專利名稱：具有分級船體和舷外翼部的水運工具的制作方法
具有分級船體和舷外翼部的水運工具相關(guān)專利申請的交叉引用本申請要求2009年6月16日提交的臨時申請No. 61/187644的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請的整個公開在此通過參考而并入本文。
背景技術(shù)：
如Grneblad的美國專利No. 6，666，160中適當描述的，“因為人們首選用船進
行水上貿(mào)易，所以他已經(jīng)試圖設(shè)計速度增大而不會不當?shù)貭奚€(wěn)定性的船體?！睖p小船體上的流體動力阻力且由此提高高性能水運工具 的船體效率的一種方法是提供分級(stuped)船體，其中船體的下表面不是平滑表面，而是包括橫向臺階部(step)。通過改善水面上性能特性，分級船體可以用來改善船體的性能，從而減少船體被弄濕的表面。分級船體已經(jīng)眾所周知了許多年，包括例如Fauber的美國專利No. I, 121，006、Batty的美國專利No. I, 858，030和Hubley的美國專利No. 6，250, 246，每個專利都通過參考而并入本文。Fauber公開了具有多個分級部分的船體或“水上滑艇部件”以及內(nèi)部空氣管道系統(tǒng)，該內(nèi)部空氣管道系統(tǒng)用于將處于壓力下的空氣傳送至船體的分級部分，例如利用驅(qū)動IC發(fā)動機作為泵來迫使空氣進入內(nèi)部空氣管道系統(tǒng)。Hubley公開了內(nèi)部空氣管道系統(tǒng)，其具有在船體的船首附近的入口和在船體上的臺階部的表面中的出口。這些迫使空氣系統(tǒng)有助于避免在分級船體部分中產(chǎn)生真空，并且有助于將船體提升出水面，從而減少被弄濕的區(qū)域。然而，內(nèi)部管道系統(tǒng)結(jié)合到船體中是較為復(fù)雜的。另外，分級船體共同的問題在于，在轉(zhuǎn)向期間，船只可能趨于大致繞船體上的臺階部旋轉(zhuǎn)，尤其是當迫使空氣系統(tǒng)正要將船體的船尾部分提升離開水面時。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容是以簡化的形式提出了概念的選擇，將在以下的具體實施方式
中進一步描述該概念。該發(fā)明內(nèi)容并不是用來確定要求保護的主題的關(guān)鍵特征，也不是用來幫助確定要求保護的主題的范圍。公開了一種具有分級船體的高性能滑行水運工具。一對舷外翼部固定到船體側(cè)壁。翼部朝向水面向外且向下延伸。優(yōu)選地，翼部至少向下延伸到分級船體部分的高度。每個舷外翼部都限定了通道，并且被構(gòu)造成使得在滑行操作期間，該通道相對于進入空氣是傾斜的，使得空氣在通道中被壓縮并且由此至少部分地被迫朝向分級船體部分，從而減少被弄濕的表面區(qū)域。在水平操作中，舷外翼部是相對水平的，并且穿過通道的流動將產(chǎn)生真空，真空有助于維持分級船體部分與水的良好接觸。在水運工具的實施例中，翼部大致為L形，具有從船體向外延伸的第一腿部和從第一腿部向下延伸的第二腿部。在水運工具的實施例中，一對相對地設(shè)置的舷外列板附接到分級船體部分。列板在前端附近可以是漸縮的，以便提供端口或流動路徑，從而方便空氣流動到分級船體部分或者從分級船體部分流動。在水運工具的實施例中，翼部的前緣在分級船體部分的前面并且延伸至橫板，例如，沿著船體的長度的30%至50%延伸。在水運工具的實施例中，設(shè)置有第二分級船體部分，該第二分級船體部分向上偏離第一分級船體部分，并且可以進一步包括沿著其舷外邊緣的第二組列板。


當參考附圖時，本發(fā)明的前述方面和許多伴隨的優(yōu)點將會變得更加容易理解，原因是其通過參考以下的詳細說明能夠得到較好的理解，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的具有分級船體的水運工具的透視圖，該分級船體具有性能翼部;圖2是圖I所示的水運工具的船體的從前面、左側(cè)、下方處看的透視圖；圖3是圖2所示的船體的從后面、左側(cè)、下方處看的透視圖；圖4是圖2所示的船體的前視圖；圖5是圖2所示的船體的左側(cè)視圖；以及圖6是圖2所示的船體的后視圖。
具體實施例方式在圖I中示出了以滑行速度操作的根據(jù)本發(fā)明的高性能水運工具99。水運工具99包括分級滑行船體100，該分級滑行船體100具有相對地設(shè)置的端口和舷外性能翼部，該舷外性能翼部在這里被稱為沖壓空氣翼部120，位于船體100的尾端部分上。沖壓空氣翼部120沿著船體100的分級部分縱向地延伸。該示例性實施例大致對應(yīng)于由SAFEBoatsInternational L. L. C. (www. safeboats. com)制造的 ApostleTM 系列高性能水運工具，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將本發(fā)明應(yīng)用于各種水運工具。在當前實施例中，船體100主要由鋁形成，并且其長度可以為例如從29英尺至42英尺。還可以想到其它的船體尺寸?？扇芜x的泡沫舷臺98示出為繞著船體100的上周邊設(shè)置。具有操作者控制器的控制臺96設(shè)置在大致船的中間，并且多個舷外馬達95 (示出了四個)提供推進。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，在不脫離本發(fā)明的情況下，可以使用其它的長度、構(gòu)造材料、馬達的數(shù)量和類型等。圖2-6中示出了水運工具99的分級船體100。圖2示出了從大致前面-左側(cè)-下方的透視點的船體100的透視圖，圖3示出了從大致后面-左側(cè)-下方的透視點的透視圖。船體100是滑行V形船體，具有中心龍骨101、第一臺階部102和第二臺階部104。船體可以是例如半V形、修改的V形、大深度的V形等。盡管該船體100包括兩個臺階部，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在不脫離本發(fā)明的情況下，可以替代地設(shè)置有單個臺階部或者多于兩個的臺階部。船體包括位于第一臺階部102的前面的前船體部分103。第一臺階部102劃定第一分級船體部分106，第二臺階部104劃定第二分級船體部分108。盡管本發(fā)明沒有要求，但是船體100包括用于安裝泡沫舷臺98(見圖I)的上部凸緣90和下部凸緣92，例如本發(fā)明人的美國專利No. 5，282，436中公開的泡沫穩(wěn)定的水運工具，該專利整體通過參考并入本文中。盡管本發(fā)明的當前實施例應(yīng)用于泡沫穩(wěn)定的水運工具99，但是本發(fā)明能夠適合于沒有這種舷臺的船體。第一分級船體部分106包括相對地設(shè)置的第一舷外列板110，一個在第一分級船體部分106的左舷側(cè)上，另一個在第一分級船體部分106的右舷側(cè)上。相似地，第二分級船體部分108包括相對地設(shè)置的第二舷外列板112 (可以看見一個)，一個在第二分級船體部分108的左舷側(cè)上，另一個在第二分級船體部分108的右舷側(cè)上。在該實施例中，舷外列板110,112位于船體舭緣線109處(或限定了該船體舭緣線109的一部分)，如位于側(cè)壁114與分級船體部分106或108會合的位置。在當前優(yōu)選的實施例中，第一舷外列板110的前端或前端部111和第二舷外列板112的前端或前端部113是漸縮的。漸縮的前端部111、113可以任選地與相關(guān)的第一和第二臺階部102、104間隔開。漸縮的前端部111、113 限定了提供流動路徑的端口或用于空氣在臺階部102、104附近進入船體100下方的端口?，F(xiàn)在還參考圖4、圖5和圖6，圖4示出了船體100的前視圖，圖5示出了船體100的左側(cè)視圖，圖6示出了船體100的后視圖。相對地設(shè)置且向外延伸的沖壓空氣翼部120大致沿著分級船體部分106、108附接到船體100的左舷和右舷側(cè)壁114。沖壓空氣翼部120為大致L形或弧形長形結(jié)構(gòu)，其從側(cè)壁114向外延伸并且向下延伸。為了方便起見，沖壓空氣翼部120可以固定到下部凸緣92上，或者與下部凸緣92 —體地形成。例如，沖壓空氣翼部120可以焊接到水運工具99上。如圖4中最清楚地示出，沖壓空氣翼部120與船體側(cè)壁114配合地限定了向下敞開的通道130。沖壓空氣翼部120的尺寸優(yōu)選地形成為使得沖壓空氣翼部120的遠側(cè)邊緣122至少向下延伸到由舷外列板110、112的下緣限定的水平高度。在當前的船體100中，沖壓空氣翼部120向下延伸稍稍超過列板110、112的高度。每個沖壓空氣翼部120的前緣124(圖5)優(yōu)選地位于第一臺階部102的前面，并且任選地大致延伸到船體100的橫板或尾端端部116。例如，沖壓空氣翼部120可以沿著尾端延伸船體100的長度的最多30%至50%。現(xiàn)在將描述水運工具99的功能，尤其是沖壓空氣翼部120的功能。當船體100通過水向前運動時，空氣進入由沖壓空氣翼部120限定的通道130。進入空氣至少部分地被引導(dǎo)到船體100的下方，尤其是第一和第二分級船體部分106、108的下方?；写w100構(gòu)造成當水運工具99以較高速度運行(例如，處于大致直線行駛)時將水運工具的船首提升出水面。流體動力將滑行船體100的船首提升離開水面，使得船體的相對于水面傾斜的角度增大，即當船體100繞水平橫向軸線樞轉(zhuǎn)時沖角增大。從圖I中將會理解，固定到船體100上的沖壓空氣翼部120的相對于行駛方向的角度也增大。增大的沖角使得進入通道130的空氣由于沖壓空氣翼部120的傾斜表面而向下轉(zhuǎn)向，使得通道130中的空氣壓力增大。通道130中的較高空氣壓力增大了通過在第一和第二臺階部102、104處由舷外列板110、112限定的端口的氣流，使得空氣被強迫到第一和第二分級船體部分106、108之下。在分級船體部分106、108下方的增大的氣流有助于減少有效弄濕的表面區(qū)域，由此降低船體100上的流體動力阻力，提高了性能。此外,據(jù)信傾斜的沖壓空氣翼部120的流體動力將在沖壓空氣翼部120上產(chǎn)生向上的力，這將進一步有助于將船體100提升出水面并且減少船體100處于滑行模式時的被弄濕的區(qū)域。
現(xiàn)在將了解第一和第二列板110、112的漸縮的且間隔開的前端部111、113的原因。在當前實施例中，由漸縮的第一和第二列板110、112限定的端口提供了這樣的裝置，該裝置用于在第一和第二臺階部102、104附近優(yōu)先地引導(dǎo)船體100下方的如上所述被沖壓空氣翼部120壓縮的空氣。除了改進船體100在滑行運行期間的性能，沖壓空氣翼部120還改進了轉(zhuǎn)向期間對水運工具99的控制。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的分級船體水運工具的共同問題在于，當操作者轉(zhuǎn)向水運工具船體時，在某些情形下，船體將不期望地大致繞船體的臺階部樞轉(zhuǎn)。據(jù)信，出現(xiàn)這種情況的原因是，船體的分級部分僅僅部分地接觸水面，使得船體流體動力地反應(yīng)為就好像臺階部是船體的尾端端部或橫板一樣。即使在水運工具為了大致水平的操作而進行平衡(trim)時也會出現(xiàn)這種不期望的效果。
然而，在本文所公開的船體100中，當船體100被平衡為開始轉(zhuǎn)向的水平時，船體的傾斜度或沖角減小。當船體100的傾斜角度減小時，沖壓空氣翼部120朝向水平定向運動，因此不再出現(xiàn)相對于局部氣流的傾斜表面。流過通道130的空氣不再被壓縮，因此空氣流入到分級船體部分106、108中的趨勢被減小或消除。此外，在水平操作中，現(xiàn)在位于水線附近的通道130將允許水流過。由于柏努利原理(Bernoulli principle),流過通道130的水將在由舷外列板110、112限定的端口處產(chǎn)生真空。通過柏努利原理提供的真空輔助有利地確保了分級船體部分106、108與水良好接觸，減小或消除了水運工具繞著臺階部102、104之一樞轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)向的任何趨勢。因此，本文公開的沖壓空氣翼部120具有在滑行操作期間將空氣迫入船體的分級部分106、108中、以及當水運工具99處于相對水平操作時從船體的分級部分106、108下方將空氣吸出的非常理想的效果。另外，在水運工具99轉(zhuǎn)向期間，船體橫傾轉(zhuǎn)向的趨勢被沖壓空氣翼部120抵消。具體地，位于轉(zhuǎn)向半徑內(nèi)側(cè)的沖壓空氣翼部120將流體動力地抵抗浸沒到水中的趨勢。當舷外翼部120移出水面時，從轉(zhuǎn)向半徑向外定位的沖壓空氣翼部120可以產(chǎn)生向下的力。結(jié)果是，船體100相對于水表面將保持相對水平。因此，第一和第二分級船體部分106、108將用來保持與水接觸，并且即使處于較高的速度下船體也將以非常穩(wěn)定和可預(yù)測的方式轉(zhuǎn)向。雖然已經(jīng)圖示和描述了所示的實施例，但是應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種改變。
權(quán)利要求
1.要求保護排他性的特性或特權(quán)的本發(fā)明的實施例限定如下 一種高性能水運工具，其包括 V形滑行船體，所述V形滑行船體具有前船體部分和在所述前船體部分的尾端端部處限定的第一臺階部，所述臺階部劃定與所述前船體部分偏離的第一分級船體部分； 第一沖壓空氣翼部，所述第一沖壓空氣翼部固定到所述船體的左舷側(cè)，所述第一沖壓空氣翼部具有設(shè)置在所述第一臺階部的前面的前緣，其中所述第一沖壓空氣翼部從所述第一臺階部上方至少延伸至所述第一分級船體部分；以及 第二沖壓空氣翼部，所述第二沖壓空氣翼部固定到所述船體的右舷側(cè)，所述第二沖壓空氣翼部具有設(shè)置在所述臺階部的前面的前緣，其中所述第二沖壓空氣翼部從所述第一臺階部上方至少延伸至所述第一分級船體部分； 其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部中的每個都限定了舷外通道，并且進一步地，在所述水運工具的滑行操作期間，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部相對于水平傾斜，使得進入所述通道的空氣被空氣動力學(xué)地加壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能水運工具，其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部包括從所述船體向外延伸的第一腿部以及從所述第一腿部向下延伸的第二腿部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能水運工具，其還包括相對地設(shè)置的第一對舷外列板，所述第一對舷外列板固定到所述第一分級船體部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能水運工具，其中，所述第一對舷外列板在前端處是漸縮的，使得在所述列板和所述第一臺階部之間限定了至所述第一分級船體部分的端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能水運工具，其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部被定向成使得當所述水運工具處于平衡水平構(gòu)造時所述沖壓空氣翼部大致水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能水運工具，其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部沿著所述水運工具的尾端端部固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高性能水運工具，其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部延伸至所述水運工具的橫板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能水運工具，其中，所述第一沖壓空氣翼部和所述第二沖壓空氣翼部沿著所述船體的長度的30% -50%延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能水運工具，其還包括在所述第一分級船體部分的尾端端部處限定的第二臺階部，所述第二臺階部劃定從所述第一分級船體部分向上偏離的第二分級船體部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高性能水運工具，其還包括相對地設(shè)置的第二對舷外列板，所述第二對舷外列板固定到所述第二分級船體部分。
11.一種水運工具，其包括 鋁制的船體，所述船體具有左舷側(cè)壁和右舷側(cè)壁，所述船體還包括前船體部分和從所述前船體部分向上偏離的第一分級船體部分； 左舷弧形翼部，所述左舷弧形翼部從所述左舷側(cè)壁向外延伸，并且至少向下延伸至第一分級船體部分；以及第二弧形翼部，所述第二弧形翼部從所述右舷側(cè)壁向外延伸，并且至少向下延伸至第一分級船體部分； 其中，所述左舷弧形翼部限定了沿著所述左舷側(cè)壁的與所述分級船體部分相鄰的部分延伸的向下敞開的長形通道，所述右舷弧形翼部限定了沿著所述右舷側(cè)壁的與所述分級船體部分相鄰的部分延伸的向下敞開的長形通道；以及 其中，所述左舷弧形翼部和所述右舷弧形翼部被構(gòu)造成在所述水運工具的滑行操作期間壓縮空氣，使得進入所述長形通道的空氣被推壓到所述第一分級船體部分下方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其中，所述左舷弧形翼部和所述右舷弧形翼部為大致L形，所述L形包括從所述船體向外延伸的第一腿部以及從所述第一腿部向下延伸的第二腿部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其還包括固定到所述第一分級船體部分的舷外左舷邊緣上的第一列板和固定到所述第一分級船體部分的舷外右舷邊緣上的第二列板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水運工具，其中，所述第一列板和所述第二列板在前端處是漸縮的，從而限定了用于壓縮空氣到所述第一分級船體部分的流動端口。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其中，所述左舷弧形翼部和所述右舷弧形翼部的角度形成為使得當所述水運工具處于平衡水平構(gòu)造時所述弧形翼部大致水平。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其中，所述左舷弧形翼部和所述右舷弧形翼部沿 著所述水運工具的尾端端部固定。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水運工具，其中，所述左舷弧形翼部和所述右舷弧形翼部延伸至所述水運工具的橫板。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其中，所述水運工具還包括沿著所述左舷側(cè)壁和所述右舷側(cè)壁的上周邊設(shè)置的泡沫舷臺。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水運工具，其中，所述船體還包括從所述第一分級船體部分向上偏離的第二分級船體部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的水運工具，其還包括固定到所述第二分級船體部分的舷外左舷邊緣上的第三列板和固定到所述第二分級船體部分的舷外右舷邊緣上的第四列板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水運工具(99)，其具有分級船體(100)，該分級船體包括前船體部分(103)、第一分級船體部分(106)和任選的第二分級船體部分(108)。舷外沖壓空氣翼部(120)從船體向外延伸并且沿著分級船體部分向下延伸。舷外列板(110、112)固定到分級船體部分，并且可以是漸縮的，以限定到分級船體部分的端口。在滑行操作期間，由翼部限定的通道壓縮進入空氣，由此該進入空氣至少部分地被強迫到分級船體部分下方。在水平操作中，穿過通道的流動用來使分級船體部分保持與水良好接觸。
文檔編號B63B3/44GK102803060SQ201080026703
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者W·M·漢森 申請人:安全艇國際有限責任公司