專利名稱：水網(wǎng)地區(qū)的槽運系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
"槽運"一詞來自古老的運河，以人力、風力或機動 力推動船只前進，在歷史上曾發(fā)揮過巨大作用，但近期受公路運輸?shù)?擠壓而漸漸萎縮。我們的槽運系統(tǒng)就是用先進的理念和先進的技術改 造原有內河航運，使內河航運重現(xiàn)昔日風光。本發(fā)明屬于內河船舶運 輸技術領域。
背景技術：
由于內河上運輸船只大小不等，速度不同、行駛方向 各異，經(jīng)常出現(xiàn)互相碰撞或阻塞，遇到水閘水壩要花很多時間才能通 過，內河航運速度慢效率低，無法與公路運輸競爭，因此極待改造。
本發(fā)明是楊金玉發(fā)明(200710017805.7)、 (200810017737.9)的延續(xù)
發(fā)明內容
針對內河航運中存在的問題,首先把船換成統(tǒng)一制作 的標準化"自浮集裝箱"(以下稱槽運船)，該槽運船上采用了多種減 少船阻力的措施；并且把船上的動力移到岸邊，改原來螺旋槳推進為 岸邊拖曳；槽運船以頭尾相接的大船隊，連續(xù)不停運的模式運行。實 現(xiàn)節(jié)能降耗提高船速，讓槽運擔當"水上高速公路"大任的目的。詳 細發(fā)明內容結合附圖加以說明。


圖中
1、槽運船自浮集裝箱式有幾種標準規(guī)格，小的可吊裝可堆積； 統(tǒng)一標準制作，船上無動力，無人駕駛；船四角有四個貯水艙，用排 空或裝水的辦法，調節(jié)裝貨之后的船體平衡及整船的吃水線；船上裝 漏水檢測無線、燈光報警設備，還可以控制排水泵排水以減緩船漏水 的危害；為適應高速，槽運船采用了三種減少阻力措施；(l)在船底 有密封的氣墊通道。詳見圖2,圖3。圖2中船兩舷有比船底還深的 剛性側壁,在兩側壁之間還有幾組小隔板，隔板高度約為側壁的一半。 圖中用實線畫出與側壁平行的隔板，與側壁垂直的隔板用虛線標出。 這幾組隔板形成局部空氣隔艙。如果沒有這些隔艙，則平底的槽運船 底下空氣將因船體的向下傾斜而自由跑到另一邊，使船更傾斜；尤其 嚴重的是向下傾斜的一邊將沒有氣墊，而阻力大增。圖3畫出了，兩 船船底之間的軟性空氣通道的密封連接方式示意。由圖2圖3可以看 出槽運船將形成整個船隊的船底氣墊密封通道，而不是一個船一個船 的氣封。氣墊減小阻力的原理是船在空氣上走比在水上走的阻力要 小很多(20'C時水的阻力是空氣阻力的671倍，IO'C時水的阻力是空 氣的949倍，(TC時水的阻力是空氣的1357倍)，例如船寬6米吃水3米，沒有氣墊時與水接觸是12米，船底加氣墊后與水接觸變?yōu)?米， 阻力減少近一倍，這是了不起的進步。在水道允許情況下進一步擴大
船寬，其效果更好。關于氣墊形成方法目前的氣墊大多由強大的發(fā) 動機從船上方或四周吸進空氣，然后由船體向下噴出，使船體浮出水 面或地面，這樣耗能太大。因此，我們改用能耗省得多的普通空壓機 由船頭向船底供氣或在船航道下面以氣泡形式向船底補氣。供氣消耗 的能量與漏氣有關，氣封好、能耗省。槽運船都是平底船又有調吃水
調平衡措施，加上整個船隊氣封，其泄漏少，耗能也省。(2)在船幫
上貼精心制作的塑料"人工皮膚"，該皮膚內有"支血管""微血管"， 由"微血管"末端向外滲出氣泡，使船幫在水泡混合體中前進，以減
少阻力。該皮膚的"支血管"與船底氣墊通道連接，從通道取氣。(3) 為減少阻力，船頂有蓋板蓋布，兩船之間間隙有象列車一樣的軟性封 閉連接，封閉要求比氣封低，只要順水順氣就行，即仍保持水流氣流 為層流。
2、拖曳電機、電機控制器、供電線及支架
船運是大家公認的最省錢，能量消耗較少的運輸系統(tǒng)，但仍有節(jié) 能潛力可挖，辦法是把船上的動力移到岸邊去拖曳船。大家知道，機 械力經(jīng)螺旋槳旋轉轉換成對船的推力，其能量轉換效率低于50%。 而直接由岸邊拖曳的效率高于卯％。同時由于動力(包括駕駛人員和 燃料)移出船體，船體的重量就減輕了或者說可以裝更多的貨了。這 一措施非但節(jié)能(約為普通船運的一倍，這又是了不起的進步)，還為 提高船速創(chuàng)造了條件。采用直線電機來拖曳船非常方便，圖中畫的是 用多個較小功率的直線電機分別拖曳，由于各電機統(tǒng)一由計算機控 制，具有很好操控靈活性。比如控制圖中最后幾個電機倒退就能起制 動船隊作用，也能做到船來加電，船走斷電(包括對氣壓機控制)。用 較小功率電機的另一個好處是減輕了對支架的負荷，降低造價。電機 一般高出水面，拖繩與水面有一夾角，根據(jù)力的直角分解原理，拖動 船前進的是水平分力，垂直分力對船前行無用，但卻加重了支架的負 荷。解決的辦法是放長拖繩或把支架安裝在受定位柱限位的浮桶上， 這樣電機將與船一樣隨水位漲落共同浮降，而保持較低的相對位差。
具體實施方法綜上所述，本發(fā)明非常適合水網(wǎng)地區(qū)的大小河流 和湖泊，比如沿長江，可根據(jù)貨源情況分段設定不同噸位的槽運線， 再比如可在太湖建幾條穿越太湖的槽運線，免去繞湖之苦。建槽運線 的工程費用(主要是直線電機及控制器和供電，另外就是在江邊湖心
埋預制好的支架，極少開山填溝)比同等運量的高速公路要省得多。 另一優(yōu)勢是不與農(nóng)田爭地，是公路鐵路做不到的。為分散投資，所有 槽運船都請用戶自備。 下面討論槽運的運行速度和連續(xù)不停運運行模式問題:美國有一種側壁氣墊船，也是船底有氣墊，兩側壁部分入水，船速達167公里
/小時。由于槽運船也有氣墊；同時有船幫貼人工皮膚及封閉兩船交 接處等減阻措施；加上直線電機的強大拖曳，應該說槽運船也有每小 時百公里的潛力。但我不追求高速，原因是追求高速是要消耗大量能 源的，大家知道動能公式mv2，說明能耗與速度成平方關系。水的阻 力比空氣大，耗能本來就大，高速船不適合民用。
我們槽運系統(tǒng)準備采用40 60公里/小時船速及連續(xù)不停運的 運行模式。試圖作到能耗最省、運量最大、貨物到達時間最短的總目 標。讓槽運系統(tǒng)擔當"水上高速公路"大任。所謂連續(xù)不停運，就是 船的密度頭尾相接，運行中不會出現(xiàn)走走停停，不會出現(xiàn)阻塞。這需 要一整套技術保障(比如我的(200810017737. 9)專利中提到的三個不 停運裝卸貨方法)和相應的管理調度與其配套，我們要在營運管理中 提高"貨物到達"速度。
為保證過大壩(如三峽大壩)也不停運，我們采用圖4所示的上下 聯(lián)動的斜坡傳輸帶，利用了槽運的二大特點(l)標準化的船，載重也 差不多，(2)頭尾相接的運輸模式。這樣就可保證上下聯(lián)動的傳輸帶 兩邊，每一時刻的承重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊 將勢能全部用作牽動上坡船隊,整條傳輸帶是不需要為克服重力而作 功，僅僅只要克服傳輸帶自身的摩擦力就行。傳輸帶是連續(xù)不停運的， 克服了普通船閘要浪費兩閘水的勢能,才能完成一上一下和長時間等 待的毛病。
大江上可能有一些大彎，如果能取直對運輸十分有利。這時可在 取直部分，用我的(200810017737. 9)專利，建陸地"槽運系統(tǒng)"，即 遇山打槽運隧洞(圖5(b))，遇平地建槽運槽(圖5(a))。水陸相接處 用上述斜坡傳輸帶。取直費用很快就會回收的。
總之，有水上高速公路之稱的"槽運系統(tǒng)"是長距離大運量的運 輸系統(tǒng)，采取頭尾相接的大船隊，連續(xù)不停運的運行模式，采取岸邊 直線電機拖曳船隊，船底加氣墊等技術措施之后，,槽運船耗能只要普 通船運的三分之一。槽運系統(tǒng)用電不用油符合國情，槽運系統(tǒng)運輸中 無污染，水下無螺旋槳有利生態(tài)環(huán)境。

，其中
圖1是直線電機拖曳的頭尾相接的大船隊運行圖； 圖2是槽運船剖面圖，展示船底側壁、空氣隔艙和船底氣墊關系 圖3是兩船船底之間的軟性空氣通道的密封連接方式示意圖； 圖4是上下行聯(lián)動的斜坡傳輸帶圖5是半開放式和封閉式槽運系統(tǒng)圖，展示水網(wǎng)地區(qū)槽運船可以 在陸地槽運系統(tǒng)中運行。
權利要求
1、一種槽運系統(tǒng)，包括由槽運船，拖曳電機，電機控制器，供電線，支架，上下聯(lián)動斜坡傳輸帶構成的水運系統(tǒng)；其中，槽運船自浮集裝箱式，有幾種標準規(guī)格，小的可吊裝可堆積；統(tǒng)一標準制作，船上無動力，無人駕駛；船四角有四個貯水艙，用排空或裝水的辦法，調節(jié)裝貨之后的船體平衡及整船的吃水線；船上裝漏水檢測無線、燈光報警設備，還可以控制排水泵排水以減緩船漏水的危害；為適應高速，槽運船采用了三種減少阻力措施(1)在船底有密封的氣墊通道船兩舷有比船底還深的剛性側壁，在兩側壁之間還有幾組小隔板，形成局部空氣隔艙，隔艙比側壁淺；兩船船底之間有軟性空氣通道的密封連接，槽運船將形成整個船隊的船底氣墊密封，而不是一個船一個船的氣封；用普通空壓機由船頭向船底供氣或在船航道下面以氣泡形式向船底補氣；(2)在船幫上貼精心制作的塑料“人工皮膚”，該皮膚內有“支血管”“微血管”，由“微血管”末端向外滲出氣泡，使船幫在水泡混合體中前進，該皮膚的“支血管”與船底氣墊通道連接，從通道取氣；(3)為減少阻力，船頂有蓋板蓋布，兩船之間間隙有象列車一樣的軟性封閉連接；其中，拖曳電機、電機控制器、供電線及支架采用直線電機來拖曳船非常方便，用多個較小功率的直線電機分別拖曳；各電機統(tǒng)一由計算機控制，具有很好操控靈活性，比如控制其中幾個電機倒退就能起制動船隊作用，也能做到船來加電，船走斷電，包括對氣壓機控制；水位漲落影響拖力，解決的辦法是放長拖繩或把支架安裝在受定位柱限位的浮桶上；其中，上下聯(lián)動斜坡傳輸帶利用了槽運的二大特點(1)標準化的船，載重也差不多，(2)頭尾相接的運輸模式；這樣就可保證上下聯(lián)動的傳輸帶兩邊，每一時刻的承重基本平衡，也就是說在理想狀況下，下坡船隊將勢能全部用作牽動上坡船隊，整條傳輸帶是不需要為克服重力而作功，僅僅只要克服傳輸帶自身的摩擦力就行；
2，槽運系統(tǒng)的運行模式采取頭尾相接的大船隊，連續(xù)不停運 的運行模式。
全文摘要
有水上高速公路之稱的“槽運系統(tǒng)”是長距離大運量的運輸系統(tǒng)，采取頭尾相接的大船隊，連續(xù)不停運的運行模式，采取岸邊直線電機拖曳船隊船底加氣墊等技術措施之后，槽運船耗能只要普通船運的三分之一。槽運系統(tǒng)用電不用油符合國情，槽運系統(tǒng)運輸中無污染，水下無螺旋槳有利生態(tài)環(huán)境。
文檔編號B63H19/00GK101618761SQ200810150248
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權日2008年7月4日
發(fā)明者楊金玉 申請人:楊金玉