專利名稱：氣膜船的制作方法
技術領域：
本發明——氣膜船屬船舶技術領域。它是一種從船頭外淺噴空氣入水，在船底和側壁外表面產生氣膜，把船體與水分開，變水阻力為氣膜阻力，并可使船體左右兩邊產生浮力差和阻力差的新型高速船。
隨著造船事業的發展，出現了許多高速船型，如水靜力型的雙體船、穿浪船、小水線面船；水動力型的滑行艇、水翼艇、水翼式復合船；氣靜力型的全墊升氣墊船、側壁氣墊船；氣動力型的地效翼艇。這些船都有各自的優點和缺點。如單體滑行艇的優點是建造簡便，造價低，在中低速時有較好的流體動力性能；缺點是波浪中的抨擊大，振動大，穩性差。雙體船有較寬的甲板面積和較好的橫穩性；但高速時的流體動力性能差，波浪中播擺厲害。全墊升氣墊船雖有極為優良的兩棲性、通過性、快速性；但設備復雜，造價高。側壁氣墊船有較好的高速流體動力性能，波浪中抨擊小的優點；但波浪中失速大，升力系統復雜。小水線面船雖有較好的耐波性；但吃水深，航速低，自穩性差，且自控系統與動力傳遞系統復雜。自控深浸水翼艇有較好的耐波性，但造價高，排水狀態吃水深，且結構受力集中在水翼上，技術復雜，對船體的大型化造成困難。地效翼艇象是一架貼著地面跑的飛機，有許多優點；但它的發展受噸位的限制，最大也就能達500噸左右[參見《艦船知識》的1993年第7期27頁、1996年第3期6頁、1996年第5期33頁]。綜上所述，地效翼艇未有效地利用水的浮力，承載能力受到限制；其他船雖利用了水的浮力，但與水有較大的接觸面，受到的水阻力很大，給它們向大型化發展和進一步提高航速帶來困難。本發明的目的是既要充分利用水的浮力，又要將船體與水分隔開。
水膜船的橫剖面船底為平底，兩條邊肋和n條中肋(n＝1，2，3)往船底下伸出，將船底下部的空間分成n+1個氣槽，空氣從船頭外水面下淺噴入水后壓入氣槽，形成空氣層。空氣層內的部分空氣從邊肋下部的泄氣孔排出，其余的從船底后部排出向上浮，形成氣泡層。空氣層和氣泡層緊貼船體外表面，構成一層較薄的氣膜，把船體與水分隔開，變船體航行時所變的水阻力為很小的氣膜阻力。另外，空氣層的厚度可以控制，當兩邊氣槽的空氣層厚度不一致時，船體左右兩邊就產生浮力差和阻力差。從而達到既充分利用水的浮力，又減小了航行阻力和合理利用水阻力之目的。同時還要追求其實用性、經濟性。下面結合附圖作以說明。
圖1為船體橫剖面圖。船底(1)、邊肋(2)、中肋(3)、氣槽(4)、泄氣孔(5)、空氣層(6)、側壁(7)、氣泡層(8)。
圖2為船體縱剖面圖。船首(9)、電機(10)、進氣口(11)、風機(12)、桶形基座(13)、伸縮板(14)、導輪(15)、導軌(16)、提升桿(17)、下噴口(18)、側噴口(19)、保護架(20)、防浪網(21)、排水坡(22)、控制板(23)、船尾(24)、圖中虛線所示為裝在中肋(3)前后兩處的橫向螺旋漿(25)、兩中肋(3)之間的氣槽(4)內的檔板(26)、以及與中肋(3)相連的推進器(27)。船底(1)從前到后分為園弧線段(1.1)、傾斜線段(1.2)、水平線段(1.3)和拋物線段(1.4)四個區段。
氣膜船的工作原理1.兩邊肋(2)和n條中肋(3)為兩邊龍骨和中龍骨向船底(1)下部延伸而成，從前到后跟船底(1)的縱剖面線形狀大體上相同，伸出長度在1.6m以內。兩邊肋(2)和n條中肋(3)將船底(1)以下的空間分為n+1個氣槽(4)。在邊肋(2)和中肋(3)之間的氣槽(4)和兩中肋(3)之間的氣槽(4)內的水平線段(1.3)與拋物線段(1.4)相交處分別裝有控制板(23)和檔板(26)。邊肋(2)的下部每隔一段距離就有一個向后下方傾斜的泄氣孔(5)。
2.由提升桿(17)操縱伸縮板(14)，通過導輪(15)沿緊貼園弧線段(1.1)的導軌(16)移動。伸縮板(14)伸可到園弧線段(1.1)的下端，縮可進入桶形基座(13)內。伸編板(14)的底邊與園弧線段(1.1)構成下噴口(18)。下噴口(18)的位置處在水面下很淺的地方。伸縮板(14)受前面的保護架(20)的保護。保護架(20)為向前上方翹起，仰角不小于10°的一組厚板所組成，它與桶形基座(13)底邊向前上方翹起一樣起壓浪作用。厚板的兩端與邊肋(2)和中肋(3)牢固連接。
3.當船行駛達到予定航速后，啟動電機(10)帶動風機(12)轉動，將從進風口(11)進入的空氣壓編，由下噴口(18)淺噴入水，經園弧線段(1.1)、傾斜線段(1.2)壓入氣槽(4)形成空氣層(6)。兩邊的空氣層(6)的厚度由控制板(23)控制。當其厚度超過泄氣孔(5)的高度時，一部分空氣由泄氣孔(5)排出沿側壁(7)外表面上浮，其余的及中間氣槽(4)內的空氣沿拋物線(1.4)排出上浮，上浮的空氣形成氣泡層(8)。由伸縮板(14)側邊的側噴口(19)噴到邊肋(2)外面水中的空氣所產生的氣泡，也是氣泡層(8)的一個組成部分，空氣層(6)和氣泡層(8)緊貼船體外表面構成氣膜，將船體與水分隔開，變航行時的水阻力為氣膜阻力。當兩邊氣槽(4)的空氣層(6)厚度不一致時，則船體左右兩邊就產生浮力差和阻力差，可減小船體左右搖擺程度和轉彎時的離心力。
4.中肋(3)前后兩處所裝的橫向螺旋漿(25)的轉動方向不一致時，船體轉彎，轉動方向一致時，船體橫行。
5.進風口(11)的外側裝有防浪網(21)，防浪網(21)的網格為下密上稀。當浪花穿過網格時，水就下落到桶形基座(13)頂面的排水坡(22)上而被排出。起保護風機(12)的作用。
氣膜船的優點1.航行阻力小，流體動力性能好，節能，航速高。阻力與流體的密度成正比，氣膜的密度僅為水密度的幾十分之一到幾百分之一，故氣膜阻力比水的小得多；氣泡上浮時體積增大，改變了尾流的形態，減小了尾流對船體的后引力；船首正面的部分空氣由進風口(11)進入，沖向風機(12)葉片，變空氣阻力為沖擊葉片的動力。同時氣膜阻礙水流對船體的作用，使船體獲得極好的流體動力性能，達到既節能，又提高船速的目的。
2.升力大，吃水淺，轉彎、橫行靈活。船體升力主要有下噴口(18)的噴氣反力、船底(1)和控制板(23)及檔板(26)受的空氣阻力、側壁(7)和拋物線段(1.4)受的氣泡上浮壓力等的垂直分力；空氣層(6)內空氣浮力。
3.船體寬，有較大的甲板面積和較大的排水量，橫穩性好，且船體結構簡單，造價低，為高速船的普及和向大型化發展提供了有利條件。
權利要求
1.氣膜船是由船首(9)、船底(1)、側壁(7)、船尾(24)及推進器(27)等組成，其特征在于船首(9)內有電機(10)，船首(9)正面的下部，船體之前邊有進風口(11)、風機(12)、桶形基座(13)、伸縮板(14)、導輪(15)、導軌(16)、提升桿(17)、保護架(20)、防浪網(21)；船底(1)下部有兩條邊肋(2)、n條中肋(3)、空氣層(6)及空氣層(6)厚度的控制板(23)；側壁(7)的水面以下外表面有氣泡層(8)。
2.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于船體橫剖面的船底(1)為平底，縱剖面從前到后船底(1)分為園弧線段(1.1)、傾斜線段(1.2)、水平線段(1.3)、拋物線段(1.4)四個區段，在水平線段(1.3)和拋物線段(1.4)相交處裝控制板(23)。
3.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于邊肋(2)和中肋(3)分別由船體縱向的邊龍骨與中龍骨向船底(1)之下延伸而成，從前到后跟船底(1)的縱剖面線形狀大體上相同，下伸長度在1.6m以內，兩邊肋(2)和n條中肋(3)[n＝1，2，3]將船底(1)之下的空間分為n+1個平行的氣槽(4)，控制板(23)僅裝在與邊肋(2)相鄰的氣槽(4)內，兩中肋(3)之間的氣槽(4)內裝擋板(26)，邊肋(2)的下部每隔一段距離有一個向后下方傾斜的泄氣孔(5)，中肋(3)的前后兩處裝有橫向螺旋漿(24)，推進器(23)與中肋(3)的后端相連。
4.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于伸縮板(14)的底邊與園弧線段(1.1)構成空氣的下噴口(18)，伸縮板(14)受提升桿(17)操縱，通過導輪(15)沿緊貼園弧線段(1.1)的導軌(16)移動，伸編板(14)可伸到園弧線段(1.1)的下端，可編進桶形基座(13)內，側噴口(19)在伸編板(14)靠邊肋(2)一側的底部。
5.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于空氣層(6)和氣泡層(8)都是由下噴口(18)淺噴入水的空氣經園弧線段(1.1)及傾斜線段(1.2)壓入氣槽(4)后形成的，在氣槽(4)內的為空氣層(6)，從泄氣孔(5)排出的空氣和沿拋物線段(1.4)排出的空氣上浮則產生氣泡層(8)，從側噴口(19)噴到邊肋(2)之外的空氣也是氣泡層(8)的一個組成部分，空氣層(6)和氣泡層(8)均在船體水面以下的外表面，形成氣膜將船體和水分隔開。
6.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于保護架(20)的位置在伸縮板(14)的前面，由一組向前上方翹起，仰角不小于10°的厚板組成，厚板的兩端與邊肋(2)、中肋(3)牢固連接。
7.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于防浪網(21)的位置在船正面進氣口(11)的外側，其網格為下密上稀。
8.如權利要求1所述的氣膜船，其特征在于桶形基座(13)可將伸縮板(14)容入其中外，其頂面向前下方傾斜形成排水坡(22)，它的底面向前上方傾斜，與保護架(20)的厚板平行。
全文摘要
氣膜船是一種從船頭外淺噴空氣入水,在水面以下的船體外表面產生氣膜,把船體與水分隔開,變水阻力為氣膜阻力,并可使船體左右兩邊產生浮力差和阻力差的新型高速船。該船航行阻力小,流體動力性能好,吃水淺,船體寬,有較大的甲板面積和排水量,且造價低,為高速船的普及和向大型化發展提供了有利條件。
文檔編號B63B1/34GK1174152SQ96118748
公開日1998年2月25日 申請日期1996年8月19日 優先權日1996年8月19日
發明者王昌貴 申請人:王昌貴