靜浮力吸水型新概念船的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的靜浮力吸水型新概念船是根據(jù)噴水泵工作時(shí)吸水端的負(fù)壓吸水功能，將航行的排水量吸收，使排水量的流量流速降低，削減了對(duì)自由水面的干擾能量，降低船舶的興波阻力，倘若噴水泵的性能指標(biāo)(流量和揚(yáng)程)與船舶航行的排水量和阻力相匹配，那么航行的排水量就被噴水泵大部吸收，于擾自由水面的流量流速就變得小，興波阻力也變得小，這說(shuō)明了，吸水型新概念船，是克服阿基米德浮力原理的排水型船航速難以提高的有效措施.吸水型船水下船體結(jié)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由主船體(1)與下板體(2)和支承側(cè)壁(3)組成，主船體，下板體與支承側(cè)壁之間的空間，是水下船體騰留給噴水推進(jìn)裝置的工作空間，它包含噴水泵的吸水?dāng)U張口，和輸送管道。
【專利說(shuō)明】靜浮力吸水型新概念船

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在高性能船舶發(fā)展過(guò)程中，長(zhǎng)期以來(lái)因受到興波阻力與航速成六次方比增長(zhǎng)的困擾而舉步為艱.以吸水原理為基礎(chǔ)創(chuàng)建出的吸水型新概念船，利用噴水泵負(fù)壓吸收功能，將航行排水量進(jìn)行吸收反饋循環(huán)處理，使形成興波阻力的航行排水量，因?yàn)榱髁苛魉贉p少降低，倘若航行的排水量全部被吸收，那么興波阻力因流量流速的消失而變?yōu)榱?，這從理論說(shuō)明，吸水型新概念船是有效的降低消除興波阻力設(shè)計(jì)構(gòu)思，它將為高性能船舶向更高航速發(fā)展鋪平道路.

【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)利用阿基米德浮力原理的常規(guī)排水型船舶，其航速的提高因?yàn)槭艿脚d波阻力的障礙而難以突破。為此，自20世紀(jì)后半葉以來(lái)，發(fā)展起來(lái)的高性能船舶為了克服興波阻力的障礙，創(chuàng)建出二介類型的船舶:第一類主要是設(shè)法盡可能減少船和自由水面有接觸，故由靜浮力支撐的排水航行轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)升支撐的動(dòng)力航行，使船在水中抬起，甚至抬出水面，以減少興波阻力，提高航速，如滑行艇、水翼艇、氣墊船等。第二類型船仍維持排水航行，但盡可能減少船體截面對(duì)自由水面的影響，如瘦長(zhǎng)片體的高速雙體船、小水線雙體船等。這些措施雖然多少提高了船舶性能，但距離社會(huì)發(fā)展要求所期望的指標(biāo)要求仍然甚遠(yuǎn).高性能船發(fā)展出現(xiàn)這樣的困境，原因在于其所采取的技術(shù)措施最終的效果只是減少航行排水的流量，未能影響改變排水的流速，故不能大幅度徹底的消除興波阻。為了擺脫高性能船舶發(fā)展過(guò)程所遇到困境，本發(fā)明利用吸水原理構(gòu)思出吸水型新概念船，它通過(guò)噴水泵運(yùn)行時(shí)吸水口的負(fù)壓吸引力作用，將航行的排水量進(jìn)行吸收反饋循環(huán)處理，使于擾影響自由水面的排水流量流速同時(shí)大幅度的降低減少，甚至降為零，徹底的將興波阻力形成的動(dòng)力源頭除丟，不但使壓差阻力的興波阻力趨于或等于零，同時(shí)也使壓差阻力的形狀阻力趨于或等于零，這狀況意味著船舶在自由水面上航行時(shí)，不再為克服壓差阻力(即興波，型狀阻力)消耗大量無(wú)用功，為發(fā)展高速度、大噸位、遠(yuǎn)航程船舶鋪平道路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從吸不型船舶外形來(lái)看，它的水下船體是個(gè)長(zhǎng)方形剛體，這是吸水型船根據(jù)吸水原理而設(shè)計(jì)建造的船體結(jié)構(gòu)，它的水下船體結(jié)構(gòu)不同于一般常規(guī)排水型船。為了有效的將航行排水量全部吸收，所設(shè)計(jì)的水下船體必須騰留出做為噴水推進(jìn)裝置的工作空間，使所設(shè)計(jì)船舶的航行排水面積必須被吸水泵的吸收擴(kuò)張口所函蓋，讓航行的排水量不外溢而被噴水泵擴(kuò)張口吸收。此外還必須余留出噴水推進(jìn)裝置的安裝空間和輸送管道空間，將被吸收的排水量輸送反饋到船艉，構(gòu)成排水吸收反饋大循環(huán)，這對(duì)航行時(shí)產(chǎn)生的船首船艉的壓差值起到了調(diào)節(jié)平衡的有力作用。吸水型船的水下體載重容積的形狀，由于功能不同可能是多樣化的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
描述的載重容積是吸水型基本結(jié)構(gòu)之一(見(jiàn)圖1、圖2)，它由主船體1、下板(或箱)體2、支承側(cè)壁3組成，將其與水上船甲板面8焊接后，就構(gòu)成剛性的長(zhǎng)方形水下船體。主船體I是首部有斜面角的平底船，它是按裝船舶主機(jī)及其它機(jī)械、電器等主要設(shè)備的工作場(chǎng)所，船舶的載重容積空間主要由它承擔(dān)。下板(或箱)體2是扁平方體的下甲板，是船舶在水中重要的受力體，由于它是扁平結(jié)構(gòu)體(如將其結(jié)構(gòu)體加厚，則扁平結(jié)構(gòu)就變成為增大載重容積的下浮箱體)，起到強(qiáng)化了船舶的剛強(qiáng)度的作用；支承側(cè)壁3主要任務(wù)是與主船體共同承擔(dān)上甲板面承載重量和對(duì)抗船舶航行時(shí)風(fēng)浪對(duì)船舶擾動(dòng)產(chǎn)生的各種作用力，另外它是船舶的側(cè)面安全屏蔽面，保護(hù)船舶航行觸礁或受到攻擊破壞時(shí)船舶的安全。支承側(cè)壁和水下板(箱)體、主船體、水上船甲板面之間形成的空間，是吸水型船余留出的噴水推進(jìn)裝置和輸送管道的工作空間:主船體首部的斜面角是噴水泵吸收擴(kuò)張口重要組成部分；這樣的工作空間對(duì)于吸水型船來(lái)說(shuō)，是致關(guān)重要的設(shè)計(jì)窗口，它涉及到噴水泵直徑的選擇、數(shù)量和噴口面積、船舶的操縱性等諸多重要技術(shù)性能指標(biāo)等問(wèn)題。另一種吸水型船舶的載重容積基本結(jié)構(gòu)是以雙船體為主或三船體為主的吸水型船，其基本結(jié)構(gòu)形式和功能與單主船體為主的吸水型基本上相近似，都是由雙片體(相當(dāng)于支承側(cè)壁)與水下板體、水上船甲板面三者焊接組成剛體長(zhǎng)方形的水下船體，不同之處片體為直線不對(duì)稱的、船首有斜面角的平底雙片體，三船體是在雙船體的基礎(chǔ)上，在其中間加上平底、船首兩側(cè)有斜面角的單船體組成，可見(jiàn)在吸水型基本結(jié)構(gòu)原理基礎(chǔ)上，可以演變出不同載重容積的結(jié)構(gòu)形式。吸水型船水下船體的結(jié)構(gòu)表明，水下船體的浸濕面積明顯的比一般船舶浸濕面積大很多，這無(wú)疑增大了船舶的航行磨擦阻力，但從吸水型船舶工作原理知，產(chǎn)生航行磨擦阻力的只是外船體浸濕面積，這是因?yàn)榇w的內(nèi)浸濕面積，隸屬于噴水推進(jìn)裝置管道輸送系統(tǒng)的效率系數(shù)范疇，但一旦噴水推進(jìn)裝置休止工作，內(nèi)浸濕面積就轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚勾斑\(yùn)動(dòng)的磨擦阻力。
[0004]吸水型船之所以能夠大幅度消減甚至消除船舶航行時(shí)產(chǎn)生的興波等壓差阻力。這是因?yàn)楫?dāng)噴水推進(jìn)裝置的噴水泵工作，其產(chǎn)生的高速水流推動(dòng)船舶高速向前移動(dòng)，排水面開(kāi)始排水并于擾自由水面產(chǎn)生興波阻力的同時(shí)，噴水泵的負(fù)壓吸引力，將擴(kuò)張口內(nèi)的排水量進(jìn)行吸收反饋循環(huán)處理，其結(jié)果是排水面產(chǎn)生的排水量因被吸收而減少，排水量的減少，流量與流速自然而然的跟隨著降低，于擾自由水面的動(dòng)力源自然而然的減少，船首艉壓差減少，興波等壓差阻力也跟隨著降低，這樣吸水型船舶航行的工作流程會(huì)跟隨著航速的變化不斷的盾環(huán)進(jìn)行著，興波等壓差阻力也一直處于低阻力工作狀態(tài)，但倘若噴水泵的流量與航行排水量相等，那么排水量就可能被全部吸收，影響于擾自由水面的流量流速就變?yōu)榱?，興波等壓差阻力因?yàn)闆](méi)有能源也變?yōu)榱悖@時(shí)航行的船舶阻力，只有磨擦阻力。吸水型船的這種工作狀態(tài)說(shuō)明，在吸水型船的排水量與噴水泵流量設(shè)計(jì)相匹配的條件下，只要船一開(kāi)動(dòng)，吸水型船就自然而然的在磨擦阻力和低(或零)壓差阻力狀態(tài)航行，船舶不再為沖破興波阻力峰值而必須付出難于忍受的主機(jī)功率要求，消耗大量能量去做無(wú)效功。丟掉了高興波等壓差阻力的沈重包褓，使船舶主機(jī)功率基本上降低到普通主機(jī)功率范圍，大幅度的降低了提高航速的難度。
[0005]初步估算表明，吸水型船在高航速(60?100節(jié))航行時(shí)，倘若有10%左右的航行排水量未被吸收，那么這10%的排水量的流速所產(chǎn)生的興波、形狀阻力約為高航速(60?100節(jié))時(shí)的5%。磨擦阻力，因此可以說(shuō)，只要吸水型船能夠吸收90%左右的航行排水量，就可認(rèn)為吸水型船的航行阻力基本上等于磨擦阻力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0006]圖1是主單船體吸水型船a_a剖面圖，
[0007]圖2是主單船體吸水型船b_b剖面圖，
[0008]圖3是雙體吸水型船c-c剖面圖，
[0009]圖4是雙體吸水型船d-d剖面圖，
[0010]圖1?4中標(biāo)示為:
[0011]1-船頭有銳面角的平底主船體，
[0012]2-下板(或箱)體，
[0013]3-支承側(cè)壁，
[0014]4-吸水?dāng)U張口，
[0015]5-吸水反饋循環(huán)通道，
[0016]6-排水面積，
[0017]7-噴水推進(jìn)裝置，
[0018]8-水上船甲板，
[0019]9-直角不對(duì)稱頭部有斜面角的平底單片體，
[0020]X-設(shè)計(jì)水線.

【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明屬于探索新概念型的原理性船舶，【具體實(shí)施方式】基本上屬于原理性的概略描述一以主單船體吸水型船為例。
[0022]實(shí)施主單船體吸水型船舶，實(shí)際上就是建造吸水型船的水下船體，建造水下船體，首先按水下船體設(shè)計(jì)圖，建造出組成水下船體的主部件；主單船體1、下板(或箱)體2、支承側(cè)壁3，按著將三者與水上船甲板8焊接成為一個(gè)水下船體的剛性結(jié)構(gòu)體，按著將協(xié)議制造的噴水推進(jìn)裝置按裝固定在水下船體吸水?dāng)U張口收縮端，最后將船舶主機(jī)動(dòng)力與噴水推進(jìn)裝置聯(lián)接妥當(dāng)，進(jìn)行試機(jī)調(diào)理試驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明的吸水型新概念船是應(yīng)用噴水泵負(fù)壓吸水原理，將船舶航行的排水量進(jìn)行吸收反饋循環(huán)處理，使航行排量的流量流速降低減少，以消減于擾自由水面的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)大幅度消減甚至消除興波等壓差阻力的目的。
2.根據(jù)權(quán)利(I)的要求，吸水型船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須將排水面函蓋在吸水?dāng)U張口內(nèi)，使航行所排擠的排水量有效的被吸收口所吸收。
3.根據(jù)權(quán)利(I)的要求，為了能夠有效的利用噴水泵的負(fù)壓吸水功能將排水量吸收，噴水泵應(yīng)該設(shè)置在船首部位。
4.根據(jù)權(quán)利(I)要求，與自由水面接觸的排水面應(yīng)該是有利于流水流動(dòng)的斜面積，并且由它構(gòu)成噴水泵的吸收擴(kuò)張口。
5.根據(jù)權(quán)利(I)的要求，在保證吸水型船噸位和留出噴水泵及其擴(kuò)張口足夠空間要求的條件下，為了滿足船舶的推進(jìn)噴水泵和推進(jìn)系統(tǒng)獲得較佳的工作效率，船舶水下船體基本結(jié)構(gòu)分為:主單船體型、雙船體型二大類。
6.根據(jù)權(quán)利(I)要求的工作特性要求，倘若推進(jìn)裝置的噴水泵的擴(kuò)張口未能將航行的排水量全部覆蓋，那么擴(kuò)張口只能吸收被覆蓋部分的排水量，興波阻力也只能被部分消減。
【文檔編號(hào)】B63B1/40GK104290857SQ201310162645
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】陳士瓊 申請(qǐng)人:陳士瓊