專利名稱：利用波浪能推進的船舶及一種穩(wěn)定的水上漂浮建筑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造船及海洋工程，也可用于環(huán)境保護、防波和波能利用等領(lǐng)域。
波浪歷來給航海家和船舶設(shè)計師造成麻煩，波浪使船舶搖擺顛簸，造成乘客眩暈，甚至可使船舶傾覆，釀成海難，波浪使航行中的船舶失速而油耗增加，波浪還使船舶產(chǎn)生很大的附加內(nèi)應(yīng)力，為保證船舶在波濤中具有足夠的強度，造船時必須使用更多的材料和資金。同時，現(xiàn)有船舶航行時都要興波，船舶因興波而產(chǎn)生的興波阻力隨船速的6次方增長，這是現(xiàn)有高速船能耗巨大而航速難于進一步提高的主要原因。高速船嚴重興波，還沖刷堤岸，對周圍船舶及水上建筑造成不利影響，也影響水域生態(tài)系統(tǒng)。因此，水運事業(yè)的進一步發(fā)展，急切盼望在大幅減低船舶的興波阻力，提高海船的耐波適航性，消減水面波浪和利用波浪能推動船舶等諸多課題取得技術(shù)突破。
本發(fā)明的目的在于為解決上述諸課題而創(chuàng)立一種新穎的船舶結(jié)構(gòu)，和現(xiàn)有船舶相比，既要有好得多的阻力性能--航行時自身的粘壓阻力和興波阻力都很小，又要在航行時能夠吸收水面的波浪能并將其轉(zhuǎn)化為推進船舶前進的動力，從而使利用波能推進的船舶具有實用的航速。本發(fā)明之船舶航行時由于其浸水面的“船水相對速度”很小，自身興波甚微，同時又可大幅減低波浪對船舶的不利影響，使所建之船舶在波濤中搖擺振動輕微，乘座舒適，耐波適航，并可進一步與利用風(fēng)能和利用太陽能相結(jié)合，制成綜合利用海上三大自然能源的高性能的海上綠色船舶，以利保護我們星球的海洋環(huán)境。本發(fā)明也可用于建造其他水上漂浮建筑，使所建水上結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并容易錨固，且建筑自身還能兼作消波發(fā)電裝置。譬如用于建造急流浮橋、海上機場、海上公路等，也可用作港灣的“漂浮防波堤”及“人工島”等。廣泛用于保護環(huán)境及經(jīng)濟開發(fā)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明之船舶設(shè)計成由具有通常船舶系統(tǒng)的承載客貨的船舶本體(1)和多個具有可轉(zhuǎn)動的浮具裝置(3)的浮具系統(tǒng)單元(2)所組成。每個單元(2)的可轉(zhuǎn)動的浮具裝置(3)的一部分浸入水中產(chǎn)生浮力，共同均衡地支承船舶本體(1)并使船舶本體(1)位于水面之上。浮具系統(tǒng)單元(2)由可轉(zhuǎn)動的浮具鏈帶總成(3)和支架結(jié)構(gòu)(4)構(gòu)成，浮具鏈帶(3)轉(zhuǎn)動時，可改變“船水相對速度”從而可改變船舶所遭受的水阻力(以上利用了本人專利發(fā)明“一種可消除水阻力的船舶”的成果。專利號97107602．2)其原理參見圖2，船舶水阻力R的數(shù)值可由公式R=CR1／2ρAVn確定，式中V為船水相對速度，設(shè)船舶在水中以速度V′向前航行，船舶本體(1)及與其相連的各浮具系統(tǒng)單元(2)的支架(4)亦以V′速向前運動，若此時浮具鏈帶(3)在動力鏈輪(13)的作用下做圖示之順時針方向轉(zhuǎn)動，就浮具鏈帶(3)的浸水部分而言，則是以V1的線速度相對于支架(4)(也即相對于船舶本體1)向船舶后方運動，由矢量合成法則可知此時決定水阻力的船舶浸水面與水的“船水相對速度”也即浮具鏈帶(3)之浸水部分與水的相對運動速度，其值為V′-V1，在此必須指出，V1是可由人為調(diào)控改變的，當V′-V1＞0時，即浮具鏈帶(3)轉(zhuǎn)動較慢，其浸水部分相對于水仍有向前的速度，此時船舶的水阻力減低，若V＇-V1=0，即浮具(3)的浸水部分與水相對靜止，此時船舶前進方向的水阻力完全消失。此時動力裝置只需克服船舶的空氣阻力和機械系統(tǒng)(包括轉(zhuǎn)動浮具系統(tǒng))的內(nèi)摩擦阻力就可使船舶保持V′速航行。若V′-V1＜0即浮具鏈帶(3)的轉(zhuǎn)速已加快，此時浮具鏈帶(3)的浸水部分相對于水的速度方向是向船后的，也即浮具(3)的浸水部分已在劃水推船前進。若此劃水推力等于V′航速時的空氣阻力，船舶亦可維持V′速勻速前航。所以本發(fā)明在消減船舶水阻力的同時，又可實現(xiàn)利用水阻力改變方向后推進船舶，由于水阻力通常要占船舶總阻力的百分之九十以上，所以本發(fā)明有超常的減阻效果，以上特點也為研制具有實用性的波能推進船舶建立了技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明的多個浮具系統(tǒng)單元(2)通過柔性連接裝置(5)連接并支承船舶本體(1)，柔性連接裝置可以由彈簧構(gòu)成，但最好是由氣缸活塞組件構(gòu)成的氣壓裝置或由波紋壁氣箱構(gòu)成的氣壓裝置，當然也可以由彈簧裝置和氣壓裝置混合構(gòu)成，柔性連接裝置(5)要能夠讓浮具系統(tǒng)單元(2)相對于船舶本體(1)作上下運動，可移動的距離(即行程)要與設(shè)計確定的波高相適應(yīng)。當浮具系統(tǒng)單元(2)處于波浪上時，隨著波峰波谷的周期變化，水對浮具的浮力和沖擊力的合力將發(fā)生周期性改變，由此引起浮具單元(2)隨著波峰波谷的周期變化而上下移動從而吸收波浪的能量，為了將此能量轉(zhuǎn)化為推進船舶的動力，本發(fā)明裝設(shè)了以棘輪齒條為主要件的機械轉(zhuǎn)換裝置和以空氣蝸輪發(fā)電機組和電動機為主要設(shè)備的電力轉(zhuǎn)換裝置。機械裝置可實現(xiàn)機械能直接轉(zhuǎn)換，環(huán)節(jié)少、效率高，而電力轉(zhuǎn)換則便于船舶總的能源的調(diào)配與綜合。二者配合使用則可收到高效和便利的雙重效果。在機械轉(zhuǎn)換裝置方面，可在浮具系統(tǒng)的動力輪軸上(也可另軸安裝)安裝單向轉(zhuǎn)動的棘輪齒輪(6)，而在船舶本體(1)上安裝與棘輪(6)相嚙合的齒條部件(7)，由于棘輪只能單向旋轉(zhuǎn)反向相對于軸空轉(zhuǎn)，當棘輪隨著浮具上下升降運動時，安裝于船舶本體(1)上的齒條就會通過棘輪給動力鏈輪輪軸一個單向的轉(zhuǎn)矩帶動鏈輪及浮具鏈帶裝置(3)轉(zhuǎn)動推船前進，在電力轉(zhuǎn)換裝置方面，由于本船舶的柔性連接裝置是氣壓裝置，為了使氣壓裝置的支承力比較穩(wěn)定，各柔性可伸縮的壓氣裝置的空腔是和儲氣室相連通的，如果在通道中間安裝空氣蝸輪發(fā)電機組，當氣缸或波紋氣箱伸長或縮短時，其間的氣體會因壓縮或膨脹而和儲氣室產(chǎn)生壓力差，造成氣體在管路沖流動，流動的氣體則可推動空氣蝸輪發(fā)電機組發(fā)電，通過蓄電池組及電力調(diào)配系統(tǒng)，即可驅(qū)動浮具系統(tǒng)單元(2)上安裝的電動機帶動動力鏈輪轉(zhuǎn)動驅(qū)使浮具鏈帶(3)劃水推船前進。
本發(fā)明的效果是明顯的，首先，本發(fā)明開創(chuàng)了利用波浪能推進船舶的先例。據(jù)統(tǒng)計，海洋上百分之七十以上的時間均有波浪，而船舶則是必須穿行其間的水上運輸工具，最宜利用波能、無論對節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)開發(fā)利用海洋，還是在開創(chuàng)新型船舶和建立新的船舶理論方面，其技術(shù)經(jīng)濟價值都是巨大的，第二、海洋船舶在波濤中的穩(wěn)定適航性，歷來是船舶界最關(guān)心也最難辦的事情之一，近數(shù)十年來，陸運和空運在速度和舒適性方面有很大發(fā)展，相比之下海運發(fā)展較慢，關(guān)鍵的制約因素有兩個，一是現(xiàn)有船舶的水阻力隨航速呈高次方增長，高速船能耗巨大且航速也難進一步提高，另一個重要因素則是船舶在海浪上劇烈地搖擺顛簸，適航性難于達到人們的要求。而本發(fā)明之船舶恰好能同時對這兩方面作出根本性的改善，《可消除水阻力的船舶》創(chuàng)立并采用了<相對運動速度轉(zhuǎn)換>消除水阻力原理，減阻效果是超常的，因之也超常節(jié)能，這為利用密度較小的自然能源推進船舶的實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)，可轉(zhuǎn)動的浮具裝置容易提供足夠的浮力支承力，又可兼作船舶的推進器和轉(zhuǎn)向操縱裝置，而將其制成多個浮具系統(tǒng)單元以柔性裝置與船舶本體相連，可以分散和減緩波浪對船舶本體的沖擊力，各浮具系統(tǒng)單元隨波起伏并不斷吸收和轉(zhuǎn)化波浪的能量，而船舶本體(1)則相對于整個海平面平穩(wěn)的航行，尤其是當柔性連接裝置為與儲氣室相連通的充氣結(jié)構(gòu)時。由于其內(nèi)部氣壓變化很小，浮具系統(tǒng)單元雖隨波起伏而對船舶本體的支承力卻變化很小，況且各浮具系統(tǒng)又總是處于波陣面不同的相位上運動，其各支承力的變化在時間上是隨機錯開的，而船舶本體卻集中了船舶絕大部分質(zhì)量，因此本發(fā)明之船舶受波濤影響而產(chǎn)生的加速度是較微小的，即船舶具有良好的搖擺穩(wěn)定性。由此帶來良好的舒適性。3、由于波浪起伏的作用力只作用在浮具系統(tǒng)單元(2)上并主要只引起浮具單元(2)的起伏運動，且其能量又不斷被浮具系統(tǒng)吸收轉(zhuǎn)化，即波濤的沖擊力不斷衰減，這不但使船舶的適航性好，其安全性也有提高，可以比現(xiàn)有船舶在波高更大的海域安全航行，浮具系統(tǒng)單元隨波起伏還可減低波濤對浮具系統(tǒng)自身的拍擊，使船舶的“洶濤阻力”優(yōu)于現(xiàn)有船舶。4、本發(fā)明是在本人發(fā)明《一種可消除水阻力的船舶》的基礎(chǔ)上，改變浮具系統(tǒng)單元的數(shù)量和加裝柔性連接支承裝置，雖然使船舶結(jié)構(gòu)在性能上產(chǎn)生了質(zhì)的交化，使船舶可以利用波能并減小波浪對船舶的不利影響，但并不增加如現(xiàn)有波能利用裝置的諸如殼體、氣室、浮體、蝸輪等大型構(gòu)件。因此相對造價增加有限，就其對船舶性能的提高而言，經(jīng)濟性是很好的。5、現(xiàn)有船舶航行時均會興波，由于興波阻力隨航速呈6次方增長，現(xiàn)有船舶高速化大型化之后將產(chǎn)生巨浪，不僅耗能巨大，巨浪還會沖刷堤岸，影響其他船舶航行并對港口設(shè)施帶來不利影響，而利用波能推進的船舶卻正好相反。航行中由于其船水相對速度很小，自身興波甚微，浮具系統(tǒng)不斷吸收波浪的能量即是不斷使水面波浪衰減，其總效應(yīng)不是興波而是使水面波幅消減趨于平靜。這對船舶漸多的港口無疑是有利的。6、本發(fā)明之船舶本體位于水面之上，只有空氣阻力，避開了現(xiàn)有船舶設(shè)計建造中復(fù)雜的水下“船體型線”問題，工藝性較好。船舶本體可以做得足夠?qū)挻?，使其可覆蓋較大的水面以獲取較多的波能，船舶的總布置也很寬敞。船底水面的波能被吸收利用一部分后波幅將減小，但由于波能是隨波形的移動而傳播的，船外水域的波能會隨波形的移動而源源傳來。同時船舶自身也在航行中不斷進入新的有波水域，故利用波能的船舶只要處在有波海域，是不慮波能缺乏的，本發(fā)明之船舶錨泊時還可利用波能發(fā)電，作為生活能源或儲存起來作推進用，同時還可起港灣消波作用。7、本發(fā)明之船舶，很便于利用風(fēng)能和太陽能。將海洋上三大自然能源--波浪能，風(fēng)能和太陽能有效地綜合利用在《可消除水阻力的船舶》上，應(yīng)能建造成無污染、無噪音、平穩(wěn)舒適又高速的純粹利用自然力推進的海上綠色船舶，本發(fā)明無疑為人類持續(xù)利用海洋帶來一線光明。8、本發(fā)明也可用于建造其他漂浮建筑。由于其水阻力小，穩(wěn)定性好，在波濤中搖擺輕微且易于錨固，只要將船舶本體根據(jù)用途不同加以改裝，可用于建造急流浮橋、海上機場、海上公路、人工島及“漂浮防波堤”等，其建筑本身還兼有消波和發(fā)電的功能，可廣泛用于多種經(jīng)濟開發(fā)和科學(xué)考查活動中。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述

圖1是本發(fā)明的一個實施方案的總布置示意圖，可見船舶本體(1)由16個浮具系統(tǒng)單元(2)所支承，下圖為全船的氣壓系統(tǒng)分區(qū)布置示意圖。可見全船的氣壓系統(tǒng)由四個艙區(qū)互不直接連通的子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)的各氣壓裝置和儲氣室是互相連通的。
圖2是具有可轉(zhuǎn)動的浮具鏈帶的浮具系統(tǒng)單元2及其與船舶本體1通過柔性連接裝置5(本實施例為波紋氣箱裝置)相連接的結(jié)構(gòu)布置示意圖。
參見附圖1，具有通常的船舶系統(tǒng)(如導(dǎo)航、操縱、消防、備用動力系統(tǒng)等)的承載客貨的船舶本體1由多個浮具系統(tǒng)單元2所支承，本實施例實用于大中型海船，共用16個浮具系統(tǒng)單元。船舶本體1位于水面之上，其底面離水平面一般應(yīng)大于設(shè)計波高的一半?？赊D(zhuǎn)動的浮具系統(tǒng)2可以是滾輪結(jié)構(gòu)，也可以是浮具鏈帶結(jié)構(gòu)，本實施例為浮具鏈帶結(jié)構(gòu)，參見附圖2，用泡沫塑料、復(fù)合材料或輕合金等制成若干個長方體形狀的浮具節(jié)塊8，用絞鏈9將其連接成環(huán)狀浮具鏈帶總成3，浮具節(jié)塊8上安裝有齒條部件10和滾輪部件11，鏈帶總成3縱向包繞在支架大梁4的外表面，支架大梁4外表面安裝有環(huán)狀導(dǎo)軌12，導(dǎo)軌的數(shù)量和間距應(yīng)與浮具節(jié)塊8上的滾輪部件11相對應(yīng)，以使節(jié)塊8受力均勻并能在運轉(zhuǎn)中保持穩(wěn)定為原則，大梁4的兩端安裝有鏈輪13，其中一端安裝有張緊裝置14，鏈輪的輪齒與浮具節(jié)塊上齒座部件10的齒條相嚙合，鏈輪轉(zhuǎn)動則會帶動浮具鏈帶總成3環(huán)繞大梁4的外表面轉(zhuǎn)動，而浮具節(jié)塊上的滾輪部件11的滾輪則在導(dǎo)軌12上滾動，浮具鏈帶3位于大梁4下方的浮具節(jié)塊浸入水中產(chǎn)生浮力支承浮具系統(tǒng)單元2自身并通過柔性連接裝置5支承船舶本體1，本實施例的柔性連接裝置是由可伸縮的波紋側(cè)壁構(gòu)成的波紋氣箱15，波紋氣箱的上座16可用金屬材料制造并連接在船舶本體1上，波紋氣箱的下座17上安裝有鏈輪軸18的軸承座19，波紋氣箱的波紋板可用增強的忍性塑料或橡膠制造，波紋板折疊轉(zhuǎn)角部分可安裝金屬框條以保證其強度和耐久性，使其能承受一定的內(nèi)部氣壓而正常工作，上座16上開有足夠過氣截面的通氣口20，以使波紋氣箱15內(nèi)的空氣與船舶蓄氣子系統(tǒng)21內(nèi)的空氣可連通對流，參見圖1的下圖，蓄氣裝置主要由氣室22和管邊23等構(gòu)成，整個船舶的蓄氣裝置分為前左舷、前右舷、后左舷、后右舷四個互不直接連通的子系統(tǒng)21，由一個高壓氣室24通過4個調(diào)壓減壓伐25分別給4個蓄氣子系統(tǒng)補充供氣，調(diào)節(jié)各減壓伐25則可分別調(diào)整四個艙區(qū)的氣壓，從而調(diào)整四個艙區(qū)的浮具系統(tǒng)單元2的支承力，可以使船舶在裝載不平衡時船舶本體1的縱橫傾得以消除，使船舶本體總是處于水平狀態(tài)。這一點也是本發(fā)明之船舶優(yōu)于現(xiàn)有船舶的地方。船舶由于裝載不同，每個浮具系統(tǒng)單元2的吃水亦會相應(yīng)變化，由此會帶來各柔性氣箱對船舶支承力的變化，調(diào)節(jié)儲氣裝置的內(nèi)部氣壓，可以使波紋氣箱保持在設(shè)計行程的中點向上下運動，高壓氣室24的空氣由電動26帶動空壓機27經(jīng)單向伐28和過濾裝置29供氣，各儲氣子系統(tǒng)還裝有通大氣的安全調(diào)壓排氣伐40，以保證系統(tǒng)氣壓不超過調(diào)定值。各個蓄氣子系統(tǒng)21和該區(qū)域的波紋氣箱是連通的，本實施例考慮到用于制造大中型海船，全船16個浮具系統(tǒng)單元共分4個片區(qū)，每個蓄氣子系統(tǒng)與16只波紋氣箱連通，子蓄氣系統(tǒng)的總?cè)莘e由16只波紋氣箱的容積和各蓄氣室及管道的容積構(gòu)成，顯然其總?cè)莘e比每只波紋氣箱的容積大得多，溫度不變時，氣體的內(nèi)部壓力與其體積成反比，當每只氣箱伸縮運動時，其容積的變化所能引起整個蓄氣子系統(tǒng)容積變化的百分率很小，也就是說本實施例的這種柔性支承結(jié)構(gòu)在波濤中仍然對船舶保持大致恒定的支承力。在浮具系統(tǒng)單元隨波升降的時侯，棘輪副裝置的齒條也會給船舶本體一個作用力，同時氣箱內(nèi)空氣在進出流動的時候，由于管道和空氣蝸輪的阻尼作用，會引起氣箱內(nèi)的氣壓變化也會影響到對船舶本體1的支承力的變化，但這種作用力變化較小，比起波濤對常規(guī)船舶的拍擊作用來，也算是柔和的力，由于各個浮具系統(tǒng)單元總是處在波陣面不同的相位上上下運動，對船舶本體1的支承力的變化，在時間上是隨機錯開的，而船舶本體1又集中了船舶的大部分質(zhì)量，產(chǎn)生的垂向加速度很微小，所以具有很好的穩(wěn)定適航性。本實施例采用鏈式浮具結(jié)構(gòu)，整個浮具單元2具有一定長度，其各部分在波浪上的相位也不同，而海浪又多為不規(guī)則波，浮具各處所受水壓力不同，但其合力的作用效果，是引起浮具系統(tǒng)單元2產(chǎn)生垂向的升降運動，及縱向和橫向的搖擺運動，本實施例的每套浮具系統(tǒng)2、采用每端兩個波紋氣箱(共4個)連接支承船舶本體1，為了限制浮具系統(tǒng)單元2的橫搖，在浮具系統(tǒng)單元2的后端(圖2之左端)的兩個波紋氣箱的下座17上各安裝一個導(dǎo)向滑塊30，滑塊30通過鉸連31與氣箱下座17連接，在和船舶本體1固定連接的氣箱上座16上垂向安裝導(dǎo)柱32，滑塊30只能沿導(dǎo)柱32作上下往復(fù)運動。浮具系統(tǒng)單元2在產(chǎn)生縱搖時，其中軸線要發(fā)生傾斜變化，這將引起系統(tǒng)兩端與波紋氣箱連接的前后鏈輪軸18之間的水平距離發(fā)生變化，為此將前端兩個波紋氣箱的上座16與船舶本體1用活動滾子支座33連接，以便當浮具系統(tǒng)單元2縱搖時可水平伸縮調(diào)節(jié)，這樣浮具系統(tǒng)單元2只能作垂向移動和縱搖運動，而波紋氣箱則只能相對于船舶本體作上下伸縮運動。浮具系統(tǒng)單元2作升降運動的能量來自波浪，為了推進船舶，還須將系統(tǒng)2的能量進行轉(zhuǎn)化，本實施例同時裝設(shè)了機械的和電力的兩套轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在機械系統(tǒng)方面采用的是棘輪齒條系統(tǒng)(參見圖2)，在浮具系統(tǒng)單元2的鏈輪軸18上安裝棘輪6，棘輪6順時針方向轉(zhuǎn)動時將帶動鏈輪軸18轉(zhuǎn)動，而棘輪6反時針方向轉(zhuǎn)動時則相對于鏈輪軸18空轉(zhuǎn)，在和船舶本體1相連接的波紋氣箱上座16上垂向安裝齒條7，齒條和棘輪外齒嚙合、當浮具系統(tǒng)2帶著鏈輪軸18和棘輪6隨著波峰到來作上行運動時，圖示之棘輪右邊的齒條則給鏈輪軸18一個順時針方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，如果安裝雙列同向旋轉(zhuǎn)的棘艙，而將另一齒條裝于圖示之棘輪左方與另一棘輪嚙合，則會在浮具系統(tǒng)下行程時產(chǎn)生順時針方向轉(zhuǎn)矩，推動鏈輪軸18轉(zhuǎn)動，鏈輪13則帶動浮具鏈帶總成3作順時針方向轉(zhuǎn)動，而浮具鏈帶總成3的下部浸水浮具節(jié)塊則劃水產(chǎn)生推力推進船舶前進。齒條7可做成以平行四邊形機構(gòu)與座架相連，可在機械或電磁力的作用下隨時與棘輪6保持嚙合或脫開，這樣可控制各浮具鏈帶的轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)船舶的操縱，當然也可用舵系統(tǒng)操縱船舶。為了使波能推進的船舶有更好的性能，本實施例同時安裝了波能發(fā)電--電力推進系統(tǒng)，這樣便于與風(fēng)能和太陽能的綜合利用相結(jié)合，也便于和船舶使用備用發(fā)電機組推進相結(jié)合。本實施例為氣壓柔性裝置，可以在每個波紋氣箱的通氣管道上安裝一臺小型空氣蝸輪發(fā)電機組，參見圖2。BB剖視圖是安裝示意圖，蝸輪發(fā)電機組34安裝在波紋氣箱的上支座16內(nèi)，采用圖示之單向伐系統(tǒng)35，可使無論波紋氣箱是進氣行程或排氣行程，發(fā)電機組34的轉(zhuǎn)向不變。各發(fā)電機組通過蓄電池和配電控制電路向推進船舶的電動機供電，本實施例的每一個浮具系統(tǒng)單元2上安裝有一臺推進電動機36，電動機通過離合器37，變速器38，鏈傳動裝置39，帶動鏈輪軸18轉(zhuǎn)動從而帶動可轉(zhuǎn)動的浮具鏈帶3轉(zhuǎn)動推進船舶。設(shè)兩套波能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使用極方便，當船舶在波能豐富的海域航行時，可用機械棘輪裝置直接推進船舶，這樣波能的利用效率較高，而當綜合利用風(fēng)能、太陽能發(fā)電推動船舶或啟動備用發(fā)電機組時，則可脫開棘輪齒條裝置而使用電動機推進船舶。電動推進的船舶操縱性能也較好。
本實施例之船舶只須對其船舶本體1的形狀和結(jié)構(gòu)加以改裝，便可用于多種水上建筑和海洋工程，例如將船舶本體1制成長形并將浮具系統(tǒng)單元2橫向安裝，便可用作急流浮橋，因其水阻力小，抗浪性能好，很便于搭建和錨固，不易被急流沖毀。由于本發(fā)明在波濤中可平穩(wěn)漂浮，在海流中水阻力小，而自身又可消波發(fā)電，因此可用來建造海上公路、海上機場及漂浮防波堤等，也可用于建造供人居住或作其它經(jīng)濟開發(fā)目的使用的人工島，作上述使用時可不安裝棘輪和電動機推進裝置。
權(quán)利要求
1.一種船舶，具有包括通常的船舶系統(tǒng)的承載客貨的船舶本體(1)其特征在于船舶本體(1)由多個具有可轉(zhuǎn)動浮具裝置的浮具系統(tǒng)單元(2)所支承，每個浮具系統(tǒng)單元(2)的可轉(zhuǎn)動浮具裝置(3)的下部浸入水中產(chǎn)生浮力以支承系統(tǒng)單元(2)及船舶本體(1)，使船舶本體(1)位于水面之上。浮具裝置(3)轉(zhuǎn)動時可以改變其浸水面與水的相對運動速度。浮具單元(2)用可上下伸縮的柔性裝置(5)和船舶本體(1)相連接并可隨波峰波谷的變化相對于船舶本體(1)作上下往復(fù)運動，浮具系統(tǒng)單元(2)上安裝有機械的和電轉(zhuǎn)換的裝置，可將其上下移動運動換變成可轉(zhuǎn)動的浮具裝置(3)的轉(zhuǎn)動，浮具裝置(3)的浸水部分則劃水推動船舶前進。
2.如權(quán)利要求一所述的船舶，其特征在于所述的柔性連接裝置(5)是和儲氣系統(tǒng)(21)相連通的充氣結(jié)構(gòu)，可以由氣缸、活塞、連桿組件構(gòu)成，也可以由可伸縮的波紋箱壁制成的波紋氣箱構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求一所述的船舶，其特征在于所述的柔性連接裝置(5)由彈簧裝置構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求一所述的船舶，其特征在于其浮具系統(tǒng)單元(2)上推動浮具鏈帶(3)轉(zhuǎn)動的機械轉(zhuǎn)換裝置，由棘輪和齒條裝置組成。
5.如權(quán)利要求一所述的船舶，其特征在于其浮具系統(tǒng)單元(2)上安裝的推動浮具鏈帶轉(zhuǎn)動的電轉(zhuǎn)換裝置，由空氣蝸輪發(fā)電機組、控制電路、電動機、離合器、變速器和鏈傳動裝置所組成。
6.如權(quán)利要求一所述的船舶及由權(quán)利要求二所述的儲氣裝置系統(tǒng)，其特征在于全船的儲氣系統(tǒng)由前左舷、前右舷、后左舷、后右舷對稱布置的子系統(tǒng)(21)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)分別與該區(qū)域布置的柔性充氣(氣缸或波紋氣箱)裝置連通而各個子系統(tǒng)之間互不連通。儲氣子系統(tǒng)由高壓氣室(24)通過減壓伐(25)補充供氣以調(diào)節(jié)內(nèi)部氣壓，同時配有通大氣的調(diào)壓安全伐(40)以保證內(nèi)壓不超過規(guī)定數(shù)值。
7.如權(quán)利要求一所述的船舶，其特征在于作為承載客貨的船舶本體(1)，也可以根據(jù)不同的用途制成不同的形狀，成為不同用途的水上建筑，用于急流浮橋、漂浮防波堤、海上公路、海上機場和人工島等，作以上使用時，可不設(shè)棘輪機構(gòu)和推進電動機。浮具系統(tǒng)單元(2)只起減阻、消波、發(fā)電和使系統(tǒng)穩(wěn)定漂浮的作用。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)立一種新穎結(jié)構(gòu)的船舶,可吸收波浪的能量作為推進船舶的動力。同時,該船舶具有良好的耐波適航性,乘座舒適,并可消除前進方向的水阻力,自身的總阻力很小,可制成純利用天然能源的綠色海洋船舶。本發(fā)明也可用于建造其他水上漂浮建筑,由于其水阻力小,穩(wěn)定性好,波濤中搖擺輕微,可用于制造急流浮橋、海上機場、海上公路、人工島及漂浮防波堤等,其建筑自身兼有消減海面波浪及發(fā)電的功能。
文檔編號B63H19/02GK1280936SQ99110560
公開日2001年1月24日 申請日期1999年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月17日
發(fā)明者周德群 申請人:周德群