專利名稱：約束管船原理的制作方法
發(fā)明所屬的技術領域和主要應用領域發(fā)明屬于船舶技術，更具體地說是屬于克服興波阻力提高排水船航速和提高高速排水船有效功率及降低排水船造價的技術。
對相同發(fā)明的描述已有的排水船，都是尾部動力推船前進，船速受興波阻力影響，達到一定速度，就受興波阻力呈高次方增長制約無法提高。
約束管船克服了上述缺點，其中船頭水被約束管約束住，通過水泵或其它設備把水向后方或側后方排出，同時形成推力;克服了興波阻力對提高排水船航速的限制。
申請人所選原型的措施已知的排水船在克服興波阻力上，如在船頭設置球形鼻，在減小興波阻力，提高有效功率上，都起了一定的作用，但它們都不能克服航速達到一定速度后，受興波阻力呈高次方增長影響無法提高。原型的批判現(xiàn)有排水船在達到一定航速下，興波阻力就呈高次方增長，制約了航速的增長。受航速影響，船型的寬度和深度受到限制，造船的用材多、造價高。
發(fā)明目的在于消除上述缺點，即克服興波阻力，提高排水船航速和降低造船造價，提高高速排水船的有效功率。
發(fā)明實質及其對原型的區(qū)別性特征達到上述目的方法是在船頭吃水線以下設一約束管，把船頭水約束住，由水泵或其它設備向后方或側后方排出，同時形成推力，克服興波阻力。船速由約束管吞水速度決定，船型系數(shù)可盡量趨大，可增加船型的寬度和深度，減少造船用材，降低造船造價。與已知排水船的區(qū)別性特征在于，已知排水船航速的提高受興波阻力呈高次方增長的限制。約束管船克服了興波阻力，可大量提高航速。
圖表清單共四頁，十三幅圖。
具體完成方法約束管船船頭設計成，見圖一、圖二，吃水線(見圖一、1)以下為一約束管，把船頭水約束住，約束管入水口(見圖一、2)兩側壁可與船舷持平(參見后例平底船)，也可比船舷突出(見后例尖底船)突出部分與船舷平行。約束管入水口管底可與船底持平，也可低于船底，但不得高于船底和小于船兩舷寬。約束管入水口處外側管壁(見圖三、1)至內管壁(見圖三、2)為內傾。船舷吃水線以下為平板至接近船尾處，以防止形成興波阻力。約束管船的高速性，風阻力所消耗的功率將增加，船頭吃水線以上和船體上層建筑設計成為減小風阻力所消耗的功率的形狀為準，如流線型，船體尾部設計成以減小渦流阻力為佳的形狀，如流線形，以減小渦流阻力。船頭約束水由水泵或其它設備向后方(見圖五、4)或側后方排出(見圖一、5圖六、3)。排水泵在現(xiàn)有水泵中以離心泵最為合適，也可使用其它水泵和設備把約束管內水向后方或側后方排出。船頭水從約束管入水口延約束管進入離心式水泵入水口，約束管平緩變化成與水泵入水口面相等的園型，以減小渦流損失。如約束管呈梯形縮小至與水泵入水口面積接近處時變化成與水泵入水口面積相等的橢園形，再由橢園形變化成園形。約束管入水口為正方形，直接變化成園形。由水泵把約束水向后方或側后方排出，同時形成向前的推力。船頭約束水的排水的排水泵，可為一個泵，也可為幾個泵。根據(jù)水泵的數(shù)量和進水方式，決定把約束管分成幾個，幾個水泵的，根據(jù)各水泵的排水量，決定各約束管入水口面積。把船頭約束管分隔成幾個分束管，分隔板入水口處，由中間向各分約束管內傾(見圖四，1至2)。船體向前的動力推力，構成約束管內水的壓力。船體向前推力的動力，可由船頭排水泵排水同時形成的推力單推進。同時形成的推力構成的約束管內水的壓力，能減小水泵所消耗的功率。也可由船頭動力推力和船尾動力(見圖一、3)推力雙驅動推進。雙驅動約束管船尾部動力機推力作用點好，推力大，能更好地減小船頭動力水泵高速運轉所消耗的功率。更適合于高速約束管船。船頭動力單推進比雙驅動機械設備少，減少了機械設備的復雜性。實際造船和航行應用中，可根據(jù)航速、有效功率的利用率，動力設備的復雜程度等決定為單推進或雙推進。約束管內水為有壓力、有速度的水，進入水泵的水是有壓力、有速度的水，這樣可加大水泵的入水口面積。使有壓力有速度的水在水泵離心力的作用下仍能全部排出，增加了水泵的排水量。約束管船航速由約束管入水口吞水速度決定，已克服興波阻力影響，及有效功率的提高，為提高排水船的航速提供了極廣擴的前景。船型的寬度與深度不在影響航速，可使船型系數(shù)盡量趨大，可大量增加船型的寬度與深度，增加排水量和載重量。減少造船用材。降低造船造價。約束管船的高速性，露天行人甲板前部和兩側要設有擋風圍墻，以使人能在甲板上活動，在航速達到設有擋風圍墻人不能在甲板上活動時，甲板上部設計成封閑狀態(tài)。約束管船的高速性，會有很大的風能可以利用，在船體上部設置風力機(見圖一、4)帶動發(fā)電機發(fā)電，以節(jié)約能源消耗。風力機如水平軸型螺旋漿式風力機，見《小型風力機設計》機械工業(yè)出版社86年12月版第37頁。對水泵體全部在船體內的水泵，在約束管末端和水泵出水管上設置閘門，使約束管船在航行中水泵發(fā)生意外事故，維修水泵時船體內不進水或進很少的水。造船用材可根據(jù)船舶尺度和航速，參照原船舶建造規(guī)范，可使用鋼材，如各種級別的碳素鋼、合金鋼、其它各種金屬和合金屬、玻璃鋼、木材等。它的用材是復雜的，作為適于重載的排水船，它的用材不受材料厚度和重量的限制。
船頭約束管和水泵位置的設計有多種形式，如平底船，1、見圖五，水泵(圖五、2)為一個立式離心泵，水泵低于船底，約束管入水口(圖五、1)管底低于船底與水泵殼底殼持平。水泵殼底與入水口底之間用板連接持平。兩側用板封住(見圖五、3)，變化要平緩，以減小渦流阻力。水直接向后排出(見圖五、4)，推力作用點好。2、見圖六，船頭約束水由船頭兩臥式單側進水的離心泵(見圖六、2)同時向側后方排出，約束管(見圖六、1)入水口從中間(圖六、6)平均分開(參見圖七)處向各自的約束管內傾，參見圖四。約束管平緩變化成與水泵入水口面相等的園形，以減小渦流損失。水延約束管進入水泵，水泵把水排出，見圖六、3，同時形成推力，水泵和船舷(見圖六、4)的夾角(見圖六、5)要盡可能小，使水泵排水時形成的推力作用點好。3、見圖八，船頭約束管內水由船頭兩臥式雙側進水的離心泵同時向側后方排出，其它設計原理與2相同。4、見圖九，船頭約束管內水由船頭一個雙側進水的臥式離心泵向側后方排出，其它設計原理與2相同。5、見圖十，船頭約束管內水由船頭一立式單側進水的離心泵向側后方排出，約束管入水口底與船底持平，水泵底殼與船底持平，其它設計原理與2相同。
6、為1和2設置方式的組合。7、為1和3設置方式的組合。8、為2和4設置方式的組合。9、為3和4設置方式的組合。10、為2和5設置方式的組合。11、為3和5設置方式的組合。它們的排水量大，適于約束管船中的高速船。
如尖底船，12、見圖十一，參見4及圖九，船頭約束管內水由一臥式雙側進水的離心泵(見圖十一，1)向側后方排出，約束管入水口兩側壁與船舷(見圖十一、2)平行持平。其它設計原理與4相同。13、見圖十二、參見2及圖六，船頭約束管內水由兩個臥式單側進水的離心泵(見圖十二、1)向側后方排出，約束管入水口兩側壁與船舷(見圖十二、2)平行持平。其它設計原理與2相同。14、見圖十三，船頭約束管內水由兩個臥式單側進水的離心泵(見圖十三、1)向后方排出，約束管入水口兩側壁寬于船舷(見圖十三、2)，與水泵外殼平行持平。其它設計原理與1相同。
15、為12和13設置方式的組合。16、為12和14設置方式的組合。它們的排水量大，適于約束管船中的高速船。
以上論述是為了更充分地說明約束管船的基本原理，還可根據(jù)約束管船的基本原理設計其它約束管和水泵的設置方式?？筛鶕?jù)約束管船的基本原理，根據(jù)造船和航運中的不同要求選擇以上約束管和水泵的設置方式和其它設置方式。
另，改裝約束管船，可根據(jù)約束管船基本原理和約束管、水泵的十六種設置方式，及根據(jù)約束管船基本原理設計的約束管和水泵的其它設置方式，改裝現(xiàn)有排水船。把船頭水用管約束住，由水泵或其他設備向后方或側后方排出，克服興波阻力。約束管入水口兩側壁可與船頭最寬處船舷平行持平，也可比船頭最寬處船舷突出，突出部分與船頭最寬處船舷平行。約束管入水口底可與船底持平，也可低于船底，但不得高于船底和小于船頭最寬處船兩舷寬。約束管入水口底和兩側壁平行持平的，用板平行持平(外部)連接。這樣可提高現(xiàn)有排水船的航速，提高有效功率，有關部位相應加強板的強度。中橫剖面吃水線以下部分寬于船頭吃水線以下最寬處的，仍會產(chǎn)生一定的興波阻力。影響航速的進一步提高。約束管入水口管底和兩側壁也是可與中橫剖面吃水線以下部分平行持平或寬于低于中橫剖面吃水線以下部分，用板平行連接。防止形成興波阻力。約束管入水口管和兩側壁也可與船頭吃水線以下最寬處與中橫剖面吃水線以下部分之間某一處平行持平，或寬于低于這一處，這一處與約束管入水口用板平行連接。船體縱向平橫可通過水壓載等方法解決。其它設計原理與約束管船一樣。實際改裝中可根據(jù)實際需要和改裝成本決定改裝的方式。技術經(jīng)濟效果或其他效果船頭約束管的排水泵在現(xiàn)有水泵中以離心泵最為合適，離心泵與其它種類的泵相比，它具有構造簡單、不受轉數(shù)的限制、不易磨損、運行平穩(wěn)、噪音小，出水均勻、調節(jié)方便、效率高等優(yōu)點，見《水泵技術問答》，水利電力出版社，一九七九年八月版第1頁至第2頁。水泵排水同時形成的推力構成約束管內水的壓力。約束管內水是有壓力有速度的水，這樣可加大離心泵的入水口，在離心泵的離心力的作用下仍能全部排出，增大水泵的排水量。泵的轉數(shù)決定泵的大小，可根據(jù)航速設計水泵的大小和轉速。船頭水泵排水同時克服了興波阻力，形成的推力，提高了有效功率。船速由約束管吞水速度決定，航速不在受船寬和船深限制，可大量增加船型的寬度和深度，并使船型系數(shù)盡量趨大，減少造船用材，降低造船造價。約束管船的高速性，可在船體上部設置風力機，利用巨大的風能帶動發(fā)電機發(fā)電，以節(jié)約能源消耗。約束管船用的動力機以轉速快、重量輕的為佳，如燃氣輪機、電動機等。
說明書勘誤表頁行補正前補正后27平緩變化成與水泵入水口平緩變化成與水泵入水口面面相等的園型，積相等的園型，213把船頭約束管分隔成幾個把船頭約束管分隔成幾個分分束管，分約束管，分217也可由船頭動力推力和船也可由船頭動力推力和船尾尾動力見動力(見218(圖一、3)推力雙驅動圖一、3)推力雙驅動推推進。進。
315約束管入水口(約束管(圖五、1)316圖五、1)管底低于船底入水口管底低于船底與水泵與水泵殼底殼持平殼底殼持平321參見圖七)處向各自的約參見圖七)處的分隔板向各束管內傾，自的約束管內傾，322泵入水口面相等的園形泵入水口面積相等的園形，323水泵和船舷(見圖六、4)水泵及出水管和船舷(見圖的六、4)的43臥式雙側進水的離心泵臥式雙側進水的離心泵(見(見圖十一、1)向后方圖十一、1)向側后方排出，排出，46泵(見圖十二、1)向側泵(見圖十二、1)向側后方排出，方排出，48(見圖十三、1)向側后(見圖十三、1)向后方排方排出，出，417另。改裝約束管船，另。改裝約束管船頁行補正前補正后420水船。把船頭水用管約束水船。把船頭水用約束管約住，束住，429用板平行連接。防止形成用板平行連接。也可用質輕興波阻力。約束管入水口價廉的材料填充，如木材、管塑料等。防止形成興波阻力。
約束管入水口管底432連接。船體縱向平橫可通連接。也可用質輕價廉的過水壓載等方法解決。材料填充，如木材、塑料等。船體縱向平橫可通過水壓載等方法解決。
514機等。機、柴油機等。
權利要求
1.一種通過船頭吃水線以下設置約束管把船頭水約束住，由離心式水泵或其它設備把約束管內水向后方或側后方排出，同時形成向前推力的方法，克服了排水船航行中興波阻力對航速的影響。突破了原排水船達到一定航速興波阻力呈多次方增長的限制?？墒辜s束管船成為一種高速水上運輸工具。本發(fā)明的特征在于航速由約束管吞水速度決定。
2.按權利要求1所述，船頭約束管內水排出同時形成向前的推力，在克服興波阻力的過程中同時形成推力，提高了高速排水船的有效功率。
3.按權利要求1所述，約束管船航速由約束管吞水速度決定，船型系數(shù)可盡量趨大，可大量增加船型的寬度與深度，減少造船用材，降低造船造價。
4.按權利要求1所述，約束管成為一種高速水上運輸工具。可利用高速產(chǎn)生的巨大風能，在船體上部設置風力機帶動發(fā)電機發(fā)電，節(jié)約能源消耗。
5.按權利要求1所述約束管船基本原理改裝現(xiàn)有排水船。提高現(xiàn)有排水船航速。
全文摘要
約束管船屬于排水船舶技術領域。需用高速的離心式水泵或其它高速排水設備。在排水船船頭吃水線以下設置約束管，把船頭水約束住，由離心式水泵或其它設備把約束管內水向后方或側后方排出，同時形成推力。克服了興波阻力對提高排水船航速的制約，可大量提高排水船的航度。航速由約束管吞水速度決定，可大量增加船寬和船高，減少造船用材及造價。另可根據(jù)約束管船基本原理改裝現(xiàn)有排水船，提高航速。
文檔編號B63H11/04GK1041571SQ89102978
公開日1990年4月25日 申請日期1989年4月12日 優(yōu)先權日1989年4月12日
發(fā)明者王秉琨 申請人:王秉琨