专利名称：民用水陆两用船及其专用活动式行驶轮的制作方法
民用水陆两用船是以水上行驶为主、陆上行驶为辅的一种新式交通工具。
附图
①是民用水陆两用船的构造示意图W是类似船壳式的结构，下部装置专用活动式行驶轮，A是前轮，B是辅助轮，C是后轮。J是前螺旋桨，K是后螺旋桨。E是前发动机及离合传动装置，可分别驱动前轮A或前螺旋桨J。F是后发动机及离合传动装置，可分别驱动后轮C或后螺旋桨K。D是货舱。P是通过控制装置可上下升降的方向引导轮。S是通过控制装置可上下升降的舵。
民用水陆两用船的工作原理如下<1>在水上行驶时，如附图②所示，方向引导轮P升起，脱离水面，后发动机F工作，驱动后螺旋桨K以前进，舵S降下，掌握行驶方向。这时的民用水陆两用船跟普通的轮船相似。
<2>当由水上行驶转为陆上行驶时，情形如附图③所示，H是按一定标准修建，并延伸到水下一段距离的陆地斜坡。首先，民用水陆两用船利用惯性和后螺旋桨K的推动力，使前轮A冲上陆地斜坡H，随即前发动机E工作，驱动前轮A，牵引驶上斜坡H，同时降下方向引导轮P，以控制行驶方向。当民用水陆两用船驶上斜坡一段距离，后轮C也接触斜坡H时，后发动机F也同时工作，驱动后轮C，共同完成驶越斜坡的任务，同时将舵S升起，避免碰撞地面。只要斜坡H的修建符合一定的标准，民用水陆两用船的首、尾部的高度和船体的长度成一定的比例，即当前轮A冲上斜坡H时，民用水陆两用船的尾部高度要大于斜坡H上对应点的水深，即可确保安全。
<3>在陆上行驶时，方向引导轮P降下，控制行驶方向。舵S升起，避免碰撞地面。在建造时，使螺旋桨与地面之间有一定的距离，即不影响陆上的行驶。
<4>当由陆上行驶转为水上行驶时，首先，民用水陆两用船行驶至斜坡H，在斜坡H上，民用水陆两用船由后发动机F工作，驱动后轮C，方向引导轮P掌握方向，沿着斜坡H驶入水中，当民用水陆两用船的前面部分逐渐进入水中时，会因排水量的逐渐增加而浮力也逐渐增加，使民用水陆两用船的前面部分逐渐浮于水面。只要斜坡H的修建和民用水陆两用船的建造符合一定的标准，是可以确保安全的。当民用水陆两用船沿着斜坡H进入水中一定的距离时，后轮C的驱动作用将逐渐消失，这时，后螺旋桨K较接近斜坡面，较容易损坏，所以由前发动机E工作，驱动前螺旋桨J前进一段距离后，再升起方向引导轮P，降下舵S，由后发动机F工作，驱动后螺旋桨K，转为正常的水上行驶。由于设置前螺旋桨J会增加一些水上行驶时的阻力，因此，也可改为设置一台喷水推进器。即当后轮C的驱动作用消失时，由前发动机E带动喷水推进器工作，前进一段距离后，再由后发动机F工作，转为正常的水上行驶。由于前轮A担负着由水上行驶转为陆上行驶的牵引任务，后轮C担负着由陆上行驶转为水上行驶的驱动任务，所以必须装置在民用水陆两用船的前端和后端，因此中间加装辅助轮B，以承担部分压力。
<5>民用水陆两用船在水上行驶时，主要由后发动机F工作，在陆上行驶时，主要由前发动机E工作，因此，发动机的功率设置可以各自分别选取最合理的数值，以求得最低的运输成本。
<6>民用水陆两用船以水上行驶为主，结构上应适应这一点，如尽量保持船底平顺，把轮轴装在船底板内，轮轴从船侧伸出的部分也应套上流线型的外套。对龙骨进行加强，使龙骨构架组成为承重构架，在陆上行驶时，货物和设备的压力传给龙骨构架，再传给轮轴，传给行驶轮，船壳板的重量则通过焊接加在龙骨构架上。在水上行驶时，龙骨构架承受了压力，再传给船壳板，传给水浮力。
附图④是民用水陆两用船专用活动式行驶轮的构造示意图专用活动式行驶轮由固定部分和活动部分组成。G是用优质钢材制造的固定部分。O是轮毂。Q是内胎托圈及其支架，它的形状可略成“T”型或“Y”型，它与固定部分G相连在一起。活动部分是由许多块用段质钢材制成，一块带有扇形凹槽，另一块带有扇形凸槽的活动页板R以及用橡胶制成的内外胎等组成，X是内胎，Y是外胎，外胎与活动页板R的连结要牢固。d点是连接销，连接Q与R。R可绕d点旋转与固定部分G的a、b处吻合，R的吻合处相应有弧形凹槽，并且吻合后，R的f面拼组成园形，另外，R可绕d点旋转与Q成垂直，并且限制其最大旋转只能是与Q成垂直。
民用水陆两用船专用活动式行驶轮的工作原理如下<1>首先，专用活动式行驶轮的内胎是用一些方法，如将两种弹性不同的橡胶粘贴结合在一起，或利用厚薄不均匀引起的膨胀率不一、粘贴一些纤维材料，中间放置一些具有一定强度的横向拉筋等方法制成的具有一种能单向膨胀的特殊性能的内胎，即当向内胎充以适量的气体(或某种液体)时，它只向一个方向膨胀明显，另一个方向则膨胀不明显。如附图⑤(1)所示，当向内胎X充以适量的气体时，它只向M、N方向膨胀明显，L、T方向则膨胀不明显。它主要是使内胎的不同部位的橡胶具有不同的膨胀率，在内部一定的压强时，由于膨胀率不同而导至膨胀的结果不一样，从外部的形状看，就是具有单向膨胀的性能。
<2>当专用活动式行驶轮在水中时，由于内胎的单向膨胀性能，便顶推着外胎向同样方向运动，由于外胎与活动页板R连结牢固，便牵引着活动页板R也向同样方向运动，这样，便使专用活动式行驶轮的活动部分呈闭合状态，如附图④(1)所示情形，这样，就形成了窄小截面的形状，在水上行驶时，可减小水阻力。在其呈闭合状态时，由于限制R只能旋转至与Q成垂直，又由于R上e点的限制，便阻止了活动部分向左右摇摆，以适应水上行驶。如果结合外胎的形状，使其成为流线型，可适当减小水阻力。如把其最大截面控制在70-90毫米，那么，即使是采用双体船式设计，使用4个轮，其总截面也是只有280-360毫米。
<3>当专用活动式行驶轮在陆上时，由于内胎只是充以适量的气体，无法承受船体的压力，又由于受到内胎托圈Q的限制，便向两旁k、l方向膨胀，如附图⑥所示。为便于内胎受压后局部膨胀明显，可把内胎的内部做成分隔式的，如附图⑤(2)所示，内胎的内部分成I、V两部分，I是相通部分，设有总进气孔t，v是分隔式部分，每一分隔设有分进气孔h与I相通，g是橡胶阀门片，橡胶阀门片与分进气孔之间略有间隙。充气时，气体从总进气孔t进入相通部分I，经过分进气孔h进入分隔式部分v。由于橡胶阀门片与分进气孔间存有间隙，当不受压时，I和V是相通的，因此压强相等。当V的某一分隔部分受压时，其压强即增大，其橡胶阀门片g即关闭分进气孔h，结果形成局部范围有较大的压强，并膨胀明显。当内胎向两旁膨胀后，就把活动页板R顶推开，这样，活动页板R在船体的压力作用下便绕d点旋转与固定部分G的a、b、处吻合，直接承受压力。由于每一块活动页板都有扇形凹槽或凸槽与旁的活动页板相连，只要有一对活动页板在压力的作用下被打开，其余的活动页板在压力的作用下也相连着被打开，如附图⑦所示。这样，专用活动式行驶轮的活动部分被打开后，可增大与地面的接触面积，以满足陆上行驶时对压强和摩擦力等方面的要求。
<4>当由陆上转为水上行驶，对专用活动式行驶轮的压力消失后，专用活动式行驶轮又会因为内胎的单向膨胀性能使活动部分回复至闭合状态，回复窄小截面的形状，以适应水上行驶。
<5>专用活动式行驶轮内胎由于只是充以适量的气体，故陆上行驶时所起的作用较小，直接承受压力的是用优质钢材制成的固定部分G和活动页板R，故震动较大，陆上行驶时，以低速较为适应。内胎充气的适量范围，应当是大于水上行驶时水流对其的作用力，小于陆上行驶时船体对其的压力。
民用水陆两用船与现在使用的交通工具火车、汽车、普通轮船相比较，具有以下的一些特点<1>线路投资低，充分利用天然河道。一个地方只要一、二个符合一定标准的斜坡即可解决水陆行驶的转换，不需要码头设施，节省投资，而且繁重的码头起重和搬运工作可以取消。在距离河流一定范围内，可以直接实现“从门到门”的运输，具有一定的灵活性。在减少装卸层次这一点上，优于火车。由于以水上行驶为主，减少了装卸层次，所以运输成本也将是会低于汽车和接近普通轮船的。
<2>适应能力强。河流如有瀑布、急滩、暗河等，现在使用的普通轮船不能适应。而民用水陆两用船则可以改为陆上行驶，绕过后再回到水中行驶，由于这一特点，使得今后在非主要河流上建水电站、水利工程时，可不设船闸，节省投资。由于不需码头泊位，所以对水位的变化的适应能力强，对水位变化大的河流能充分利用。我国许多地方虽有河流，但未能利用来发展交通，水位变化大，码头建设困难就是其中一个重要的原因，民用水陆两用船对气候有一定的适应性。在南方，可长年在水上行驶。在北方严寒地区，可夏季水上行驶，冬季在冰上或陆上行驶。在冬季虽冰封，但冰层较薄的地方，可在方向引导轮处加装一个上下运动的锤击装置，由前发动机带动以破冰，后发动机驱动螺旋桨以前进。
<3>黄河、淮河、长江、珠江呈东西走向，但其支流多呈南北走向，且上游往往接近。如在东部，京杭运河可通钱塘江，钱塘江与闽江的上游较为接近，闽江的支流又与韩江的上游较为接近，而韩江又与珠江的支流东江的上游较为接近。在中部，珠江的东江、北江的上游都与长江的支流赣江的上游较为接近，长江的皖河又与淮河的支流淠河的上游较为接近，而淮河的支流颖河的上游又与黄河较为接近。另外，珠江的北江、桂江的上游都与长江的湘江的上游较为接近，而长江的支流汉江的上游又与黄河的支流洛河、渭河较为接近，且山西境段的黄河、汾河也呈南北走向。另外，珠江的支流西江的曹渡河与长江的支流乌江的清水江的上游较为接近，长江的支流嘉陵江的上游又与黄河的渭河、洮河较为接近。在西部，珠江的上游与长江的支流牛栏江的上游较为接近，而长江的支流岷江的上游又与黄河接近。两条河流上游较为接近的地方，往往相距不远，一般仅是几十公里，这样，从全国范围来看，恰好是形成“四横五纵”的分布。只要对各条支流的上游加以整治，两条河流较接近的地方，有水源条件的，可修建一些运河，没有水源条件的，则修建一些公路，使用民用水陆两用船，即可相联接进行交通运输，这样，相对地国家不用花太大的投资，并在较短的时间内，就能形成一个以水上运输为主的、全国相联接的交通运输网，而且这个交通运输网所能容纳的运输量，将是不会明显低于同等规模的铁路网，而要建成一个同等规模的铁路网或公路网，国家所花的投资，则要庞大得多，时间长得多，而现在使用的普通轮船则难以形成一个全国相联接的交通运输网。使用民用水陆两用船，而能在较短的时间内形成一个全国相联接的，以水上运输为主的交通运输网，那么，它所带来的社会效益将是极其巨大的。
<4>不占农田。铁路和公路建设要占用大量农田，而且建成后就只有一个运输作用。民用水陆两用船则有显著的不同。首先，它充分利用天然河道。其次，即使要修建一些运河，也可以不用开挖成直通式的运河，而改为开挖长条形的、串珠状的鱼塘即可解决问题，如可开挖一些宽度为30米左右，长度为5-15公里的长条形的鱼塘，许多口鱼塘即串成线状。只要在两口鱼塘的适当地方修建符合标准的斜坡，民用水陆两用船即能顺利地从一口鱼塘进入另一口鱼塘，完成运输任务。这样，水面用作交通运输，水中养鱼以作农业生产，同时还可以对沿线的农田进行一定限度内的灌溉，各方面都充分利用，实在一举数得，既是交通工程，同时又是农田建设、水利工程。由于民用水陆两用船具有一定的爬坡能力，所以建设长条形的鱼塘完全可以因地制宜，建成阶梯式的。民用水陆两用船的这一特点，使得它有可能在高原、山区的交通中，发挥一定的积极作用。许多河流的上游和一些次要的支流，水量往往较少，对于这些地方，可以改建成阶梯式的鱼塘，一方面以发展交通，另方面又等于扩大了农田面积，因为鱼塘也是农田。从全国范围看，这个方法是可以增加大量的农田的。
<5>民用水陆两用船可为农业生产的许多方面实现机械化提供一种新的运载工具。农业要现代化，则农业上的运输是个大问题。如都用汽车运输，则修田间公路要占去大量的农田，而农田灌溉网是必不可少的，只要加以改造、整治，使用民用水陆两用船，是可完成农业上的运输任务的，而且也可比公路运输节省燃油，并可实现灌溉、运输、养殖等综合利用。
<6>如能结合修建农田灌溉渠、开挖些长条形的鱼塘、修建些公路，通过使用民用水陆两用船，使珠江、长江与澜沧江、怒江相通，并能进入恩梅开江我国境内段，那么，恩梅开江的上游与西藏的察隅河较为接近，而察隅河的上游又与雅鲁藏布江的支流尤普藏布河的上游较为接近，这样，通过整治，将有可能开辟一条进入西藏的以水上运输为主的交通线。另外，单从地理上看，通过察隅河可进入布拉马普特拉河，进入恒河，沿恒河的支流。经过一小段陆地，可进入纳巴达河，进入阿拉伯海，进入波斯湾，进入底格里斯河和幼发拉底河，经过一小段陆地，可分别进入地中海、黑海或里海，如果通过整治，使用民用水陆两用船，那么，将是有可能形成一条欧洲和亚洲东部间的较便捷的以水上运输为主的交通线，可比目前绕道马六甲海峡、苏伊士运河等缩短一些交通距离。使用民用水陆两用船，察隅河可以发展成为我国西部地区的重要口岸，将有可能在我国西部地区的经济发展中发挥一定的积极的作用。另外，单从地理上看，如果对非洲中部和中美洲的某些河流加以整治，使用民用水陆两用船，也将能使其东、西海岸的水上交通距离缩短一些。
权利要求
1.民用水陆两用船是由类似船壳式的结构在下部加装置专用活动式行驶轮，在首部加装置可升降的方向引导轮，尾部装置可升降的舵而组成。其特征是它使用互相反向、轮流上下升降的方法来控制方向引导轮和舵，以适应陆上或水上不同的行驶条件，它所使用的行驶轮是可随水上行驶或陆上行驶的不同条件而形状可以改变的专用活动式行驶轮。
2.民用水陆两用船专用活动式行驶轮是由用优质钢材制成的活动页板及橡胶内外胎组成的活动部分、和用优质钢材制成的固定部分而组成。其特征是它所使用的橡胶内胎是具有单向膨胀的特殊性能的内胎，通过内胎的单向膨胀性能，使活动页板在水上行驶时呈闭合状态，形成窄小的截面，在陆上行驶时，则通过船体的压力使活动页板呈张开状态，增大与地面的接触面积。活动页板略近似长方体，其中一面呈弧形，可拼成园形，另一面的一个端部有弧形凹槽，其两个侧面分别有扇形凹槽或凸槽，一个端部有连接销与固定部分相连，另一个端部呈弧形，可拼成园形。固定部分呈扁园柱状，中间有轮毂，其园周中间有略成“T”型或“Y”型的凸槽，凸槽两旁分别有连接销与活动页板相连，园周的两边各有凸槽。
3.专用活动式行驶轮内胎是用橡胶制成，其特征是内胎的不同部位的橡胶是具有不同的膨胀率，当充以适量的气体(或液体)时，由于膨胀率不同而形成各个方向的膨胀结果不同，从外部形状看，即是具有单向膨胀的性能。内胎的内部构造分成相通和分隔式两部分，相通部分设有总进气孔，分隔式部分每一分隔设有分进气孔与相通部分相通，每一分进气孔设有橡胶阀门片在分隔部分里面。
4.在一个如权项<1>所请求的民用水陆两用船体内，是由两台独立的发动机分别安装在前、后不同的位置，可适应陆上和水上的不同行驶条件，轮流驱动前轮、后轮或螺旋桨。
5.一个如权项<1>和权项<4>所请求的民用水陆两用船体，轮轴是安装在船底板内的。
全文摘要
民用水陆两用船是以水上行驶为主、陆上行驶为辅的一种新式交通工具。它使用互相反向、轮流升降的方法来控制行驶方向装置，它所使用的行驶轮是可按不同的行驶条件而形状可以改变的专用活动式行驶轮，专用活动式行驶轮通过使用具有单向膨胀的特殊性能的橡胶内胎，使其形状可随行驶条件而改变。民用水陆两用船具有充分利用天然河道以发展交通、不占农田、适应性强等多方面的优点。
文档编号B60F3/00GK1058568SQ9010669
公开日1992年2月12日 申请日期1990年8月2日 优先权日1990年8月2日
发明者关北耀 申请人:关北耀