[发明专利]吞浪充气飞船

说明书

本发明涉及一种水上航行的充气飞船，特别是一种大吨位、浅吃水、不掀波浪的自动充气飞船。

目前水上运输已向“蓝色高速路”方向发展，各种结构形式的高速船应运而生，但现有的非排水型船，如气垫船、冲翼船、滑行艇、水翼艇等，造价高、能耗高、波浪大、运输量小；而排水型船，如双体船、小水线面船、单体瘦长型消波船，虽载重量比非排水型船大，但造价、能耗仍高。由马正发明的《充气飞船》(专利号91105933.4)，采用充气推进取代传统船舶推进，使充气功率和推进功率合二为一，虽快速节能，但尾流能量回收问题仍未解决，且飞船首部为破浪前进，兴波阻力仍较大。

本发明的目的是针对上述高速船所存在的问题，旨在设计一种大吨位、浅吃水肥大型、自动充气、无浪安全的高速客货充气飞船。

本发明目的的实现方式为，吞浪充气飞船，包括由船底2、推进器、舵8、原动机9、操作系统10、机仓、驾驶室13、客仓16、货仓17、游步甲板18组成的双体船体，以及气室5。双体船体的两侧壁1、船底2、船底断级3、压浪尾4组成水下气室5。舵8、操作系统10、主机仓11位于船首，主机仓内的原动机通过Z形传动机构带动置于水下气室5前方的复合推进器6、复合推进器前方为吞浪口7。

下面参照附图详述本发明。

图1  本发明结构示意图

图2  本发明结构仰视图

图3  本发明中横结构剖面图

图4  复合推进器结构示意图

图5  导向隔栅结构侧视图

图6、7整流充气叶片结构侧视图、俯视图

根据喷射泵原理，高压工作流体在特定的条件下可形成低压以吸入引射流体(包括气体和液体。根据兴波理论，双体船在高速航行时，船首两个片体间会形成一个高压区，产生较大的兴波阻力。本发明为此特设计有主机仓11、副机仓12。舵8操作系统10、装有原动机9的主机仓位于船首，由原动机带动的复合推进器置于船首吞浪口7后面。副机仓12、清水仓15则位于船尾(见图1、2、3)。由于原动机等置于船首，为保持船体的平衡，在船尾压浪尾4后部除副机仓、清水仓外，还设有压水仓14。图中19停航吃水线、20航行吃水线。

参照图4-7，复合推进器由导管25、导向隔栅22、推进器23、整流充气叶片24构成。导向隔栅、整流充气叶片固定在导管25两端，导向隔栅在吞浪口7迎水位置。推进器23安在导管25内，推进器可为螺旋浆或水泵。整流充气叶片有一对竖直叶片、一对水平叶片，竖直叶片中间开有通向导管25外的自动充气管26，竖直叶片截面为半椭圆形、水平叶片截面为机翼形。

当原动机9带动推进器23高速旋转时，在推进器的前方形成一个低压区，该低压区与兴波形成的高压区正好相互抵消。由于低压区的水面比区外的水面低，它可把导管旁边的水吸入，即将船首的浪吞掉。另一方面整流充气叶片由于低压区的引流作用，整流叶片中间的自动充气客2 6可吸入空气或原动机9的废气，以达到自动充气的目的，因此整流充气叶片24既对推进器2 3的旋流分量加以整流，同时又是自动充气管的出气口。导向隔栅具有吞浪导向和阻隔大件杂物进入导管25的作用。由上可见，复合推进器6可通过引流对尾流能量进行第一次回收。

从整流充气叶片24出来的空气或废气与高速水流混合进入由双体船的两侧壁1、船底2、船底断级3、压浪尾4组成的水下气室5。气泡在它与船体吃水线水柱压差的作用下上升到气室的顶部，因受周围封闭环境影响而滞留，从而形成一固定气垫，亦称死气垫；多余的气体则以汽水混合物状态从压浪尾4下部喷出，使压浪尾产生一个升力，从而实现对尾流能量的第二次回收。

参照图2、图3，本发明双体船两侧壁的外侧呈平板结构，因而外侧的兴波很小；船首侧壁是尖刀形，迎水角很小，因而波浪阻力小。本发明船首吞浪口7的翼形船底21与压浪尾4组成前后两翼滑行，船体中间为气垫滑行，从而大大降低了运行总阻力，也就降低了能耗。此外，由于船底部有一死气垫，再加上两个侧壁，从而使整个船底都具有浮力，因而可用普通钢板制造船体，并能承受很大的载重量。由于本发明采用双体结构，因而船体可做得宽大，故可做成浅吃水肥大型高速船。

本发明将传统船尾推进器的破浪推进改为船首复合推进器的吞浪充气推进，大大降低了兴波阻力。水下气室5内自动充气所形成的气垫，不仅可将气垫部分船底摩擦阻力降至1/800，而且使整个船底具有浮力，可承受大载重量。本充气船多次利用尾流能量，能大大节约能耗。本吞浪充气船集“浮力型、空气压力型和升力型”三种功能于一体，它与其它等排水吨，等马力的高速船相比，船速高；与其它等排水吨、等航速的高速船相比，马力小。据初步计算，本船较国内外同等技术指标的各类高速船(包括气垫船、水翼船、双体船、单体船、小水线面船等)节约能耗、降低成本可达30-50％。本吞浪充气飞船是一种大吨位、低能耗、浅吃水肥大型、自动充气、无浪安全的高速客货充气飞船。