沙滩，不但可适航江河湖海，又可制成适合滩涂沼泽使用的船舶，也可制成水陆两用的两栖交通工具，从而扩大船舶的使用领域。

本实用新型之船舶的推进系统也可采用现有船舶的各种推进系统，如水螺旋浆，空气蜗浆和喷水推进等，动力设备也可用现有船舶的各种动力设备，当采用现有船舶的推进方式时，其浮具系统的转动可以是被动式的，即由水阻力推其转动，此时水阻力与浮具系统的滚动磨擦总阻力平衡，故设计良好的浮具系统具有优良的减阻效果，本实用新型之船舶的操纵也可以采用现有船舶的各种操纵方式，如水舵、空气舵，或改变喷水喷气的方向操纵船舶，但本实用新型最好是采用控制左右舷浮具的转速来操纵船舶，因此本实用新型的推进和操纵方式可以根据具体条件作出多种选择，即有很大的适应性。由于本实用新型具有上述之特点，本实用新型可以制成一系列适应各种用途的高性能船舶。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型的第1个具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型的第2个具体实施方式的结构示意图。

图3是本实用新型的第3个具体实施方式的结构示意图。

图4是本实用新型的第4个具体实施方式的结构示意图。

参见图1，在装载客货的船舶本体1的左右两舷外表面上纵向设置环状导轨2，用轻质材料，例如泡沫塑料、复合材料或轻合金制成若干长方体形状的浮具节块3，并用铰链4将其连接成环状的链带结构，浮具节块3装有齿条5和滚轮部件6，齿条5与船舶本体1上安装的动力链轮7啮合。可在一个浮具节块上设置两个或多个滚轮，滚轮的间距和数目应能使浮具节块均衡受力并与船舶本体1上的环状导轨2相对应，滚轮6也可在浮具链带上间隔浮具节块后装置，上述组成的浮具链带系统14分两组包绕在船舶本体1左右舷的环状导轮2上，由浮具链带14位于船舶本体1下方的部分产生浮力支承船舶，使船舶本体1位于水面之上。动力系统由发动机8、离合器9、多级变速器10、传动轴系11、差速器12、制动器13和动力链轮7组成。浮具链带系统14由张紧轮15调整其紧度。浮具链带系统14在动力链轮7的带动下环绕导轨2转动，可以改变船水接触表面的相对运动速度，从而减低或消除船舶的水阻力，加速转动可实现以水阻力推进船舶。控制船舶左右舷浮具链带的转速可以操纵船舶的航向，本实施例之船舶也可以上陆地行驶。

参见图2，船舶本体1的左右舷的外表面制成纵剖面为环形的柱面，其浮具系统的浮具节块3可制成园柱体，用链板16连接各浮具节块3的心轴17，使其形成环状浮具链带14，两条浮具链带14纵向包绕在船舶本体1左右舷的环形面上，船舶本体1上安装的动力链轮7与浮具节块的心轴17相啮合。浮具链带位于船舶下方的部分浸入水中产生浮力支承船舶，使船舶本体1位于水面之上。其动力系统可与实施例1相同，当动力链轮7带动浮具系统14绕船舶左右舷的环形表面转动时，其各个浮具节块3均在环形表面上滚动，可以减低或消除船舶前进方向的水阻力。

参见图3，本实用新型所称之船舶的可转动浮具系统，也可以由一系列作定轴转动的浮力滚轮18组成，浮力滚轮18由轻质材料制成，其顺直径的剖面可制成工字形结构，浮力滚轮18的轴19安装在船舶本体1上，一系列浮力滚轮的轴将船舶本体1支承于水面之上，浮力滚轮的吃水应不超过其轴心才有较好的减阻效果，全部或部分浮力滚轮可以制成由动力系统带动的推进轮20，其余浮力滚轮则制成航行中随水流转动的消阻浮力滚轮，传动控制系统应能单独控制左右舷推进轮的转速，浮力滚轮18转动时可以消减船舶航行的水阻力。

参见图4，本实用新型之船舶的浮具系统，也可制成由浮具链带和浮力滚轮混合组成的结构。例如在船舶本体1的中部安装可转动的浮具链带系统，本实施例将其安装于船舶本体1中部的下方，浮具链带系统由浮具链带14、环状导轨2和导轨支架21所组成。导轨支架安装在船舶本体1下方。在船舶本体1前端的左右侧分别装有转向消阻轮18，后端装有两个消阻推进轮20，推进轮的外表面制有较深的花纹或在推进轮上安装轮侧翼板22以加强推进力，消阻转向轮和推进轮的吃水应不超过其轴心并且应大于浮具链带的吃水。由以消阻轮18和推进轮20组成的浮力滚轮系统浸水部分所产生的浮力和浮具链带14位于环状导轨下方的部分浸入水中所产生的浮力，将船舶本体支承于水面之上。浮具链带14可在航行中随水流被动绕导轨2转动起消阻作用。船舶的动力系统可由发动机8、离合器9、变速器10、传动轴系11、差速器12和制动器13组成，动力系统驱动推进轮20转动推进船舶，制动器13应能单独控制、也能同步控制左右舷推进轮20的转速以实现水中操纵船舶，转向消阻轮18的转向可辅助操纵船舶转向。本实施例之船舶在水中航行时有良好的船舶性能和很高的航速，也适合在陆地道路上行驶，是一种良好的水陆两用交通工具。

Claims (7)

1、一种可消除水阻力的船舶，具有包括动力系统和通常的其他船舶系统的船舶本体，其特征在于：承载客货的船舶本体(1)支承在可转动的浮具系统上，浮具系统的一部分浸入水中产生浮力以支承船舶本体，使船舶本体位于水面以上，浮具系统转动时可消除船舶前进方向的水阻力。

2、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：浮具系统由若干长方体形的浮具节块(3)用铰链(4)连接成环状，浮具节块上装置齿条(5)和滚轮部件(6)，齿条与船舶本体(1)上安装的动力链轮(7)啮合，滚轮支承在船舶本体外表面上安装的环状导轨(2)上并可沿导轨滚动，浮具链带则绕导轨(2)转动。

3、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：浮具系统由圆柱形的浮具节块(3)用链板(16)连接其心轴(17)以形成浮具链带，船舶本体(1)左右舷的外表面制成纵剖面为环形的柱面，在动力轮的带动下浮具链带可沿船舶本体的环形表面转动，而各个圆柱形浮具节块则在环形表面上滚动。

4、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：浮具系统为一系列作定轴转动的浮力滚轮(18)构成，浮力滚轮的轴(19)安装在船舶本体上，浮力滚轮的一部分浸入水中产生浮力通过轴支承着船舶本体使船舶本体位于水面之上。

5、如权利要求1所述的船舶，其特征在于：浮具系统由浮具链带结构和浮力滚轮结构混合组成，浮力滚轮的吃水大于浮力链带的吃水，位于船舶前端的浮力滚轮为辅助转向的消阻滚轮，位于船舶尾端的浮力滚轮为推进浮力滚轮，推进滚轮上可装轮侧翼板(22)，船舶作两栖使用上陆行驶时，船舶前后端的滚轮在道路上滚动。

6、如权利要求1、2、3、4或5所述的船舶，其特征在于：浮具系统由轻合金、泡沫塑料或复合材料制成。

7、如权利要求1、2、3、4或5所述的船舶，其特征在于：动力推进系统可由发动机、离合器、多级变速器、传动轴系、差速器和制动器组成，动力系统带动船舶左右舷的浮具系统转动作为船舶的推进器和操纵装置。

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