專利名稱：平面效應(yīng)滑行浮體船(sepps)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與背景一般大型商業(yè)與軍用(膨脹裙)氣墊船，雖然它提供了快速的零吃水水上運(yùn)輸，但它既不省油也不善于在高風(fēng)浪情況下安全航行。它主要價(jià)值在于其登陸功能，駛上平坦海灘來裝卸貨物。多數(shù)大型商業(yè)與軍用氣墊船宣稱其航速為45節(jié)(kts)左右，最高速度為70節(jié)。在此速度下航行的大型氣墊船推動馬力可足以用于350節(jié)時(shí)速飛行的中型貨運(yùn)或客運(yùn)飛機(jī)。具備有薄邊墻的SES氣墊船(一種駁船或船體雙邊備有薄邊板沿著船身往船底延伸)，它也需要極度的推動力，配上高科技，自動駕駛控制水翼系統(tǒng)才能穩(wěn)定大海上的縱搖及轉(zhuǎn)動。寬度較大的浮體SES雙體渡船都利用＂V＂型，具有曲線、梯級性浮體作為船底，部分升出水面以便降低船體阻力。它的高速船底在水面下滑行提供了氣墊船軟性氣墊的橫向與縱向控制。具有圍裙的氣墊船不能在氣墊引擎關(guān)閉或故障時(shí)航行。并且無升力的薄墻SES船將變成為深吃水駁船，其船體與導(dǎo)流尾鰭都沉在水里。圍裙氣墊船與SES式氣墊船，在高速中失去氣墊升力時(shí)，是非常危險(xiǎn)的，它的突然停頓會毀壞船身或?qū)е鲁梁?。美國海軍登陸及突擊圍裙氣墊船(LCAC)需要有大型母船的保養(yǎng)，用船內(nèi)斜坡道進(jìn)行裝卸服務(wù)。LCAC失去氣墊時(shí)將有卑劣的橫向穩(wěn)定性，使其裝卸重貨成為一驚險(xiǎn)演習(xí)。有若干大型圍裙氣墊船因在高風(fēng)浪中航行而翻了船。由于此類船只的高速航行需要過度動力，其有效航程降低到短程渡船作用。
水面滑行浮體船只(SEPPS)最初設(shè)計(jì)是為了使大型水上飛機(jī)在大海上起飛有平穩(wěn)、高效率的高速航行能力。SEPPS設(shè)計(jì)把平底浮體在加速前托升，稍微離出水面。雙邊平底浮體利用其平面滑行反應(yīng)來橫向穩(wěn)定其大海高速氣墊航行。SEPPS設(shè)計(jì)曾經(jīng)在一地面效應(yīng)試航飛行器上通過24英尺雙梯級平底SEPPS原型試航，也用了27英尺無梯級平底備有艇外推進(jìn)機(jī)SEPPS原型試航，以及無線電控制飛行模擬試航。試航結(jié)果證實(shí)雙邊平底滑行浮體氣墊船只設(shè)計(jì)的低水阻力及其優(yōu)越的洶涌海面航行的性能。
水上飛機(jī)滑行浮體氣墊船(SEPPS)的梯級浮體設(shè)計(jì)已被改變?yōu)橹本€性、無梯級、平底、雙船體的船身設(shè)計(jì)。此平底滑行浮體SEPPS設(shè)計(jì)帶來了比任何其他船只，比如氣墊船或滑行船更快速、更有效的航行。此設(shè)計(jì)，通過托升其船身，稍微離出水面，使氣墊潤滑雙邊平底浮體的下側(cè)，達(dá)到了其水阻力的大幅度降低。由于浮體平面滑行反應(yīng)本身并不托升船身，此滑行浮體的描述會使人誤解。雙邊平底浮體只帶來高速滑水橇的接觸平面反應(yīng)足以穩(wěn)定及包圍氣墊船的軟性氣墊。許多試航照片顯示了原型氣墊船高速航行時(shí)，氣墊沿著浮體全身冒霧泄漏。浮體底面被氣墊托升，稍微離出了水面以后由泄漏氣墊來潤滑，降低了高速水阻力。氣墊系統(tǒng)均勻地把托升力分布在SEPPS中間段甲板下側(cè)，大大降低了一般雙體船設(shè)計(jì)的甲板應(yīng)力。SEPPS雙邊浮體帶來了足夠浮力，使它在關(guān)閉氣墊后有正常雙體船的航行，并也提供裝配推動引擎及其儲存燃料的室內(nèi)空間。把引擎及燃料安置于浮體底層也大大降低了船只的重心，增強(qiáng)其大海高速航行的安全性。多數(shù)雙體船設(shè)計(jì)在大海中有優(yōu)越的橫向浮力，可以在船邊裝貨，卸貨，及在海中站崗(STATION KEEPING)。
在同樣馬力載重比下，SEPPS設(shè)計(jì)的水阻力大幅度降低導(dǎo)致其比普通圍裙或SES氣墊船、滑行船有更高的水上航速。高速中失去氣墊升力對滑行浮體設(shè)計(jì)船而言并不危險(xiǎn)。雙邊平底浮體帶來滑水橇效應(yīng)使船體先在水面上降速，達(dá)最低速度后才沉入水里，以便安全及有效地以雙體船身航行。與水翼船相比，SEPPS不需極度動力從水中爬起，同時(shí)在水面上整潔地航行，不怕拍擊水面浮動或浸末物體?；懈◇w船設(shè)計(jì)可以安全地在涌浪高達(dá)浮體深度一倍半以下高速航行。氣墊船的托升作用抬舉了平底浮體到水面，于是多數(shù)波浪涌過浮體底側(cè)或雙邊浮體之間。氣墊抬升的薄浮體以極小沖擊力刺破浪峰，平滑地高速航行。據(jù)調(diào)查，沒有其它的SES設(shè)計(jì)是把船身完全托升出水面，或用滑水橇滑行反應(yīng)來穩(wěn)定氣墊船的軟性氣墊。發(fā)明概括由于其水阻力低，此新平面效應(yīng)滑行浮體(SEPP)設(shè)計(jì)比普通貨船，圍裙或SES氣墊船及滑行設(shè)計(jì)船的效率高兩到三倍。SEPP設(shè)計(jì)把整個(gè)船身托升，稍微離出水面，用氣墊潤滑平坦浮體底面導(dǎo)致最小水阻力。平底浮體高速滑水橇的平面反應(yīng)穩(wěn)定此設(shè)計(jì)船，使它極小有被涌浪劈斬船頭的危險(xiǎn)。特別兇猛的涌浪會全面打開船頭鉸鏈氣墊門使它與載貨甲板底側(cè)接平，迫使浮體前段破浪。在此剎那，船身前頭的大平面傾斜段遇浪，迫使船頭停止沉水回復(fù)上升。海浪涌過雙體船的氣墊前門與后門時(shí)，各門各自伸縮，抑制托升氣墊。SEPPS設(shè)計(jì)的平底船體滑行反應(yīng)提供了改進(jìn)的航跡與高速轉(zhuǎn)動，并沒有象圍裙氣墊船、艇外浮體、或尾鰭高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)面滑動以及由于橫向＂G＂重力而引起吃水的現(xiàn)象。
SEPPS設(shè)計(jì)能在涌浪高達(dá)浮體深度一倍半的情況下安全航行。SEPPS雙邊平底平面在水上滑行使得多數(shù)波浪在浮體底下和浮體之間涌流。氣墊抬升的薄浮體以極小沖擊力刺破波浪，帶來更平穩(wěn)的高速航行。每個(gè)SEPPS浮體的浮力等于船體的最高載重量，于是，氣墊船關(guān)閉后，每邊浮體的吃水線為浮體深度的50％。密封載貨甲板構(gòu)造另外提供附加浮力高達(dá)一般海運(yùn)浮力標(biāo)準(zhǔn)的一倍。為了低速雙體船的平穩(wěn)航行，氣墊關(guān)閉后，載貨甲板仍是在浮體水線之上。
SEPPS設(shè)計(jì)因大幅度縮減潤濕面積所帶來的高效率，遠(yuǎn)超過任何其他高速氣墊船，SES，或滑行船體設(shè)計(jì)。SEPPS設(shè)計(jì)提供了雙用船只。一是具有吃水控制、航速從低到正常的雙體功能設(shè)計(jì)船。一是具有吃水控制、航速從低到正常的港內(nèi)航行或能登陸的雙體船身設(shè)計(jì)，以及很高效率、平穩(wěn)航行、超速、零吃水的貨船。在波浪高達(dá)浮體深度一倍半的情況下、每小時(shí)70英里高速試航結(jié)果證實(shí)其平穩(wěn)濺水和無尾波的航行。兩艘試航船只都證實(shí)，沒有開動氣墊，SEPPS船不能達(dá)到或超過峰速。開動氣墊后，兩艘船都證實(shí)，只需四分之一的推動力已超過峰速，巡航速度為此峰速時(shí)速40英里至60英里的兩三倍。
浮體氣墊船設(shè)計(jì)的航行顯示出其優(yōu)越的高速平穩(wěn)性以及各速度下的極度低水阻力性能。用同樣馬力載重來比較，SEPPS設(shè)計(jì)帶來了又安全、又高效率的零吃水航行，速度比圍裙氣墊船及典型薄尾鰭氣墊船要高兩至三倍。兩艘試航船證實(shí)其在洶涌海面的平穩(wěn)高速航行，超過申請人歷來在任何高速滑行船體或大型水上飛機(jī)飛行的經(jīng)驗(yàn)。申請人在駕駛高速船及大型水上飛機(jī)方面具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。
滑行浮體SEPPS氣墊船設(shè)計(jì)顯示了安全優(yōu)越的高速轉(zhuǎn)彎性能，超過圍裙或SES氣墊船。氣墊關(guān)閉后，以雙體船、浮體船航行時(shí)，也顯示了其優(yōu)越性能，帶來平穩(wěn)航行，確定的掌舵，安全平穩(wěn)的海中平臺，并可在高橫向浮力情況下裝卸貨物。
此設(shè)計(jì)船的經(jīng)濟(jì)馬力載重比，超出其他類型氣墊船和滑行船體45節(jié)及更高速的航行，大大延伸船只的航程，并減少了燃料成本。SEPPS設(shè)計(jì)，與同樣馬力載重船只相比，看來能安全地、以超過兩倍的速度航行。此設(shè)計(jì)看來也可以在峰速速度范圍內(nèi)，用低推動力航行，只需小于四分之一的推動力便可超過峰速航行。
利用抬升和降下滑行浮體功能來改變浮體水里深度或船只的吃水量，因而帶來了三重船只航行功能。雙體船既可在擁擠港口內(nèi)低速航行亦適合于洶涌風(fēng)浪、不許高速航行的大海中航行。在淺水里SEPPS利用其浮體可調(diào)深度/吃水來航行，但也備有此難得功能用高速來逃避或繞過惡劣氣候地區(qū)。附圖描述

圖1示出了SEPP設(shè)計(jì)的全面構(gòu)造；圖2示出了船只的底側(cè)；圖3是船只的剖面?zhèn)纫晥D；圖4是顯示氣墊門的側(cè)視圖；圖5是顯示裝貨斜道的正視圖；圖6是顯示水線氣墊開(ON)和關(guān)(OFF)的正視圖；圖7是顯示水線氣墊開(ON)和關(guān)(OFF)的側(cè)視圖；圖8是預(yù)制段構(gòu)造圖；圖9示出了甲板與浮體段。最佳實(shí)施例的描述全面構(gòu)造的設(shè)計(jì)請看圖1和圖2。設(shè)計(jì)利用直線、船舶工程結(jié)構(gòu)。平面效應(yīng)滑行浮體(SEPPS) 雙體船只設(shè)計(jì)，沒有復(fù)合船體曲線。SEPPS的直線設(shè)計(jì)便于分段預(yù)制相同構(gòu)造、短的浮體段和甲板段。這些預(yù)制段可以根據(jù)所需總共船身長度連接起來，大量減輕船只的建造時(shí)間和成本。參照圖3。流線型船舶工程的刺波浮體船頭段也可以預(yù)制，與已裝配的載貨甲板浮體結(jié)構(gòu)連接。
兩個(gè)矩形截面的浮體(1)，內(nèi)含有SEPPS推動引擎及其儲油箱(見圖3)。在未連接預(yù)制段之前，儲油箱、清潔水槽、廢水槽必需整體地嵌入浮體底部。浮體構(gòu)造的結(jié)合槽箱及其重液體大大地鞏固其結(jié)構(gòu)。為了保持船只的高效率、高速度航行及平衡，需要燃料管理和傳輸系統(tǒng)，以便避免槽與槽、浮體與浮體之間傳輸所帶來船只重心移動的影響。
船頭與船尾清潔水槽之間的傳輸也可用來控制平衡。廢水液體儲存槽應(yīng)在浮體中段、儲油箱的上面安置。推動引擎及其水液驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)于集合裝配之前，在浮體的最尾端安置。標(biāo)準(zhǔn)船舶工程的儲水艙壁應(yīng)具有進(jìn)入通道門，其安置在預(yù)制浮體段與甲板段之間。每個(gè)SEPPS浮體的浮力應(yīng)等于船只的最高重量，以便在氣墊關(guān)閉后雙邊浮體有50％的水里深度或吃水線，見圖6和圖7。
空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的船頭段應(yīng)含有駕駛臺、船員艙、客艙，加上小店鋪和貨物裝卸操縱及系泊設(shè)備的室內(nèi)儲存艙(2)。圖3顯示矩形的平坦載貨甲板(3)。此平坦結(jié)構(gòu)的浮力甲板包括貨物輸送及系泊固定裝置。密封載貨甲板構(gòu)造另外也提供附加高達(dá)一倍的海運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)浮力。
圖4顯示可收縮的地面或海灘裝貨斜道。它提供直接從海灘開車上下船的裝卸功能。
船身應(yīng)有兩個(gè)門(5)，一個(gè)在船頭，另一個(gè)在船尾。門為矩形，頂部具有鉸鏈以便能平面滑行。門安置于雙邊平底浮體之間，以便圍住氣墊。
推動引擎及水動系統(tǒng)(6)安置于每個(gè)浮體后端底部。小型通用及服務(wù)船只可利用安置于船尾的氣動系統(tǒng)。
氣墊動力系統(tǒng)被用來機(jī)械產(chǎn)生抬升氣墊，見圖4。船底下軟性氣墊是由兩邊安置的平底浮體及前后氣墊門包圍。氣墊門及產(chǎn)生抬升氣墊的動力所帶來的重量或復(fù)雜性比不上一般圍裙及SES氣墊船、水翼船或最優(yōu)化高速滑行船體所遇到的高速水阻力及復(fù)雜性。
一個(gè)從低速到高速零吃水的船只設(shè)計(jì)，不僅能包括SES氣墊船性能，也擁有雙體船的低阻力航行性能。SEPPS設(shè)計(jì)的船可適用于從25英尺長娛樂船一直到500英尺以上的高速貨船。它是一個(gè)簡化、直線船舶構(gòu)造，具有優(yōu)越的高速航行經(jīng)濟(jì)性。其雙體船型設(shè)計(jì)利用氣墊把船身抬升出水面。其平底浮體的高速水面滑行反應(yīng)帶來了氣墊船軟性氣墊所需的橫向與縱向穩(wěn)定性。氣墊船的氣墊實(shí)際上把平底浮體底面抬升，稍微離出了水面，氣墊泄氣潤滑了平底滑行平面導(dǎo)致改進(jìn)速度效率。設(shè)計(jì)船的極低水阻力性能，使得與同等馬力載重的貨船相比高兩到三倍的航速。該設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性在于其兩至三倍的快速運(yùn)輸海運(yùn)貨物，同時(shí)只消耗兩至三倍更少的燃料。
被氣墊抬升的薄平底浮體支撐在平均水面上滑行，所刺破的僅是浪頂，于是在多數(shù)大海波浪情況下航行比一般大型貨船或任何猛擊波浪高速滑行船體航行還要穩(wěn)定。原型高速試航船在浪高不超出浮體深度一倍半的范圍內(nèi)平穩(wěn)航行時(shí)速在四十至六十英里之間。大型SEPPS貨船備有四十至五十英尺浮體深度，可以在六十英尺高的波浪中航行。高速、較經(jīng)濟(jì)的零吃水SEPPS設(shè)計(jì)船將開辟許多新航線，包括淺水航線、河運(yùn)航線以及為新港口開辟貿(mào)易。
權(quán)利要求
1.一種用于水上運(yùn)輸大型貨物的高速水面船只，其特征在于，它包括具有一對平底狹窄浮體的雙體船體設(shè)計(jì)，配備密封矩形浮力載貨甲板以便構(gòu)成所述浮體之間的氣墊包圍領(lǐng)域，所述氣墊包圍領(lǐng)域具有一對氣墊包圍門，所述氣墊包圍門位于所述氣墊包圍領(lǐng)域的前后，為所述氣墊包圍領(lǐng)域產(chǎn)生氣墊足以把所述浮體底面抬升至水面，所述船只由直線船體段部按照標(biāo)準(zhǔn)組件組裝。
2.如權(quán)利要求1所述的船只，其特征在于，具有空氣動力型的船頭部分包括駕駛臺、船員艙及客艙，并具有至少兩個(gè)流線型的刺波浪浮體的船頭部分。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，具有船頭與船尾氣墊包圍門，其橫向安置于所述浮體之間，所述氣墊包圍門為矩形并在頂部具有鉸鏈，并向后傾斜以便在水面上滑行。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，具有橫向安置于所述浮體之間的船頭與船尾可膨脹圍裙。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，具有燃料及液體儲存槽，其安置于所述平底浮體的內(nèi)部，并備有驅(qū)動系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述氣墊包圍門以一定角度傾斜足以使得所述門在水面上遇到極小水阻力滑動，所述氣墊包圍門在不用時(shí)能縮回，所述船頭氣墊包圍門能被所述氣墊船的氣壓緊閉。
7.如權(quán)利要求6所述的船只，其特征在于，所述船頭部分向上傾斜約30度，以便防止所述船頭劈浪時(shí)沉水。
8.如權(quán)利要求7所述的船只，其特征在于，所述氣墊引擎及風(fēng)扇安置于所述船頭部分，位于所述船頭氣墊包圍門之上，并具有氣墊生產(chǎn)方法，包括氣墊引擎及風(fēng)扇系統(tǒng)施加壓力把空氣壓往所述甲板下面和所述包圍墻壁之間及所述船頭船尾氣墊包圍門之間，所述氣墊機(jī)的氣源位于所述船只的最前頭部分以便在所述船頭部分產(chǎn)生氣墊超壓力；所述超壓力用于抬升所述船頭部分，使它稍微高于船尾部分以便為所述平底浮體創(chuàng)造一正數(shù)滑行角度。
全文摘要
一種具有氣墊系統(tǒng)的雙體船,能抬升船身,稍微離出水面,并用氣墊潤滑浮體底面以便在所有航行速度下滑行而降低水阻力。SEPPS是一種配備有平底浮體滑行(1)的地面效應(yīng)船只(雙邊硬墻SES);其軟性氣墊是由雙邊高速平面浮體滑行反應(yīng)來包圍和穩(wěn)定。它是一艘高速貨船,其大幅度縮減的水阻力大大提高了其燃料每噸里的效率。它是一艘快貨船,其航速高達(dá)一般同等燃料消耗率的大型貨船的三倍。它也是零吃水地面效應(yīng)貨船,能在極淺水里載貨航行,在灘上及岸上的斜坡道裝卸貨物。SEPPS設(shè)計(jì)可用于任何從25英尺至500英尺長的船只。
文檔編號B63B1/38GK1268931SQ97180725
公開日2000年10月4日 申請日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月18日
發(fā)明者小查爾斯·吉爾貝特·比克塞爾 申請人:中美技術(shù)公司