專利名稱：氣墊船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明包括一種船體，所述船體受到靜態(tài)氣壓(一種氣墊)、動(dòng)升力(滑行船體部分)、和氣動(dòng)沖壓效應(yīng)(在多船體應(yīng)用中)的組合支撐，所述氣動(dòng)沖壓效應(yīng)與附加船體部分(其中，一些用于滑行，一些用于排水)相結(jié)合，所述附加船體部分被設(shè)計(jì)成用于提高所述船舶的穩(wěn)定性、前進(jìn)性和適航性，被設(shè)計(jì)成用于安置高效的推進(jìn)裝置，并被設(shè)計(jì)成用于減少所述船舶在靜水和波浪中的阻力。本發(fā)明的思想可以用于下文所描述的單體船和若干多船體船，以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的航速。
背景技術(shù)：
與氣墊船和表面效應(yīng)船(SES)相比，本發(fā)明在改進(jìn)其他特性，例如在波浪中的舒適度和減速的同時(shí)，為平衡所述氣墊的提升性能、所述船舶的滑行和排水船體部分、以及其潮濕區(qū)域(摩擦阻力)，并且為使所述船舶適合于已經(jīng)被證明的可靠的推進(jìn)系統(tǒng)，例如噴水裝置，提供了更大的自由。
通過選擇與用于產(chǎn)生動(dòng)力的、可部分調(diào)整的表面相結(jié)合的所述氣墊的平面結(jié)構(gòu)(plan form)，能夠在所述船的重量分配和形狀之間達(dá)到一個(gè)更好的平衡，從而獲得更好的適航特性，并且產(chǎn)生一般不會(huì)在其它氣墊船中出現(xiàn)的被動(dòng)流體動(dòng)力運(yùn)動(dòng)衰減。
在水面和船體表面之間建立一個(gè)薄空氣層的思想不是新出現(xiàn)的。其目的在于減少船舶阻力中的摩擦成分。其難處已經(jīng)被證明在于對(duì)氣流的分配和控制。另一種設(shè)計(jì)是，所述船體也受到一種加壓氣墊的支撐，同時(shí)，摩擦也被減少。
基于上述思想的、現(xiàn)有的已獲得專利保護(hù)的大多數(shù)發(fā)明，都缺少一個(gè)對(duì)所述發(fā)明的總體概念的說明。與氣墊船相關(guān)的一些發(fā)明在有限應(yīng)用中顯示出其優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有使它們不適合商業(yè)用途的缺點(diǎn)。例如，它們?nèi)狈?duì)將如何在可以預(yù)料的海洋環(huán)境中維持所聲稱的優(yōu)點(diǎn)的說明。對(duì)于必需的舒適度、在波浪中的速度維持、可靠性及有限的維護(hù)與高速度和低阻力的組合給予了太少的考慮-這些要求都必須加以滿足，才能產(chǎn)生在商業(yè)上成功的應(yīng)用。
目前提出的氣墊船的解決方案的一般特征是-它們注重于通過減少所述船體在靜水中運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力來提高效率的方法，而且通常這些方法都是理論上的；-它們假定了一種高水平的空氣靜力學(xué)升力；-所述氣室的投影面積通常大于用于排水所必須的面積(因?yàn)樗龀叽缬山Y(jié)構(gòu)決定)；-所述氣室在平面圖中的形狀通常是矩形的；-它們要求多個(gè)巨大的風(fēng)機(jī)來維持氣墊壓力和氣流；-運(yùn)轉(zhuǎn)方式對(duì)海洋條件和使用方法敏感，其運(yùn)動(dòng)容易受到所經(jīng)過的波浪的影響；-它們具有一個(gè)淺的船舶吃水和大的漏氣量，特別是在波浪中；-它們?cè)诟咚俸叫袝r(shí)具有低的流體動(dòng)力衰減；-它們具有相對(duì)較小的能夠抵消平衡中變化的儲(chǔ)備排水量；-所述船體在機(jī)構(gòu)上十分復(fù)雜，并且難于制造，使得建造價(jià)格昂貴；-它們需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并且包含導(dǎo)致相當(dāng)可觀的維護(hù)費(fèi)用而提供較少的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)性的結(jié)構(gòu)元件。
在氣墊船和表面效應(yīng)船中，所述氣墊已經(jīng)被稱為“裙部”的彈性外殼所包含。所述裙部已經(jīng)被證明容易受到磨損破壞的影響，并且，特別是在表面效應(yīng)船中的前裙部，需要定期替換。少量的建造完成的船已經(jīng)導(dǎo)致備用品價(jià)格昂貴。使用彈性裙部涉及到在所述裙部下面的持續(xù)的空氣泄漏，雖然泄漏量是受到控制的。所述氣流導(dǎo)致了額外的能量消耗，以及用于推進(jìn)所需求的總動(dòng)力的增加。在空氣泄漏中的大的變動(dòng)導(dǎo)致在支撐氣墊中的壓力波動(dòng)/壓力下降，這樣能夠?qū)е麓w阻力相當(dāng)大的變化以及船體的振動(dòng)(降低舒適度)。當(dāng)所述船體以氣墊為支撐的時(shí)候，淺的船舶吃水增加了在海洋航行中漏氣的可能性。對(duì)于氣墊船和表面效應(yīng)船，所述前裙部分在運(yùn)動(dòng)方向上凸出一個(gè)明顯的非流線型表面，這樣，在迎浪和船首波中，能夠引起所述阻力的一個(gè)相對(duì)較大的增加，也就是說，速度上明顯降低。沖擊裙部的波浪導(dǎo)致氣墊中的壓力變化，所述變化被傳遞到所述船體上，降低乘座的舒適度。
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多個(gè)發(fā)明，其中，所述氣墊的彈性外殼都是整體地或者部分地被剛性外殼所代替，例如，US5 176 095(Burg)，US5 273 127(Burg)，US5 415 120(Burg)，US5 454 440(Peters)，US5 570 650(Harely)，US5 611 294(Harely)，US5 746 146(Bixel)，US5 860 380(Bixel)，以及US6 293 216(Barsumian)，其中，Burg，Barsumian，Harely，Bixel，Peters和Stolper的專利適用于單體船和多船體船。Barsumian，Bixel和Harely將一個(gè)與水面接觸的船體部分上(優(yōu)選的是前部)的一定數(shù)量的動(dòng)升力(取決于速度、底部升高量、平衡和表面)，與主要位于所述船的后部的空氣靜力學(xué)升力(氣墊)相組合。當(dāng)滑行時(shí)，這些發(fā)明努力獲得一個(gè)與水面接觸的最小的船體面積，從而減少摩擦阻力。Burg和Bixel讓所述氣室沿著位于船舶吃水線的幾乎所述船體的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。(Peters的思想是一種傳統(tǒng)的表面效應(yīng)船，其中，該發(fā)明包括一個(gè)可移動(dòng)的、橫向氣墊腔部分，該部分可以用于運(yùn)動(dòng)控制。)在Stolper的思想中，其目的是，由所述船運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)將被用于滑行和支撐表面的自然通風(fēng)/空氣潤(rùn)滑，勝于所述氣墊技術(shù)。所涉及到的其他的發(fā)明都要求強(qiáng)制通風(fēng)(風(fēng)機(jī))。
上述船的解決方案的一個(gè)共同因素是，它們具有一個(gè)最小的流體動(dòng)力和流體靜力(儲(chǔ)備排水量)升力及運(yùn)動(dòng)衰減，所述運(yùn)動(dòng)衰減是建造一個(gè)適航船舶所必須的；并且，它們主要被設(shè)計(jì)成用來減少濕區(qū)面積，也就是說，摩擦阻力。許多發(fā)明(特別是Burg的那些發(fā)明)都相當(dāng)復(fù)雜，要求增加維護(hù)來提供可靠性。
以氣墊支撐的船舶在高速航行時(shí)比排水和滑行船舶具有更高的推進(jìn)效率。
對(duì)于打算通過與水面接觸來提供推進(jìn)動(dòng)力的裝置，高速涉及到流體動(dòng)力復(fù)雜化(氣穴現(xiàn)象、降低的效率、腐蝕破壞)，由于氣墊中的空氣泄漏，這種復(fù)雜化可以進(jìn)一步增加，這又取決于高速航行時(shí)所述船在水中的位置/平衡。推進(jìn)裝置不定時(shí)的通風(fēng)引起扭矩和壓力的波動(dòng)，這又可以導(dǎo)致齒輪和引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)破壞。
因此，幾乎所有前文所描述的思想都要求使用如各自專利附圖中所顯示的表面刺穿推進(jìn)器(其葉片具有一個(gè)充分通風(fēng)的吸力面)來推進(jìn)。除非規(guī)定，否則都使用表面刺穿推進(jìn)器或者空氣推進(jìn)器。用于中速航行時(shí)，一種傳統(tǒng)的推進(jìn)器也能夠提供推進(jìn)動(dòng)力。
經(jīng)驗(yàn)表明，表面刺穿推進(jìn)器比傳統(tǒng)的推進(jìn)器具有一個(gè)更短的運(yùn)轉(zhuǎn)使用壽命。葉片浸入水中的變化容易導(dǎo)致在海洋航行中載荷的變化，對(duì)于推進(jìn)器和引擎，都需要一個(gè)動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在加速期間和在通過“極限速度”時(shí)，同樣需要對(duì)葉片浸水的精確調(diào)節(jié)，使得低轉(zhuǎn)速時(shí)所述引擎不會(huì)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。太高的扭矩容易導(dǎo)致所述船不能達(dá)到全速(“在峰速時(shí)被卡住”)。
只有Burg在他的一個(gè)專利中提到使用噴水裝置的可能性，但是他將進(jìn)水口放在一個(gè)對(duì)自身功能不合適的位置，并且沒有進(jìn)一步發(fā)展其他推進(jìn)裝置?；烊胨械目諝馔ǔ?dǎo)致較大可能的氣穴現(xiàn)象、推力降低、推進(jìn)器通風(fēng)和降低的推進(jìn)效率。表面刺穿推進(jìn)器是最好的選擇，因?yàn)樗歉鶕?jù)這些條件來設(shè)計(jì)的，并且因此可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，它在低速操縱期間和在回動(dòng)時(shí)具有不佳的特性，增加了在港灣中的操縱時(shí)間。這個(gè)，加上推進(jìn)裝置中巨大的載荷變化，已經(jīng)限制了其商業(yè)應(yīng)用。具有翼型葉片部分的普通推進(jìn)器，可以被用來獲得大約40節(jié)的航速(當(dāng)安裝在一個(gè)傾斜的軸上時(shí)，因?yàn)闅庋ìF(xiàn)象，斜向氣流通常導(dǎo)致腐蝕破壞)。更高的速度要求一個(gè)與氣流方向一致的推進(jìn)軸，改進(jìn)的葉片部分或者具有更低效率的完全空穴的葉片。反轉(zhuǎn)推進(jìn)器能夠比單向推進(jìn)器的效率高大約10％。它們能夠以大于70節(jié)以上的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，但是，在這些速度下，要求有一根細(xì)長(zhǎng)的壓桿和齒輪外罩，來減少阻力和氣穴破壞。
在沒有任何其他推進(jìn)方法可以使用的時(shí)候，空氣推進(jìn)器可以成為用于高速航行的一種可能選擇。Burg已經(jīng)在一個(gè)專利中提到使用空氣推進(jìn)器的推進(jìn)。
表面刺穿推進(jìn)器和反轉(zhuǎn)推進(jìn)器都已經(jīng)被制造出來并僅僅用于相對(duì)較低的動(dòng)力，所以，在這些速度下，那些在高動(dòng)力輸出和高效率下運(yùn)轉(zhuǎn)的推進(jìn)系統(tǒng)是人們最大的興趣所在。實(shí)際上，復(fù)雜的推進(jìn)裝置已經(jīng)導(dǎo)致了降低的系統(tǒng)效率和不可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，需要開發(fā)新的船體解決方案，所述方案允許使用已經(jīng)被證明的可靠的推進(jìn)系統(tǒng)，并且首先，所述方案被設(shè)計(jì)為一個(gè)高效率的整體解決方案的一部分。
目前商業(yè)上認(rèn)可的，并且已經(jīng)得到很好證明的、用于高速船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，是噴水式(WJ)推進(jìn)器。目前已經(jīng)存在用于動(dòng)力超過20兆瓦和航速達(dá)到80節(jié)的高效噴水裝置，并且用于動(dòng)力達(dá)到50兆瓦的裝置正在開發(fā)中。到目前為止，噴水裝置已經(jīng)被安裝在傳統(tǒng)的表面效應(yīng)船上，但是在避免從氣墊到噴水裝置之間的空氣泄漏上有一些困難，所述泄漏導(dǎo)致泵的效率降低和氣穴破壞，以及由于載荷變化引起的主引擎的損壞。
與氣墊船和表面效應(yīng)船相比較，相對(duì)于在其他特征上的改進(jìn)，例如在波浪中的舒適度和減速，本發(fā)明為平衡所述氣墊的提升性能、所述船的滑行和排水船體元件、以及所述船的潮濕區(qū)域(摩擦阻力)，也為使所述船適合于已經(jīng)被證明的可靠的推進(jìn)系統(tǒng)，例如噴水式推進(jìn)系統(tǒng)，提供了更大的自由。
通過選擇與用于產(chǎn)生動(dòng)力的、可部分調(diào)整的表面相結(jié)合的所述氣墊的平面結(jié)構(gòu)，能夠在重量分配和所述船的設(shè)計(jì)之間獲得一個(gè)更好的平衡，從而提高適航性能，并且創(chuàng)造出一般不會(huì)在其它氣墊船中出現(xiàn)的被動(dòng)流體動(dòng)力運(yùn)動(dòng)衰減。
在多船體應(yīng)用中-根據(jù)幾何學(xué)-經(jīng)常有一個(gè)降低的氣流速度，因此在所述船體、潮濕甲板和水面之間的壓縮中，有增加的靜態(tài)空氣壓力(沖壓效應(yīng))。對(duì)于小船和高航速，產(chǎn)生的空氣靜態(tài)升力可以是相當(dāng)大的。在已經(jīng)提出的發(fā)明中，將有可能通過使用一種限制氣流的裝置來調(diào)節(jié)所述壓力。所述裝置包括一個(gè)或者多個(gè)連接到船體各個(gè)側(cè)面和所述潮濕甲板上的彈性氣囊。所述氣囊控制了風(fēng)道的橫截面，氣流速度和壓力上升，并且因此可以優(yōu)化降低所述船的總阻力。所述船上的空氣靜力學(xué)升力，以及所引起的水阻力降低，必須與所述船體的空氣阻力上的總增加進(jìn)行輕重權(quán)衡-在高速航行中，當(dāng)氣流速度下降時(shí)，所述增加同樣相當(dāng)可觀。
對(duì)于高的有效載荷和/或低的吃水運(yùn)行過程，可以安裝第二種彈性氣囊系統(tǒng)來封閉位于船頭的半船體之間的空氣體積。相應(yīng)產(chǎn)生的中央氣墊可以通過一個(gè)獨(dú)立的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加壓，從而產(chǎn)生附加的升力/有效載荷能力和/或降低吃水位置。
所述解決方案的基本結(jié)構(gòu)具有較少的移動(dòng)部分，導(dǎo)致更少的維護(hù)。目前提出的、根據(jù)所述思想發(fā)展的系統(tǒng)都是一種類型，所述類型甚至當(dāng)它們不在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都允許基本概念起作用，從而增加了可靠性。
所述推薦結(jié)構(gòu)使得找到空間來安裝一個(gè)運(yùn)動(dòng)衰減系統(tǒng)(例如，一種水翼系統(tǒng))，如果這個(gè)應(yīng)該被證明為是必須的，比在一個(gè)氣墊船或者表面效應(yīng)船中的情況更加容易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是詳細(xì)描述一種船體的設(shè)計(jì)，所述設(shè)計(jì)使用到氣墊技術(shù)，而且具有改進(jìn)的推進(jìn)效率，并且在靜水和一般海洋、以及工作狀況中具有增加的舒適度、良好的操縱性、良好的穩(wěn)定性和安全性，從而本發(fā)明提供了一種有效的整體解決方案，該方案也滿足商業(yè)應(yīng)用要求。這個(gè)目的可以通過如權(quán)利要求書中所聲明的特征所定義的本發(fā)明船體而達(dá)到。
本發(fā)明背后的思想適合于單體船和多體船，適合于軍用和民用，其適合程度在于如何使用各種船。這樣的思想不限定于任何絕對(duì)的船舶尺寸，而實(shí)際考慮像建造材料的強(qiáng)度、船體重量、可利用的風(fēng)機(jī)容量、現(xiàn)有的推進(jìn)系統(tǒng)等等限制應(yīng)用的因素。此外所希望的是，相對(duì)速度一般將被限于大量船舶，所述船舶的工作速度與船舶長(zhǎng)度有關(guān)，所述船舶長(zhǎng)度高于用大約0.6的Froude長(zhǎng)度數(shù)表示的長(zhǎng)度。這個(gè)速度可以與用于一般被稱為“半滑行”和“滑行”的這種船舶的速度范圍相比較。
從以前的具有一個(gè)較小的氣墊面積和一個(gè)中等的氣壓的氣墊船的經(jīng)驗(yàn)可以看出，可以支撐與氣墊船或者表面效應(yīng)船相同的所述船的排水部分。這個(gè)，與可以在兩個(gè)或者更多的船體之間分割所述氣墊的事實(shí)相結(jié)合，可以用來使得每個(gè)氣墊船體和氣墊腔比用于傳統(tǒng)氣墊船的更細(xì)長(zhǎng)(更大的長(zhǎng)/寬比)，從而使所述船體具有一個(gè)降低的阻力，具有更好的耐波性能和適航性能，并且創(chuàng)造一個(gè)在波浪中具有更高的舒適度和更低的減速的更加安全的船舶。同樣的條件可以用來使得所述氣墊船體與一個(gè)更加傳統(tǒng)的、滑行前體相結(jié)合，所述前體具有以下組合功能，即使用剛性結(jié)構(gòu)形成氣墊，除氣墊的升力之外還產(chǎn)生一個(gè)有限的動(dòng)升力，為大的船舶運(yùn)動(dòng)容納儲(chǔ)備排水量，并且使這個(gè)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生衰減。
已經(jīng)提出的發(fā)明還希望在轉(zhuǎn)向中比傳統(tǒng)的表面效應(yīng)船承受更小的減速，因?yàn)槭褂脛傂詡?cè)壁對(duì)氣墊有更好的限定，所述側(cè)壁圍繞氣墊腔在水面以下運(yùn)行，并且，船首和船尾的滑行表面抵消了船舶平衡中的變化，減少了氣墊漏氣的可能性，而所述的氣墊漏氣會(huì)導(dǎo)致船舶在水中下沉進(jìn)而增加阻力。
區(qū)分本發(fā)明和其它解決方案的一個(gè)特征是，起支撐作用的氣墊船體將與被稱為推進(jìn)船體的船體部分相結(jié)合，所述推進(jìn)船體整體形成在所述船舶中。所述推進(jìn)船體特別用來為所述船舶容納推進(jìn)裝置。所述推進(jìn)船體將特定地-雖然不是專一地-被設(shè)計(jì)為可以使用已經(jīng)被證明和接受的最好的用于高速和高動(dòng)力的推進(jìn)裝置，也就是說，噴水裝置。其它推進(jìn)裝置也可以和上述船體結(jié)構(gòu)一起使用。此外，所述推進(jìn)船體將根據(jù)氣墊船體在波浪中的性能進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置，雖然氣墊船體自身影響船舶遠(yuǎn)航的特性。此外，要考慮推進(jìn)船體的固有阻力，也要考慮它們?nèi)绾胃淖兇w之間的壓力干涉。這可以導(dǎo)致推進(jìn)船體根據(jù)所述概念將要適應(yīng)的條件，而被設(shè)計(jì)為既具有一個(gè)典型的滑行船體的形狀和尺寸，又具有一個(gè)幾乎純粹的排水船體的形狀(圓形底部)和尺寸。


圖1顯示了本發(fā)明的一個(gè)具有非對(duì)稱氣墊船體的雙體船結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，所述氣墊船體與位于內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體相結(jié)合，圖1A詳細(xì)地顯示了可調(diào)整的擋板(flap)的側(cè)視圖，所述擋板限定了氣墊的后端，圖2顯示了圖1所示的實(shí)施例在臺(tái)階周圍區(qū)域的透視圖，圖3顯示了根據(jù)圖1所示的實(shí)施例的氣墊腔、包容表面和推進(jìn)船體的平面圖，圖4顯示了圖1船體的氣墊腔和推進(jìn)船體結(jié)構(gòu)的透視圖，圖4A詳細(xì)顯示了位于船舶后部的氣墊截留(entrapment)系統(tǒng)的側(cè)視圖，圖5顯示了為圖1所示的本發(fā)明的船體結(jié)構(gòu)所推薦的臺(tái)階狀的前體和中間浮力體的設(shè)計(jì)，圖6顯示了為圖1所示的船體結(jié)構(gòu)推薦的可以通過管道連接風(fēng)機(jī)的方法，圖7顯示了安裝在圖1所示的船體結(jié)構(gòu)的臺(tái)階上的水閘或者氣閘的透視圖，圖8顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施例的透視圖，所述實(shí)施例具有一個(gè)安裝在單殼船體之間的獨(dú)立的、對(duì)稱的推進(jìn)船體，并且其中，所述單殼船體是非對(duì)稱的，圖9顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施例，所述實(shí)施例具有位于一個(gè)對(duì)稱的雙體船結(jié)構(gòu)的氣墊腔內(nèi)部的推進(jìn)船體，圖10顯示了圖1所示的船體結(jié)構(gòu)的后面的透視圖，該圖特別顯示了用于收集從氣墊腔泄漏出來的空氣的推薦布置，從而防止空氣進(jìn)入推進(jìn)裝置，圖11顯示了適用于單體船或者雙體船的，對(duì)稱的或者非對(duì)稱的氣墊船體與推進(jìn)船體的可能組合。
具體實(shí)施例方式
圖1提出了本發(fā)明，并且對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了簡(jiǎn)述。它顯示了一個(gè)具有非對(duì)稱氣墊船體2的雙體船(1)的透視圖，如下所述，所述船體2與位于內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體3相結(jié)合。
根據(jù)上面的論證和圖1，本發(fā)明在原始結(jié)構(gòu)上包括一個(gè)雙船體船-雙體船(1)-具有非對(duì)稱的單殼船體200，所述單殼船體200具有大體上平坦的內(nèi)側(cè)31。每個(gè)單殼船體包括一個(gè)前部8，所述前部8由一個(gè)或者多個(gè)滑行表面和排水表面構(gòu)成，在高速航行時(shí)所述滑行表面和排水表面各自或一起產(chǎn)生動(dòng)升力，并且在低速和靜止時(shí)產(chǎn)生液體靜升力。最低表面在邊界線4的底部會(huì)合，所述邊界線4形成船首桿形狀，并且位于一個(gè)平行于船舶中心線平面201的豎直面上。
穿過船頭的船體表面最低處的任意橫向截面應(yīng)當(dāng)與水平面形成至少25°的角度，從而限制動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的升力，減少撞擊(船底沖擊)的危險(xiǎn)，并且在波浪中提供平穩(wěn)的乘坐性。優(yōu)選的是，這個(gè)角度應(yīng)當(dāng)在一個(gè)對(duì)稱或非對(duì)稱單殼船體的每一側(cè)具有同樣的大小，但是也可以在單殼船體的每一側(cè)具有不同的大小，而角度范圍在上述范圍內(nèi)。
所述船體在上面以表面7，37，38為邊界，所述表面被連接到下面的滑行表面8，所述滑行表面與任意豎直面形成一個(gè)銳角(0-75°)。所述滑行底面在后方以臺(tái)階19為邊界，所述臺(tái)階在其水平投影(平面圖)上呈箭形或者弓形。不管臺(tái)階平面圖怎樣，所述臺(tái)階邊界線上的所有點(diǎn)在側(cè)投影上都應(yīng)當(dāng)處于同一個(gè)水平面中，優(yōu)選的是，當(dāng)高速航行時(shí)，所述水平面應(yīng)當(dāng)平行于周圍的、未受擾動(dòng)的水面，或者應(yīng)當(dāng)與周圍的、未受擾動(dòng)的水面形成一個(gè)小的角度。
圖2顯示了一個(gè)具有非對(duì)稱氣墊船體2的雙體船的臺(tái)階19周圍的區(qū)域的船體的透視圖，如下所述，所述船體與位于內(nèi)部的推進(jìn)船體3相結(jié)合。
在一個(gè)側(cè)視圖中，所述滑行和排水表面8的下側(cè)的輪廓與上述的臺(tái)階的邊界線的輪廓以及高速航行時(shí)的水面形成一個(gè)角度。一般地，這個(gè)角度必須大于3°并且小于12°，但是優(yōu)選的是，所述角度為大約8-10°。其目的是，所述滑行和排水船體的前部108在高速航行時(shí)將被很好地提升出水面，從而與在波浪中航行時(shí)的流體靜力和流體動(dòng)力效應(yīng)都相匹配。在中等的迎浪和船首波中，將通過這些方法減少豎直加速度；并且，將為大船舶的移動(dòng)獲得一個(gè)儲(chǔ)備浮力。后者同樣應(yīng)用在船尾側(cè)浪和隨波中。在這些方向上，所述船體前半部的側(cè)面積將比較小，從而減少船舶發(fā)生橫轉(zhuǎn)的傾向。
位于所述臺(tái)階19處的前滑行表面的后邊緣的邊界線也形成一個(gè)氣墊腔9的前邊界表面，所述氣墊腔9從所述臺(tái)階19向后延伸。
所述氣墊腔從艉橫板23(圖1)到所述臺(tái)階的最前點(diǎn)27的長(zhǎng)度形成了單殼船體的大部分長(zhǎng)度，并且，在推薦的結(jié)構(gòu)中，形成了船體在所述艉橫板23和船首22之間的總長(zhǎng)度的大約70％(65-75％)，但是，可以在船體長(zhǎng)度的45％到85％之間，并且保持自身功能。
在側(cè)面12和112(圖3)以及所述臺(tái)階19的前邊緣處，所述氣墊腔9以優(yōu)選為豎直的，但也可以是，完全或者部分地向外傾斜的側(cè)面25和120為邊界，所述側(cè)面形成舭龍骨20的內(nèi)側(cè)，所述舭龍骨從所述臺(tái)階27和127，或者從所述臺(tái)階前面，延伸到后部的可調(diào)節(jié)的滑行包容表面的最后面的部分137。從側(cè)視圖來看，所述舭龍骨下側(cè)的輪廓，將與船舶以其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在靜態(tài)環(huán)境下運(yùn)行時(shí)所形成的氣墊水包容表面形狀相匹配。所述舭龍骨的寬度將盡可能的小，同時(shí)要記住建造它們的實(shí)踐性和它們例如在?？看a頭時(shí)所承受的載荷。
在其后部，所述氣墊腔9被一個(gè)滑行表面15所包含，所述滑行表面稱為擋板，所述擋板由一個(gè)或者多個(gè)平坦的或者彎曲的，凹的或者凸的表面形成，所述擋板的后端(連接點(diǎn))位于或者靠近所述船舶的艉橫板32(23)。后一個(gè)滑行表面(多個(gè)滑行表面)15在角度上是可以圍繞一個(gè)主要為水平的、橫向軸線238調(diào)節(jié)的，所述軸線位于所述表面的前部邊緣237處，并且所述滑行表面與所述氣墊腔9的最后面的部分14相連接。穿過所述表面的一個(gè)豎直的前后部分的平均翼弦，位于所述樞軸點(diǎn)238和所述最后面的邊緣137之間，與一個(gè)水平面形成一個(gè)角度，所述角度的值可以在0°到25°之間進(jìn)行選擇和變動(dòng)。所述滑行表面15的位置可以固定，也可以調(diào)節(jié)到設(shè)定的位置或者成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，這樣，其角度和角速度都可以根據(jù)所述船舶的動(dòng)力學(xué)性能，通過一種調(diào)節(jié)裝置236調(diào)節(jié)。
在所述單殼船體200的外側(cè)，所述側(cè)面船體相對(duì)于一個(gè)穿過所述氣墊腔9的內(nèi)側(cè)12和120的下邊緣的豎直縱向平面，從位于一個(gè)龐大的船體側(cè)面中的所述舭龍骨20的下邊緣，向上繼續(xù)延伸。
位于所述氣墊腔9前面的所述滑行底面8，以及位于所述艉橫板23處的氣墊腔中的所述后擋板15都沒有單獨(dú)被用來包含所述氣墊。在這些表面上的所述動(dòng)升力，可以受到一定程度的控制，從而改變所述船體在水中的位置，這樣做具有兩個(gè)目的-防止空氣向前和向后進(jìn)行有害的泄漏，-與氣墊壓力的主動(dòng)調(diào)節(jié)相結(jié)合，調(diào)節(jié)所引起的升力的大小(并且一定程度上調(diào)節(jié)其位置)，-或者是這兩者的結(jié)合。
當(dāng)后擋板15與水面沖擊的角度增加的時(shí)候，在所述擋板上產(chǎn)生的升力也增加，這樣在船首產(chǎn)生了一個(gè)平衡力矩，這反過來增加了前滑行表面8并且減少了其沖擊角度，這樣是增加還是減少了其升力呢？這些力之間的相互作用不僅影響了船體的平衡，而且影響了其豎直運(yùn)動(dòng)，并且，在一個(gè)斜向到達(dá)的波浪系統(tǒng)中，影響其橫搖運(yùn)動(dòng)。這些效果之間的平衡可以通過以下正確的組合獲得-各個(gè)后擋板15的斷面形式，面積和沖擊角度，-各個(gè)單殼船體200的前滑行表面8的初始平衡角度和底部升高量。
在海洋中航行時(shí)，在所述后擋板15、所述前滑行表面8和所述推進(jìn)船體13的位于其前后部分處的底部平面上所產(chǎn)生的流體動(dòng)力學(xué)上的升力，主要有利于使所述船體的顛簸運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)衰減，而且也在一定程度上使其橫搖運(yùn)動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)衰減。這種在多個(gè)控制表面上的扶正作用力和衰減作用力的分配，給本發(fā)明提供了一種靈活性，從而可以產(chǎn)生所述船體所需要的動(dòng)態(tài)特性。
與本發(fā)明相比較，傳統(tǒng)的氣墊船和表面效應(yīng)船對(duì)顛簸運(yùn)動(dòng)具有很小的衰減效果。所述表面效應(yīng)船由于其側(cè)面船體的形狀，具有一定程度的搖擺衰減。通常，氣墊船具有很小的運(yùn)動(dòng)衰減作用力和扶正作用力(平衡力矩)，這樣產(chǎn)生了輕度但也是相當(dāng)大的運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)在外海航行時(shí)可以是破壞性的。
本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵并且顯著的特性在于，主要是所述單殼船體200的面向所述船體的對(duì)稱線的內(nèi)側(cè)從船首到船尾，逐步發(fā)展成一個(gè)三維實(shí)體，所述三維實(shí)體的體積比相應(yīng)的所述單殼船體的外側(cè)更大。整合到所述船中的所述船體部分，稱為一種推進(jìn)船體3，可以用于容納所述推進(jìn)裝置，優(yōu)選的是一種噴水裝置，所述噴水裝置具有進(jìn)水口16，泵室和出水口18，見圖1和圖3。所述推進(jìn)船體3由一個(gè)滑行表面13、一個(gè)大體上豎直或者稍微傾斜的表面70和一個(gè)艉橫板表面33形成，所述滑行表面13包括一個(gè)或者多個(gè)平坦的或者彎曲的表面，所述表面70沿著其下邊緣連接到所述滑行表面13上；所述艉橫板表面33是關(guān)于船的前后方向的一個(gè)大體上為橫向的平面。所述推進(jìn)船體通常比各個(gè)單殼船體200短，但是作為選擇，所述推進(jìn)船體可以使其最前面的部分位于與所述單殼船體的最前面部分22相同的船首和船尾的位置上，或者在特定的應(yīng)用中甚至位于那個(gè)位置的前面；和/或使其最后面部分位于與所述單殼船體的最后面部分23相同的前后位置上，或者在特定的應(yīng)用中甚至位于那個(gè)位置的后面。
所述推進(jìn)船體3的尺寸和所述推進(jìn)船體相對(duì)于所述側(cè)面船體2的前后位置這樣相匹配，從而-當(dāng)使用噴水裝置的時(shí)候，在海洋中航行時(shí)，所述噴水裝置的進(jìn)水口16盡可能地靠近所述船最小的豎直運(yùn)動(dòng)的位置(為了避免空氣進(jìn)入噴水裝置)，不管這個(gè)位置在哪里，但是從所述船在水中的最后面的點(diǎn)計(jì)算，所述船在水中的最大長(zhǎng)度通常是10-40％，-和/或在與由附近的單殼船體或者推進(jìn)船體3所產(chǎn)生的波浪系統(tǒng)相干涉時(shí)，所述側(cè)面船體2的影響被最小化，-和/或在海洋中航行時(shí)，對(duì)船的運(yùn)動(dòng)和加速度影響被最小化，-和/或所述船體結(jié)構(gòu)的總阻力被最小化，-和/或所述船體的可操縱性是令人滿意的。
可以推薦的是，應(yīng)當(dāng)使用豎直條17，將所述噴水裝置的進(jìn)水口16與所述空氣進(jìn)口隔離，所述豎直條位于各個(gè)進(jìn)水口16的外側(cè)并且沿著進(jìn)水口安裝。所述豎直條17應(yīng)該與進(jìn)水口16具有相同的長(zhǎng)度或者更長(zhǎng)。所述條17離所述船體表面的深度，將各自與防止空氣進(jìn)入的需要相匹配。
圖3和4顯示了一個(gè)所述氣墊腔9和其包容表面的推薦設(shè)計(jì)的例子，適用于一種雙體船，所述雙體船具有與位于內(nèi)部的推進(jìn)船體3相結(jié)合的非對(duì)稱的氣墊船體2，所述推進(jìn)船體3位于所述氣墊船體2的內(nèi)側(cè)，所述推進(jìn)船體3的后部703稍微地位于所述艉橫板23的前面。圖4A以橫截面形式顯示了一個(gè)限制裝置35、位于兩個(gè)或者多個(gè)側(cè)面船體之間的風(fēng)道頂部或者潮濕甲板5、以及位于所述風(fēng)道內(nèi)側(cè)的水面位置28。
需要選擇所述氣墊腔9的平面結(jié)構(gòu)(plan form)，從而使得所述船的重量的預(yù)計(jì)部分將由所述氣墊支撐，并且使得與從滑行表面8產(chǎn)生的升力相結(jié)合的壓力中心(CP)可以平衡重力中心的縱向位置(LCG)，從而在水中獲得一個(gè)恒定的位置。由于船結(jié)構(gòu)的原因，用于高速船舶的LCG通常位于所述船體的船尾半部中，并且位于向上作用力/浮力的中心的縱向位置(LCB)的船尾處。本發(fā)明的思想是在LCG和LCB/CP之間創(chuàng)造一個(gè)更好的平衡。這可以通過設(shè)計(jì)所述氣墊腔9的平面結(jié)構(gòu)來獲得，從而主要使得氣墊腔在船尾端部的平面比在船頭端部的更寬。通過這樣做，壓力中心向后移動(dòng)，靜態(tài)平衡力矩減少，并且在水中的理想位置更加容易維持。此外，單殼船體的所述氣墊腔部分9以一種自然的方式與所述單殼船體的前滑行部分相匹配，所述匹配寬度是需要限制的，以便于平衡流體靜力和流體動(dòng)力。
所述氣墊腔的平面結(jié)構(gòu)在所述舭龍骨20的下邊緣的側(cè)面邊界線111和112，將主要從所述單殼船體的中心線向外凸起，但是也可以由直線組成，對(duì)于對(duì)稱單殼船體兩直線、而對(duì)于非對(duì)稱單殼船體一直線或兩直線，與所述中心線300形成一個(gè)角度，從而使得所述邊界線之間的距離在所述氣墊腔9的后端比在其前端更大。所述氣墊腔9的平面結(jié)構(gòu)的這樣一個(gè)梯形設(shè)計(jì)使得提出的這個(gè)解決方案區(qū)別于以前提出的具有氣墊的解決方案，后者具有平行的側(cè)面包容表面。
在一個(gè)可選擇的應(yīng)用中，或者當(dāng)為一種特殊的運(yùn)行狀況進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，可以推薦的是，通過改變所述氣墊腔9的頂部高度，使得所述氣墊腔的橫截面在氣流方向上發(fā)生變化，例如，在圖10中的150和151之間的豎直距離，在所述狀況下一種巨大的氣流使得整體推進(jìn)動(dòng)力最小。通過這樣做，可以改變氣流速度和靜態(tài)氣壓，從而使得所述氣壓中心的前后位置與想要的位置相匹配。目的在于，控制空氣泄漏，使得它將發(fā)生在所述艉橫板23處，從而使得一些否則會(huì)丟失的動(dòng)能可以被用作向前推進(jìn)船體的補(bǔ)充。
在不與推進(jìn)船體3相連接的單殼船體200的各個(gè)側(cè)面的外側(cè)，加上多個(gè)條140(圖1)，使得沿著所述船體側(cè)面流動(dòng)的水發(fā)生轉(zhuǎn)向。所述條140的下側(cè)將或多或少地與水面平行，并且與所述船體表面形成一個(gè)將近90°的角度；沿著所述船從在外側(cè)127的所述臺(tái)階位置附近，延伸到所述艉橫板23；并且具有一個(gè)位于所述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的氣墊腔9中的動(dòng)態(tài)水面位置之上的豎直位置，該位置對(duì)應(yīng)于或者低于與氣墊壓力相匹配的壓力頭(pressure head)。
所述單殼船體200和推進(jìn)船體3通過一個(gè)甲板結(jié)構(gòu)連接在一起，所述甲板結(jié)構(gòu)指向下的表面稱為潮濕甲板5。在所述潮濕甲板的下側(cè)，在其位于多個(gè)單殼船體之間的前部，可以加上一個(gè)容量體6，容量體可以用于減少在頂頭浪中的沖擊，并且更加重要的是，容量體可以用于在沉入尾隨浪的情況下提供儲(chǔ)備浮力。
圖5顯示了適用于一個(gè)具有非對(duì)稱氣墊船體的雙體船的臺(tái)階狀主體的推薦設(shè)計(jì)。在一種可選擇的應(yīng)用中，可以將一個(gè)形狀類似的主體使用在雙體船和多體船的各個(gè)氣墊船體部分的內(nèi)側(cè)，所述雙體船和多體船具有對(duì)稱和非對(duì)稱的船體。
所述單殼船體200的位于所述舭緣線39和所述潮濕甲板5的水位線之間的前體側(cè)表面安裝有一個(gè)龐大的、臺(tái)階狀的主體，這個(gè)主體就像一個(gè)建造在所述船體內(nèi)部的巨大的噴射軌道一樣，所述舭緣線39靠著所述前滑行底面8，108。
這個(gè)主體的用途在于-如果所述前體潛入海洋中，提供一個(gè)額外的儲(chǔ)備浮力；-使水流從所述前體的側(cè)面發(fā)生轉(zhuǎn)向；-減少對(duì)所述潮濕甲板的水平表面的沖擊。
在一個(gè)前后的方向上，該臺(tái)階狀主體將從一個(gè)上述的位于中心的容量體6的在船尾的最后面的點(diǎn)160的位置，延伸到一個(gè)位于所述單殼船體的船首桿22的最前面的點(diǎn)的位置，并且在其最前面的和后面的部分都逐漸變細(xì)。所述臺(tái)階狀主體的大體上水平的下側(cè)161，將位于一個(gè)在所述動(dòng)態(tài)水面以上的高度，優(yōu)選的是，在這個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，在所述的位于中心的容量體162位于其最低水位線的一種船首和船尾位置上，所述高度應(yīng)當(dāng)與所述動(dòng)態(tài)水面和所述潮濕甲板5之間的一半距離相等。在個(gè)別應(yīng)用中，所述下邊緣的水位線可以稍微偏離所述的指導(dǎo)方針。
如圖6所示，每個(gè)氣墊腔9都由一個(gè)或者多個(gè)維持氣壓的風(fēng)機(jī)240提供空氣，氣壓水平與工作狀況相匹配，從而所述船的氣墊可以共同支撐在不同載荷狀況下的船體總重量的4％到100％。可以推薦的是，為了備用，所述風(fēng)機(jī)240必須通過位于各個(gè)船體內(nèi)部和/或船體之間的空氣管道40，41連接在一起，從而，如果一個(gè)風(fēng)機(jī)損壞，另一個(gè)風(fēng)機(jī)將能夠補(bǔ)償其空氣供應(yīng)，雖然是在一個(gè)較小的程度上的補(bǔ)償，從而所述氣墊概念繼續(xù)在船體穩(wěn)定運(yùn)行的情況下得以運(yùn)用。一般地，當(dāng)所有風(fēng)機(jī)240運(yùn)行的時(shí)候，所有連接管道40，41將通過閥43在兩端切斷，所述閥位于各個(gè)風(fēng)機(jī)240的出口處。這樣的結(jié)構(gòu)要求具有一個(gè)控制系統(tǒng)44，所述控制系統(tǒng)允許單獨(dú)對(duì)壓力和體積流進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而防止一個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)受到另一個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。
如果安裝風(fēng)機(jī)并將馬達(dá)/引擎壓低在各個(gè)氣墊船體2的內(nèi)部，便可以提供-具有干凈的主甲板42和較為簡(jiǎn)單的甲板結(jié)構(gòu)的有利布置；-更好地將風(fēng)機(jī)噪音與所述主甲板42上的艙室隔離開的能力。
圖6顯示了用于將適用于一種具有氣墊船體的雙體船的風(fēng)機(jī)管道連接在一起(如果需要)的推薦方法。
氣室的容積，從而氣室頂部340的高度，將要匹配成-與所述氣墊中由所述風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力和所述氣流的容積相匹配，從而使得在所述氣墊腔9中的平均氣流速度可以被調(diào)節(jié)；-從而所述氣墊腔9的容積足夠大，使得當(dāng)在波浪中穿行的時(shí)候通過壓縮所述氣墊產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力變化受到限制，從而增加在船上的舒適度。后一個(gè)要求導(dǎo)致一個(gè)比前者大得多的氣室容積。
為了限制在側(cè)風(fēng)中的傾斜，應(yīng)該可以在各個(gè)位于側(cè)面的單殼船體獨(dú)立地調(diào)節(jié)所述氣墊壓力，從而獲得一個(gè)扶正力矩，所述扶正力矩抵消在風(fēng)中的傾斜力矩。
所述氣墊的壓力通過作用在所述船體外側(cè)的流體靜壓力來平衡，所述流體靜壓力導(dǎo)致周圍的水面比所述氣墊的下包容表面更高。這樣，由于水和所述船體外側(cè)之間的摩擦，導(dǎo)致阻力的產(chǎn)生。為減少所述摩擦，如下所述，可以在不具有推進(jìn)船體的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置所述單殼船體外側(cè)的空氣潤(rùn)滑。本發(fā)明的思想是使用所述氣墊腔9中現(xiàn)有的氣壓，代替一個(gè)單獨(dú)的氣源。所述船體側(cè)面在高速航行時(shí)與水相接觸的部分被刺穿而形成一個(gè)通道，從而使得所述船體的外側(cè)被連接到所述氣墊上。風(fēng)道的數(shù)量和尺寸被設(shè)計(jì)為使所述氣流與維持所述氣墊中的壓力的能力相平衡?？紤]到與船速、在海洋中的運(yùn)行情況以及在傳送空氣過程中的能量損失有關(guān)的排出氣流的流體靜力學(xué)升力，所述孔的位置和它們的形狀被選擇為可以獲得最可能的阻力降低，這種阻力降低與空氣潤(rùn)滑表面的結(jié)合有關(guān)。
在一個(gè)可選擇的應(yīng)用中，當(dāng)船在高速下航行時(shí)所述船體在水中的部分，被一種可以滲透空氣的材料取代，從而使得從壓力差中產(chǎn)生的空氣可以從所述氣室通過所述材料，并且最終可以排放到所述單殼船體的外面。
在一個(gè)可選擇的應(yīng)用中，可以完全地或者部分地切斷空氣供應(yīng)，從而能夠控制所述空氣潤(rùn)滑的船體表面的面積。
可以但不是必需的是，使用一個(gè)或者多個(gè)縱向防水壁和/或一個(gè)或者多個(gè)橫向防水壁(未示出)來分隔所述氣墊腔9，所述防水壁從所述氣墊腔的頂部340向下走向，但是不與水面相接觸，所述水面形成所述氣墊的下包容表面。這樣一個(gè)分隔面可以是實(shí)心的或者是有孔的。其用途在于使得每個(gè)部分將有一個(gè)單獨(dú)的氣源。
這個(gè)未示出的布置的目的在于-創(chuàng)造一種流阻，防止在所述部分之間的空氣流動(dòng)，-當(dāng)所述部分中的一個(gè)部分往外漏氣的時(shí)候，延緩所述部分之間的壓力平衡，-延緩在其它部分中的壓力降，直到在泄漏部分中重新建立壓力，-由于傳輸更少的空氣，所以減少所需要的風(fēng)機(jī)功率。
下面，圖7顯示了一個(gè)安裝在一種雙體船的所述臺(tái)階19上的水閘或者氣閘，所述雙體船具有非對(duì)稱的氣墊船體2，所述氣墊船體2與位于其內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體3相結(jié)合。
為了進(jìn)一步限制在所述前臺(tái)階19也就是在所述氣墊腔9的前包容表面的空氣泄漏，安裝了一種水閘190。這包括沿著所述船的底面，在一個(gè)沿著所述臺(tái)階27-127的邊界線的薄板上，豎直地或者傾斜地以高速(動(dòng)量)將水排出船尾。當(dāng)船在波浪中運(yùn)動(dòng)如此巨大以至所述臺(tái)階露出水面時(shí)，如此產(chǎn)生的所述水簾便有利于防止從所述氣墊漏氣。在一個(gè)擴(kuò)展應(yīng)用中，這種形式的水閘也可以沿著所述氣墊腔包容表面的不希望漏氣的其它部分(例如，沿著27和191以及127和192之間的表面)進(jìn)行安裝。
水流可以與一個(gè)穿過所述單殼船體的前后方向的豎直面形成一個(gè)0-90°之間的角度，但是優(yōu)選的是，所述角度應(yīng)該在60-70°之間。所述排水的大量的動(dòng)量在水流方向上對(duì)支撐氣墊具有一個(gè)局部的作用，并且，當(dāng)所述臺(tái)階露出水面并且有一種漏氣的風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，可以防止所述支撐氣墊向前偏斜。同樣地，沿著所述舭龍骨20布置的水閘或者氣閘，阻礙了空氣沿著所述船體的側(cè)面泄漏。優(yōu)選的是，本發(fā)明將被用在海洋航行中，并且在其他狀況下，可以將它切斷。
由于所述氣墊腔9具有相應(yīng)成比例地更小的尺寸而且所述氣墊腔9的包容表面包含一個(gè)完全地或者部分地取代彈性裙部的剛性結(jié)構(gòu)，所以，這種布置比在傳統(tǒng)的氣墊船上更容易安裝所推薦的氣墊腔9結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，用空氣代替水，因此制造一個(gè)氣閘，所述氣閘在其它方面具有和前文描述的水閘相同的設(shè)計(jì)和功能。
圖8顯示了一個(gè)獨(dú)立的、對(duì)稱的，位于所述單殼船體之間的推進(jìn)船體300的推薦設(shè)計(jì)，其中，所述單殼船體是非對(duì)稱的。
主要打算用于噴水裝置的所述推進(jìn)船體作為一個(gè)獨(dú)立的推進(jìn)船體300，被設(shè)置在所述(優(yōu)選的是)非對(duì)稱單殼船體250之間，而且位于所述船的對(duì)稱線上。所述推進(jìn)船體300具有兩個(gè)滑行底面46和47、兩個(gè)側(cè)面45、和一個(gè)艉橫板表面49，所述底面在一個(gè)前后的對(duì)稱平面48中相互連接；所述側(cè)面被連接到所述底面46和47，并且與一個(gè)任意的豎直面形成一個(gè)銳角，所述艉橫板表面是關(guān)于所述船的前后方向的橫向平面。所述推進(jìn)船體被連接到所述潮濕甲板5上。
在一個(gè)-其中，在產(chǎn)生動(dòng)升力方面的相關(guān)速度較低，和/或其中，所述推進(jìn)船體的長(zhǎng)度與所述氣墊船體相比較是有優(yōu)勢(shì)的，和/或其中，可以斷定的是，所述推進(jìn)船體的形狀可以減緩所述船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)和加速-的可選擇實(shí)施例中，所述推進(jìn)船體可以具有圓形的底部形式。
所述獨(dú)立的推進(jìn)船體的關(guān)于所述側(cè)面船體的前后位置，將遵循前文提到的適用于位于側(cè)面的推進(jìn)船體的指導(dǎo)方針。
在一個(gè)可選擇的應(yīng)用中，所述位于中心的推進(jìn)船體可以具有一個(gè)與所述氣墊單殼船體的內(nèi)側(cè)之間的距離相等的寬度，并且比所述單氣墊殼船體長(zhǎng)，并且延伸出所述單殼船體的一個(gè)或者兩個(gè)端部。因此實(shí)際上，所述中心推進(jìn)船體的側(cè)面將與所述氣墊單殼船體的內(nèi)側(cè)相同，并且所述中心推進(jìn)船體的船頭部分的底面將與各個(gè)氣墊單殼船體的船頭底面相連接。
用于使沿著所述船體的側(cè)面流動(dòng)的水轉(zhuǎn)向的條140可以被附加到所述氣墊船體部分的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。所述條將會(huì)沿著所述船從所述單殼船體部分的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)處的所述臺(tái)階的位置的周圍向所述艉橫板延伸。
圖9顯示了位于所述氣墊腔9內(nèi)部的所述推進(jìn)船體260的布置，所述布置適用于一種具有對(duì)稱的氣墊船體280的雙體船。設(shè)計(jì)用于噴水裝置的所述推進(jìn)船體260，被安裝在優(yōu)選為對(duì)稱的單殼船體280的所述氣墊腔9的內(nèi)部，而且優(yōu)選的是，位于或者靠近所述單殼船體的對(duì)稱線。所述推進(jìn)船體260包括兩個(gè)滑行底面46和47、兩個(gè)側(cè)面45、和一個(gè)艉橫板表面49，所述底面在一個(gè)前后的對(duì)稱平面48中相互連接；所述側(cè)面被連接到所述底面46和47，并且與一個(gè)任意的豎直面形成一個(gè)銳角，所述艉橫板表面是關(guān)于所述船的前后方向的橫向平面。
所述推進(jìn)船體被連接到所述氣墊腔9的頂部。所述推進(jìn)船體關(guān)于所述側(cè)面船體的前后定位，將遵循前文所述、適用于位于所述單殼船體之間的或者被連接到所述單殼船體內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體的指導(dǎo)方針，不同之處在于，所述艉橫板必須位于一個(gè)前后位置，所述位置位于或者靠近所述單殼船體的艉橫板23。
當(dāng)所述推進(jìn)船體的前后長(zhǎng)度設(shè)置成可以把周圍的氣墊腔分隔為兩個(gè)側(cè)面腔，所述側(cè)面腔之間沒有任何連接時(shí)，每個(gè)氣墊腔必須由一個(gè)或者多個(gè)獨(dú)立的風(fēng)機(jī)10供應(yīng)空氣，同時(shí)還具有一個(gè)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)允許獨(dú)立調(diào)節(jié)壓力和體積流量，從而防止一個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)影響另一個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述的例子中，如果從一側(cè)漏氣，那么在另一側(cè)的氣壓可以被維持。這種情況特別適用于當(dāng)所述船搖擺的角度巨大的時(shí)候，同樣可以用于在側(cè)波中航行的單體船的情形。
圖10顯示了一個(gè)用于搜集從所述氣墊腔9中泄漏出來的空氣的推薦布置，從而防止空氣進(jìn)入所述推進(jìn)裝置。所述布置適用于一個(gè)具有非對(duì)稱的氣墊船體的雙體船，所述氣墊船體與內(nèi)部的推進(jìn)船體3相結(jié)合。
在每個(gè)推進(jìn)船體3和面向所述推進(jìn)船體的相應(yīng)的單殼船體的側(cè)面701之間，形成一個(gè)槽62，所述槽從所述推進(jìn)船體的前邊緣702附近沿著推進(jìn)船體的整個(gè)長(zhǎng)度延伸到后部。所述槽的用途是捕獲從所述氣墊9中泄漏的空氣，所述氣墊位于所述單殼船體上的近邊龍骨20的下側(cè)的上面，并且，如果所述推進(jìn)過程是通過一種噴水裝置提供的，那么就通過所述裝置的進(jìn)水口16把所述空氣向后引導(dǎo)，從而防止空氣進(jìn)入所述裝置。所述槽的橫截面區(qū)域可以是三角形的、矩形的或者弓形的。所述槽的側(cè)面61和63的下面部分將大體上是豎直的。所述槽面向所述單殼船體的豎直側(cè)面63，主要是通過所述單殼船體的外側(cè)表面，從所述邊龍骨的下邊緣向上形成。所述槽面向所述推進(jìn)船體的豎直側(cè)面61，與所述推進(jìn)船體的底部在一個(gè)橫向截面上形成一個(gè)90°的角度。所述槽面向所述推進(jìn)裝置的豎直側(cè)面的下邊緣620，可以比所述單殼船體的邊龍骨20更低或者具有相同高度。在所述噴水式推進(jìn)裝置16的進(jìn)水口的一個(gè)前后位置上，所述槽從所述單殼船體的邊龍骨的下側(cè)向上的高度(豎直距離620-621)，當(dāng)所述船體通過所述氣墊支撐的時(shí)候，從該點(diǎn)到所述船尾，將大約與從所述邊龍骨20的下側(cè)到在高速航行時(shí)所述水面的距離具有同樣的大小；而從該點(diǎn)向所述船頭，在深度上逐漸減小。
在一個(gè)具有氣墊的船中的吃水位的變化隨載荷的變化，比對(duì)于排水船體的變化小，因?yàn)樗鰵鈮|的壓力可以變化到一定的程度，從而平衡所述船體的重量。噴水式裝置和氣墊船的組合可以自然到如此一個(gè)程度，使得所述推進(jìn)船體的阻力在一個(gè)限定的吃水范圍內(nèi)處在一個(gè)最小值。
圖11顯示了對(duì)稱的或者非對(duì)稱的具有推進(jìn)船體的氣墊船體的基本組合，所述組合適用于單體船和雙體船。
優(yōu)選的是，所述噴水裝置的進(jìn)水口的位置，以及所述推進(jìn)船體的位置，將同樣盡可能地靠近所述船體的中心線，因?yàn)樗鲐Q直運(yùn)動(dòng)的搖擺分力在那里處于一個(gè)最小值。這導(dǎo)致了上述的初始概念的變體，所述變體包括一個(gè)具有非對(duì)稱的氣墊船體部分的雙體船，所述氣墊船體具有位于其內(nèi)側(cè)的所述推進(jìn)船體。
以下變體都是可以的，但是這不排除應(yīng)用本發(fā)明思想的其它變體，其中-具有對(duì)稱單體船以及具有安裝在其內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體和/或位于各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體的雙體船，-具有連接到所述單殼船體的每個(gè)側(cè)面的推進(jìn)船體和/或具有位于所述氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體的單體船，-具有非對(duì)稱或者對(duì)稱單殼船體、或者非對(duì)稱和對(duì)稱單殼船體的組合的三體船，所述單殼船體的長(zhǎng)度相同或者不同，并且所述三體船具有長(zhǎng)度與彼此和/或單殼船體相同或不同的推進(jìn)船體，所述推進(jìn)船體被連接到在中心的所述單殼船體的兩側(cè)(兩個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體，-如前一個(gè)例子中的三體船，具有連接到在中心的所述單殼船體的任一側(cè)面，并且連接到所述各個(gè)外單殼船體的內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體(四個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體，-如前一個(gè)例子中的三體船，具有連接到在中心的所述單殼船體的每個(gè)側(cè)面，并且連接到所述各個(gè)外單殼船體的兩側(cè)的推進(jìn)船體(六個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體(0-3個(gè)推進(jìn)船體)，-如前一個(gè)例子中的三體船，具有連接到所述各個(gè)外單殼船體的兩側(cè)的推進(jìn)船體(四個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體(0-3個(gè)推進(jìn)船體)，
-如前一個(gè)例子中的三體船，具有連接到所述各個(gè)外單殼船體的內(nèi)側(cè)的推進(jìn)船體(兩個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體(0-3個(gè)推進(jìn)船體)，-如前一個(gè)例子中的三體船，具有連接到所述各個(gè)外單殼船體的外側(cè)的推進(jìn)船體(兩個(gè)推進(jìn)船體)，和/或具有位于所述各個(gè)氣室內(nèi)部的推進(jìn)船體(0-3個(gè)推進(jìn)船體)。
優(yōu)選的是，所述推進(jìn)船體必須被布置在所述單殼船體之間，從而可以得益于所述較高的靜態(tài)壓力和通常由所述船體干涉所引起的較高浪高。較高的浪高產(chǎn)生一個(gè)更大的空間，可以防止空氣從大氣進(jìn)入所述噴水裝置的進(jìn)水口。在進(jìn)水口處更高的壓力增加了所述噴水裝置的推進(jìn)效率。
將所述推進(jìn)船體布置在所述外單殼船體外側(cè)應(yīng)該被看作是對(duì)其它推進(jìn)船體的一個(gè)補(bǔ)充，優(yōu)選的是，可以被使用于在一個(gè)中等海洋環(huán)境中航行時(shí)。
所述三體船的另一個(gè)變體包括兩個(gè)對(duì)稱或者非對(duì)稱的外單殼船體，同時(shí)還具有一個(gè)位于所述船中心的船體，其長(zhǎng)度和所述外單殼船體相同或者不同；并且只包括一個(gè)推進(jìn)船體。這個(gè)變體通過上述設(shè)計(jì)的兩個(gè)推進(jìn)船體的組合完成，所述組合用于連接到一個(gè)單殼船體的一側(cè)，并且形成一個(gè)位于所述船體中心線的，并且該變體包含一個(gè)或者多個(gè)用于推進(jìn)所述三體船的噴水裝置的對(duì)稱的滑行船體。這個(gè)解決方案基本上與上述的例如一個(gè)具有一個(gè)位于所述單殼船體之間的獨(dú)立推進(jìn)船體的雙體船相同。
以上對(duì)于包括一個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)單殼船體，具有推進(jìn)船體的可選擇的位置和設(shè)計(jì)，以及在所述單殼船體之間位于所述潮濕甲板下面的容量體的組合的基本說明，可以被擴(kuò)展到包含四個(gè)或者更多的，對(duì)稱或者非對(duì)稱的，或者一個(gè)對(duì)稱和非對(duì)稱的組合的單殼船體，所述單殼船體具有相同或者不同的長(zhǎng)度，與這樣的推進(jìn)船體相結(jié)合所述推進(jìn)船體具有與所述單殼船體相同或者不同的長(zhǎng)度，所述推進(jìn)船體被設(shè)計(jì)成用于連接到各個(gè)單殼船體的一側(cè)或者兩側(cè)或者設(shè)計(jì)為多數(shù)獨(dú)立的推進(jìn)船體，所述推進(jìn)船體被布置在單殼船體之間或者被設(shè)計(jì)為連接到所有的或者多個(gè)單殼船體上；和/或所述推進(jìn)船體位于所有的或者多個(gè)單殼船體的所述氣墊腔的內(nèi)部，其中所述單殼船體以如前文所述的用于一個(gè)單一氣墊船體(單體船)、兩個(gè)氣墊船體(雙體船)和三個(gè)氣墊船體(三體船)的所有可能的排列方式進(jìn)行排列。
總之，本發(fā)明包括一種具有一個(gè)或者多個(gè)單殼船體部分的船體，所述船體通過一個(gè)包括兩個(gè)單殼船體部分的雙體船作為示例，所述兩個(gè)單殼船體部分在一個(gè)前后的軸線周圍是非對(duì)稱的，所述船體通過一個(gè)甲板結(jié)構(gòu)連接在一起；所述船體的重量主要通過一個(gè)位于各個(gè)單殼船體下面的氣墊來支撐，所述氣墊通過一個(gè)氣墊腔來限定，并且在艉橫板處通過一個(gè)或者多個(gè)橫向擋板來控制；并且在所述船體中，用于所述氣墊的壓力和空氣供應(yīng)都由一個(gè)或者多個(gè)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，在一個(gè)位于所述氣墊腔前部的一個(gè)滑行表面和所述后部擋板上與高速航行時(shí)的動(dòng)升力相結(jié)合；并且所述船體裝備有兩個(gè)推進(jìn)船體部分，每個(gè)推進(jìn)船體部分包括噴水裝置或者其它合適的用于推進(jìn)或者操縱所述船的系統(tǒng)，并且在所述船中，所提到的推進(jìn)船體部分都各自連接到所述各個(gè)單殼船體部分的內(nèi)側(cè)。
同樣，本發(fā)明的所述氣墊船體部分的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于如下事實(shí)在一個(gè)側(cè)視圖中，所述前滑行表面的底部邊緣的輪廓(船首桿輪廓)，將與所述臺(tái)階的邊界線的輪廓，以及與高速航行時(shí)的水面形成一個(gè)角度。所述角度一般將大于3°并且小于12°，但是優(yōu)選的是大約8-10°。
通過所述前船體表面的最低點(diǎn)的一個(gè)任意的橫向截面將與所述水平面形成一個(gè)至少25°的角度。優(yōu)選的是，這個(gè)角度將在一個(gè)對(duì)稱和一個(gè)非對(duì)稱的單殼船體的各個(gè)側(cè)面具有相同的大小，但是也可以在上述的角度范圍中，在所述單殼船體的每個(gè)側(cè)面不同。
所述氣墊腔靠著一個(gè)臺(tái)階的前滑行底面設(shè)置，所述臺(tái)階在其平面圖上可以是箭形的或者弓形的。不管臺(tái)階平面圖怎樣，所述臺(tái)階邊界線上的所有點(diǎn)在側(cè)視圖上都應(yīng)當(dāng)處于同一個(gè)平面中，優(yōu)選的是，當(dāng)高速航行時(shí)，所述平面應(yīng)當(dāng)平行于未受擾動(dòng)的水面，或者應(yīng)當(dāng)與未受擾動(dòng)的水面形成一個(gè)小的角度。
在所述氣墊腔周圍，所述氣墊將被剛性側(cè)平面所包含，當(dāng)所述船在穩(wěn)定狀況下運(yùn)行的時(shí)候，剛性側(cè)平面必須浸入水面，并且防止或者限制從所述氣墊漏氣。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述氣室從所述艉橫板到所述臺(tái)階的長(zhǎng)度將構(gòu)成所述船體在所述艉橫板和船頭之間總長(zhǎng)度的大約70％(65-75％)，但是在保持其功能的同時(shí)，可以占所述船體長(zhǎng)度的45-85％。
在選擇所述氣室的平面結(jié)構(gòu)時(shí)，要使所述船的重量的預(yù)計(jì)部分可以由所述氣墊承受，并且其壓力中心，與從所述滑行表面產(chǎn)生的升力一起，平衡所述重力中心的前后位置，從而獲得一個(gè)高速航行時(shí)在水中的恒定位置。
優(yōu)選的是，所述氣墊腔的平面結(jié)構(gòu)將被設(shè)計(jì)為，使其在艉橫板處比在臺(tái)階處更寬，從而使引起的向上運(yùn)動(dòng)的中心位置移動(dòng)到后部，并且更好地使其與所述單殼船體的前滑行部分相匹配，所述單殼船體的寬度必須被限制，以便于減少在波浪中航行時(shí)的流體靜力和流體動(dòng)力。
在其后部，所述氣墊腔以通過一個(gè)由一個(gè)或者多個(gè)平坦的或者彎曲的，凸的或者凹的表面形成的滑行表面為邊界，所述表面的后端位于或者靠近所述船的艉橫板。優(yōu)選的是，后一個(gè)滑行表面(多個(gè)滑行表面)可以在所述表面的前邊緣，沿著一個(gè)水平的、橫向軸線進(jìn)行角度的調(diào)節(jié)，并且所述滑行表面被連接到所述氣墊腔的最后面的部分上。一個(gè)穿過所述表面的豎直的前后部分的所述平均翼弦，位于所述樞軸點(diǎn)和最后邊緣之間，并與一個(gè)水平面形成一個(gè)角度，所述角度的值可以從0°到25°選擇和變化。所述表面的位置可以被固定，也可以被調(diào)整到設(shè)定的位置或者成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分，通過該系統(tǒng)，所述表面的角度和角速度可以根據(jù)所述船的動(dòng)態(tài)性能得以調(diào)整。所述前滑行表面、所述氣墊和所述后擋板形成一個(gè)用于平衡所述向上的作用力的位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)也用于產(chǎn)生所述船在波浪中運(yùn)動(dòng)時(shí)的被動(dòng)的和/或主動(dòng)的水動(dòng)衰減。
優(yōu)選的是，所述氣墊腔的平面結(jié)構(gòu)的側(cè)面邊界線(邊龍骨)必須從所述單殼船體的中心向外凸出，但是也可以由直線形成，所述邊界線適用于一個(gè)對(duì)稱的單殼船體的兩側(cè)，并且適用于一個(gè)非對(duì)稱的單殼船體的一側(cè)或者兩側(cè)，而且與所述中心線形成一個(gè)角度，從而使得邊界線之間的距離在所述氣墊腔的后邊緣比在其前邊緣更大。
所述單殼船體的氣室的寬度，是在所述舭龍骨的下邊緣的內(nèi)側(cè)之間進(jìn)行測(cè)量的，這與所述單殼船體在相同橫向截面的最大總寬度有關(guān)，所述氣室的寬度可以在所述氣墊腔的最前面部分的0％，和在所述艉橫板處的一個(gè)部分的幾乎100％之間變化，所述氣墊腔在其水平視圖上是箭形或者弓形。
所述氣室的前后側(cè)包容表面的下側(cè)的形狀，即從側(cè)視圖看到的所述邊龍骨的形狀，將與所述船的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的所述氣墊包容表面在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的形狀相匹配。
所述氣墊腔的容積和尺寸將與所述風(fēng)機(jī)的性能相匹配，從而控制所述氣室中的空氣泄漏，這種空氣泄漏主要發(fā)生在所述艉橫板處。
所述船的推進(jìn)船體部分的特征在于，所述推進(jìn)船體將具有一個(gè)介于所述氣墊船體的長(zhǎng)度的10-100％之間的長(zhǎng)度。
所述各個(gè)單殼船體的沒有被連接到一個(gè)附近推進(jìn)船體的各個(gè)外側(cè)，可以被布置成將使用從所述氣墊腔收集到的空氣進(jìn)行空氣潤(rùn)滑，并且，所述氣墊的壓力被用來排出所述空氣。
所提到的船的甲板結(jié)構(gòu)的特征在于，所述甲板結(jié)構(gòu)的下側(cè)-所述潮濕甲板-一般地將裝備有一個(gè)容量體，所述容量體對(duì)稱地位于所述船的前后的對(duì)稱平面周圍，其目的在于降低水對(duì)潮濕甲板的沖擊，并且在船下沉?xí)r提供儲(chǔ)備浮力。
根據(jù)本發(fā)明的所述船體的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)如前文所描述的船體，但是其中，所述推進(jìn)船體是位于所述單殼船體之間的獨(dú)立、對(duì)稱的船體，并且其中，所述單殼船體可以是對(duì)稱的或者非對(duì)稱的。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是這樣一種船體，其中，所述推進(jìn)船體是位于所述單殼船體之間的獨(dú)立、對(duì)稱的船體，并且其中，所述單殼船體是非對(duì)稱的，并且，所述推進(jìn)船體的寬度與所述單殼船體內(nèi)側(cè)之間的距離是相等的。所述推進(jìn)船體前部的底部，被連接到所述各個(gè)單殼船體的前滑行底面上。所述推進(jìn)船體的長(zhǎng)度等于或長(zhǎng)于所述單殼船體，并且所述推進(jìn)船體延伸到所述單殼船體的最前端的前面。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是這樣一種雙體船，其中，推進(jìn)船體位于所述各個(gè)單殼船體的氣墊腔的內(nèi)部，并且其中，所述單殼船體都是對(duì)稱的。這些推進(jìn)船體包括兩個(gè)滑行底面、兩個(gè)側(cè)面、和一個(gè)艉橫板表面，所述滑行底面在一個(gè)前后的對(duì)稱平面上相互連接，所述側(cè)面連接到所述底面上并且與一個(gè)任意的豎直面形成一個(gè)銳角，所述艉橫板表面是一個(gè)關(guān)于所述船的前后方向的橫向平面。所述艉橫板將處于一個(gè)前后位置，該位置位于或者靠近所述氣墊船體的艉橫板。所述推進(jìn)船體被連接到所述氣墊腔的頂部。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一種雙體船，其中，推進(jìn)船體都位于所述各個(gè)單殼船體的氣墊腔的內(nèi)部，并且，其中所述單殼船體都是非對(duì)稱的。
本發(fā)明還包括一個(gè)水閘，所述水閘被安裝在所述氣室的前包容表面處的臺(tái)階上，從而限制從所述氣墊中泄漏空氣。所述水閘可以以高速度(沖量)，豎直地或者傾斜地在一個(gè)沿著所述臺(tái)階的邊界線的板上，沿著所述船的底面向船尾排出水。
所述水流與一個(gè)豎直面形成一個(gè)0°到90°之間的角度，但是優(yōu)選的是，60-70°，所述豎直面穿過所述單殼船體的前后方向。優(yōu)選的是，這將被用在海洋航行中，并且應(yīng)當(dāng)可以切斷水流。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一個(gè)和前文所描述的設(shè)計(jì)和功能相同的氣閘，但是其中，水被空氣代替。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是這樣一種雙體船，所述雙體船具有一個(gè)位于所述各個(gè)單殼船體內(nèi)側(cè)和相應(yīng)推進(jìn)船體的豎直側(cè)之間的槽，并且其中，所述槽用來收集從所述各個(gè)單殼船體的舭龍骨的內(nèi)側(cè)泄漏出來的空氣。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是一種裝備有位于前體的臺(tái)階狀容量體的船，所述容量體位于所述單殼船體在所述滑行底面上的一側(cè)或者兩側(cè)，以提供儲(chǔ)備浮力并且使水從所述船體的側(cè)面發(fā)生轉(zhuǎn)向，結(jié)果便可以降低潮濕甲板上的水壓。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是這樣一種船，其中，在各個(gè)單殼船體中的所述氣墊腔被大體上豎直的、實(shí)心的或者有孔的防水壁分隔開來，所述防水壁在前后方向和橫向上延伸，并且從所述氣墊腔的頂部向下延伸到所述水面上，所述水面可以形成所述氣墊的下包容表面，從而當(dāng)空氣從所述氣墊或者從一個(gè)或者多個(gè)防水壁部分發(fā)生泄漏的時(shí)候，可以限制所述壓力平衡的速度。各個(gè)部分可以具有一個(gè)獨(dú)立的氣源。
其它優(yōu)選實(shí)施例是多船體船，其中，有超過兩個(gè)單殼船體的，即三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或者更多，并且其中，所述推進(jìn)船體都位于所述每個(gè)單殼船體的一側(cè)或者兩側(cè)，或者在所述單殼船體之間的作為獨(dú)立的推進(jìn)船體，和/或具有位于所述各個(gè)氣墊腔內(nèi)部的推進(jìn)船體，或者根據(jù)上述的同樣原則，具有一個(gè)側(cè)面連接的和位于所述單殼船體之間的或者在所述氣墊腔內(nèi)部的獨(dú)立的推進(jìn)船體的組合。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)如上所述的多船體船，其中，在每個(gè)對(duì)稱布置的一對(duì)單殼船體中的所述氣墊壓力可以被獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而抵消一個(gè)作用在所述船上的外加的傾斜力矩。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括一種船，所述船具有兩個(gè)或者更多氣墊船體，其中，所述風(fēng)機(jī)通過位于各個(gè)船體內(nèi)部和/或所述船體之間的空氣管道連接在一起，從而如果一個(gè)風(fēng)機(jī)損壞，則另一個(gè)風(fēng)機(jī)將可以補(bǔ)償其空氣供應(yīng)，從而所述氣墊概念可以繼續(xù)起作用，雖然是一個(gè)較小程度的補(bǔ)償。一般地，所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有連接管道將通過位于所述各個(gè)風(fēng)機(jī)的出口的閥在兩端被切斷。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一種船殼體，所述船殼體包括一個(gè)單殼船體(單體船)，其中，所述推進(jìn)船體位于所述單殼船體的氣墊腔的內(nèi)部，并且，其中，所述單殼船體和所述推進(jìn)船體都是對(duì)稱的。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一種船，所述船舶包括一個(gè)具有兩個(gè)推進(jìn)船體的單殼船體(單體船)，所述推進(jìn)船體被連接到所述單殼船體的各個(gè)側(cè)面，并且具有如前文所描述的槽。此外，另一個(gè)實(shí)施例還包括一個(gè)對(duì)稱布置在所述單殼船體的所述氣墊腔內(nèi)部的推進(jìn)船體。
其它優(yōu)選實(shí)施例包括多種船，其中，在各個(gè)單殼船體中，所述氣室的長(zhǎng)度，從所述艉橫板到所述臺(tái)階，構(gòu)成了所述船體長(zhǎng)度的45-85％。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一個(gè)多體船，具有一個(gè)高的推進(jìn)速度與重量的比值，其中在潮濕甲板上的空氣靜力學(xué)升力被使用(沖壓效應(yīng))；并且其具有一個(gè)包括至少一個(gè)空氣限制裝置，一個(gè)或者多個(gè)可充氣彈性氣囊的結(jié)構(gòu)，所述彈性氣囊被連接到各個(gè)側(cè)面船體和所述潮濕甲板上，從而控制產(chǎn)生的氣流和壓力，從而獲得在所述升力和空氣阻力之間的平衡，這使得所述船的總阻力最小。所述至少一個(gè)空氣限制裝置可以，例如，包括一個(gè)或者多個(gè)可充氣氣囊。所述可充氣氣囊可以由，例如橡膠和/或塑料制成。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)如前文所描述的多體船，建造成適用于高的有效載荷與尺寸的比值和/或低的吃水運(yùn)行過程，其中，所述側(cè)面船體之間的容積被用一個(gè)如前文所描述的在所述風(fēng)道后端的封閉結(jié)構(gòu)以及一個(gè)在所述船的船頭的相似的半柔性封閉結(jié)構(gòu)來加以封閉。所產(chǎn)生的容積受到一個(gè)與上述形式相似的獨(dú)立的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的加壓，以從這個(gè)結(jié)構(gòu)提供氣墊升力，此外，位于所述半船體內(nèi)的氣墊可以提供氣墊升力。所述中心氣墊的氣墊壓力一般將為在所述半船體中的氣墊壓力的大約50％。如果需要，所述結(jié)構(gòu)可以被切斷。
雖然現(xiàn)在已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地顯示和描述，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不脫離由附加的權(quán)利要求書所包含的本發(fā)明范圍的情況下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出許多變化。
權(quán)利要求
1.一種高速海船，具有至少一個(gè)船體，所述船體的重量通過船體要素的特定組合來進(jìn)行支撐，所述的船體要素也就是滑行表面、排水容積、加壓氣墊、和高速航行時(shí)受空氣靜力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)壓力所影響的表面，其特征在于，所述海船具有多個(gè)氣墊腔，每個(gè)氣墊腔只向下開口；所述海船具有一個(gè)臺(tái)階，所述臺(tái)階從各個(gè)船體底部向內(nèi)延伸，從而由所述臺(tái)階限定的一個(gè)平面將所述船體分隔為一個(gè)向所述平面前方延伸的滑行和/或排水部分，以及一個(gè)向后延伸的加壓氣墊部分，從而當(dāng)所述船舶在航行時(shí)，所述臺(tái)階的邊緣在平面內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)相對(duì)于所述未受擾動(dòng)的水面而言，基本上處在相同的豎直高度；所述海船具有一個(gè)向后的封閉結(jié)構(gòu)(14，15)，所述封閉結(jié)構(gòu)限定了一個(gè)位于所述縱向側(cè)壁、所述氣墊腔頂部和所述水面之間的平面，其中，所述平面的下部具有一個(gè)豎直位置，所述豎直位置處于從所述船體底部到所述氣墊腔頂部的距離的30％的位置上，當(dāng)所述船舶在航行時(shí)，所述平面的可以被調(diào)節(jié)的所述下部還與所述水面限定了一個(gè)20°的角度，所述角度是在一個(gè)最小水平長(zhǎng)度上進(jìn)行測(cè)量的，所述水平長(zhǎng)度是長(zhǎng)度低于30米的船舶的所述船體的總長(zhǎng)度的至少10％，并且是長(zhǎng)度大于30米的船舶的至少4％，各個(gè)氣墊腔從所述艉橫板(23)到位于所述臺(tái)階的最前面的點(diǎn)(27)和所述后面的點(diǎn)(127)之間的所述中間點(diǎn)的長(zhǎng)度占船體在所述艉橫板(23)和船頭(22)之間的總長(zhǎng)度的45％到85％，在一個(gè)側(cè)視圖中，所述滑行和排水表面(8)的下側(cè)輪廓是在從位于所述臺(tái)階的最前面的點(diǎn)(27)和所述最后面的點(diǎn)(127)之間的中間點(diǎn)開始的一個(gè)水平距離上測(cè)得的，而且是處于從所述中間點(diǎn)向上到所述船頭(22)的距離的至少30％的位置上，所述邊界線的輪廓與高速航行時(shí)的水面形成一個(gè)銳角，所述氣墊腔具有一個(gè)朝向所述艉橫板(23)增加的橫向?qū)挾?，在寬度上的平均增加量通過一個(gè)角度來限定，所述角度從位于所述臺(tái)階的最前面的點(diǎn)(27)和所述最后面的點(diǎn)(127)之間的中間點(diǎn)到所述艉橫板(23)測(cè)得，而且必須小于20°，并且所述角度是在所述船的中心線方向和所述側(cè)面船體的在航行時(shí)的水位線上的各個(gè)側(cè)面之間測(cè)得的，穿過所述船身前半部船體表面的最低處的一個(gè)任意橫向截面與所述水平面形成一個(gè)至少為25°的平均角度，所述船舶還包括至少一個(gè)可以排水和/或滑行的多功能推進(jìn)體(3)，所述各個(gè)推進(jìn)體的長(zhǎng)度相對(duì)于所述船總長(zhǎng)度在10％到100％之間，上述所有特征可以使向上的作用力的中心相對(duì)所述重力中心進(jìn)行理想定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海船，其特征在于，位于所述滑行表面和/或排水表面和所述邊界線之間的所述銳角是在一個(gè)從位于所述臺(tái)階的最前面的點(diǎn)(27)和所述后面的點(diǎn)(127)之間的所述中間點(diǎn)開始的水平距離上測(cè)得的，所述水平距離處于從所述中間點(diǎn)到所述船頭(22)之間的距離的至少30％的位置上，優(yōu)選的是，這個(gè)銳角等于12°，而且是在所述水位線的兩側(cè)測(cè)得的。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，各個(gè)推進(jìn)體(3)被分別連接到一個(gè)面向所述船的中心線的單殼船體上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，至少一個(gè)推進(jìn)體(3)被安裝在所述單殼船體之間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，至少一個(gè)推進(jìn)體部分被分別連接到一個(gè)位于所述氣墊腔內(nèi)的單殼船體底部。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，各個(gè)推進(jìn)裝置包括一個(gè)用于推進(jìn)所述船的噴水裝置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，所述氣墊腔的所述臺(tái)階包括一個(gè)水閘，所述水閘以高速度和高密度將水排出，從而限制來自所述氣墊的有害通風(fēng)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，至少一個(gè)后擋板與一個(gè)水平面形成一個(gè)可調(diào)節(jié)的角度，從而封閉所述氣墊并且控制來自所述氣墊后部的空氣流通，從而平衡所述向前的作用力的位置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，各個(gè)氣墊腔被大體上豎直的防水壁分割開，所述防水壁從所述氣墊腔頂部向下延伸到所述水面的上面，由此將所述氣墊腔分割成多個(gè)部分。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的海船，其特征在于，至少具有兩個(gè)單殼船體，所述單殼船體在其自身和頂部之間限定了至少一個(gè)縱向風(fēng)道，所述風(fēng)道的橫截面積在所述船的向后方向上逐漸減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的海船，其特征在于，在所述船的所述風(fēng)道的前部，具有至少一個(gè)橫向限制裝置，從而產(chǎn)生一個(gè)具有一個(gè)獨(dú)立加壓氣源的額外的氣墊腔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海船，其特征在于，具有一個(gè)位于所述各個(gè)單殼船體的內(nèi)側(cè)和所述相應(yīng)推進(jìn)船體的豎直側(cè)面之間的槽，其中，所述槽用來收集從各個(gè)單殼船體的邊龍骨的內(nèi)側(cè)泄漏出來的空氣。
全文摘要
本發(fā)明包括一種船體，所述船體受到靜態(tài)氣壓(一種氣墊)、動(dòng)升力(滑行船體部分)、和氣動(dòng)沖壓效應(yīng)(在多船體應(yīng)用中)的組合支撐，所述氣動(dòng)沖壓效應(yīng)與附加船體部分(其中，一些用于滑行，一些用于排水)相結(jié)合，所述附加船體部分被設(shè)計(jì)成用于提高所述船舶的穩(wěn)定性、前進(jìn)性和適航性，被設(shè)計(jì)成用于安置高效的推進(jìn)裝置，并被設(shè)計(jì)成用于減少所述船舶在靜水和波浪中的阻力。本發(fā)明的思想可以用于下文所描述的單體船和若干多船體船，以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的航速。
文檔編號(hào)B63B1/10GK1635969SQ03804315
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
發(fā)明者阿爾內(nèi)·奧斯蒙斯沃格 申請(qǐng)人:伊菲特船舶國(guó)際有限公司