專利名稱：：水翼船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種作業(yè)運(yùn)輸領(lǐng)域交通運(yùn)輸?shù)拇埃貏e是涉及一種新型特殊結(jié)構(gòu)的水翼船(HydrofoilCrafts)。一種廣為造船界周知的現(xiàn)象，即影響排水量式水面船只速度最大的因素為“造浪阻力”。當(dāng)船速增快，其佛氏數(shù)，實(shí)用上常簡(jiǎn)化為即速度/長(zhǎng)度比)增加，當(dāng)佛氏數(shù)增至0.5以上造浪阻力增加比率急速加快(參閱臺(tái)灣在臺(tái)印刷所，中央圖書(shū)出版社，1976年1月1版，第112頁(yè))，此現(xiàn)象使目前一般排水量式水面船的速度被限于Fn＝1.34以內(nèi)行駛。造浪阻力是形成于空氣與水的臨界面，故幾乎所有高速船的設(shè)計(jì)均在于設(shè)法避開(kāi)或減少此臨界面面積的接觸。例如水翼船是將船身浮上水面；而潛水艇則潛入水面，當(dāng)它潛入至本身船身直徑三倍或以上的深度時(shí)，其造浪阻力幾乎可以忽略(請(qǐng)參閱臺(tái)灣在臺(tái)印刷所，中央圖書(shū)出版社，1976年1月1版，第140頁(yè))，所產(chǎn)生的阻力僅有摩擦力和渦流阻力而已，因此就相同的船體長(zhǎng)度和排水體積而言，潛水艇比一般排水式水面船有更大的速度潛在力。如前蘇聯(lián)阿爾發(fā)(ALFA)級(jí)潛水艇重量3700噸、47000軸馬力，水下速度可大于42節(jié)(取材自詹氏Jane′s戰(zhàn)艦?zāi)觇b1985-86第524頁(yè))，幾乎比所有的美國(guó)驅(qū)逐艦都快。水翼船與潛水艇雖可達(dá)到高速的效果，然而各有其缺點(diǎn)。水翼船目前最大的噸位在400噸以下，此是因?yàn)楫?dāng)船只尺寸增大時(shí)，其重量的增加遠(yuǎn)比水翼升力的增加為快，其重量(或體積)的增加是與尺寸的三次方成正比，而其升力(或翼面積)是與尺寸的平方成正比的增加，故體積不宜過(guò)大。又可縮式(Retractable)水翼船的水翼和推進(jìn)器均可收縮，因而方便停泊，然而其傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造卻相當(dāng)復(fù)雜；而固定式水翼船的構(gòu)造雖較為簡(jiǎn)單，亦可制成較大的體積，但當(dāng)船只在淺水區(qū)域操作時(shí)，其水翼需顧慮與海底相碰撞的危險(xiǎn)，且其水翼的保養(yǎng)亦較為不易。再就潛水艇的缺點(diǎn)而言，其是一種制造成本最高，且操作最復(fù)雜，又因其是一種不見(jiàn)天日、乘坐起來(lái)最不舒服的船只，故不適合于作為商用。有關(guān)美國(guó)海軍最新研究成果中的混合式水翼船，該船在速度、航程以及浪中平穩(wěn)性上有其獨(dú)特之處，但其水翼是固定于水下的船身，當(dāng)船舶低速前進(jìn)或停泊時(shí)吃水很深，使其具有與固定式水翼船相同的缺點(diǎn)，即吃水深、水翼保養(yǎng)不易等缺點(diǎn)。又申請(qǐng)人曾于1989年4月11日向美國(guó)專利局申請(qǐng)了“HydrofoilSubmarineVesselSystems”的專利，其核準(zhǔn)號(hào)為第4819576號(hào)。該案提供了制造大噸位船并兼具有速度、航程、平穩(wěn)性以及可操作于較淺海域的特性，然而此案仍有兩項(xiàng)缺點(diǎn)，即第一實(shí)施例中的船只系統(tǒng)是分成兩個(gè)可分離的船體，再以萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置相聯(lián)接，在第二實(shí)施例中兩船身是以轉(zhuǎn)動(dòng)連桿相聯(lián)合，就結(jié)構(gòu)上而言，該萬(wàn)象和轉(zhuǎn)動(dòng)接頭裝置是最脆弱之處，且在操作時(shí)兩船身的統(tǒng)一結(jié)合也大為不便，而制造、操作和保養(yǎng)的費(fèi)用都非常不經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述兩案例和一般水翼船及潛水艇的缺點(diǎn)加以改進(jìn)，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的水翼船，使其具有特殊的“船身傾斜”操作方法，并配合本發(fā)明特殊船體的構(gòu)造，使本發(fā)明高速水面船只在傳動(dòng)構(gòu)造上更為簡(jiǎn)化及堅(jiān)固，又能兼具有可縮式水翼船的快速、平穩(wěn)、舒適、水翼可縮、吃水較淺、保養(yǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)，且更能兼具有潛水艇無(wú)噸位限制及造浪阻力小即油效率高等優(yōu)良的特性。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種水翼船，其由一水面船身、一水下船身和至少一對(duì)主水翼所構(gòu)成，其特征在于水面船身設(shè)有一寬艉段，在低速或停泊時(shí)，上述寬艉段提供實(shí)質(zhì)的浮力給水翼船；水下船身是一單船身(Single)，連設(shè)在水上船身的底部，其為一狹長(zhǎng)狀船體結(jié)構(gòu)，以提供浮力；又上述水下船身的浮力中心布置在水翼船重心的前方；主水翼布置在船只的底部，且主水翼所產(chǎn)生的水動(dòng)力支承力中心是位于水翼船重心的后方，在高速時(shí)主水翼為提供水翼船重心后段的主要支承力；上述水下船身的浮力中心與上述主水翼的水動(dòng)力支承中心之間具有一段相當(dāng)?shù)木嚯x(SubstantialDistance)。水翼船，其中所述的狹長(zhǎng)的水下船身其底部加裝有提供更大空間和排水浮力的具有流線形的下船身，其一般為類似潛艇或魚(yú)雷狀。水翼船，其中所述的下船身其兩舷，靠近水翼船的艏段加裝有至少一對(duì)幫助控制縱搖(Pitching)與橫搖(Rolling)用的前水翼。水翼船，其中所述的下船身其鼻端的后上方裝設(shè)有船艏螺漿推進(jìn)器。水翼船，其中所述下船身的船艏螺漿推進(jìn)器其兩側(cè)裝置有可以調(diào)整傾斜角的水翼，兼作為保護(hù)船艏螺漿推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)。水翼船，其中所述的下船身其內(nèi)部近船艏段裝置有噴水式推進(jìn)裝置。水翼船，其中所述的水面船身其寬艉段的兩舷底部，各加裝有助于低速時(shí)增加靜力橫搖穩(wěn)定性的穩(wěn)定浮筒體。水翼船，其中所述水翼船的船艏段，狹長(zhǎng)的水下船身的近底部的兩舷，加裝有增進(jìn)縱搖與橫搖控制的前水翼。本發(fā)明的目的還可由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種水翼船，其由水面船身、下船身、至少一對(duì)主水翼和至少兩根支柱所構(gòu)成，其特征在于水面船身的艉段為寬闊的寬艉段，在低速或停泊時(shí)，上述寬艉段提供實(shí)質(zhì)的浮力支承力；下船身是一流線形浮筒體，位于船只的最下方，以提供主要的浮力；又下船身的浮力中心是布置在水翼船重心的前方；主水翼系布置在船只的底部，且主水翼所產(chǎn)生的水動(dòng)力支承力中心是位于水翼船重心的后方；在高速時(shí)主水翼是提供水翼船重心后段的主要支承力；又上述下船身的浮力中心與主水翼的水動(dòng)力支承力中心之間，具有一段相當(dāng)?shù)木嚯x；兩根支柱是位于水面船身與下船身之間，連接兩者的支柱為狹而高，且前緣為利于破浪前進(jìn)的尖銳狀。一種水翼船，其由一水面船身、一水下船身、至少一對(duì)主水翼和一對(duì)前水翼所構(gòu)成，其特征在于水面船身設(shè)有一寬艉段，船艏段為狹窄狀，在低速或停泊時(shí)，水面船身提供大部分的浮力；水下船身是一扁長(zhǎng)的狹長(zhǎng)體，連接在水上船身的底部，其前緣為利于切水前進(jìn)的尖銳狀；主水翼布置在水下船身的底部，且位于船艉段，在高速時(shí)承受60％以上的支承力和橫搖平衡力；前水翼布置在水下船身的船艏段近底部，在高速時(shí)提供部分支承力和縱搖的平衡力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明水翼船，是由一水面船身、一單體水下船身和主水翼所構(gòu)成，其中水面船身的艉段較寬，水下船身的浮力中心布置在全船重心的前方，另主水翼的支承力中心則布置于其重心的偏后方，且在必要時(shí)主水翼做成可縮式結(jié)構(gòu)，或在水下船身的艏段裝置推進(jìn)器與前水翼；如此，可顯現(xiàn)下述的效果1.由于高速時(shí)，浮力是在前方，而主水翼是在偏后方，則具有天生(Inherently)縱搖(Pitching)平衡的趨向；2.在高速時(shí)，主水翼可將浸水(Wetted)面積較大的水面船身的艉段抬離水面，以減少水阻力，很適于快船；3.由于水下船身的浮力中心是在偏前方，因此慢速或停泊時(shí)全船身稍后斜，可將吃水最深的水下船體浮起，如此可減少吃水深度，又可方便地維修裝在前方的推進(jìn)器和前水翼(如后述的第四實(shí)施例)；又此時(shí)水面船身較寬的艉段浸入水中，而可保持靜態(tài)(Static)平衡。綜上所述，本發(fā)明可有效地克服前述兩案例和一般水翼船及潛水艇的缺點(diǎn)，而提供了一種新型結(jié)構(gòu)的水翼船，其具有特殊的“船身傾斜”操作方法，并配合本發(fā)明特殊船體的構(gòu)造，使本發(fā)明高速水面船只在傳動(dòng)構(gòu)造上更為簡(jiǎn)化及堅(jiān)固，又能兼具有可縮式水翼船的快速、平穩(wěn)、舒適、水翼可縮、吃水較淺、保養(yǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)，且更能兼具有潛水艇無(wú)噸位限制及造浪阻力小即油效率高等優(yōu)良的特性。本發(fā)明水翼船的構(gòu)造特征、工作原理、操作方法和優(yōu)良功能，可由以下五個(gè)實(shí)施例及其附圖詳細(xì)說(shuō)明給出。在進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明之前，茲將本發(fā)明的特殊用語(yǔ)簡(jiǎn)述如下，以助了解本發(fā)明的內(nèi)容。以下用語(yǔ)在本發(fā)明中有特殊的意義斜身操作法指本發(fā)明特有的船只操作方法，其是將船只沿著縱方向中心線向前或向后傾斜，以達(dá)到降低水阻力，或減少吃水深度的船只操作方法。飛行指本發(fā)明水翼船以高速(一般在20節(jié)-65節(jié)之間)航行，其水面船體被浮離水面并保持此狀態(tài)航行。起飛指本發(fā)明水翼船正加速中，即將達(dá)到“飛行”狀態(tài)。著陸指本發(fā)明水翼船正減速中，水面船身底部觸水，整個(gè)船將全以排水量式浮力支承。圖1是本發(fā)明水翼船第一實(shí)施例的側(cè)視圖，此時(shí)是在“飛行”狀態(tài)。圖2是圖1中A-A的剖面圖。圖3是圖1的俯視圖，在水線以下部分未顯示。圖4是圖1的后視圖，中段推進(jìn)器未顯示。圖5是圖1的前視圖，艉段主翼未顯示。圖6是水翼船第一實(shí)施例的側(cè)視圖，顯示在低速或停泊狀態(tài)。圖7是水翼第一實(shí)施例的側(cè)視圖，顯示將所有水翼上收，以減少吃水深度。圖8是第二實(shí)施例的側(cè)視圖，其為一游樂(lè)快艇，圖示是在“飛行”狀態(tài)。圖9是圖8的俯視圖。圖10是圖8中B-B的剖面圖。圖11是圖8中C-C的剖面圖。圖12是第二實(shí)施例的變通設(shè)計(jì)，是一船艏段部分的側(cè)視圖。圖13是本發(fā)明水翼船第三實(shí)施例的側(cè)視圖。圖14是圖13中的部分船艏部前視圖。圖15是本發(fā)明水翼船第四實(shí)施例的側(cè)視圖。圖16是圖14中的部分船艏部前視圖。圖17是圖15的俯視圖。圖18是本發(fā)明第四實(shí)施例的另一變通設(shè)計(jì)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖19是本發(fā)明水翼船第五實(shí)施例的側(cè)視圖。圖20是圖19中的船艏部部分前視圖。圖21是圖19的船艉部部分后視圖。圖22、圖23是本發(fā)明水翼船的原理解說(shuō)示意圖。1上船身(在縱向中心線，水線以上)2下船身3狹長(zhǎng)體4浮筒體(穩(wěn)定體)5甲板(由中央向兩舷伸展)6船橋(駕駛艙)7船艏推進(jìn)器(吸進(jìn)式)8推進(jìn)器(螺槳式)9主水翼10前水翼11旁柱12艏舵13支柱轉(zhuǎn)軸14尖船鼻15副下船身16下船艏端17出入口(在下船身)18支柱(可縮式)19V形底20副推進(jìn)器21側(cè)向推進(jìn)器23煙囪24艉部25艉舵26護(hù)板30底部31進(jìn)水口32噴水口36副翼40斜底42清掃門(mén)43篩板44泵45馬達(dá)47清掃孔48把手81推進(jìn)器(可上斜)91固定式主水翼A長(zhǎng)棒BR的傾斜角A1主水翼“飛行”攻角A2主水翼低速攻角A3“飛行”時(shí)水上船體甲板斜角A4低速時(shí)水上船體甲板斜角A5操作于淺水域“水面船”體甲板斜角BR長(zhǎng)棒D1“飛行”時(shí)吃水深度D2淺水域操作吃水深度D3深水域操作吃水深度GC長(zhǎng)棒BR的重心H1水面船身，其代表“飛行”時(shí)，除狹長(zhǎng)體3以外，露出水面部分的船身，簡(jiǎn)稱水面船H2水下船身，代表狹長(zhǎng)體和以下的船體，簡(jiǎn)稱水下船P船只總重量B水下船的浮力L代表主水翼的升力LD沙灘，陸地面2LN表示長(zhǎng)棒BR的長(zhǎng)度S1P與L間的距離S2B與P間的距離V表示長(zhǎng)棒一端的位移-V表示長(zhǎng)棒另一端的負(fù)位移WLO停泊狀態(tài)的水線WL1低速的水線WL2飛行時(shí)的水線WL3深水域低速或停泊水線WLC水下船H2的水阻力中心線(在圖1)請(qǐng)參閱圖1至圖7所示，為本發(fā)明水翼船的第一實(shí)施例，其是利用在船艉段加上水翼的范例，本實(shí)施例構(gòu)造上的特征為由一水面船身(以下簡(jiǎn)稱為“水面船”)H1與一水下船身(以下簡(jiǎn)稱為“水下船”)H2的混合船身構(gòu)造，兩者由一狹而長(zhǎng)的狹長(zhǎng)體3連接，水面船H1的中央部分為上船身1，而船的艉段和中段則是寬的甲板5，兩舷設(shè)有浮筒體4，供低速時(shí)穩(wěn)定之用，尖船鼻14則為高速破浪之用，船艉段設(shè)有一對(duì)可縮式主水翼9，在高速時(shí)提供升力L及控制橫搖，上層建筑的前方是船橋(駕駛艙)6，頂部是煙囪23，水下船H2為-流線形的構(gòu)造，是一個(gè)較大的筒狀形體，下船身2提供主要浮力，其近尾處設(shè)有推進(jìn)器8，其可為螺漿式，用以提供巡航時(shí)的推進(jìn)力，艏部設(shè)有一對(duì)前水翼10，以幫助控制縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)。前水翼10為了控制縱搖(Pitching)和顛簸(Heaving)有時(shí)還須產(chǎn)生負(fù)升力，主水翼9除了提供適當(dāng)?shù)纳χ?，并?yīng)做成能控制橫搖(Rolling)的元件。至于本發(fā)明水翼船的噸位為水面船H1加水下船H2加狹長(zhǎng)體3的總重量，由于水下船H2如同潛水艇一樣，必要時(shí)可制成任何噸位，因此本發(fā)明水翼船不僅可以適用于小船，也可以制得比傳統(tǒng)的水翼船更大更重，這是本發(fā)明優(yōu)良特點(diǎn)之一。茲將本發(fā)明水翼船的操作方法與功能說(shuō)明如下圖1顯示本實(shí)施例水翼船在高速“飛行”時(shí)的狀態(tài)，整個(gè)水面船H1被抬離水面而行駛，WL2是飛行時(shí)的水線，沿著水線WL2是水與空氣的臨界面，那是船只前進(jìn)時(shí)造浪阻力形成之處。在本發(fā)明中該處設(shè)有一狹而長(zhǎng)的狹長(zhǎng)體3(如圖2所示)，其兩端形如刀似的尖銳狀，用以切割水面并減低本身的造浪阻力和降低外在海浪的影響，主水翼9的支柱18(可設(shè)計(jì)為可縮式)緊接在狹長(zhǎng)體3之后，用以減少水的阻力。從圖1、圖4及圖5中可以看出，“飛行”時(shí)狹長(zhǎng)體3與支柱18支持著整個(gè)水面船H1的重量，其支持力來(lái)自水下船H2與狹長(zhǎng)體3的凈浮力與主水翼9的水動(dòng)力升力L。本發(fā)明水翼船的水面船H1在以下的狀態(tài)中可達(dá)到“飛行”且維持在“平衡”的狀態(tài)下(請(qǐng)參閱圖1所示)，即水平方向力水與空氣阻力＝推進(jìn)器推力(圖中未示)垂直方向力船只總重量(P)＝總浮力(B)+主水翼升力(L)。其中，總浮力(B)是潛水體即水下船H2排水浮力加上狹長(zhǎng)體3排水浮力?？v軸面力矩L×S1＝B×S2。(空氣與水阻力所產(chǎn)生的力矩與上式相比較甚小，為簡(jiǎn)化計(jì)，故未列入)式中，L為主水翼的升力，S1為船只總重P與主水翼升力L間的距離，B為水下船的浮力，S2為水下船浮力與船只總重P間的距離。由上式及圖1中可以看出，本發(fā)明水翼船有一明顯的特征，即主水翼9的升力L與水下船的浮力B是沿著船只的縱方向中心線分布且相互錯(cuò)開(kāi)，兩者間并具有相當(dāng)?shù)木嚯x，例如本實(shí)施例中為S1+S2(如圖1所示)，這與美國(guó)海軍的混合式水翼船是大不相同的。上述的特征具有下列的優(yōu)點(diǎn)，即1.與同噸位固定式水翼船及美海軍混合式水翼船相比，本實(shí)施例水翼船可在較淺的水域操作。如圖7所示，當(dāng)本實(shí)施例水翼船以慢速操作行駛于淺水道時(shí)，可以潛水艇上浮的方法，排出在水下船H2內(nèi)的壓載水，使水下船H2的船艏部浮起，同時(shí)船艉部24因是在低速狀態(tài)，無(wú)升力，故自然下降，并以兩舷的浮筒體4浸水以穩(wěn)定船只，同時(shí)收起主水翼9，此時(shí)的最大吃水為淺水域操作吃水深度D2(如圖7所示)，其約為“飛行”時(shí)吃水深度D1(如圖1)的70-80％；而一般固定式水翼船及美海軍混合式水翼船，當(dāng)其在慢速時(shí)吃水深度不但不會(huì)減少反而比在“飛行”時(shí)更為加深，其深度為深水域操作吃水深度D3(如圖1所示)，約為飛行時(shí)吃水深度D1的115％。2.本實(shí)施例水翼船“飛行”時(shí)擁有一般水翼船所沒(méi)有的自行控制縱搖運(yùn)動(dòng)的能力，且具有穩(wěn)定平衡的趨勢(shì)，故極適合于小型船。(此一并指出，如以下實(shí)施例二，參閱圖8至圖10，因其擁有向前伸長(zhǎng)的狹長(zhǎng)體船艏，故更見(jiàn)其功效)。如圖6所示本實(shí)施例水翼船以低速前進(jìn)時(shí)，水位為WL1，船艉兩旁的浮筒體4浸水以保持水平衡。此時(shí)有較大的主水翼低速攻角A2，當(dāng)時(shí)船身稍后傾(為低速時(shí)水上船體甲板斜角A4)，要“起飛”時(shí)加快速度，主水翼低速攻角A2幫助主水翼9產(chǎn)生足夠的升力以助“起飛”。請(qǐng)參閱圖1所示，由于主水翼的升力L是在船艉段，因此產(chǎn)生上述的縱軸面力矩L×S1，并抬起船艉部，此時(shí)調(diào)整前水翼10的攻角或排出在船艏部水下船H2內(nèi)的壓載水或兩者同時(shí)進(jìn)行，將產(chǎn)生另一縱軸面力矩B×S2，使船艏也抬起以達(dá)“飛行”狀態(tài)。此時(shí)水下船H2的水阻力中心線WLC與飛行時(shí)的水線WL2相平行，阻力較小，船只會(huì)有較快的速度，因此其主水翼飛行攻角A1比起飛前的主水翼飛行攻角A2(如圖6所示)為小。若有某種因素(如人員或載荷的移動(dòng))使船只總重量P向后移動(dòng)，則船艉被稍壓下，此時(shí)主水翼飛行攻角A1自然隨船身的后仰而加大。其所產(chǎn)生的主水翼升力L也隨之自然增加，此將有助于船艉浮起以控制船體向后傾斜的動(dòng)作，相反的，如船只總重量P前移使船艏下降，狹長(zhǎng)體3的艏部浸水體積隨之增加，浮力也隨之增加，此有助于扶正船艏的下降，此種現(xiàn)象在第二實(shí)施例中更為明顯，因?yàn)樗鼈冊(cè)O(shè)有一個(gè)向前伸的船艏，其所產(chǎn)生的扶正浮力更大，因此在此實(shí)施例中即使不在艏部加裝水翼，也可自行控制船身向前過(guò)度傾斜的動(dòng)作。當(dāng)“飛行”時(shí)，整個(gè)浸水部分會(huì)呈如魚(yú)似的(參閱圖2所示)流線形構(gòu)造，可以減少水的阻力，水下船H2(如圖1所示)深入水中，因此造浪阻力大為降低，如此便可提高燃油效率，增快船速。請(qǐng)參閱圖4、圖5所示，在上船身1與浮筒體4的底部設(shè)有V形底19與斜底40，此兩部分均為斜底面，為易于“起飛”而設(shè)計(jì)的滑航面。又傳統(tǒng)式水翼船螺旋漿推進(jìn)器一般是裝在主水翼支柱(相當(dāng)于圖1中的支柱18)的末端，因?yàn)橹е鶅?nèi)的空間較小，而傳動(dòng)系統(tǒng)是屬于復(fù)雜而又必須具備堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)，故此處并非屬于理想的部位；但在本發(fā)明中則可避免此項(xiàng)缺點(diǎn)，例如本發(fā)明的實(shí)施例(如圖1和圖8所示)螺旋漿推進(jìn)器8是設(shè)在下船身2的尾部，并設(shè)有堅(jiān)固的支撐結(jié)構(gòu)，而支柱18內(nèi)只裝設(shè)艉舵25，使支柱18內(nèi)部的構(gòu)造大為簡(jiǎn)化。由圖1中可以看出，當(dāng)本實(shí)施例水翼船在深水域低速操作時(shí)其深水域低速水線為WL3，而下船身2之上另設(shè)有一較小的副下船身15，用以增加浮力與空間，其設(shè)有一水滴形的下船艏端16(如圖2所示)，其上設(shè)有艏舵12，用以增加轉(zhuǎn)彎性能及幫助控制偏航(Yawing)運(yùn)動(dòng)，支柱18上端設(shè)有支柱轉(zhuǎn)軸13連接到上船身1。本實(shí)施例水翼船當(dāng)以低速在淺水區(qū)域操作時(shí)，可應(yīng)用本發(fā)明水翼船另一特性斜身操作法之二，用以減少總吃水深度(參閱圖7所示)；即將整船身向另一端(艉端)傾斜，甲板5上會(huì)有明顯的后傾角即操作于淺水域的水面船體甲板斜角A5，WLO則是其水線，水下船H2艏部露出于水面，主水翼9與前水翼10收縮，以降低阻力并減少吃水以免觸底，此時(shí)將兩只可升降與旋轉(zhuǎn)的輔助副推進(jìn)器20放入水中，以作為推進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)身、煞車之用(此為已知技術(shù)，非本發(fā)明專利范圍故不贅述)，在水下船H2的頂部設(shè)有出入口17，其上設(shè)有一入孔蓋，此時(shí)為打開(kāi)狀態(tài)以方便進(jìn)出或保養(yǎng)。應(yīng)用此方法時(shí)，最大船身傾斜角(如圖7的甲板斜角A5)不宜大到足以影響操作以及乘客的舒適為原則(一般在10度以內(nèi))，如有需要，應(yīng)在必要之處，例如辦公桌、餐桌等加裝自動(dòng)水平裝置。在本發(fā)明中水面船H1的設(shè)計(jì)應(yīng)有較輕且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，其可應(yīng)用傳統(tǒng)水翼船的類似材料制成，而下船身H2對(duì)重量較不敏感，因此可采用鋼鐵材料，狹長(zhǎng)體3的強(qiáng)度為最重要，可采用高強(qiáng)度鋼制作，如有重量較大的機(jī)器設(shè)備和負(fù)載(如油料)時(shí)應(yīng)盡可能安置在水下船H2內(nèi)，人員和比重較小的負(fù)載可安置在水面船H1內(nèi)。如前所述，本發(fā)明水翼船的噸位可大可小，其“飛行”時(shí)排水量浮力與水翼升力的比值(以下簡(jiǎn)稱為“浮力/升力”比)也會(huì)因噸位大小而異，原則上噸位愈大，浮力愈大。大型船(如軍艦或客、貨船等)依實(shí)施例一所述，其比值可能大于70/30，而小型船(如個(gè)人快艇)可如后述第二實(shí)施例與第五實(shí)施例所述，其比值可能小至30/70，甚至在第五實(shí)施例中可約為5/95。請(qǐng)參閱圖8至圖11所示，為本發(fā)明水翼船的第二實(shí)施例，其為一游樂(lè)快艇，其是采用小型快艇常用的可縮式(向上斜)推進(jìn)器81，兩側(cè)設(shè)有兩只主水翼9亦為可縮式，且裝在兩浮筒體4的尾部。本實(shí)施例與第一例不同之處在于未裝設(shè)小水翼，又本實(shí)施例的水下船身只是一狹長(zhǎng)體3，呈向前伸狀，可提供可觀的浮力，其特性如前述，此不再重復(fù)。本實(shí)施例水翼船可被拖上海灘或以拖車拖走，適合于游樂(lè)小艇。又由圖10可看出，呈狹長(zhǎng)體3的水下船身如賽船似的，適宜高速行駛。圖12是本實(shí)施例的變通設(shè)計(jì)，為了增加游樂(lè)的刺激性，特在船艏段的底部加裝有前水翼10，使本實(shí)施例的水翼船在非常高速行駛時(shí)，可以跳出水面。請(qǐng)參閱圖13、圖14所示，為本發(fā)明水翼船的第三實(shí)施例，其中圖13是水翼船高速巡駛的側(cè)視圖，其俯視圖與圖9相同，圖14是其部分前視圖，由此三圖可看出，本實(shí)施例水翼船的水面船H1結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例相似，但水下船H2的結(jié)構(gòu)卻大不相同，其是由一筒狀下船身2構(gòu)成，并由兩堅(jiān)固的支柱39與水面船H1相連。本實(shí)施例又在船艏段加裝有一對(duì)前水翼10，以增進(jìn)縱搖與橫搖(PitchingandRolling)的控制能力。本實(shí)施例適合于非常高速(一般在40節(jié)Knots以上)的船只。請(qǐng)參閱圖15至圖18所示，為本發(fā)明第四實(shí)施，就原理而言，本實(shí)施例與第一實(shí)施例并無(wú)不同，但構(gòu)造上本實(shí)施例是將推進(jìn)器裝設(shè)在船艏端。以上的配置具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，第一，船艏端無(wú)亂流，可提高推進(jìn)的效率；第二，要修理或保養(yǎng)推進(jìn)器時(shí)，可將推進(jìn)裝置露出或接近水面(如同圖15與圖18所示，WLO是停泊狀態(tài)維修時(shí)的水面線)，具有降低維修費(fèi)用的功能。從圖15可看出，船艏推進(jìn)器7是裝設(shè)在下船身2的上方，其可為吸進(jìn)式，且下船身2延伸至推進(jìn)器7的前端，故無(wú)觸碰海底之虞，又其兩旁設(shè)有前水翼10，在低速前進(jìn)時(shí)，前水翼10無(wú)力的作用，其可以上收(如圖16所示)更能保護(hù)推進(jìn)器7，兩前水翼10設(shè)有副翼36(如圖17所示)，可左右轉(zhuǎn)動(dòng)，其作用如同方向舵，可以幫助操控船只的行駛方向，主水翼為固定式主水翼91，以降低制造成本。本實(shí)施例的水面船H1結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化，其在艉段設(shè)有浮筒體4(穩(wěn)定體)，但其艉部較寬(如圖17所示)，艉部設(shè)有寬的甲板5，有助于船只靜止時(shí)的橫搖平衡。圖18是本實(shí)施例水翼船使用噴水式(Water-Jet)推進(jìn)器的變通設(shè)計(jì)。進(jìn)水口31設(shè)在下船身2的前段底部30，噴水口32朝后，在下船身2的鼻端和下方設(shè)有護(hù)板26，用以保護(hù)馬達(dá)45與泵44，清掃門(mén)42是設(shè)在停泊狀態(tài)的水面線WLO之上，其可以打開(kāi)以利于清掃，又可經(jīng)由清掃孔47進(jìn)行清理篩板43與泵44內(nèi)的海草雜物。因此其維修較為簡(jiǎn)單，不必將船只拖上岸，此是本實(shí)施例的主要優(yōu)良功能。請(qǐng)參閱圖19、圖20、圖21所示，是本發(fā)明水翼船的第五實(shí)施例，其為一個(gè)人水上摩托(WaterMoter-Bike)，其特點(diǎn)是水下船身只是一更扁更狹的狹長(zhǎng)體3，在高速時(shí)(飛行時(shí)的水線WL2)其只提供很微小的浮力。此時(shí)主水翼91提供大部分的支承力于船艉段，前水翼10提供輔助支承力于船艏段，扁狹的狹長(zhǎng)體3是為了減少水阻力，其做得盡量扁狹而堅(jiān)固，尤其底部30與主水翼91(如圖21所示)的底部為更為堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，可以鼎立于或被拖在沙灘LD上(如圖21的陸地面LD)，圖20與圖21顯示兩翼即前水翼10及主水翼91的兩外緣皆向上斜，在非常高速時(shí)(水線為飛行時(shí)的水線WL2)即成為穿水式水翼(SurfacePiercingFoils)，可自動(dòng)調(diào)整船身的平衡和“飛行”的高度，旁柱11用以加強(qiáng)主水翼91，轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛員身體斜向一邊，并轉(zhuǎn)動(dòng)把手48(如駕駛摩托車般)。本實(shí)施例適合于運(yùn)動(dòng)快艇。茲將本發(fā)明混合式水翼船的原理及其應(yīng)用概述如下本發(fā)明是利用物理學(xué)、流體力學(xué)與三角學(xué)原理及造船與機(jī)械工業(yè)技術(shù)融合而成的一套特殊的船只操作方法與構(gòu)造，以期能提高船只的快速性能并降低其運(yùn)作成本。請(qǐng)參閱圖22、圖23所示，就基本的三角學(xué)而言，一水平線(如圖22所示)的長(zhǎng)棒BR的長(zhǎng)度為2LN，長(zhǎng)棒BR的重心為GC；當(dāng)長(zhǎng)棒BR傾斜角度為傾斜角A時(shí)，其兩端的垂直位移為V＝LN×SinA，其位移量與長(zhǎng)度LN成正比，當(dāng)長(zhǎng)度LN很大時(shí)，變化極小的傾斜角A即能產(chǎn)生可觀的垂直位移，利用此種現(xiàn)象于船身時(shí)(如圖23所示)，將前端做成流線形筒狀的下船身2，并裝設(shè)以推進(jìn)器8，后端加寬并加裝主水翼9，則此時(shí)長(zhǎng)棒BR即為一艘本發(fā)明水翼船的船身構(gòu)造。由圖23所示可知，垂直位移V和-V通過(guò)調(diào)節(jié)傾斜角A就會(huì)消失，此即意味著變化傾斜角A的角度即可使吃水深度增加，而傾向?yàn)榱硪欢藭r(shí)也可使吃水深度減少。本發(fā)明水翼船因其構(gòu)造簡(jiǎn)單，又很容易控制，不但適用于大船和小船，而且也適合于玩具、滑水板與模型船，因此玩具與模型船和水上運(yùn)動(dòng)器材的構(gòu)造特征如與本發(fā)明的技術(shù)方案相符時(shí)，均應(yīng)包括在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種水翼船，其由一水面船身、一水下船身和至少一對(duì)主水翼所構(gòu)成，其特征在于水面船身設(shè)有一寬艉段，在低速或停泊時(shí)，上述寬艉段提供實(shí)質(zhì)的浮力給水翼船；水下船身是一單船身(Single)，連設(shè)在水上船身的底部，其為一狹長(zhǎng)狀船體結(jié)構(gòu)，以提供浮力；又上述水下船身的浮力中心布置在水翼船重心的前方；主水翼布置在船只的底部，且主水翼所產(chǎn)生的水動(dòng)力支承力中心是位于水翼船重心的后方，在高速時(shí)主水翼為提供水翼船重心后段的主要支承力；上述水下船身的浮力中心與上述主水翼的水動(dòng)力支承中心之間具有一段相當(dāng)?shù)木嚯x(SubstantialDistance)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水翼船，其特征在于所述的狹長(zhǎng)的水下船身其底部加裝有提供更大空間和排水浮力的具有流線形的下船身，其一般為類似潛艇或魚(yú)雷狀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水翼船，其特征在于所述的下船身其兩舷，靠近水翼船的艏段加裝有至少一對(duì)幫助控制縱搖(Pitching)與橫搖(Rolling)用的前水翼。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水翼船，其特征在于所述的下船身其鼻端的后上方裝設(shè)有船艏螺漿推進(jìn)器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水翼船，其特征在于所述下船身的船艏螺漿推進(jìn)器其兩側(cè)裝置有可以調(diào)整傾斜角的水翼，兼作為保護(hù)船艏螺漿推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水翼船，其特征在于所述的下船身其內(nèi)部近船艏段裝置有噴水式推進(jìn)裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水翼船，其特征在于所述的水面船身其寬艉段的兩舷底部，各加裝有助于低速時(shí)增加靜力橫搖穩(wěn)定性的穩(wěn)定浮筒體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水翼船，其特征在于所述水翼船的船艏段，狹長(zhǎng)的水下船身的近底部的兩舷，加裝有增進(jìn)縱搖與橫搖控制的前水翼。9.一種水翼船，其由水面船身、下船身、至少一對(duì)主水翼和至少兩根支柱所構(gòu)成，其特征在于水面船身的艉段為寬闊的寬艉段，在低速或停泊時(shí)，上述寬艉段提供實(shí)質(zhì)的浮力支承力；下船身是一流線形浮筒體，位于船只的最下方，以提供主要的浮力；又下船身的浮力中心是布置在水翼船重心的前方；主水翼系布置在船只的底部，且主水翼所產(chǎn)生的水動(dòng)力支承力中心是位于水翼船重心的后方；在高速時(shí)主水翼是提供水翼船重心后段的主要支承力；又上述下船身的浮力中心與主水翼的水動(dòng)力支承力中心之間，具有一段相當(dāng)?shù)木嚯x；兩根支柱是位于水面船身與下船身之間，連接兩者的支柱為狹而高，且前緣為利于破浪前進(jìn)的尖銳狀。10.一種水翼船，其由一水面船身、一水下船身、至少一對(duì)主水翼和一對(duì)前水翼所構(gòu)成，其特征在于水面船身設(shè)有一寬艉段，船艏段為狹窄狀，在低速或停泊時(shí)，水面船身提供大部分的浮力；水下船身是一扁長(zhǎng)的狹長(zhǎng)體，連接在水上船身的底部，其前緣為利于切水前進(jìn)的尖銳狀；主水翼布置在水下船身的底部，且位于船艉段，在高速時(shí)承受60％以上的支承力和橫搖平衡力；前水翼布置在水下船身的船艏段近底部，在高速時(shí)提供部分支承力和縱搖的平衡力。全文摘要本發(fā)明涉及水翼船，由一水面船身、一單體水下船身和主水翼構(gòu)成，水面船身艉段較寬，水下船身浮力中心布置在全船重心前方，主水翼支承力中心置于重心偏后方，且在必要時(shí)主水翼做成可縮式結(jié)構(gòu)，或在水下船身的艏段裝置推進(jìn)器與前水翼。本發(fā)明特殊船體的構(gòu)造，使高速水面船只在傳動(dòng)構(gòu)造上更為簡(jiǎn)化及堅(jiān)固，又兼具有可縮式水翼船的快速、平穩(wěn)、舒適、水翼可縮、吃水較淺、保養(yǎng)容易等優(yōu)點(diǎn)，更兼具潛水艇無(wú)噸位限制及造浪阻力小即油效率高等優(yōu)良特性。文檔編號(hào)B63B1/16GK1158314SQ9610048公開(kāi)日1997年9月3日申請(qǐng)日期1996年2月27日優(yōu)先權(quán)日1996年2月27日發(fā)明者蕭忠鎮(zhèn)申請(qǐng)人:蕭忠鎮(zhèn)