專利名稱：多體無舵半潛快速船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種軍用船舶。經(jīng)過一段較長的時間，可能允許制造提供民用的快速的，當(dāng)天能到達(dá)目的港，不需過夜的客運、觀光、旅游或客貨船舶。航行于周邊國家。但因吃水深，不適用于內(nèi)河航運。
二.
背景技術(shù)：
現(xiàn)在在海上用得很多的萬噸級輪船，大約每一噸排水噸位，要有一匹馬力的推動力，才能達(dá)到15節(jié)的速度。這速度實在太慢，但如果要把速度提高一倍到30節(jié)，因為有興波阻力的影響，則按船速每提高一倍，理論上動力須提高八倍計算，每噸排水噸位就需要近8匹馬力。也就是說一艘萬噸貨輪要裝上一臺8萬匹馬力的動力機(jī)，船速才有可能達(dá)到30節(jié)。這樣就要占去船舶上相當(dāng)大一部分容積和重量。如果想提高到60節(jié)呢？豈不是要有64萬匹馬力才行！簡直不敢想象。
我國的海疆很大，海岸線很長，南方的東沙、南沙諸島，離大陸很遠(yuǎn)。而海域中的油、氣資源很豐富，很多人在覬覦。亟需強大的海軍來保衛(wèi)我國的權(quán)利。如果建立多個航空母艦特混艦隊，技術(shù)上、資金上目前還不適宜。本發(fā)明的難度不大，可行性很高，值得考慮。
目前的水面軍用艦船，船速能達(dá)到35節(jié)的少見。問題就出在興波阻力上。如果能回避了興波阻力，船速就能有很大的提高。如果能達(dá)到60節(jié)或更高，小型的可以用作武警、邊防、海關(guān)的緝私艇、領(lǐng)海內(nèi)的巡邏艇。中型的可以作為比潛艇速度更快的獵潛艇。大型的就可以作為武裝直升機(jī)、能垂直起降而快速平飛的飛機(jī)(類似美國的CV-22“魚鷹飛機(jī)”)的母艦，這些飛機(jī)不需要很長的起降跑道和彈射起飛裝置。比航空母艦需要的投資可低多了。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種快速輪船的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，1.影響船速提高的主要問題是客觀存在的興波阻力，所以本發(fā)明的第一要求就是盡可能地降低、回避興波阻力的影響。具體的辦法就是把發(fā)生興波阻力的部分放到平均海面5米以下的水下面去。例如潛艇以同樣的動力，在水面上的航速遠(yuǎn)低于潛到水面以下一定深度的地方，目前在水面下一定深度可以達(dá)到50節(jié)。金槍魚在海面下一定深度的地方，速度可以達(dá)到每小時130公里。就是大約80節(jié)。人豈能不如魚！2.必須放在水面以上的部分，仍然放在水面上。例如軍用艦船的駕駛、領(lǐng)航、指揮、武器、彈藥、通信，甚至軍官、水兵的宿舍，生活需要部分都仍然放在水面以上，不像潛艇那樣需要昂貴的生命維持系統(tǒng)。水面以上部分在靜態(tài)滿載時，一定要是一個浮體，萬一水下部分受損，不至于沉沒。因為重心在海面以下，所以也不會傾覆。
3.動力系統(tǒng)的燃汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)聯(lián)動的螺旋槳、燃油艙、淡水艙、蓄電池、避撞聲納系統(tǒng)，就放在水下。
4.從前、后視方向來看，水下的艟體部分，應(yīng)該是一個橫截面為半圓頂覆鐘形。下面的平面，就是主要的水撬升力面。水面以下的部分，一定要是左、右兩個，我稱它水下雙艟體。兩個艟體和水上部分之間，有支柱相聯(lián)，支柱的橫截面設(shè)計上要盡可能降低興波阻力。兩個艟體之間，有前、后水翼相聯(lián)。水翼的面積，在艟體下平面的升力，加上前、后水翼的升力，能滿足全部需要的總升力為主。后水翼靠近艟體的地方是平衡式結(jié)構(gòu)、可控、可動的襟翼，以便轉(zhuǎn)彎航行時因穩(wěn)定的需要進(jìn)行左、右傾的控制。
5.中空的支柱，可以用為人員上下的通道，管道的通道，燃燒需要的空氣、和排出廢氣的通道，空調(diào)系統(tǒng)的液、氣通道，熱交換器等等。兩個艟體的前端，都設(shè)有聲納系統(tǒng)，主要是避撞，也可能會具有測距、三維顯示的能力。
6.從空中向下俯視，船體應(yīng)該呈正方形、稍長的矩形或超圓形。以減小被襲擊時的可視面積。也能提供垂直升降飛機(jī)起降所需的面積。同時因為是兩側(cè)都有動力，可以用改變一側(cè)螺旋槳的推力，達(dá)到動力轉(zhuǎn)彎的效果，這樣就不需要設(shè)船舵了。
7.動力方面，需要類似美國通用電氣公司的LM 2500型船用燃?xì)廨啓C(jī)。每臺能提供25，000匹馬力。如能有更大推力的燃?xì)廨啓C(jī)更好。
四.


下面結(jié)合附圖，說明如下；圖1是本發(fā)明的靜泊、滿載時的側(cè)視圖，可以看到上面是水面以上的船體(4)，其中航行雷達(dá)(1)，左、右前桅(2)，桅上有GPS、迦利略導(dǎo)航系統(tǒng)的天線。駕駛室(3)，船員休息室(12)。主體的下面是三個扁長的或單體的聯(lián)結(jié)支柱(6，9，10)，聯(lián)結(jié)到兩個水下艟體(8)，艟體的前端有防撞聲納系統(tǒng)(7)。靜態(tài)時的平均海平面(5)。螺旋槳(11)。
圖2是本發(fā)明快速前進(jìn)時的前視圖。上面一層的前面是駕駛艙(3)，航行雷達(dá)(1)。主體的下面，有前、中、后支柱，柱內(nèi)是維修人員上下通道和燃?xì)廨啓C(jī)開動時所需空氣的通道，通道的出口在船的最上一層，空氣入口在船頂上。有產(chǎn)生舉升力的水翼(13)，能自動調(diào)整、平衡、穩(wěn)定航行的斜撐水翼面(14)，快速前進(jìn)時的平均水平面(5)。
圖3是從高速航行時海平面切線的俯視圖?？梢钥匆娮笥覂蓚€水下艟體(8)，兩個艟體之間是前水翼(13)，斜撐(14)，固定后水翼(17)，可動可控的后水翼副翼(19)，和靠近艟體用以傾側(cè)艟體平衡抵消轉(zhuǎn)彎時的離心力的襟翼(18，21)，最后面是螺旋槳(11)。
圖4是從空中俯視圖?？梢钥吹接泻艽蟮纳霞装?21)，可以作為直升機(jī)的停機(jī)坪，
圖5是本發(fā)明的后視圖?？梢钥吹絻蓚?cè)的兩個螺旋槳(11)。
本發(fā)明的動力系統(tǒng)，可以有下列選擇動力的主機(jī)是內(nèi)燃式燃?xì)廨啓C(jī)。第一方案是燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)減速齒輪直接和螺旋槳相聯(lián)，減速齒輪應(yīng)有改變旋轉(zhuǎn)方向的功能。這個方案結(jié)構(gòu)簡單，重量最小，但功能不全面。燃?xì)廨啓C(jī)的速度改變是有限的，不能靈活地、全面地滿足要求，這方案的螺旋槳必須是可調(diào)螺距的，以便在一側(cè)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生故障時，用調(diào)整螺旋槳的螺距來達(dá)到轉(zhuǎn)彎的目的；第二方案是燃?xì)廨啓C(jī)拖動直流發(fā)電機(jī)，向緩沖畜電池組充電，電流再經(jīng)變流裝置變成不同頻率、不同相位的三相交流電去拖動螺旋槳，螺旋槳由交流電動機(jī)拖動，改變頻率、相位，就可以改變船的航行速度或方向。由不同的變流裝置產(chǎn)生的不同的交流電，提供給不同的用電裝置例如廚房的電灶、空調(diào)機(jī)組、雷達(dá)、駕駛裝置或通訊設(shè)備等使用。這個方案的缺點是重量大，但功能好。兩個方案的最后選定，應(yīng)根據(jù)功能的要求和總的經(jīng)濟(jì)效益來決定。各有其優(yōu)缺點。
左右兩個螺旋槳可以有不同的轉(zhuǎn)速或螺距，也就是有不同的推力。兩邊的推力不同，就會形成船舶轉(zhuǎn)向力矩，船舵就不需要了，只要調(diào)整轉(zhuǎn)速或推力差，就可以達(dá)到轉(zhuǎn)彎的目的了。如果一個正轉(zhuǎn)，另一個反轉(zhuǎn)，可以達(dá)到極小的轉(zhuǎn)彎半徑甚至原地轉(zhuǎn)圈。在正常直線前進(jìn)的情況下，兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)向本來也應(yīng)該不同，以抵消不應(yīng)有的軸向扭力。
在后水翼內(nèi)，有一根動力傳動長軸，必要的時候(例如一側(cè)的燃?xì)廨啓C(jī)出了故障，不能提供動力了)，就可以利用這根傳動軸，把另一側(cè)的動力傳送一半過來，使兩個螺旋槳都能正常工作，船舶仍可以航行，只不過速度低了一些。如果動力采用第二方案，這根長軸就改為三相動力電纜。
產(chǎn)生對主體的升舉力，主要來自兩個水下艟體的下平面。而前、后水翼也是產(chǎn)生升力的一個來源，更如前后水翼中點到支柱和主體的結(jié)合處的斜撐，也是水撬面，可以產(chǎn)生自動調(diào)整的升舉力。舉得越高，升力反小，自動調(diào)整平衡。
兩個水下艟體之間，前、后都有固定的水翼，都有一定的攻角，以達(dá)到在開始高速航行時是“躍升”而不是昂頭爬升的動作。后水翼有可調(diào)副翼，可以對主體的俯、仰稍作調(diào)整，后水翼靠近胴體的部分，各有獨立可調(diào)的襟翼，能調(diào)整全船的傾側(cè)，以抵消由于轉(zhuǎn)彎而產(chǎn)生的向外的離心力。達(dá)到安全和舒適的目的。
五.
具體實施例方式
實施例1一艘以本發(fā)明建造的高速客輪，載客500人，航速60節(jié)，來往于我國各大港口和周圍國家的港口。例如；上海至青島，404海里，需時七小時，上海至大連，558海里，需時十小時，上海至長崎，460海里，需時八小時，這些都可以當(dāng)天來回。大連至香港，1380海里，需時24小時，上海至東京，1050海里，需時18小時，上海至漢城，555海里，需時9.5小時，香港至星加坡，1450海里，需時25小時，都是當(dāng)天可到。不需在船上睡覺過夜。既安全又舒適。比坐飛機(jī)的票價便宜多了。也決不會從空中掉下來。
實施例2供海關(guān)、邊防使用的快速艦，噸位1000噸足矣，航速60節(jié)，可以巡邏海疆。對付只能達(dá)到35節(jié)的走私犯的快艇，足足有余。
實施例3海軍使用的小型高速船艦，噸位1000噸，航速60～80海里，對付越境份子、不懷好意的人，既快速又有效。大型的噸位50,000噸，從海南島榆林軍港至南沙群島，1250海里，只要16小時就到了，艦的頂部可以作為停機(jī)坪，可載武裝直升機(jī)、垂直起降的CV-22型機(jī)。另有全付武裝的海軍陸戰(zhàn)隊200人，足夠應(yīng)付了。中型的噸位5000噸，可以作為對付敵潛艇的獵潛艦，目前最快的潛水艇，水下航速也不過50海里。
權(quán)利要求
1.一種多體無舵半潛高速船，由主船體、支柱、水下艟體和水翼組成，其特征在于；有駕駛室(3)、船員休息艙(12)在主船體的最上一層，有若干個支柱(6，9，10)將主船體和兩個水下艟體(8)相聯(lián)結(jié)，水下艟體內(nèi)有燃?xì)廨啓C(jī)作為主動力，裝在兩個相同橫截面為鐘形下面是平面的艟體之間，有固定的、帶有攻角的固定前水翼(13，16，17)和部分可動式后水翼的副翼(19)、斜撐(14)、靠近艟體的可調(diào)襟翼(18，20)聯(lián)結(jié)在兩個胴體之間。
2.一種多體無舵半潛船，其特征在于不設(shè)船舵。
全文摘要
一種船舶，以軍用為主，一段時間后，可以轉(zhuǎn)為民用。其特點在于速度快，操縱方便，結(jié)構(gòu)簡單，有多種用途。左右兩個水下艟體內(nèi)各裝有燃?xì)廨啓C(jī)帶動直流發(fā)電機(jī)，向緩沖蓄電池組充電，直流電流用換流器變換成不同的頻率、電壓的交流電向船上的螺旋槳和各種用電的機(jī)組提供電源。兩個艟體之間，有前后水翼，在中速或高速航行時能將主船體舉升離水，以回避興波阻力。既提高速度又降低動力的需要和能耗。由于可以利用兩個螺旋槳的差速控制船行的方向，所以可以不設(shè)船舵。也簡化了結(jié)構(gòu)。小噸位的可作為緝私、巡邏，中噸位作為獵潛艇，大噸位作為直升機(jī)、垂直起降機(jī)的母艦。民用可以作為當(dāng)天可以到達(dá)日、朝、韓、臺、東南亞的快速客貨船。
文檔編號B63B3/00GK101028856SQ20061002425
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者任亨 申請人:任亨