消除船舶正面水阻力及消浪航行法及装置的制作方法

1.本消除船舶正面水阻力及消浪航行法及装置属船舶动力航行技术领域。


背景技术：

2.现有船舶的螺旋桨都只放在船尾，是船头顶着水走的，这就产生了很多弊端：1.螺旋桨开动会使船尾水位降低，会形成一种对船向后的拉力。2.船头向前推水，水会产生很大的阻力。3.船头把水推开推高，会产生波浪，会对河岸造成损害，会对其他船只、人员造成颠簸影响。特别是河道汛期，河水高位行船时，波浪会对堤岸造成危险冲击。4.由于前高后低，船舶行驶时犹如上坡，极大地浪费能源。
3.船舶、军舰之所以造的很长很窄，主要原因就是为了减小船前水阻力，但因为船窄所以容易侧翻；特别是军舰又长又窄，长则意味着难转向，侧面受攻击面大；窄则意味着要害部位得不到深度保护，或许一枚鱼雷就能让一艘军舰丧失战斗力，甚至沉没，危险性太大。
4.有的船为了减小船头水的阻力，而把船体抬出水面，如双体船，水翼船，表面上是船体在水面上没有前水阻力，但水下依旧是顶着水的。且顶水的动力消耗变化不大，且只能用于小型快艇，大型船舶做不了这一点。
5.现有的许多专利技术，虽然有前吸后排的正确减阻理念，但都不能全面的解决上述所有问题，有的只能吸部分前水而不是全部，有的是通过船中间的隧洞向后排水，但隧洞增大了船的体积，造价增加且不可改造，隧洞很长使摩檫阻力大，且里面的水容量巨大，表面上虽不增加船重，但如浪高急需上浮或需迅速转向时，这些水就变成了船的重量拉着船，严重影响船的灵活性，结构的牢固性和安全。所以这些技术虽然有积极意义，但要么建造成本高，要么现有船只难以改造，要么消除前水不全，要么水对船的牵扯太多，且节能与提速效果不显著，所以不实用。


技术实现要素：

6.本发明能较好的综合解决以上弊端，与现有的技术相比，有益效果表现在以下几点。
7.—1. 船舶航行的最大阻力就是前水的阻力，如果把挡船头的水抽空，并向后排，把阻力变成动力，也就是最大程度的节能和提速。
8.—2. 由于船前无水，形成空腔，船后有水，就形成了前低后高，前拉后推的形式。
9.—3. 没有了前水就没有了船头向外挤水的压力和推高水位的高度差，就取消了船头波浪生成的根本，消除了船头浪。
10.—4. 因取消了前水的阻力，所以为了克服船窄易翻，舰窄易被攻击要害的缺点，可以将他们建成超宽船体，甚至正方形船体，形成海岛似的岛舰，任何鱼雷都不能伤及要害。
11.—5. 当波浪较大，但不至于没过船身时，遇到浪峰时，因把船前波浪水吸掉了，就
降低的浪峰高度。使船行驶得更平稳。
12.—6. 当波浪特大，可没过船身时，又可把前吸水装置收缩，恢复船的原貌，让船自由随波浪上下，不至船身钻入浪中。
13.—7. 船头不顶水，就不会自己兴浪，那船头也不用仰那么高，就减小了正面空气的阻力，开阔了驾驶室的视野。
14.—8. 因迎水面积大，只要减速发动机，船的阻力就会很大，所以刹车就非常灵敏，可以迅速降速，前进时，没有前水的大阻力，提速也超快。
15.—9. 因船头不顶水，就相当于把整个船身抬出了水面，哪怕万吨巨轮，不像水翼船，要消耗动力才能离开水面。用本装置，靠水的浮力就做到了船体脱离水面的效果，减阻、提速、节能效果巨大。
16.本发明的方法是：把顶船头的阻力水源全部向后排出，完全变成动力源，使船头无正面水阻力或微小阻力，就可以达成船舶最大程度的节能和提速。
17.实现这个方法的装置是：在船头下部安装一个后方无板的长方形铲斗1样装置，铲斗1的两侧板是长方形，侧板高度为：上至船的吃水线略高，下至比船底低一个前置螺旋桨2的位置；侧板的前后长度为：前至超过船头触水部位及至若干米，后至船前侧身平直处；铲斗1的底板为长方形，宽度为刚好套上船体，或由船体宽度加上后面讲的两个侧置工字槽6的高度；前后长度为：前与侧板平齐，在铲斗1伸向最前端时，后至前置螺旋桨2位置后几米，与船底平行；铲斗1的后方无板，以船头板为后板，船头底部与铲斗底板之间留有一个前置螺旋桨2高度。螺旋桨固定位置在：船前端平底、宽船体后的几米内，可横向安装一排若干个螺旋桨2。开动螺旋桨2即可将铲斗1内的船前水不断沿平船底直线向后排出。
18.因水的压力巨大，当抽水时，铲斗1本身是受不了外面水向内的压力，会被压瘪；当刹车时，又必会承受不了水的向外的压力而张开变形。所以，为了抵抗铲斗的内外压力，就配套设置了起支撑和拉紧的装置：在船头下面设有固定立体支撑架8，支撑架8的着力根基在船头底板。支撑架8上连船头底板，下达铲斗底部，左右到达铲斗两侧，支撑架8的每根支撑柱的端头都安装有分两边的四个转轮7，铲斗的内壁对应支撑柱安装有连接铲斗内壁、前后向的直线通长的工字槽6导轨，转轮7卡在工字槽6内，一边两个上下排列：上轮拉住工字槽6上边，下轮顶住工字槽6下边，工字槽6与支撑架8共同形成前后滚动相连的牢固整体，既能顶住外水对铲斗向内的压力，又能拉住船舶刹车时内水向外的压力。铲斗的上沿设置齿轮道及滚轮挂槽，挂上设置在船两侧的向前伸出的刚性强度很大的铲斗悬挂工字槽9，滚轮卡在铲斗悬挂工字槽9内，保证铲斗不上不下，齿轮道上方船壁设有推拉动力齿轮10，齿轮10位置定于：铲斗1后置极限时，齿轮10在铲斗最前端；铲斗1前置极限时，齿轮10在铲斗1最后端。
19.如果铲斗的刚性够强，航行时能抵抗水的压力不变形的话，可以不用铲斗内部支撑架，阻力会更小。
20.可以在船身的两侧安装紧贴船两侧、前后直线平行，与水面垂直的通长船侧挡板3，引导前面螺旋桨2排向后面的水流向船尾，以填补船快速前移及后螺旋桨4向后排水导致船尾形成的低洼，而消除对船向后的拉力。
21.挡板3的长度为：前面到与铲斗侧板内套接一点，后面到船尾或稍短一些，挡板的下沿可与铲斗底平齐或近前螺旋桨2端宽一些。
22.这种侧面挡板3对短宽船有利，对长窄及快速船可能效果不大，甚至弊大于利：因为船速很快，船后低洼生成时，船已离开了低洼位；不用船侧挡板3，可能会使前面排后的水不能集中、快速地填补船尾的低洼，造成尾浪生成，对本船无妨，对外可能有点影响。
23.前螺旋桨2排出的水里面会有很多气泡，就减小了船底与水的摩擦阻力。
24.因这仅是两侧的挡板3，没有底板封闭，前面排后的水就不会像有些专利里的筒形或隧洞结构，把水全包在隧洞内，使水与船连成一体，给船增加了无形的重量，影响船的浮沉、转向的灵活性，及船体结构的稳固性。
25.船体侧挡板3可选择性安装，不是本装置的必然连带。
26.当船要抛锚或在超大风浪中航行，可以把铲斗1缩到最短，恢复船原来的样子，不影响抛锚和船的上浮灵活性。
27.当铲斗1缩到最后时如果嫌底板后面太长，兜水太多的话，可以将底板后端设计成二、三层套叠伸缩形式。
28.铲斗1内的螺旋桨2安装在船身前端稍靠后位置，也可根据实际需要或靠前一点或后一点，动力安在螺旋桨2上方船舱内的对应位置，螺旋桨2与螺旋桨2之间的空隙全堵住，且设计成利于进水的倾斜角，不积水。
29.铲斗的作用是挡住船头左、右、下、后面的水，只允许前方挡船的水从前面进，从后方下面向后出，才可能将前面的水排空，实现船头无水可顶。只要符合这个功能作用的铲斗，尺寸可根据强度、美观等实际需要自行调节，没有尺寸、形状的统一规格。
30.铲斗1可以前后移动或伸缩，这是为低、中速船设计的。船越慢，铲斗前伸越短；船越快，铲斗前伸越长，以保证前水有时间自然下落到船底螺旋桨2处，不使水顶住船头。前面的动力完全作用于向后排水，即完全向前拉力；前水的下落全凭自身重力，无任何动力消耗，相当节能。
31.大型慢速船可以让铲斗向前伸长点，但中小型快速船想要高速度，这种让水自由落体法落到船底，就会让铲斗伸的太长，就没法用了，那就换第二种装置。
32.第二种装置，它是针对中高速船设计的：它的铲斗的高、螺旋桨的位置与前面的慢速装置一样，只是前后的长度要短很多，宽与船体同宽，且是固定的，没有伸缩功能。它前面的水是顶着船头的，而且是靠船头板把水往下压，由螺旋桨2向后高速排出。只要铲斗1前面没有兴起波浪，前水就没有对船头产生多大阻力。顶水的船头只是对水起限制导向的作用，犹如水泵的外壳。
33.这两种装置，不追求全部动力都来自前面拉力。前面的动力，只追求把顶船头的水排完就行。船尾的动力，尾舵都不变。
34.此铲斗1样装置也可以设计成圆柱形或方柱形吸口前伸出，与此装置类似。
35.如果船速提高了，原船头仰角太高，不利于高速船的水流导向角，可以在船头前方加装角度小的导流板。
36.新建造船舶，特别是军舰，可以把船头的仰角设计小一点，船头伸的长一点，船头底下就直接制造成与船连成一体的吸口，直接下水，一次成功，刚性更足，又有好的进水角，又不影响锚的使用。
37.为保密起见，军舰的吸口可设于吃水线以下，上面留部分水掩盖，但高速军舰在浪高时，有可能跃出水面，暴露吸口，所以保密效果不确定。
38.铲斗1的前端可设尖形的防污网，以利把浮木，大鱼等物向两侧分开。
附图说明
39.图1.船静止时侧视图。
40.图2.船低速时侧视图。
41.图3.船快速时侧视图。
42.图4.高速船侧视图。
43.图5.低速船俯视图。
44.图6.低速船前视图。
45.图7.高速船前视图。
46.图8.船尾后视图。
47.图中标记为：1.铲斗2.前螺旋桨3.船侧挡板4.后螺旋桨5.铲斗内水位线6.工字槽7.转轮8.支撑架9.铲斗悬挂工字槽10.推拉动力齿轮。
具体实施方式
48.新建造的船舶可以建成一体化吸口，也可以在工厂里预先留好安装位置，下水后由蛙人安装。
49.已下水的船舶加装：水下部分，如需在船体上打孔电焊的话，可以先建一个能容人操作的舱室，它里面留一个活动吊位，不管怎么方向与船密接，人都可以站在吊位上操作，舱室一方敞口，能与船体柔性密封，舱室留有进气孔，排水孔，供人进出的能密封的舱门。
50.先由外吸盘连带绳索，吸住船体，收紧绳索，把满水的密封舱压在船体上开舱门，然后工具、材料用防水包进入，蛙人进入，关舱门，注入空气抽出水，里面形成空气舱，一直空气外循环，人即可在内操作。