TWI647147B - 平底船及控制最少一個空氣腔長度的方法 - Google Patents

Abstract

峎發明相關於一種用於運送人員或貨物的平底船，船包含一附接於船的底部的阻力抑制系統。阻力抑制系統包含：兩個或兩個以上垂直延伸於船的縱向的亂流件，用於在船移動期間產生一具有亂流的區域於船的底部的亂流件的下游，以及對於每一亂流件，一用於噴射一空氣流在或靠近亂流件的空氣噴射器。阻力抑制系統更包含一鄰接亂流件的兩側的龍骨。船的底部係平的而無腔室且亂流件係密封地附接於龍骨之間的船的底部的隆起部，且亂流件從船的底部延伸2.5-25毫米。

Description

平底船及控制最少一個空氣腔長度的方法

本發明相關於一種平底船，尤其是相關於一平底船的阻力抑制。

本發明亦相關於一種在一平底船的底部控制至少一個空氣腔長度的方法。

一平底船係一平底小船，造來例如用於重量貨物或人的河流和運河的運輸。一些船係非自推進的並且需要拖船拖動或推動。由於此等平底船的大長度，在此種平底船的底部和平底船被置放於其中的水之間有一大接觸面，而當平底船移動於該水中時此大表面產生很多阻力。

已知的是提供此一具有阻力抑制系統的平底船，該系統係例如使用空氣泡，使得阻力可被減少。

改良平底船的效率係熟習該領域技藝人士所感知的持續不段的需要。

本發明提供一改良的運輸人員或貨物的平底船。

依據本發明的一觀點，一運輸人員或貨物的平底船被提供， 該船包含一附接於船的底部的阻力抑制系統。阻力抑制系統包含兩個或兩個以上的亂流件，該等亂流件垂直延伸於船的縱向用於在船移動期間於船的底部產生一具有在亂流件的下游的亂流的區域，且該阻力系統對於每一亂流件包含一用於在或靠近亂流件處噴射一空氣流的噴射器。阻力抑制系統更包含一鄰近於亂流件的兩側的龍骨。船的底部係平坦而無腔室。亂流件係在龍骨之間密封地附接於船的底部的脊部，且亂流件從船的底部延伸2.5-25毫米。

藉由提供依據本發明的一船，對船以僅有限的變化船的效率被增進。對於平底船僅龍骨及脊部必須被密封附接且亦一靠近脊部的空氣供應器必須被提供。密封地附接必須被理解為無縫隙出現於脊部和船的底部之間。供應的空氣產生一空氣泡於平坦的底部之下，其中空氣泡具有脊部及兩個龍骨做為邊界。這些邊界係容易產生於平坦的底部上且係為低成本。

以下，本發明的例示實施例將被進一步詳述。然而，應被理解的是這些實施例不能被認為限制本發明的的保護範圍。

在一實施例中這三個或更多個縱向龍骨係劃分船的底部為一第一區段以及第二區段以及可能更多個區段。藉由劃分船的底部為一第一及第二區段可改進船的穩定性。由於不同的區段該空氣腔或該等空氣腔延伸過底部的寬度的一較小部分，藉此減少空氣突然從底部的一側至底部的至另一側移動。

在一實施例中每一亂流件延伸過平底船的寬度且一亂流件的兩端抵著一龍骨終止。此實施例的一優點係空氣腔被相等地產生於整個 船的寬度，該增加船的穩定性。

在一實施例中置放於第一區段、第二區段以及可能地更多個區段中的亂流件係實質彼此成一直線。優點是以此種彼此的相互關係置放亂流件，使得在第一區段的空氣腔係實質相等於在第二區段的空氣腔。

應該注意的是，當多個空氣腔被產生於第一區段中時，多個空氣腔係產生在具有實質相同於第一區段中的空氣腔的長度和或位置的第二區段。船的穩定性因此不被產生的空氣腔影響或受到產生的空氣腔至少最低限度的影響。

在一實施例中，亂流件具有在一船的縱向的寬度於0.5-5毫米的範圍。優點是亂流件可被相對於船非常小的元件實現。

在一實施例中，船具有被提供於在駁船的底部的第一區段、第二區段或更多個區段的每一個的多於兩個亂流件，在船的縱向該等亂流件係相對於彼此隔開相等距離。

在另一實施例中，該等距離可於船的縱向變化。

在一實施例中空氣噴射器係藉由在船的底部中及/或在龍骨的至少之一中的孔被形成，該等空氣噴射器係連接或可連接至一用於將空氣打至空氣噴射器的空氣泵裝置。優點是提供空氣噴射器於龍骨的至少之一中，使得無任何額外的孔必須被開於船的外表，其讓阻力抑制系統較容易附接及/或拆離船。

應注意的是孔和空氣泵裝置之間的導管也是可被插入於龍骨之中。更且，應注意的是每一亂流件僅一個孔足以提供足夠的空氣於亂流件以實質產生一空氣腔於於亂流件的整個長度。

在一實施例中一空氣出口係提供於靠近一亂流件的上游，較佳其中一空氣出口係提供於靠近每一個亂流件的上游，此實施例的優點是藉由利用空氣出口讓空氣排出，形成於每一亂流件之後的空氣腔的長度可被控制。因此可達到的是在每一亂流件的空氣腔可形成且不受在一前面的亂流件形成的空氣腔干擾。當更多空氣腔形成於船的底部時或當船的底部的一較大表面被空氣腔覆蓋時阻力抑制系統的效率增加。

在一實施例中空氣出口係可操作的用於選擇性地放出空氣。當船具有某一速度時可能發生的是於一第一亂流件所產生的一空氣腔延伸一些距離超過隨後的亂流件，隨後的亂流件不產生一空氣腔，因而在隨後的亂流件之後不是亂流件之間的整個距離被一空氣腔覆蓋。當在此狀態中空氣出口係被打開的，空氣腔的長度被控制，使得空氣腔不再延伸超過隨後的亂流件。

當船以一遠高於上述的速度移動時，產生於一延伸超過隨後的亂流件的空氣腔可能延伸至下一亂流件且一個空氣腔被形成於兩個亂流件之間的距離。阻力抑制系統的效率可以以此種空氣腔的控制增加。

在一實施例中一偵測器被提供於至少一個亂流件的上游，該偵測器係用於至少測量一空氣腔的壓力。藉此，當一控制器被提供來基於一由偵測器所進行的測量控制空氣噴射器及/或空氣出口時是有利的。在此實施例中基於是否一空氣腔出現在亂流件的上游被確定可打開或關閉空氣噴射器及/或出口。

在每一亂流件的上游一偵測器被提供用來量測一空氣腔的出現例如是可能的。一空氣腔被產生於一第一亂流件，使得空氣腔能測量 於第二亂流件的上游，當在一第三亂流件的上游沒有一空氣腔的出現被量測到時，其可能係被第二亂流件所產生的一空氣腔的第一亂流件干擾產生所產生的空氣腔所導致，靠近第二亂流件的上游的一空氣出口可被打開以放出空氣。之後，在第三亂流件之前的偵測器可量測到由第二亂流件所產生的一空氣腔的出現。藉由控制空氣腔的長度，阻力抑制系統的效率可增加且可導致大約10%的阻力的減少。

在一實施例中龍骨從船的底部延伸至實質一相同高度，該高度可能在0.05至0.30米的範圍。

在另一觀點中發明相關於一控制依據前述申請專利範圍中任一項的一平底船的底部的至少一空氣腔的長度的方法，該方法包含以下步驟：移動船於某一速度；噴射空氣於或靠近亂流件中至少之一；決定船的速度及船的底部之下的深度；其中，當船具有一在一第一範圍之內的速度，除了最前面的亂流件之外，空氣被噴射於或靠近每一亂流件且空氣被放出在靠近每一亂流件的上游，其中船具有一在一高於第一範圍的第二範圍之內的速度，空氣被放出在或靠近非鄰近的亂流件的上游。

因為空氣不被噴射於每一空氣噴射，較少的空氣被需要以便產生空氣腔。優點是較少的空氣被需要，因為這導致經濟效益。

1‧‧‧船

2‧‧‧底部

3‧‧‧亂流件

4‧‧‧龍骨

5‧‧‧空氣腔

6‧‧‧空氣噴射器

7‧‧‧偵測器

8‧‧‧推舟

9‧‧‧濕表面

10‧‧‧具有亂流的區域

11‧‧‧空氣腔的部分

12‧‧‧空氣出口

藉由參考顯示在圖式的本發明的例示實施例，本發明的觀點將被詳述於下，其中：第1圖係顯示一依據本發明的使用中的船的一實施例的底視圖；第2圖係顯示一依據線II-II的第1圖的船的剖面圖；第3圖係顯示一依據線III-III的第1圖的船的剖面圖；第4a-b圖係顯示在不同的速度的放大的在第3圖中的細部IV；第5a-b圖係顯示一移動於相反方向的放大的第3圖中的細部IV；第6a-d圖係顯示在船的底部的一空氣腔的逐漸產生；第7a-d圖係顯示於不同的速度的如第1圖中的船；第8圖係顯示一在第3圖中的細部IV的變化實施例；第9圖係顯示一第8圖的變化實施例；第10a-c圖係顯示亂流件的實施例；第11a-d圖係顯示龍骨的實施例；以及第12圖係顯示依據本發明的兩條相鄰的使用中的船。

船，例如駁船，主要係使用於運輸貨物，特別是重貨物於水上的運輸。駁船主要係使用為經由河流及/或運河運輸。在此一船經由水面的移動期間，力於一相對流動速度的方向被作用於船的外層上。這被稱為阻力。為了減少阻力，一空氣腔可被提供於船的底部的外層和水之間。減少阻力導致例如燃料節省或船的一可能的較高速。

因此，第1、2和3圖顯示依據本發明的一船1的一底部2。多 個亂流件3係裝設於船1的底部2。亂流件3於船1的縱向彼此之間相隔開。因此，在每一亂流件之後有足夠的有效空間供一空氣腔5的逐漸產生。如第1和3圖中所見，其中箭頭F標示水的流動方向，一些空氣腔被產生，空氣腔的數目不必對應亂流件3的數目(見第4圖)。如將於下所述，亂流件3的數目可以高於空氣腔的數目。如第1圖所示，更且，亂流件3實質延伸於船的半個寬度且每一側的端點抵著龍骨4。

沒有空氣腔被產生的底部的一部份可接觸水。此一部份被稱為「濕區」且以元件號碼9被標示於第1和3圖中。在船1的底部2的「濕區」的量愈小，阻力被減少的愈多。

更且，龍骨4被提供在船1的底部2，兩個龍骨4係提供在底部2的側邊以及一第三龍骨4被提供於這兩個龍骨4之間。如第2圖所示，龍骨4區分船1的底部2為兩個區段，藉此增加船1的穩定性。

在兩個區段的每一個中，亂流件3被提供且位於第一區段中的亂流件3係實質平行於位於第二區段中的亂流件3。這有利於船1的穩定性。

空氣噴射器(未顯示)係提供在亂流件3的下游用於緊接在亂流件3之後於流動方向噴射空氣，因而見第6圖，如下所示，一空氣腔5可逐漸產生。

第4a圖以一較大尺寸以及於一第一速度及/或具有水的一第一深度顯示第3圖中的細部IV。在一亂流件3之後於流動方向F一空氣噴射裝置6噴射空氣。如第4a圖所示，從亂流件3和在速度V3和水的深度的影響之下逐漸產生的空氣腔5延伸超過隨後的亂流件3。因為空氣腔延伸超過隨後 的亂流件3，不需要噴射空氣於該亂流件3。然而，空氣可被噴射於隨後的亂流件3以便確保足夠的空氣出現於被產生的空氣腔5及/或空氣腔5甚至可更延伸。

以敘述及顯示的是產生在一亂流件3的空氣腔5延伸超過一個隨後的亂流件3。然而，空氣腔5可更延伸超過一個以上的隨後的亂流件3，且它的延伸取決於速度V3而較少取決於噴射空氣的量。

第4b圖以較大尺寸且在一速度V1及一水的深度顯示在第3圖中的細部IV。速度V1小於速度V3。如在圖中所示，一空氣腔5係產生在每一亂流件3的下游。由於速度V1，較之於第4a圖，空氣腔延伸於於一較短距離且因此在隨後的亂流件3之前終結。如此，較之於在速度V3所產生的空氣腔的數目，更多空氣腔被產生於速度V1。在兩個速度，船1的底部2的表面的一大部分被覆蓋以空氣腔5，藉此減少阻力。

第5a及5b圖顯示阻力抑制系統可被用於一第一流動方向F，但亦使用於一第二相反流動方向。如將於稍後所述，由於亂流件3的形狀，阻力抑制系統可於兩個移動方向減少阻力。

為了能使用阻力抑制系統於兩個不同的移動方向，可能需要提供噴射空氣於每一亂流件的每一側的可能性。

第6a-d圖顯示在一船1的底部2的一空氣腔的逐漸產生。當船1開始移動時或當還無空氣被噴射時第6a圖例如可發生。由於水流碰到亂流件3，一具有亂流的區域10於亂流件3的整個長度被產生在亂流件3的下游，該亂流件3終結於在亂流件3的兩側的龍骨4。如將參閱第10圖說明，這可由亂流件3的形狀及大小導致。

如第6b圖所顯示的隨後步驟包含噴射空器於具有亂流的區域10中，該區域10緊接在亂流件3之後。由於亂流，被噴射的空氣被分布實質遍及整個具有亂流的區域10。

如第6c所示，由於船的移動以及被水施加於空氣的力，空氣向下游移動。如第6d圖所示，在一些時間之後，例如取決於船的速度，該速度意味著水的流速、空氣噴射速度以及船的底部之下的深度，空氣腔5係完全產生且相等於一半重力波。

第7a-d顯示在船1的底部2的空氣腔的逐漸產生以及船1的不同速度的效果。第7a圖相關於如有關第4b圖中所述的狀態且第7d圖相關於如有關第4a圖所述的狀態。

在V2和V1之間的速率V2，如第7b圖中所顯示的狀態可發生。如空氣腔5的部分11所顯示，由於該速率，產生於一亂流件3的空氣腔5剛好延伸超過隨後的亂流件3。因此，在隨後的亂流件3的空氣腔的產生被前面的空氣腔5干擾且因此無空氣腔被產生於隨後的亂流件3且至少一個大的濕表面9發生。當此狀態發生時，阻力抑制系統的效率被減少。

如第7e圖所顯示，這狀態可藉由放出空氣被克服。一空氣出口(圖未示)被提供於靠近每一個亂流件3的上游用於放出由前面的亂流件3所產生的空氣腔5的空氣。空氣腔5被防止延伸剛好超過隨後的亂流件3，導致一空氣腔5被產生於每個亂流件的下流。因此，阻力抑制系統的效率增加且濕表面9係最小的。

船1的操作者可以能夠控制在每一亂流件3的上游的空氣出口。當船係移動於一第一速率範圍內的速度時空氣被放出例如是可能的。 第一速率範圍可包含導致第7a-c圖中所顯示的狀態的速度。當船1係移動於一第二速率範圍內的速度時，空氣不再放出且如第7d圖中所示的狀態可發生。

如此，阻力抑制系統的效率可藉由控制空氣腔5的長度被改良。由於控制空氣腔的長度，盡可能多的船1的底部2的表面被以空氣腔5覆蓋。

第8圖顯示一第3圖中的細部IV的變化實施例。在此實施例中，如有關第7圖所述，一空氣出口12係提供來放出空氣。空氣出口12可被用於直接放出空氣至周圍環境，或放出空氣至空氣噴射器6，使得空氣可被再使用。

應注意的是空氣出口12可由一在龍骨4中之一中或在船1的底部2中的一孔形成。空氣出口12可以是能關閉的或空氣出口可利用空氣噴射器6控制。一空氣入口亦可由在龍骨4中之一中或在船1的底部2中的一孔形成。

第9圖顯示第8圖的變化實施例。在此實施例中一偵測器7被提供於靠近一亂流件3的上游及/或空氣出口12的上游。偵測器7量測在第一偵測器7’或第二偵測器7”的一空氣腔的出現。在第一偵測器7’量測一空氣腔5且第二偵測器7”量測不到一空氣腔5出現的情形中，這可以是一種指示：盡可能多的底部2的表面被空氣腔5覆蓋。

當第一偵測器7’及第二偵測器7”量測不到一空氣腔5出現時，如有關第7b圖所述的狀態可以是能適用的。量測可被使用來控制空氣出口12而放出空氣或關閉空氣出口12。量測亦可以被使用來利用一控制器 (未顯示)控制空氣噴射器6，以便調整被噴射的空氣量，以便完成如有關第7a、7c及7d圖其中之一所述的狀態。

應注意的是偵測器7’及7”可以例如是一光學偵測器，一超音波偵測器及一電容偵測器等。

第10a-c圖顯示亂流件3的不同的可能實施例。參閱第10a圖，亂流件3包含一橫截面三角形部分，該三角形部分係為一等邊三角形的形式。參閱第10b圖，亂流件3包含一橫截面三角形部分，該三角形部分係為直角三角形的形式。參閱第10c圖，一面離船的底部的亂流件的一側邊係實質平的。對於一些實施例，它適用於B係小於5毫米，H係在2.5-25毫米的範圍中，且a1及a2提供一具有少於90度的角度的分離邊。

應注意的是在一些實施例中一亂流件的寬度可以是小於一亂流件的高度。在其它實施例中一亂流件的寬度和一亂流件的高度之間的比例可以是1：1。在又另外的實施例中，一亂流件的寬度可延伸至30毫米，或可能延伸至20毫米。

在上述的實施例中指明亂流件3端靠龍骨4。在其它實施例中可以有一亂流件3的端部和龍骨4之間的間隙。此間隙可以是小於0.2毫米或可能小於0.1毫米。

第11a-d圖顯示龍骨4的可能實施例。第11a圖顯示一用為一龍骨的簡單平板。如由在第11a圖中的箭頭所指示，空氣出口及入口可被提供於船1的底部2中。第11b-d圖顯示不同類的空心架構可以被用為龍骨4。如上所述，一個或更多個空氣出口可以被提供於龍骨中以便控制空氣腔5的長度。同樣的情形應用於空氣噴射器。

在被顯示的實施例中龍骨4從底部延伸一段距離。此距離可以在0.05至0.30或0.40米的範圍中。

第12圖顯示兩隻駁船1，該兩隻駁船1被一推舟8推動。在每一駁船1的底部處一些亂流件3被提供，其中一空氣噴射器被提供在每一亂流件3的下游。更且，被提供的龍骨4係連接至亂流件3的側邊，使得一被產生的空氣腔係被一亂流件3及兩根龍骨4圍住。

應注意的是圖式係概略性的，未必合乎尺寸且不需要用來瞭解本發明的細節可能已被省略。如在圖式中所取向，術語“上游”、“下游”、“下方”及“上方”等相關於實施例，除非特別指明。更且，至少實質相同或執行一至少實質相同的功能的元件係標示以相同的元件號碼。

本發明不受限於上述實施例，在申請專利範圍的範圍內，該等實施例能以一些方式被改變。例如，空氣噴射器可在一不同的壓力噴射空氣至每一空氣腔。例如，當一船以一傾斜角移動時，在第一空氣腔的壓力係不同於在最後的一個(相同於傾部)。操作期間主動式空氣噴射器的不同的組合可被配置。例如，當所有的空氣腔被逐漸產生時系統可僅噴射在第一亂流件的上游。

應更注意的是船可以是一自推動駁船或一需被推舟推動的駁船。船係一遊輪亦可。

更且，應注意的是亂流件及/或龍骨可被附接於一撓性片。撓性片可被附接或能附接於船的外層。靠近船頭的亂流件可被隔離於不同距離亦可，例如，由於接近船頭的水流的局部變化較之於以下的亂流件具有較大距離。

關於亂流件，亂流件可以是一任何產生水流分離的物體。特別地，它可以是溶接至底部的角型材。一亂流件亦可被一附接於船的底部或源自將船的不同的構件溶接一起的溶接部形成。在亂流件被一溶接部形成的情形中，溶接部的下游側可被研磨，使殼一階梯被形成於溶接部的下游側。一槽被研磨入研磨部使得階梯被形成亦可。

Claims (13)

1. 一種運送人員或貨物的平底船，該船包含一附接於該船的底部的阻力抑制系統，其中該阻力抑制系統包含：兩個或兩個以上的亂流件，垂直延伸於該船的縱向用於在該船移動期間於該船的該底部在該等亂流件的下游產生一具有亂流的區域，對於每一亂流件，一空氣噴射器，用於在或靠近該亂流件噴射一空氣流，以及一龍骨，鄰接於該等亂流件的兩側，其中該船的該底部係平的而無腔室且該亂流件係隆起部，該等隆起部係密封地附接於該等龍骨之間的該船的該底部，以及其中該亂流件從該船的該底部延伸2.5-25毫米，以及其中該等龍骨從該船的該底部延伸至實質一相同高度，該高度可在0.05至0.30米的範圍之中。
2. 如申請專利範圍第1項之船，其中該船的該底部包含三個或三個以上的縱向龍骨，該等龍骨區分該船的該底部成一第一區段以及一第二區段以及可能的更多區段。
3. 如申請專利範圍第1或2項之船，其中兩個或兩個以上亂流件延伸於該平底船的寬度且該等亂流件的的兩端端靠一龍骨。
4. 如申請專利範圍第3項之船，其中置放於該第一區段、該第二區段以及可能的更多的區段中的該等亂流件係實質彼此成一直線。
5. 如申請專利範圍第1項之船，其中該等亂流件具有一於該船的該縱向的寬度，該寬度係在0.5-5毫米的範圍中。
6. 如申請專利範圍第1項之船，其中多於兩個亂流件被提供於在該駁船的該底部的該第一區段、該第二區段或更多的區段的每一個中，該等亂流件係於該船的該縱向彼此相隔相等距離。
7. 如申請專利範圍第1項之船，其中該等空氣噴射器係提供於每一亂流件的下游。
8. 如申請專利範圍第7項之船，其中該等空氣噴射器係由在該船的該底部中及/或在該龍骨中至少之一中的孔形成，該等空氣噴射器被連接或能連接至一將空氣打至該等空氣噴射器的空氣泵裝置。
9. 如申請專利範圍第1項之船，其中一空氣出口係提供於靠近一亂流件的上游，較佳地其中除了該最前面的亂流件之外，一空氣出口係提供於每一該亂流件的上游。
10. 如申請專利範圍第9項之船，其中該(等)空氣出口係可操作來選擇性地放出空氣。
11. 如申請專利範圍第1項之船，其中一偵測器係提供於該等亂流件中至少之一的上游，該偵測器係用於量測至少一空氣腔的出現。
12. 如申請專利範圍第11項之船，其中一控制器係提供來基於由該偵測器所進行的一量測控制該等空氣噴射器及/或該(等)空氣出口。
13. 一種在如申請專利範圍第1至12項中任一項之一種平底船的一底部控制至少一個空氣腔的長度的方法，該方法包含以下步驟：移動該船於某一速率；噴射空氣在或靠近該等亂流件中至少之一；決定該船的該速率以及該船的該底部之下的深度，其中，當該船具有一在一第一範圍之內的速率時，除了最前面的亂流件之外，空氣被噴射在或靠近每一該亂流件且空氣被放出於靠近每一該亂流件的上游且其中，當該船具有一在一大於該第一範圍的第二範圍之內的速率時，空氣被放出在或靠近非鄰接的亂流件的上游。