专利名称：能够高速行驶的船的制作方法
技术领域：
本发明涉及船，准确地说是一种具有辅助行驶装置的船，该船能够在行驶中降低船的吃水深度，有利于船的高速行驶。
背景技术：
船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋开发等方面都占有十分重要的地位。船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。原始的船舶是以桨为驱动动力，桨的推进效率低、易受风浪损坏。蒸汽机出现以后，出现了蒸汽机船。罗伯特·富尔顿是设计了世界上第一艘蒸汽轮船，18 年，奥地利人约瑟夫·莱塞尔发明了可实用于船体技术螺旋桨，从此螺旋桨作为推进器具有无可争议的推进效率，得到大规模应用。然而由于船舶始终是在水中行进，虽然发明了螺旋桨提高了推动力，但是受到水的阻力影响，船舶的行驶速度并不快，目前世界上大多数船体的行驶速度为20-30节，最快的船舶行驶速度也只有65节。船舶作为水上主要的交通工具，航速太慢制约了船舶的进一步发展。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种能够高速行驶的船，该船具有辅助上升装置，能够有效地减少船的吃水深度，便于船快速行驶。本发明的另一个目的在于提供一种能够高速行驶的船，该船通过辅助上升装置， 能够有效地提高船的行进速度，且还能够提高船行驶的平稳性。本发明的思路是船体在行进过程中，受到水的阻力影响，船体的吃水越深，水的阻力也越大，要减小船体吃水深度就要在船体上设计一种提升装置，利用提升装置对船体进行提升，减少船体的吃水深度，这样才能有效地提高船的行进速度。为达到上升目的，本发明是这样实现的一种能够高速行驶的船，该船包括船体、推进器，其特征在于船体设置有伸出的转动支撑装置，转动支撑装置支撑有能够旋转的转轮，推进器作为推动船体行进的主要动力， 转轮作为辅助提升装置，在船体行进过程中，转轮随船体前进并被动旋转，随着转轮的被动旋转产生向上的浮力，使船体的吃水深度变小，从而减小水对船体的阻力，提高行进速度。转轮底部可以低于船底，也可以不低于船底。但是对于设置于水中的螺旋桨，螺旋桨必须低于转轮的底部。随着船体的行进，转轮在水的阻力和/或摩擦力及船体的推动下，会产生旋转，由此旋转会给船体带来向上的浮力，辅助船体上升，从而减小船体的吃水深度，提高船体的行进速度，而且随着船体的行进速度提高，转轮的提升作用越明显。转轮的数量和大小，根据船的具体情况或载重量等要求来设置。所述推进器为螺旋桨、喷水推进器、喷射推进器、磁流体推进器、超导磁流体推进器的任意一种或两种的组合。所述转轮，设置于转动支撑装置上，转动支撑装置使转轮只能实现转动而控制轴向和径向的移动，转动支撑装置既可静止支撑亦可转动地支撑转轮，转动支撑装置固定于船体两侧或底部，对转轮起支撑作用。转轮只是用于旋转产生浮力，其依靠与水的阻力和/或摩擦力进行旋转，并不需要其它的动力来使转轮旋转，转轮是不需要与船体内部的推进器或其它动力机构进行连接的。转轮设置于船体的两侧时，转轮对称设置于船体两侧；转轮设置于船体的底部时， 通过两个伸出的支架连接转动支撑装置，或者直接将转动支撑装置固定在船体底部，转动支撑装置上套系转轮。所述转轮，其表面具有突出的轮齿。船体前进时，由于水的阻力和/或摩擦力使得连接在船体上的转轮旋转，转轮压水，水对转轮的反作用力使得转轮获得向上的浮力。转轮旋转的时候轮齿还具有压水的作用，在轮齿入水时减少或避免溅起水花，同时，水对轮齿的入水后的前面形成足够的阻力及摩擦力，使转轮旋转，提高船体行进的速度。所述轮齿，其为牙状，倒V形、M形及类似的形状，既保证轮齿具有足够的强度，又能够具有压水能力。所述转轮，其表面具有弧形轮齿，且所述轮齿背向或者顺向入水方向弯曲。所述轮齿上，还可设置有齿纹，齿纹可为牙状、倒V形、W形、波浪形及类似的形状。转轮也可由转轮表面局部有轮齿而其它部位没有轮齿，但所述局部所具有的轮齿的齿根圆直径小于没有轮齿的端面圆的直径，同时其齿顶圆大于没有轮齿的端面圆的直径，其中，齿顶圆是指以转轮轴心为中心，轮齿顶端所在的圆；齿根圆是指以转轮轴心为中心，轮齿底部所在的圆；端面圆是指以转轮轴心为中心，没有轮齿的顶端所在的圆。 所述转动支撑装置，其可为单纯的支撑装置，用以支撑转轮，转轮和转动支撑装置固定在一起，彼此不发生相对运动，转动支撑装置的两端安装在轴承上，转动支撑装置和转轮同时进行旋转；更进一步，转轮其与转动支撑装置可以设置为一体结构。所示转动支撑装置，可为支撑轴或支架。船体上增加了转轮后，船体在启动时所需要的动力会增加，但是当船体的速度提高到一定速度时，转轮提升了船体，使船体所经受的水阻力减小，此时使用较小的动力进行驱动，仍然能够使船体保持一定的速度行驶，有利于节约船体所消耗的能源，使船体行驶更持久，消耗更低。对于大多数船体，其螺旋桨推进器低于船体的底部，或者是使用空喷水推进器、喷射推进器、磁流体推进器、超导磁流体推进器的船体，更便于转轮的使用，转轮能够充分发挥作用，可使船体底部高于水平面，最大限度地减小水对船体的阻力。转轮可以组合起来使用，但组合的转轮中至少其中一个转轮具有轮齿，在具有多组转轮的情况下，至少其中一组转轮具有轮齿。而且转轮可以按照分组进行多种组合，最好是每组的转轮都具有轮齿。
转轮的上方具有转轮罩，所述转轮罩为弧形或流线型的罩板。当转轮设置在船两侧时，转轮上方用弧形或流线型的转轮罩罩住，这样当转轮完全在水下时能很好的旋转，这样既产生了升力又减小船前进时转轮带来的阻力。当转轮大部分露出水面后，遇到前进方向有浪时，转轮能更好的通过。所述转轮罩的前部还连接有挡板，挡板固定在转轮罩的最前端，呈流线形，便于水从转轮罩流走。考虑到船在行进中所遇到的水通常为波浪，在转轮上或转轮支撑装置上设置有减震器，如果设置减震器，那么转轮或转动支撑装置就须通过减震器和船体弹性的相联。总之，本发明通过转轮的设置，巧妙地利用了转轮在船体行驶过程中所产生的转动，使船体具有上升的浮力，减小了船体的吃水深度，降低了水对船体的阻力，有利于船体的快速行驶，可广泛应用于各种船体及舰艇上。而且转轮还具有平衡船体，提高船体行进平稳性的作用。
图1为本发明第一种具体实施方式
的结构示意图。图2为图1所示方式的前视图。图3为本发明所实施第二种实施方式的结构示意图。图4为本发明所实施第三种实施方式的结构示意图。图5为本发明所实施第四种实施方式的结构示意图。图6为本发明第一种转轮实现方式的结构示意图。图7为本发明第二种转轮实现方式的结构示意图。图8为本发明第三种转轮实现方式的结构示意图。图9为本发明第四种转轮实现方式的结构示意图。图10为本发明第五种转轮实现方式的结构示意图。图11为本发明第六种转轮实现方式的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图所示，对本发明的具体实施做详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1、图2所示，该船包括船体1、螺旋桨推进器2，船体1两侧设置有伸出的支撑轴 4作为转动支撑装置，支撑轴4的外端套系有转轮3，螺旋桨推进器2作为推动船体1行进的主要动力，转轮3只作为辅助船体1提升装置，在船体1行进过程中，转轮3由于水的阻力和/或摩擦力产生旋转，旋转的过程中产生向上的浮力，使船体1的吃水深度变小，从而减小水的阻力，提高行进速度。在该实施方式中，支撑轴4单纯地固定在船体1上，并对转轮3进行支撑，并不给转轮3提供动力，船体行驶时，由于水的阻力和/或摩擦力，船体向前或向后运动自然会带动转轮3转动，转轮3的转动，就会产生一个对水的压力，水自然会产生反作用力，因此转轮 3就产生浮力，促使船体1上升，减小船体的吃水深度。在该方式中，转轮3具有两组，分前后设置于船体1两侧，且每组转轮3通过支撑轴4穿套，设置在船体1的侧下部，转轮的数量或者组数可以根据船体的排水量和长度来确定具体所设置的数量(对于普通的船体，设置2-8组个都是合理的范围，超大型的船体，也可以设置到10-20组转轮)，同时每组转轮3具有两个，对称设置于船体1的两侧，以使船体具有更好的平衡性。在船体低速行驶时，转轮3大部分位于水平面5之下，且转轮3的底部通常是低于船体1的底部，但是随着船体速度的提高，转轮3转速也会提高，转轮3对船体1的向上浮力就会增大，转轮3露出水平面5的部分也会随之增加，这就减小了船体的吃水深度，减小了船体所遇到的水的阻力。当船体的速度提高到一定速度时，转轮3的大部分露出水平面5，船体所经受的水阻力就会大幅度减小，此时使用螺旋桨推进器2提供较小的动力，仍然能够使船体保持一定的速度行驶，有利于节约船体的能源，还具有节能的效果。图3所示，为转轮设置于船体底部的实施方式结构示意图。船依然包括船体11、螺旋桨推进器21，船体11两侧设置有伸出的支撑轴41，支撑轴41的外端套系有转轮31，转轮 31位于水平面51下。支撑轴41通过连接杆411固定于船体上。螺旋桨推进器21作为推动船体11行进的主要动力，转轮31只作为辅助船体11提升装置；船体11的底部设置有两个凹入的空腔，转轮31具有两组，分别设置于该空腔处，空腔的横截面为梯形。其中，螺旋桨推进器21设置于船体11的底部，且螺旋桨推进器21低于船体11的底部表面，也低于转轮31的位置。这种结构形式，将转轮31设置于船体11的底部，能够充分发挥转轮的作用；转轮的具体结构形式，可以像图1所示那样，设置于支撑轴41的两端，也可以将多个转轮31串于支撑轴41上，还可以将转轮31设计成单独的一个具有相当宽度的形式，都可以在船行驶过程中形成使船体11上升的浮力。图4所示，为本发明第三种实施方式的结构示意图，图中所示，船包括有船体12、 螺旋桨推进器22，船体12设置有支撑轴42，支撑轴42的套系有转轮32，转轮32设置于船体12两侧，转轮32位于水平面52下。螺旋桨推进器22作为推动船体12行进的主要动力， 转轮32只作为辅助船体12提升装置；同时，支撑轴42通过连接杆421固定于船体上。更重要的是，为了提高转轮32产生浮力的效率，转轮32的上部设置了转轮罩62， 转轮罩62为弧形的罩板，且转轮罩62的前部还连接有挡板621，挡板621基本成三角形结构，向前伸出有尖部，这样当转轮完全在水中时能够旋转，以使转轮产生向上的浮力。当船体12以一定的速度行驶时，转轮大部分露出水面后，转轮罩62和挡板621能够减小风浪的阻力，保持转轮的工作状态。图5所示，为本发明的第四种实现方式，该方式为本发明应用于小型船体的示意图。图中所示，小型船体的船体13比较小，在船尾设置有喷气式推进器23，船体13的两侧设置转轮33，转轮33设置于支撑轴43上，通过支撑轴43连接船体13，支撑轴43固定于船体13上。船体13通过喷气式推进器23进行推动。且转轮33的上部设置了转轮罩63，转轮罩63为弧形的罩板，转轮罩63的前部还连接有挡板631，挡板631基本成三角形结构，挡板631的底部水平，并向前伸出有尖部，转轮33的大部分位于水平面53下。通过这种方式，可以有效地利用转轮33提高船体的行驶速度，这样，转轮33在运动过程中，对船体13所产生的浮力能够最大可能地将船体托出水平面，而减小水对船体13 的阻力，在达到一定速度的时候，使船体可以贴着或离开水平面行驶，水对船体的影响力最小，因此，船体13可以以非常高的速度进行行驶。总之，通过转轮的设置，对船体产生了向上的浮力，能够达到提高船体的行驶速度。转轮底部可以低于船底，也可以不低于船底。但是对于设置于水中的螺旋桨，螺旋桨必须低于转轮的底部，才能达到将船体提升，使船体能够脱离水面，达到高速行驶的目的。本发明最关键的部件是转轮，转轮只要能够随船前进并旋转就能够产生向上的浮力，为了充分说明转轮的结构，在下面的实施例中，结合具体应用情况对转轮的结构做详细的描述。图6所示，为转轮的第一种结构形式，图中所示，转轮300安装在支撑轴400上，转轮300的表面具有复数个突出的轮齿301，这些轮齿301均为牙状结构，这种结构形式，使转轮既具有足够的强度，不会损坏轮齿，又能够有效地旋转压水，为船体提供浮力。图7所示，为转轮的第二种实现方式，在该实施方式中，转轮310安装在支撑轴410 上，且转轮310的表面均勻设置有多个突出的轮齿3101，轮齿3101的横截面呈三角形，具有突出的尖部。一种更好的实现方式如图8所示，在船行驶时，为了保证转轮能够顺利旋转，转轮下部需要增加与水的阻力和摩擦力。船体前进时，由于水的阻力和摩擦力使得连接在船体上的转轮旋转，轮齿的压水，水的反作用力使得转轮获得向上的浮力。这样，转轮320安装在支撑轴420上，转轮320的表面具有复数个突出的轮齿3201 (轮齿3201的数量根据设计要求和转轮的大小进行确定)，轮齿3201呈弧形的突出结构，且所有的轮齿3201均向一个方向倾斜；轮齿3201的表面又安装有复数个齿纹3202，齿纹3202位于轮齿3201的入水远面上，以在转轮320旋转时，轮齿3201能够进行拍水，与水产生足够的摩擦力，便于充分利用转轮320的旋转产生向上的浮力。如图9所示，为转轮的第四种实现方式，在该实施方式中，轮齿3301和齿纹3302 与图8所示固定方式不同，其它的结构与图8所示相同。图中所示，转轮330设置于支撑轴 430上，转轮330的表面旋转分布有轮齿3301，轮齿3301的侧面呈弧形的突出结构，且所有的轮齿3301均向一个方向倾斜；轮齿3301入水面的一端上固定有齿纹3302，齿纹3302 — 般设置1-5个，且轮齿3301和齿纹3302为一体结构，便于提高整个转轮结构的强度。图10所示，为转轮第五个实施方式的结构示意图，该实施方式对应于图5所实施的本发明中，在该实施方式中，转轮具有转轮罩。如图所示，转轮33的上部具有一转轮罩 63，转轮罩63的前部具有挡板631，挡板631侧面呈三角形，其底边是水平的。转轮33安装于支撑轴43上。图11则为转轮第六种实施方式，该实施方式基本与图10所示方式相同，区别之处在于挡板的结构不同。转轮33'安装于支撑轴43'上，且转轮33'上部具有一转轮罩 63'，转轮罩63'的前部具有挡板631'；挡板631'侧面呈三角形，其底边是向下倾斜的， 以强化挡板631'的结构。转轮罩63'最好呈流线形结构，更有利于分水。CN 102530218 A
转轮罩及挡板的设置便于进行分水，减小水对转轮上部的阻力，也可以避免在高速行驶时过大阻力造成不良影响，更便于转轮旋转，同时也能够保证转轮及转轮上的轮齿不受损坏。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种能够高速行驶的船，该船包括船体、推进器，其特征在于船体设置有伸出的转动支撑装置，转动支撑装置支撑有能够旋转的转轮，推进器作为推动船体行进的主要动力，转轮作为辅助提升装置。
2.如权利要求1所述的能够高速行驶的船，其特征在于所述转轮，设置于转动支撑装置上，转动支撑装置使转轮只能实现转动而控制轴向和径向的移动，转动支撑装置既可静止支撑亦可转动地支撑转轮，转动支撑装置固定于船体两侧或底部，对转轮起支撑作用。
3.如权利要求2所述的能够高速行驶的船，其特征在于转轮设置于船体的两侧时，转轮对称设置于船体两侧；转轮设置于船体的底部时，通过两个伸出的支架连接转动支撑装置，或者直接将转动支撑装置固定在船体底部，转动支撑装置上套系转轮。
4.如权利要求1所述的能够高速行驶的船，其特征在于所述转轮，其表面具有突出的轮齿。
5.如权利要求4所述的能够高速行驶的船，其特征在于所述轮齿，其为牙状，倒V形、M 形任意一种的形状。
6.如权利要求1所述的能够高速行驶的船，其特征在于所述轮齿上，还可设置有齿纹， 齿纹可为牙状、倒V形、W形、波浪形任意一种的形状。
7.如权利要求4所述的能够高速行驶的船，其特征在于转轮也可由转轮表面局部有轮齿而其它部位没有轮齿，但所述局部所具有的轮齿的齿根圆直径小于没有轮齿的端面圆的直径，同时其齿顶圆大于没有轮齿的端面圆的直径，其中，齿顶圆是指以转轮轴心为中心， 轮齿顶端所在的圆；齿根圆是指以转轮轴心为中心，轮齿底部所在的圆；端面圆是指以转轮轴心为中心，没有轮齿的顶端所在的圆。
8.如权利要求1所述的能够高速行驶的船，其特征在于转轮可以组合起来使用，但组合的转轮中至少其中一个转轮具有轮齿，在具有多组转轮的情况下，至少其中一组转轮具有轮齿。
9.如权利要求1所述的能够高速行驶的船，其特征在于转轮的上方具有转轮罩，所述转轮罩为弧形或流线型的罩板。
10.如权利要求9所述的能够高速行驶的船，其特征在于所述转轮罩的前部还连接有挡板，挡板固定在转轮罩的最前端，呈流线形，便于水从转轮罩流走。
全文摘要
本发明是一种能够高速行驶的船，该船包括船体、推进器，其特征在于船体设置有伸出的转动支撑装置，转动支撑装置支撑有能够旋转的转轮，推进器作为推动船体行进的主要动力，转轮作为辅助提升装置，在船体行进过程中，转轮随船体前进并被动旋转，随着转轮的被动旋转产生向上的浮力，使船体的吃水深度变小，从而减小水对船体的阻力，提高行进速度。
文档编号B63H19/00GK102530218SQ20111035288
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月3日 优先权日2010年12月13日
发明者罗兵 申请人:罗兵