專利名稱：艦船以及相關(guān)的形成和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及艦船，并且更特別地涉及運輸?shù)暮Ｉ显O(shè)計和方法。
背景技術(shù)：
運輸業(yè)提供了很多種模式和路線，借此滿足不同的需求。選擇可 基于很多因素，包括所需的遞送速度，安全性以及運輸成本對貨物價 格和服務(wù)的影響。當(dāng)在長的距離(例如，幾千英里)上要求快速的， 時間嚴(yán)格的移動時，航空服務(wù)通常用于乘客和貨物運輸。例如，大的 軍事行動的快速部署可能需要顯著水平的航空運輸以在需要時在需要
的地方安置設(shè)備和人員。另一方面，當(dāng)商品貨物被移動大的距離時， 運輸模式的選擇對成本更敏感，但經(jīng)常受低成本選擇的可用性的限制。 根據(jù)啟程點和目的地，多種低成本選擇可能是可用的，但經(jīng)常需要能 接受最慢運輸速度以使運輸費用最小化并由此保證成本競爭性的貨物 和服務(wù)。貨物運輸?shù)某杀靖叨纫蕾囉诓僮鞒杀尽?br>
當(dāng)在不同陸地之間移動大體積的貨物時，海運由于成本而已經(jīng)成為主要模式，而客運主要通過航空。沿著一些大的內(nèi)陸水路的貿(mào)易可 能主要通過駁船或貨船，限于成本限制的或在陸地上不可船運的商品 或大的貨物。通常，水運用于長距離運輸?shù)倪x擇意味著接受相對慢的 遞送速度。當(dāng)可用多個運輸模式以到達(dá)貨物目的地時，海運業(yè)的競爭 性受到挑戰(zhàn)。其它模式可能燃料效率較低但仍然具有成本競爭力，同 時也提供較大的速度和靈活性。例如，軌道和貨車運輸業(yè)經(jīng)常能夠更 快速地遞送產(chǎn)品到最終目的地，而通過水路運輸?shù)呢浳锉仨毥?jīng)常轉(zhuǎn)移 到軌道車廂或拖車以實現(xiàn)最終遞送。
為了使水路運輸更加有競爭力，希望改善速度并進(jìn)一步減小運輸 成本。然而，特別對于集裝箱貨運列車，操作成本經(jīng)常隨著速度增加。 這種限制因素的根源在于用于船體設(shè)計的可用水力效率的限制。很久 以前已經(jīng)知道通過水的移動的效率是艦船長度對梁(L/B)比率的函數(shù)。 已經(jīng)不斷努力改善具有高的L/B比率的艦船的設(shè)計以便在相對高的速 度下操作。 一些類船體已經(jīng)被如此優(yōu)化。
可實現(xiàn)的性能的限制源于在高的結(jié)構(gòu)載荷和彎矩(諸如在公海狀 態(tài)下所經(jīng)歷的)下與性能相關(guān)聯(lián)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)問題。通過相對于較短艦 船所需的提供更堅固的(通常更重的)縱向梁系，解決與長的，細(xì)的 艦船相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度和撓曲問題。通常，艦船的長度決定縱向梁系的尺 寸和重量。利用先進(jìn)的分析能力來模擬船殼在動態(tài)載荷下的性能，并 且把艦船的長度看作單個梁用于性能模擬，梁系必須具有足夠的剛性 和質(zhì)量以在存在期望彎矩的情況下保證可接受的操作。希望研發(fā)用于 長的且細(xì)的船體(例如，L/B>10)的設(shè)計，該設(shè)計避免復(fù)雜性并添加通
常需要的質(zhì)量，如此可實現(xiàn)可以更經(jīng)濟(jì)地操作的更節(jié)省成本的艦船。 這種改進(jìn)可使得海上運輸更適于多種商業(yè)和非商業(yè)需要。所需要的是 一套方案，該方案使得海上操作更快，更靈活，并且更節(jié)省成本。利 用這種更大的能力，海上運輸可以更加可接受地替代否則必須利用航 空或基于地面系統(tǒng)解決的運輸需要。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例， 一種操作艦船的方法包括以下組合提供 位于水上的多個船體，每個船體具有限定腔體的船殼部分，所述腔體 在船體的前部和船體的后部之間延伸，船殼部分的若干部分沿著右舷 側(cè)和左舷側(cè)延伸以限定壁，所述壁延伸到水中以沿著所述腔體限定第 一和第二相對壁，而腔體延伸到沿著船體的前部布置的船殼部分上的 第一開口并且延伸到沿著船體的后部布置的船殼部分上的第二開口。 通過使船體的第一個的船殼部分上的第一開口連接到船體的第二個的 船殼部分上的第二開口，在多個腔體之中提供室。
形成艦船的方法的實施例可包括提供多個船體，每個船體具有 限定腔的船殼，當(dāng)船體漂浮時，所述腔體適于空氣在船體的前部和后 部之間移動；以及提供多個第一和第二連接部件，使得船體的第一個 的第一部件與船體的第二個的第二部件可連接。
根據(jù)一些例子，提供一種船體用于連接到第二船體。該船體可包 括雙體船殼，該雙體船殼包括第一和第二平行側(cè)部，第一和第二平行 側(cè)部從船體的前部延伸到船體的后部并且當(dāng)船體漂浮吋限定腔體，并 且甲板可形成在船殼上方。第一連接部件可沿著所述前部布置并且第 二連接部件可沿著所述后部布置，第二部件為可連接設(shè)計，使得當(dāng)相 似的第二部件形成在另一船體上時，相似的第二部件可與第一部件聯(lián) 結(jié)以實現(xiàn)兩個船體之間的連接。密封件可沿著第一部件被提供，布置 成當(dāng)形成在另一船體上的相似的第二部件聯(lián)結(jié)到第一部件時維持腔體 內(nèi)的空氣壓力。
還根據(jù)本發(fā)明的其它實施例， 一種具有前部和后部的船體，還包 括提供腔體的船殼，該腔體在前部和后部之間延伸以便當(dāng)船體漂浮 時空氣從其移動通過。第一連接部件可沿著所述前部布置并且第二連 接部件可沿著所述后部布置，第二部件設(shè)計成使得當(dāng)相似的第二部件 形成在另一船體上時，相似的第二部件可與第---部件聯(lián)結(jié)以實現(xiàn)兩個船體之間的連接。
根據(jù)另一實施例， 一種艦船包括動力系統(tǒng)和多個船體，每個船體 當(dāng)漂浮時在沒有動力系統(tǒng)的幫助下能夠占據(jù)第一吃水深度，并且在動 力系統(tǒng)的幫助下能夠占據(jù)小于第一吃水深度的第二吃水深度。多個聯(lián) 接機(jī)構(gòu)每個均可用于將一個船體連接到另一個船體，使得多個船體可 形成單個組件，并且使得動力可在船體之間傳遞，從而以一前一后的 布置使船體移動通過水。
在配置多個船體以便一前一后地運輸?shù)姆椒ㄖ?，第一船體以受限 的自由度連接到第二船體，使得第一船體僅可進(jìn)行繞單一旋轉(zhuǎn)軸線相 對于第二船體的位移。
參考附圖在下面的描述中說明本發(fā)明，其中
圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的艦船的局部透視圖2是圖1的艦船的視圖，示出艦船的下側(cè)；
圖3示出彼此聯(lián)接以形成根據(jù)圖1的實施例的艦船的 一 系列船體；
圖4是局部透視圖，示出船殼部分和形成實現(xiàn)圖3中示出的船體 的聯(lián)接的示例性機(jī)構(gòu)的其它選擇元件；
圖5a和5b是局部平面圖，示意性地示出與圖3中示出的船體相 關(guān)聯(lián)的船殼的若干部分；
圖6是用來實現(xiàn)圖3中示出的船體的聯(lián)接的船殼部分的替代構(gòu)造 的局部透視圖7是局部透視圖，示出船殼部分和根據(jù)用于實現(xiàn)圖3中示出的 船體的聯(lián)接的替代實施例的聯(lián)接機(jī)構(gòu)的其它選擇元件； 圖8是三維模型的透視圖，示出鉸鏈裝置；
圖9A-9D是簡化的平面圖和透視圖，示出根據(jù)另一實施例的聯(lián)接
機(jī)構(gòu)；
圖10A-10E是側(cè)視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的船殼設(shè)計中的可能的改型；
圖IIA到IID是正視圖，示出各種操作模式中的艦船10;
圖12以側(cè)視圖，示出配置為表面效應(yīng)艦船的圖1-4的艦船；以及
圖13A和13B是圖12中示出的艦船的正視圖，示出船艏和船尾。
在所有附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似或?qū)?yīng)的部分。為了強(qiáng) 調(diào)與本發(fā)明有關(guān)的某些特征，圖中示出的某些特征可能沒有按比例。
具體實施例方式
在詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例之前，注意本發(fā)明包括要 素和方法步驟的新穎的且非顯而易見的結(jié)合。為了不使本描述模糊， 在附圖和書面描述中著重與本發(fā)明有關(guān)的要素和步驟的細(xì)節(jié)，而在附 圖中不示出其它傳統(tǒng)的或者對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的某些相 關(guān)要素和步驟。
參考圖1的簡化透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例、包括 多個船體14的示例性艦船10，所述多個船體布置成串聯(lián)組件以便作為 一個單元或艦船一前一后地移動。船體14的相鄰的船體彼此柔性聯(lián)接 以允許每個船體的俯仰變化。而船體以允許從船體到船體傳遞原動力 的方式聯(lián)接，因而使整個系列的船體能夠以可控制的方式移動并作為 單個艦船，例如，有些類似于包括彼此聯(lián)接的一系列車廂的鐵路列車 的移動。艦船IO包括指定為14a的最前船體14，指定為14b的最后船 體M和船體14a和14b之間的多個中間船體。雖然在圖中僅示出四個 船體，但艦船10可包括更少量或更大量船體14，例如十個或更多船體。 如船體14的中間船體所顯示的，每個示出的船體包括船殼部分16和 平臺結(jié)構(gòu)18，該平臺結(jié)構(gòu)18可包括多個甲板和上部結(jié)構(gòu)。在中間船體 以及船體14a和14b中，相似的部件用相似的附圖標(biāo)記表示。
如這里用來描述艦船的特征的，術(shù)語長度指的是沿著與艦船或其 船殼的尺寸平行的方向的可測量的距離，所述方向大體上與預(yù)定的艦船移動或推進(jìn)的主方向?qū)R；并且術(shù)語寬度指的是沿著垂直于該長度 的方向的可測量的距離。船體14的長度和寬度可以相當(dāng)大地變化。為 了提供尺寸的示例性范圍的目的，根據(jù)描述的實施例的商用船體的長 度可以從小于30m變化到超過300m并且寬度可以從小于20m變化到 超過40m。
圖2是從艦船10的下面取得的透視圖，示出每個船殼部分16包 括一對相對的且大體上平行的雙體船殼20， 一對中的每個船殼指定為 右舷船殼20a或左舷船殼20b。平臺結(jié)構(gòu)18的最低甲板22由不同的船 體14上的單個甲板22-1， 22-2， 22-3等形成，所述單個甲板22-1， 22-2, 22-3各連接在一對船殼20a和20b之間。甲板22的向下面向水的表面， 以及甲板22-1， 22-2， 22-3等的向下面向水的分表面稱為濕甲板。通 常，每個船體14的船殼部分16具有從船體的前部24延伸到后部26 的長度。見圖3。在該實施例中，所有的船殼20a沿第一直軸線A延伸， 并且所有船殼20b沿平行于軸線A的第二直軸線A'延伸。艦船10延 伸總長度L，其可理解為在多個連接的船體14中的多個船殼20a沿軸 線A的單個長度以及多個船殼20b沿軸線A'的單個長度。沿每個軸線 布置的船殼2 0大體上朝向彼此延伸，其間具有稍許的或最小的間隔， 從而容納用于移動和密封材料所需的游隙，如這里描述的。在其它實 施例中，沿著共同軸線對齊的不同船體的船殼可以彼此相當(dāng)大地間隔 開，例如間隔開1米或更多，以諸如波紋管裝置的可任選的密封材料 在不同船體的船殼之間延伸以提供形成在相對的船殼20a和20b之間的 腔體的隔離(如果希望)以在腔體之間提供相對于大氣壓的壓力差。 艦船長度L沿著船體14a的前部24從船艏28延伸，沿著船體14b的 后部26延伸到船尾28。
每個船體14的船殼20a和20b彼此平行，并且每個船體14具有 寬度B(見圖5)，該寬度B可測量作為相對的船殼20a和20b的外側(cè) 的大體平行的表面之間的距離，即，如從沿著一個船殼的左舷側(cè)的外 部面向的表面到沿著相對的船殼的右舷側(cè)的外部面向的表面測量到的。對于艦船中的每個船體具有相同梁寬B的實施例，艦船可描述為 具有統(tǒng)一的梁寬B。
圖2的視圖示出每個船體14的每對船殼20a和20b提供腔體區(qū)域 32，當(dāng)船體處于水上時所述腔體區(qū)域32具有相關(guān)體積的空氣。在船體 14以一前一后的布置聯(lián)接時，成系列的腔體區(qū)域32彼此開放式連通以 形成沿多個船體14延伸的室36，該室36是與任何單個腔體區(qū)域相關(guān) 的體積的多倍。示出的室36從船艏24延伸到船尾28并且大體上由成 系列的船殼20a和20b結(jié)合沿著艦船的船艏24布置的船艏密封件40 和沿著艦船的船尾28布置的船尾密封件44包圍。
取決于每個船體相對于它所連接的每個鄰近船體的期望自由度， 可以以多種方式聯(lián)接形成艦船10的船體14。取決于船體如何彼此聯(lián)接， 每個船體14可進(jìn)行起伏，或者相對于相鄰船體關(guān)于船體之間的聯(lián)接點 的俯仰(pitch)、偏航(yaw)或側(cè)滾(roll)改變。圖3示出彼此聯(lián) 接成適于艦船10的操作的構(gòu)造的一系列船體14。圖4的透視圖示出實 現(xiàn)圖3中示出的第一和第二相鄰船體14-1和14-2的聯(lián)接的一個示例性 聯(lián)接機(jī)構(gòu)50的元件。沿著第二船體14-2的后部26布置的船殼20a和 20b的若干部分各自分別適于以可旋轉(zhuǎn)的方式與沿第一船體14-1的前 部24的船殼20a和20b的若干部分接合。至于圖4和5，船體14-1和 14-2以間隔開的關(guān)系示出以便清楚圖示。該圖示出了平臺18的另外部 件。在最低甲板22上方存在示例性第二甲板34，該第二甲板34包括 形成在其上的天氣護(hù)罩(weather cover)38。在該實施例中，當(dāng)聯(lián)接機(jī)構(gòu) 50完全接合時，所述聯(lián)接是兩個船體，即第一船體14-1的前部24和 第二相鄰船體14-2的后部26之間的界面。每個聯(lián)接機(jī)構(gòu)50包括兩個 聯(lián)接器50a和50b，每個聯(lián)接器是三部件鉸鏈?zhǔn)窖b置。 一個船體上的船 殼上的前區(qū)域部件利用鎖定銷與另一船體的船殼上的后區(qū)域部件可連 接，也見圖5b。船體的右舷側(cè)上的每個聯(lián)接器50a包括第一銷54a，該 第一銷54a將船體14-1的船殼20a的前區(qū)域56a鏈接到船體14-2的船 殼20a的后區(qū)域58a。該布置實現(xiàn)第一船體14-1的船殼前區(qū)域56a繞銷54a并相對于船體14-2的后區(qū)域58a的旋轉(zhuǎn)鉸鏈狀移動。類似地，每 個位于船體14-1和14-2的左舷側(cè)上的聯(lián)接器50b包括第二銷54b，該 第二銷54b將船體14-1的船殼20b的前區(qū)域56b鏈接到船體14-2的船 殼20b的后區(qū)域58b。這些成對的三部件布置實現(xiàn)第一船體14-1的船 殼前區(qū)域56b繞銷54b并相對于船體14-2的船殼后區(qū)域58b的旋轉(zhuǎn)鉸 鏈狀移動。
在前區(qū)域(56a， 56b)旋轉(zhuǎn)時，銷56a和56b可以相對于后區(qū)域 (58a， 58b)靜止，但其它布置將是顯然的。聯(lián)接機(jī)構(gòu)50是一些實施 例中的一個，其可為艦船IO提供例如沿著軸線A的連續(xù)的但鉸接或聯(lián) 結(jié)的包括多個船殼20a的第一船殼60a，并且可為艦船10提供例如沿 著軸線A，的連續(xù)的但鉸接或聯(lián)結(jié)的包括多個互連的船殼20b的第二船 殼60b。在這個意義上，艦船IO是鉸接的或聯(lián)結(jié)的船體。在其它實施 例中，艦船IO可包括一個或更多另外的鉸接船殼，例如包含布置在船 殼60a和60b之間的機(jī)構(gòu)50并且延伸艦船的長度L。
在過去已經(jīng)探索了鉸接船體的一般構(gòu)思。例如見U.S. 3， 938， 461。
然而，先前的實施沒有提供一系列船體，所述一系列船體當(dāng)被聯(lián)接以 便一前一后移動時集體表現(xiàn)為單個艦船。例如，艦船12可作為單個船 體被轉(zhuǎn)向和操縱，雖然它包括多個船體14。本發(fā)明的一些實施例通過 允許單個船體之中的俯仰變化而同時約束諸如側(cè)滾或偏航的其它移動 來實現(xiàn)這個效果。根據(jù)一些實施例，沿著某些軸線的旋轉(zhuǎn)運動和平移 運動被控制或禁止以防止偏航或側(cè)滾，同時允許使得俯仰能夠響應(yīng)于 豎直彎矩而改變的旋轉(zhuǎn)運動。這樣，單個船體可進(jìn)行俯仰改變，同時 限制或禁止將導(dǎo)致不希望的行為的其它運動。作為例子，在公海狀態(tài) 下，可能最優(yōu)選地限制或完全約束單個船體之中的側(cè)滾和偏航變化， 同時允許俯仰變化。另一方面，在相對平靜的內(nèi)陸水路中，可能希望 允許單個船體進(jìn)行俯仰和偏航的變化，同時約束側(cè)滾的變化。以下例 子示出約束側(cè)滾和偏航變化而允許俯仰變化的系統(tǒng)。圖5a和5b是船體14-1， 14-2和14-3的成對的船殼20a和20b的 簡化圖。圖5a是平面圖，示出它們被聯(lián)結(jié)以提供船體14-1和14-2的 機(jī)械聯(lián)接的裝置時處于間隔開的關(guān)系的兩對船殼20a和20b。這些圖示 出了包含聯(lián)接機(jī)構(gòu)50以聯(lián)結(jié)船殼20并形成艦船10的較大船殼60a和 60b的示例性設(shè)計的特征。在該例子中，相鄰船體的船殼20利用兩個 船體14之間的每個界面處的相同的機(jī)構(gòu)50彼此聯(lián)接，但可構(gòu)想不同 聯(lián)接機(jī)構(gòu)的組合，例如提供變化的自由度。當(dāng)船殼20利用機(jī)構(gòu)50聯(lián) 接在一起時，沿著兩個鉸接艦船船殼60a和60b的整個長度可維持大體 上固定寬度的輪廓。現(xiàn)在描述船殼設(shè)計和導(dǎo)致鉸接船殼60a和60b的相 關(guān)聯(lián)的聯(lián)接機(jī)構(gòu)50的一個簡化例子。船殼20a和20b示出為仿佛它們 各形成有一對相對的豎直側(cè)壁使得四個側(cè)壁的每一個均布置在與其它 平面平行的平面中。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的其它實施例中，船殼側(cè)壁 相對于這些平面和相對于軸線A和A'可具有曲率，并且船殼可包括各 種對稱或非對稱特征。還可構(gòu)想包含圖5的簡化圖中示出的構(gòu)思的船 殼設(shè)計中的很多另外改型。
為實現(xiàn)沿著軸線A和A'的每一軸線的大體上固定的船殼寬度的一 致輪廓，船殼20的每一個在船殼長度的大部分上具有統(tǒng)一寬度W，其 中寬度W可從每個船殼20a的外側(cè)平面表面64a到同一船殼的內(nèi)側(cè)平 面表面66a，并且從每個船殼20b的外側(cè)平面表面64b到同一船殼的內(nèi) 側(cè)平面表面66b測量到；而在船殼20的前區(qū)域和后區(qū)域， 一個船體上 的船殼的相對于鄰接船體上的船殼的若干部分旋轉(zhuǎn)的那些部分的寬度 減小。如這里對于船殼20使用的，術(shù)語外側(cè)表面指的是向外或離開艦 船10面向的表面，并且術(shù)語內(nèi)側(cè)表面指的是向內(nèi)或朝向另一船殼20 面向的表面。對于給定船體，船殼20a的內(nèi)側(cè)表面66a面向船殼20b 的內(nèi)側(cè)表面66b。利用船殼的相對于船殼的其它部分旋轉(zhuǎn)并且具有減小 的寬度(例如，寬度減小到W/2)的部分，相對彼此旋轉(zhuǎn)的接合部分 可搭接以產(chǎn)生組合寬度(例如，W)，因而為包括重疊區(qū)域周圍的船殼 60a和60b的每一個提供大體上統(tǒng)一的總寬度。船殼20a的前區(qū)域56a各包括平面外側(cè)表面部分70a(離開船體面 向)和平面內(nèi)側(cè)表面部分72a(面向船殼前區(qū)域56b)，從平面部分70a 到平面部分72a測量得的寬度為W/2。類似地，船殼20a的前區(qū)域56b 各包括平面外側(cè)表面部分70b (離開船體面向)和平面內(nèi)側(cè)表面部分 72b (面向船殼前區(qū)域56a)，從平面部分70b到平面部分72b測量得 的寬度為W/2。船殼20a的后區(qū)域58a各包括平面外側(cè)表面部分74a(離 開船體面向)和平面內(nèi)側(cè)表面部分76a (面向船殼后區(qū)域58b)，從平 面部分74a到平面部分76a測量得的寬度為W/2。類似地，船殼20b 的船殼后區(qū)域58b各包括平面外側(cè)表面部分74b (離開船體面向)和平 面內(nèi)側(cè)表面部分76b (面向船殼后區(qū)域58a)，從平面部分74b到平面 部分76b測量得的寬度為W/2。
考慮到前述幾何結(jié)構(gòu)，前區(qū)域56a和56b以及后區(qū)域58a和58b 在船殼20的長度的大部分上各具有輪廓寬度W/2，該輪廓寬度W/2是 其它統(tǒng)一的船殼寬度W的一半。因此，利用船殼寬度在船殼前和后區(qū) 域的這種減小，前和后區(qū)域可彼此搭接以在船體之間形成鉸鏈連接， 該鉸鏈連接導(dǎo)致在具有寬度W的相鄰船殼20之間平滑的、連續(xù)的過渡 區(qū)域。在該例子中，沿著單個前和后區(qū)域56a、 56b、 58a和58b的相對 于完整船殼寬度W的寬度減小較突然，導(dǎo)致成角度的凹口形的凹部， 該凹部在圖中被標(biāo)記為前凹部78a和78b (分別鄰近船殼前區(qū)域56a和 56b，每個沿著表面72a和72b中的一個延伸)，以及后凹部80a和80b (分別鄰近船殼后區(qū)域58a和58b，每個沿著表面74a和74b中的一個 延伸)。船殼前區(qū)域56a和56b從各自的平面外側(cè)表面部分70a或70b 各向著彼此延伸距離W/2。
前區(qū)域56a和56b附近的凹部78a和78b可以各接收寬度也為W/2 的后區(qū)域58a和58b中的一個，并且后區(qū)域58a和58b附近的凹部80a 和80b可以各接收前區(qū)域中的一個，使得前和后區(qū)域以每個表面72a 布置在表面74a上并且每個表面72b布置在表面74b上的方式形成搭接 的對(56a， 58a)和(56b， 58b)。見圖5b。雖然表面72a， 72b， 74a和74b被描述為平面表面，但可以構(gòu)想，可利用不形成為平行平面的 表面實現(xiàn)不同船殼的前和后區(qū)域的這種搭接，并且這種表面可以是相 對于豎直或水平平面成角度的、傾斜的或彎曲的且沿著彼此搭接的表 面或沿著鄰近搭接表面的區(qū)域可包括另外的輪廓。
示出的實施例的特征是，船殼前區(qū)域和船殼后區(qū)域(例如，區(qū)域
56a和58a，或區(qū)域56b和區(qū)域58b)的每個搭接組合提供具有等于船 殼寬度W的組合寬度的輪廓。這導(dǎo)致沿著每個艦船船殼60a和60b的 整個長度的大體上一致的寬度W。雖然船殼60a和60b已經(jīng)被描述為 同一船殼的相對側(cè)大體上彼此平行，并且具有大體上恒定的寬度W， 但這是為了簡化圖示。通常，同一船殼的相對側(cè)可占據(jù)非平行平面或 可順著沿著船殼長度的輪廓或沿著正交于沿該長度中心軸線的平面的 輪廓。雖然船殼60a和60b已經(jīng)被描述為具有前和后區(qū)域，所述前和后 區(qū)域具有w/2的單個寬度使得當(dāng)搭接時組合寬度等于W，但其它比例 可以是優(yōu)選的。例如，船殼20的后區(qū)域可在其搭接的部分中具有相對 于整個船殼寬度W的減小的寬度W/3，而船殼20的前區(qū)域可具有相對 于整個寬度W的寬度2/3W。所述兩部分的組合寬度可以仍然是W。 雖然希望搭接部件一般地提供寬度W，但可以構(gòu)想其它比例以及成角 度的和成型的形狀。圖6是根據(jù)替代構(gòu)造的船殼20的局部透視圖，其 中前區(qū)域56a和58b成角度以接收后區(qū)域58a和58b。
圖5b是船體14-1和14-2的局部剖視圖，示出了圖5a中示出的成 對的船殼20a和成對的船殼20b。該視圖是沿著穿過銷54a和54b的平 面截取的。成對的船殼20a和20b示出為利用鉸鏈銷54a和鉸鏈銷54b 彼此接合，鉸鏈銷54a將船殼前區(qū)域56a連接到船殼后區(qū)域58a，鉸鏈 銷54b將船殼前區(qū)域56b連接到船殼后區(qū)域58b。示出的銷54a和54b 顯示為延伸足夠的寬度以進(jìn)入搭接的成對的兩個船殼，以保證固定和 響應(yīng)于改變船體的俯仰的力的可靠旋轉(zhuǎn)運動。銷54a和54b可以為多樣 的設(shè)計。在示出的實施例中，銷可以固定不動地固定到前區(qū)域56a和 56b或穿過前區(qū)域56a和56b (或固定到后區(qū)域58a和58b)，使得后區(qū)域可通過鉸鏈裝置擺動到適當(dāng)位置從而使每個銷穿入后區(qū)域內(nèi)的孔 中。替代地，后區(qū)域可包括引導(dǎo)件或成角度的狹槽，以便在后區(qū)域移
動到凹部78a和78b中和前區(qū)域移動到凹部80a和80b中時使銷置于后 區(qū)域中的適當(dāng)位置。銷54a和54b也可以為可移動或可收縮類型，例如 由致動器或液壓或手動裝置控制。這種鉸鏈設(shè)計已經(jīng)用于例如連接拖 船-駁船單元，拖船的船艏通過可收縮銷聯(lián)接到載貨駁船的尾槽?？蓮?Bludworth Cook and Intercontinental Manufacturing獲得的這種可用鉸鏈 設(shè)計已經(jīng)用于允許一個單船殼船體(即拖船)相對于另一單船殼船體
(即駁船)俯仰。通常， 一個船體的右舷側(cè)和左舷側(cè)可以裝配有銷， 該銷初始處于縮回構(gòu)造并且一旦船體對齊就延伸以便聯(lián)接。這種鉸鏈 類型聯(lián)接器在阻止船體分開地進(jìn)行側(cè)滾和偏航改變的同時允許俯仰改 變。
根據(jù)另一實施例，圖6的透視圖示出在功能上類似于船體14的包 含聯(lián)接機(jī)構(gòu)50的改型的兩個間隔開的船體14a-l和14a-2。船殼前區(qū)域 56a和56b各沿著表面72a和72b (在圖5a中示意性地示出)形成有成 角度的壁表面90a或90b，以利于使船體14a-2的后船殼部分26相對 于船體14a-l的前船殼部分56a的居中。為了進(jìn)一步有助于銷54a和54b 的對齊和放置，每個表面卯a(chǎn)和90b包括接合狹槽92以將銷引導(dǎo)移動 到希望位置94。 一旦銷被布置用于接合，諸如圖8中示出的可旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)98的鎖定機(jī)構(gòu)將每個銷保持在適當(dāng)位置。替代地，收縮-擴(kuò)展機(jī)構(gòu)還 可沿縱向(即沿著船體的寬度方向)方向?qū)⒚總€銷移位到船殼前區(qū)域 56a和56b內(nèi)的諸如接收筒體(cylinders)的接收體積中。接收體積可包 括密封軸承或其它低摩擦組件以利于銷和船殼區(qū)域56a和56b之間的連 續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動。圖6也示出沿著船殼后區(qū)域58a的外側(cè)表面74a的可任 選的示例性密封件100。通常，多樣化設(shè)計的密封件可以以變化的程度 覆蓋表面72a、 72b、 74a和74b的任何或全部，以致使當(dāng)室36具有正 壓力時空氣通過聯(lián)接的船體之間的界面的移動減小或最小化。密封件 100可以是刷式密封件或可以由例如聚丙烯的合成編織材料形成，或者 可以是橡膠狀或低摩擦材料并且可以是可膨脹的(例如以環(huán)形或半環(huán)形形狀)以致氣動地改變密封的程度。圖7示出每個包含可繞樞軸組
件104旋轉(zhuǎn)的翼部分102的船殼前區(qū)域56a和56b的設(shè)計的進(jìn)一步改型。每個翼部分包括如參考圖6描述的接合狹槽92?？梢詾橐聿糠掷@樞軸組件的運動提供動力。
至此描述的實施例包含分開的船殼連接構(gòu)造，即，其中相鄰船殼的前和后部分寬度減小以便搭接在彼此上并且利用銷實現(xiàn)連接?？梢詷?gòu)想很多其它布置。例如， 一個船體的后部處的甲板可延伸超出船殼以通過例如從其中一個甲板延伸的可收縮銷直接連接另一船體的甲板或船殼。圖8是示出鉸鏈裝置的三維模型的透視圖，該鉸鏈裝置將沿著一個船體的后區(qū)域58的最低甲板層22a與位于第二船體的左舷側(cè)和右舷側(cè)上的船殼20的前區(qū)域56連接。圖9A是示出這種裝置的簡化的平面圖，這種裝置用于在功能上類似于船體14但包含聯(lián)接機(jī)構(gòu)50的另一改型的兩個間隔開的船體14b-l和14b-2。為說明該實施例的特征的目的，該圖示出處于不同平面中的在沿著單個平面截取的視圖中不可見的部件。船體船殼的若干部分被示出在船體的前區(qū)域24。
指定為120a和120b的船體船殼不同于船殼20a和20b之處在于它們可以在各自的整個長度上具有大體上恒定的寬度以形成艦船船殼160a和160b。船殼120a和120b不包含一個船體的船殼的前區(qū)域直接鉸接到相鄰船體的船殼的后區(qū)域的搭接構(gòu)造。更確切地，指定為156a和156b的船殼前區(qū)域和船殼后區(qū)域158a和158b可以具有與船殼的其它部分相同的寬度W。在船體14b-l和14b-2的前端24，船殼120a和120b延伸超出甲板22，而在后端26，甲板22延伸超出指定為158a和158b的船殼后區(qū)域。船體14b-l的船殼前區(qū)域被設(shè)計用于接收安裝在船體14b-2的甲板22的后部的可收縮-可延伸銷154a和154b。
圖9B示出在前區(qū)域156a施加到船殼120a的端部的例如彈性體的防護(hù)材料164和P密封件166，該P密封件166在前區(qū)域156a和156b之間沿著甲板22的船艏被施加以致使得當(dāng)室36具有正壓力時空氣通過成對的聯(lián)接的船體之間的界面的移動減小或最小化。圖9C示出P密
封件材料166沿著船殼120b的在后區(qū)域158b的端部的另外布置，這種布置用于進(jìn)一步減小空氣離開室36的移動。圖9D是圖9A的實施例的局部透視圖，示出船體14b-l的前區(qū)域24 (沒有防護(hù)板材料和密封件)和形成在船殼120a的前區(qū)域156a中的接收筒體162，銷154a可滑動到該接收筒體中以將鄰接船體14b-2的甲板聯(lián)接到其上。筒體162可包括軸承以利于銷相對于船殼的非粘結(jié)的低阻力的旋轉(zhuǎn)移動。
示出的實施例解決在傳統(tǒng)艦船設(shè)計中的局限性。通常，隨著船體的長度增加，傳統(tǒng)設(shè)計實踐要求結(jié)構(gòu)被加強(qiáng)以經(jīng)受較高的加載力矩。船體被設(shè)計成具有足夠的剛性以抵抗例如由于航道引起的豎直彎矩。更加通常地，大的船體可招致低頻波浪引起的豎直彎矩(相對于船殼的長度成橫向)和波浪對船殼的沖擊引起的較高頻率側(cè)向力的組合。在船體長度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的增加之間存在非線性關(guān)系，所述結(jié)構(gòu)質(zhì)量必須被添加到船體以便向船殼結(jié)構(gòu)提供必要的剛性。這使得提供很長的艦船的成本特別高的，并且已經(jīng)被接受的是，為滿足在非常不利的海況下的結(jié)構(gòu)要求，每單位長度的質(zhì)量將隨著船體的總長度的增加而增加。這樣，所述結(jié)構(gòu)承受各種類型的應(yīng)力的需耍限制了提供較長且較輕的船體的能力。在沒有足夠結(jié)構(gòu)彈性的情況下，船殼可響應(yīng)于彎矩而撓曲并振動，有時使船殼不對齊并可能導(dǎo)致故障。
通過提供包括彼此柔性聯(lián)接以便一前一后地移動的多個船體的鉸接艦船，克服了這些傳統(tǒng)束縛。對于包括每個由雙體狀船殼20a或20b形成的多段的示例性船殼60a， 60b，本發(fā)明的特征是單個船殼20的寬度和梁寬可以基于包括重量、浮力、操作速度和效率的理想性能參數(shù)，而不限制艦船的總長度。這樣，對于形成艦船10的船殼60的結(jié)構(gòu)要求不是主要基于船殼60的總長度，而是很大程度上基于單個船殼20的長度和為形成艦船10的單個船體14制定的設(shè)計規(guī)格。為克服與彎矩有關(guān)的約束，船殼以允許船體14中的單獨一個船體移動的方式彼此連接，使得單個船殼20對彎矩響應(yīng)。例如，在聯(lián)接的船體之間的界面處，可以有允許一個或更多船體對外力響應(yīng)的平移或旋轉(zhuǎn)自由度。利用聯(lián)接機(jī)構(gòu)50，在一個實施例中，艦船IO允許單個船體響應(yīng)于豎直彎矩的受約束的移動，并因此可以有顯著的船體俯仰改變。這允許單個船體移位，而不是要求艦船必須表現(xiàn)為剛性的且更沉重地構(gòu)建的結(jié)構(gòu)。艦船10的船體可響應(yīng)于彎矩(例如，由水表面的輪廓的變化引起)而移位，而具有剛性船殼的艦船將被設(shè)計成以較小的撓曲承受這種力矩。
如圖2和4中示出的，艦船10可包括船艏密封件40和船尾密封件44。結(jié)合這些密封件，艦船可被進(jìn)一步配備以起到表面效應(yīng)艦船(SES)的作用，其設(shè)計克服了已經(jīng)是這類交通工具的特性的艦船長度和性能的限制。圖6的密封件100和圖中示出的各種其它密封件可利于保持室36中的空氣壓力從而對船殼60a和60b提供舉升力。
在過去，表面效應(yīng)艦船通常包括在一對剛性平行雙體船殼的周圍的前和后裙?fàn)铙w以充分地包圍船殼之間的空氣體積并實現(xiàn)加壓，該加壓導(dǎo)致空氣墊形成以便舉升船殼。通常，對于現(xiàn)有SES設(shè)計以及這里示出的實施例，SES中的船殼利用加壓空氣的上升被稱為墊上(on-cushion)狀態(tài)。這將與離墊(off-cushion)狀態(tài)形成對比，在離墊狀態(tài)中，船殼的上升由船體浮力確定。相對于離墊狀態(tài)，墊上構(gòu)造使艦船能夠以相對低的水阻力的情況下以相對高的速度巡航。
在現(xiàn)有SES設(shè)計中，船殼為延伸艦船的整個長度的剛性梁系。利用這種剛性結(jié)構(gòu)作用來按比例擴(kuò)大艦船的尺寸已經(jīng)成問題。例如，在公海狀態(tài)情況下，例如由于存在高的波峰，波浪輪廓相對于船體的龍骨可能有相當(dāng)大地變化。這種情況可將龍骨的若干部分放置在波浪的波谷上方，導(dǎo)致支撐空氣墊所需的壓力的損失。因此，現(xiàn)有的SES設(shè)計通常被限制到船殼長度小于100米。在多樣的海況下，帶有較短龍骨尺寸的表面效應(yīng)艦船在公海狀態(tài)情況下，例如在五級或更高的海浪等級下，減小損失空氣墊的頻率。通常，由于這個原因，表面效應(yīng)艦船不設(shè)計成長度大于300米。在艦船10起到SES的作用的情況下，空氣墊可沿著整個室36產(chǎn)
生以將艦船置于墊上狀態(tài)下，導(dǎo)致船殼60a和60b相對于水位線上升。圖IIA到11D是配置作為表面效應(yīng)艦船的艦船10的正視圖并且示出在各種模式期間部件船體14的右舷側(cè)。在圖11A中，船體14以水平平衡(level trim)示出，帶有沿船殼對應(yīng)于離墊狀態(tài)和第一吃水深度的示例性水位線170。圖IIA可對應(yīng)于以SES模式構(gòu)造的船體或以其它方式包括形成船殼60a和60b的一系列船體14的艦船。圖IIB示出當(dāng)艦船10構(gòu)造成SES模式并且處于由第二吃水深度表征的墊上狀態(tài)時相對于水位線170水平平衡的同一船體。如圖IIC和11D中示出的，艦船IO在部件船體之間的每個界面容易地表現(xiàn)出俯仰改變。雖然圖IIC和IID示出艦船IO為處于墊上狀態(tài)的表面效應(yīng)艦船，但在離墊狀態(tài)下并且當(dāng)艦船10不配置作為表面效應(yīng)艦船時可發(fā)生船體14之中的類似俯仰變化。該圖示出單個船體的可能動態(tài)取向。俯仰變化不必按比例或?qū)ε灤?0的特定速度來說特有。這種俯仰變化的大小可以是海洋狀態(tài)和艦船速度的函數(shù)。
圖12以側(cè)視圖進(jìn)一步示出當(dāng)配置為表面效應(yīng)艦船時艦船10的特征。在圖12中，相似的附圖標(biāo)記用于指示其它圖中示出的相似的船體和部件。如圖12中示出的，艦船IO示出另外的特征，包括各種平臺結(jié)構(gòu)，主推進(jìn)系統(tǒng)178和位于最后船體14b中的噴水器180。后舉升系統(tǒng)184也位于船體14b中，而向前舉升系統(tǒng)186布置在船體14a中的船艏附近。舉升系統(tǒng)布置成相對靠近船艏密封件40和船尾密封件44，使得在墊上運動期間如果航道使其中一個密封件移位引起室36中部分降壓，則舉升系統(tǒng)可快速迫使密封件回到對水表面的密封位置中。圖13A和13B是圖12中示出的再次構(gòu)造為SES的艦船10的正視圖，并且分別示出船艏24和船尾28。
本發(fā)明的特征是在一些方面實現(xiàn)柔性艦船。艦船船殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要載荷參數(shù)是由于航道引起的豎直彎矩，該豎直彎矩引起俯仰變化。不管單船殼還是多船殼(例如雙船殼)設(shè)計，通過沿船體之間的界面以一定自由度(例如，允許不均勻起伏或俯仰變化的旋轉(zhuǎn)自由度，)互連的單個船體形成的艦船，可以提供相對長且細(xì)的艦船，而結(jié)構(gòu)質(zhì)量小于艦船由連續(xù)剛性船殼部分制成的情況下將需要的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。此外，這種艦船的可獲得的長度不受船殼部分的結(jié)構(gòu)要求限制，因為艦船中單個船體的船殼部分可以具有為了該應(yīng)用，結(jié)構(gòu)效率、最小質(zhì)量、承載能力、速度、經(jīng)濟(jì)或其它因素而優(yōu)化的尺寸。實際上，艦船的長度和形成艦船的互連船體的數(shù)量可以任意大，并且基于結(jié)構(gòu)考慮而不受限制。
在另一方面，本發(fā)明能實現(xiàn)船體的常規(guī)連接和布置，以及在多個目的點選擇性"減掉"單個船體。根據(jù)公開的設(shè)計選項的艦船基本上為可組裝和可拆卸以適合運輸公司的目的的模塊化構(gòu)造。它們可包括迄今不太實用的不同船體之間的混合用途。例如，艦船可包括不同設(shè)計的多種船體以承載利用起重機(jī)、滾裝貨船和車輛可裝載的集裝箱，諸如石油產(chǎn)品的液體和乘客。潛在的高速能力結(jié)合這種承載靈活性允許運輸公司保證快速且可靠船運的顧客群，同時適應(yīng)在承載能力方面的臨時通知改變。例如，如果該公司在用于高速遞送的路線上制定有規(guī)律的時間表，通過根據(jù)相對臨時的通知改變艦船中的船體的類型和數(shù)量，它可適應(yīng)所需的貨物空間的量或貨物類型或乘客數(shù)量的波動。
又一方面，本發(fā)明的多個實施例能在任意大的長度的表面效應(yīng)艦船中實現(xiàn)人或貨物的高效率運輸。由于相對長且細(xì)的艦船(例如，具有10:1或更高的L/B)，因此可以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，也允許改善的燃料效率和在大約50節(jié)到100節(jié)之間變動的運輸速度，而在技術(shù)上可獲得更加高的速度。
本發(fā)明的另一特征涉及在公海狀態(tài)情況下改善的操作能力。例如，在根據(jù)本發(fā)明的艦船行進(jìn)到大波浪(例如，波峰大約為10米或更高)的前部中時，在認(rèn)識到當(dāng)一前一后串聯(lián)中的后續(xù)船體越過波浪前部時俯仰變化的大小將減小的情況下，最初船體(例如14a)可在設(shè)計上優(yōu)
化以面對這種情況。這樣，該串聯(lián)中的后面的船體將經(jīng)受較小的搖擺。
艦船10的船殼可響應(yīng)彎矩，并且對于艦船的給定長度(例如超過100米)，延伸艦船的長度的連續(xù)空氣墊室對如下類型的空氣墊壓力損失
不敏感對于剛性船殼設(shè)計，當(dāng)移位時已知例如由于俯仰變化而發(fā)生
這種類型的空氣墊壓力損失，其大小足以破壞空氣墊區(qū)域的密封件。
艦船10能夠在多種海況下維持空氣墊壓力。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，但僅以示例的方式提供這
些實施例。所示出的船體14的船殼部分16為雙體設(shè)計，但根據(jù)本發(fā)明的原理和教導(dǎo)可以使用其它船殼設(shè)計。例如，船殼部分16可以為三體設(shè)計。船體14可以形成有三個或更多船殼，其中不同船體的船殼沿著共同軸線形成以提供三個或更多如船殼60a和60b的艦船船殼。在這種設(shè)計的表面效應(yīng)艦船中，成對的艦船船殼之間的體積可以被加壓以提供舉升力?；诖瑲?0的前或后區(qū)域的旋轉(zhuǎn)，可構(gòu)想很多其它改型用于設(shè)計。對于圖4中示出的設(shè)計，船殼的前和后區(qū)域可具有圓形形狀，當(dāng)兩個船體被聯(lián)接時靠近在一起。就是說，以每個表面順著沿兩個同心圓的不同的一個的輪廓的方式一個圓形形狀的表面可沿著另一圓形形狀的表面嵌套。就是說，圓弧在半徑上可略微不同，以允許密封材料的公差和插入，而每一個可對齊以便繞該同心的中心旋轉(zhuǎn)。這種布置包括大體上沿著同心圓的共同幾何中心放置銷使得每個弧繞同一中心點旋轉(zhuǎn)。見圖IOA，圖IOA是圖4中示出的間隔開的船體14-1和14-2的側(cè)視圖。
船殼前區(qū)域56a包括圓形表面輪廓192，該圓形表面輪廓192沿著半徑為at的圓并且以接收筒體194為中心。船殼后區(qū)域58a包括圓形表面輪廓198，該圓形表面輪廓198沿著半徑為a2的圓并且以銷200為中心，該銷200可布置在接收筒體198中。為了使這些表面彼此靠近并且允許用于密封材料的空間，&2略微大于ai。銷200可以是可收縮且可延伸的，以便在使船體彼此聯(lián)接的過程中在船殼表面輪廓192和198靠近在一起后選擇性地進(jìn)入筒體。對于該實施例，銷200示出為在表面輪廓198沿其延伸的圓的中心布置在船殼后區(qū)域58a上。最低甲板22，第二甲板34和天氣護(hù)罩38的隱藏部分以虛線顯示，用來示出輪廓192和198的相對位置。從接收筒體194到龍骨202的距離b和從銷200到龍骨202的距離示出為大約相等，例如近似為a,或a2，但可以顯著小于或大于a!或a2。根據(jù)圖3， 4和IOA構(gòu)造的船體14被在圖10B和10C中進(jìn)一步示出，其中圓形輪廓206對應(yīng)于同心表面輪廓192和198以及其間的任何空隙或密封材料的組合。
再次參考圖IOA，在其它實施例中，銷200的位置可沿著最低甲板22側(cè)向位移距離c，或者通過改變相對于龍骨202的距離b可相對于最低甲板22向上或向下移動。參考圖IOD，當(dāng)銷200相對于表面輪廓198沿其延伸的圓的中心如此位移時，標(biāo)記為192'和198'的輪廓不再順著同心圓的路徑而是繞銷200放置在接收筒體194中的點210旋轉(zhuǎn)。另外，該表面輪廓可如圖IOD所示那樣被改變以順著非圓形曲線，當(dāng)船體在沒有俯仰的情況下行進(jìn)時，該非圓形曲線可彼此相對靠近。利用這些改型，輪廓192'和198'的移動可效仿凸輪的運動。如圖10D中示出的，適度的間隙206可存在于輪廓192'和198'之間，該間隙可由密封劑材料封閉以避免在墊上狀態(tài)期間室中的壓力損失。然而，在船體顯示顯著下垂(sag)時，較大的間隙208可形成，這可能需要另外插入密封材料以減小在墊上狀態(tài)期間的壓力損失。見圖IOE。當(dāng)船體進(jìn)行這種相對大的俯仰時，可能存在顯著的但暫時的壓力損失。由于這個原因，參考圖IOB和IOC描述的船殼連接構(gòu)造可能是有利的。
鉸鏈狀聯(lián)接器允許繞垂直于兩軸線A和A'的軸線的旋轉(zhuǎn)自由以允許每個船體的俯仰的相對變化，而同時禁止船體相對彼此的偏航和側(cè)滾移動。本發(fā)明可配置有形成艦船的單個船體之間的多種其它連接機(jī)構(gòu)。例如，代替連接船體14的聯(lián)接器50，船體可以以相鄰船體的船殼之間具有相當(dāng)大的分離距離的方式彼此連接成一前一后的布置。在該實施中，連接機(jī)構(gòu)可以為允許類似于機(jī)構(gòu)50的旋轉(zhuǎn)幾何結(jié)構(gòu)的有限的旋轉(zhuǎn)自由度的類型以允許俯仰變化。然而，可構(gòu)想另一些其它設(shè)計，例如包括允許俯仰和偏航改變但不允許側(cè)滾改變的設(shè)計，或者甚至允許俯仰，偏航和側(cè)滾改變的傳統(tǒng)球接頭設(shè)計。取決于艦船的預(yù)定用途，這種替代構(gòu)造可能是優(yōu)選的。例如，允許偏航和側(cè)滾改變的聯(lián)接可利于用作SES的艦船IO沿著窄的內(nèi)陸水路的可操縱性。此外，聯(lián)接機(jī)構(gòu)可設(shè)計成在艦船的操作期間在單個船體之中選擇性地允許關(guān)于聯(lián)接器
的各種自由度。在SES應(yīng)用中，在連接的船體具有相應(yīng)的相當(dāng)大地間
隔開(例如，間隔開1米)的船殼的情況下，船體之間的開口可由柔性(例如波紋管狀)材料密封以保證船殼下面的室可被合適地且充分地密封以提供進(jìn)行墊上移動所需的正壓力。
參考銷或鉸鏈狀聯(lián)接器，并且通常參考機(jī)構(gòu)50，完全不限制根據(jù)
本發(fā)明可實現(xiàn)船體的聯(lián)接的設(shè)計。各種設(shè)計的許多部件可被包含以在船體之間執(zhí)行類似的或另外的聯(lián)接功能?？赡艽嬖谟邢拮杂啥然蛉孔杂啥鹊男D(zhuǎn)以允許繞聯(lián)接的船體之間的每個界面的運動。例如，一種設(shè)計可允許僅俯仰變化、俯仰和偏航變化，或涉及自由度的其它組
合的變化。當(dāng)艦船10構(gòu)造成用作SES時，艦船中的船體之間的聯(lián)接器可具有三個自由度，如例如可利用球接頭實現(xiàn)?？赡艽嬖诔粋€或更
多旋轉(zhuǎn)自由度外的或代替 一 個或更多旋轉(zhuǎn)自由度的，理想的平移自由度的應(yīng)用。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出很多其它改型，變化和替代。因此，本發(fā)明僅由隨附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種操作艦船的方法，包括提供位于水上的多個船體，每個船體具有限定腔體的船殼部分，所述腔體在船體的前部和船體的后部之間延伸，所述船殼部分的若干部分沿著右舷側(cè)和左舷側(cè)延伸以限定壁，所述壁延伸到水中以沿著所述腔體限定第一和第二相對壁，而所述腔體延伸到沿著所述船體的前部布置的所述船殼部分上的第一開口并且延伸到沿著所述船體的后部布置的所述船殼部分上的第二開口；以及通過將所述多個船體中的第一個船體的所述船殼部分上的所述第一開口連接到所述多個船體中的第二個船體的所述船殼部分上的第二開口，在多個腔體之中提供單個室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括在所述多個船體中的一 個船體的所述第一開口附近提供密封件以及在所述多個船體的另一個 船體的所述第二開口附近提供密封件，并且使所述密封件布置在所述 室的相對的端部以致大體上包圍所述室。
3. 根據(jù)權(quán)利耍求1所述的方法，還包括提供進(jìn)入一個腔體中的 氣態(tài)流體流并且允許所述流延伸通過所述腔體開口的一個或更多。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述氣態(tài)流的提供導(dǎo)致所述 腔體的兩個或更多內(nèi)的相對于所述船殼部分外側(cè)的大氣壓力的正空氣 壓力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中兩個或更多所述船體當(dāng)處于水平平衡時在沒有所述氣態(tài)流體流的情況下大致占據(jù)第一吃水深度，并且在所述兩個或更多船體的腔體內(nèi)存在所述正壓力的期間內(nèi)大致占據(jù)第二吃水深度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，對于給定平衡，兩個或更 多所述船體在沒有所述氣態(tài)流體流的情況下大致占據(jù)第一吃水深度， 并且在所述兩個或更多船體的腔體內(nèi)存在所述正壓力的期間內(nèi)大致占 據(jù)小于所述第一吃水深度的第二吃水深度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中與每個其它船體一起的每個 船體用作表面效應(yīng)船體，并且集體地，所有所述船體在相同的轉(zhuǎn)向和控制下可移動通過水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中每個船體通過繞軸線具有單一旋轉(zhuǎn)自由度的聯(lián)接器柔性連接到另一船體，并且允許所述船體的每 一個進(jìn)行俯仰變化和進(jìn)行繞每個相關(guān)聯(lián)的聯(lián)接器軸線的起伏擺動。
9. 一種操作以一前一后方式連接的一連串的三個或更多船體以便在水上行進(jìn)的方法，包括以下步驟允許每個所述船體在俯仰中撓曲 以與變化的波浪狀況的輪廓相符，而限制每個船體相對于鄰接船體的 側(cè)滾變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括限制每個船體相對于 鄰接船體的偏航變化。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過提供被限于一個旋轉(zhuǎn)自由度的機(jī)械聯(lián)接，限制每個船體相對于鄰接船體發(fā)生側(cè)滾或偏航 變化的能力。
12. —種形成艦船的方法，包括提供多個船體，每個船體具有限定腔體的船殼，當(dāng)所述船體漂浮時，所述腔體適于使空氣在所述船體的前部和后部之間移動；提供多個第一和第二連接部件，使得所述多個船體中的第一個船 體的第一部件可與所述多個船體中的第二個船體的第二部件連接。
13. —種用來連接到第二船體的船體，包括雙體船殼，所述雙體船殼包括第一和第二平行側(cè)部，所述第一和 第二平行側(cè)部從所述船體的前部延伸到所述船體的后部，并且當(dāng)所述 船體漂浮時限定腔體；所述船殼上方的甲板；沿著所述前部布置的第一連接部件和沿著所述后部布置的第二連 接部件，所述第二部件采用可連接設(shè)計，使得當(dāng)相似的第二部件形成 在另一船體上時，所述相似的第二部件能與所述第一部件連接以實現(xiàn) 所述兩個船體之間的連接；和沿著所述第一部件的密封件，所述密封件布置成當(dāng)形成在另一船 體上的所述相似的第二部件連接到所述第一部件時，維持所述腔體內(nèi) 的空氣壓力。
14. 一種具有前部和后部的船體，包括提供腔體的船殼，所述腔體在前部和后部之間延伸以便當(dāng)所述船 體漂浮時空氣從所述腔體中移動通過；以及沿著所述前部布置的第--連接部件和沿著所述后部布置的第二連 接部件，所述第二部件采用這樣的設(shè)計，使得當(dāng)相似的第二部件形成 在另一船體上時，所述相似的第二部件可與所述第一部件連接以實現(xiàn) 所述兩個船體之間的連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的船體，其中所述船殼為雙體設(shè)計，包 括沿所述船體的第一側(cè)部從所述前部延伸到所述后部的第一部分和 沿所述船體的第二側(cè)部從所述前部延伸到所述后部的第二部分，使得 所述第一和第二船殼部分以彼此平行的取向延伸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的船體，其中所述腔體沿著所述前部或 沿著所述后部敞開，使得在與根據(jù)權(quán)利要求30構(gòu)造的第二船體連接時，所述第一船體的所述腔體和所述第二船體的所述腔體形成連續(xù)的室。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的船體，其中所述第一部件構(gòu)造成當(dāng)所 述相似的第二部件連接到該第一部件上時提供繞第一軸線的單一旋轉(zhuǎn) 自由度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的船體，其中所述船殼包括第一和第二平行側(cè)部，每個側(cè)部從所述前部延伸到所述后部，并且所述第一軸線 在所述第一和第二平行側(cè)部之間延伸，使得所述船體相對于第二機(jī)構(gòu) 繞所述第一軸線的旋轉(zhuǎn)適應(yīng)船體俯仰變化。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的船體，其中可利用銷來連接所述第一 部件和所述相似的第二部件。
20. —種艦船，包括 動力系統(tǒng)；多個船體，每個船體當(dāng)在沒有所述動力系統(tǒng)的幫助下漂浮時能夠 占據(jù)第一吃水深度，并且在有所述動力系統(tǒng)的幫助下漂浮時能夠占據(jù) J 、于所述第 一 吃水深度的第二吃水深度；以及多個聯(lián)接機(jī)構(gòu)，每個聯(lián)接機(jī)構(gòu)可操作以將一個船體連接到另一個 船體，使得所述多個船體能形成單個組件，從而動力可在多個船體之 間傳遞，從而以一前一后方式使所述多個船體在水中移動通過。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的艦船，其中，聯(lián)接所述動力系統(tǒng)以向 所述多個船體提供舉升力和推進(jìn)力。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的艦船，其中所述動力系統(tǒng)的提供舉升 力的部分包括布置在一個船體上的動力設(shè)備，并且所述動力系統(tǒng)的提 供推進(jìn)力的另一部分布置在所述多個船體的第二個上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的艦船，其中每個船體包括每個限定腔體的至少兩個間隔開的船殼部分，當(dāng)所述船體漂浮時并且當(dāng)彼此連接 時，所述多個船體提供形成室的一系列互連的腔體。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的艦船，其中所述動力系統(tǒng)包括布置在一個船體上的至少一個動力設(shè)備，以推進(jìn)所述船體的多個并將空氣流 注入到所述一個船體的所述腔體內(nèi)，從而向所述船體的多個提供舉升 力。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的艦船，其中所述船體布置成一前一后 串聯(lián)，所述串聯(lián)中的所述船體的第一個包括前柔性密封件并且所述串 聯(lián)中的所述船體的最后一個包括后柔性密封件，所述密封件和每個船 體的所述間隔開的船殼部分的組合能夠在所述室內(nèi)提供加壓空氣。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的艦船，其中每個船體包括沿著所述船 體腔體限定相對壁的 一 對間隔開的船殼部分。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的艦船，其中每個船體上的每個船殼部 分形成允許船殼的前部連接到其它船體上的船殼的后部的聯(lián)接機(jī)構(gòu)的 一部分。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的艦船，其中船殼的前部和船殼的后部 構(gòu)造成利用銷彼此搭接且固定，以允許繞所述銷旋轉(zhuǎn)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的艦船，其中所述聯(lián)接機(jī)構(gòu)使得一個船 體上的船殼的前區(qū)域能夠直接鉸接到相鄰船體上的船殼的后區(qū)域。
30. —種配置多個船體以便以一前一后的方式運輸?shù)姆椒?，包?以受限的自由度將所述多個船體的第一個船體連接到所述多個船體的第二個船體，使得所述第一船體僅能繞單一旋轉(zhuǎn)軸線相對于所述 第二船體發(fā)生位移。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述多個船體的每個均包 括船殼，所述船殼沿所述船體的第一和第二側(cè)部并且在所述船體的前 部和后部之間延伸，并且其中所述連接步驟包括實現(xiàn)繞在正交于所述 第一和第二側(cè)部之間的中心線的方向上延伸的單一軸線旋轉(zhuǎn)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述船殼側(cè)部形成有一對平行雙體船殼。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括以下步驟將每個船體 放置在水中，使得所述船殼側(cè)部限定位于船體和水之間的腔體；并且 其中所述連接步驟將至少兩個腔體連接成一個較大的室。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述連接步驟形成適于使 每個船體的所述船殼相對于水上升的可加壓的室。
全文摘要
艦船以及相關(guān)的形成和操作方法。在示例性實施例中，艦船包括用于連接到第二船體的船體。該船體可包括雙體船殼，該雙體船殼包括第一和第二平行側(cè)部，第一和第二平行側(cè)部從船體的前部延伸到船體的后部并且當(dāng)船體漂浮時限定腔，以及甲板可形成在船殼上方。第一連接部件可沿著所述前部布置并且第二連接部件可沿著所述后部布置，第二部件為可連接設(shè)計，使得當(dāng)相似的第二部件形成在另一船體上時，相似的第二部件可與第一部件聯(lián)結(jié)以實現(xiàn)兩個船體之間的連接。密封件可沿著第一部件設(shè)置，布置成當(dāng)形成在另一船體上的相似的第二部件聯(lián)結(jié)到第一部件時維持腔內(nèi)的空氣壓力。
文檔編號B63B35/70GK101626949SQ200780045509
公開日2010年1月13日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者拉里·布拉德利·凱克 申請人:拉里·布拉德利·凱克