气动推进的环保节能船的制作方法

本发明涉及一种水上交通工具，尤其涉及一种在河运、海运中航行的具有很好抗沉性能的船舶，更具体是涉及一种利用气动推进且具有抗翻、抗撞、抗风浪且运行平稳的环保节能船。

背景技术：

古今中外，船舶不仅是水上交通运输的重要组成部分，而且在运输总量中占着绝对的比重，具有其他任何运输方式所不可替代的特殊位置和重要作用。现有航行于江河、海域的传统船舶，主要是利用船身整体排水，因而要求船身有较高的强度和载荷，水密性要求也高，致使船的制造成本很高，同时行驶中船体受到的阻力和摩擦力较大，为了减少前进的阻力，船体通常设计为长条形，而为了增加承载量，一般采用增加船舱高度来解决，但这种长条状且高度高的船舶，在航行的过程中很易受风浪的袭击而导致翻船，如船体不能自行翻转扶正，则存在船舱进水，船舶沉没的风险。另外，现有船舶行进的主要方式还是采用内燃机驱动螺旋桨旋转实现螺旋推进的方式，而船舶的转向则是通过液压传动控制船尾舵的转动角度来实现，为了获得足够的推进力，必须使螺旋桨快速旋转，但快速旋转的螺旋桨会与水产生高速的摩擦，使螺旋桨表面温度高达近千摄氏度，经常把螺旋桨表面溶出一个个小孔，大大缩短了螺旋桨的使用寿命，另外，螺旋桨的旋转不仅很容易损害海底生物，还容易缠绕到水草或鱼网等而导致船舶无法行进；而通过液压传动控制船尾舵的转动角度来实现船舶的转向，由于舵面会受到水流阻力和漩涡阻力的影响，其转向速度慢，动力损耗大。针对上述情况，本发明的申请人研发了一款运行平稳的不沉环保船，并于2014年8月16日向国家知识产权局申请了发明专利并获授权，专利号为201410402508.4，该不沉环保船是在甲板底面通过框架固定连接有若干沿船身宽度的方向等间距平行排列的长条状圆形浮筒，每一浮筒的前端面开设有与进水管连接的进水孔、后端面开设有与出水管连接的出水孔，浮筒的侧壁还开设有进水管和出水管的引出孔，每一浮筒配套有一组增压泵，增压泵的进出水端分别与从浮筒侧壁引出的进水管和出水管连接，位于浮筒外的进水管和出水管上均设有电磁阀。由于采用抽水系统作为动力，是利用水流从船体后端面向外喷出，使船尾获得向前的推力，而喷出的水与江河、大海中的水是相溶的，两者互相渗透，会抵消一部分推力，另外，增压水泵从江河、大海中循环抽水和喷水，水中夹带的泥沙、水草等杂质会影响增压水泵的正常运行，从而增加增压水泵的维护和更换的成本。

技术实现要素：

为克服以上存在的问题，本发明的目的是提供一种切实可行的利用气动推进的环保节能船，该节能船具有抗翻、抗撞、抗风浪且成本低的特点。

为实现以上目的，本发明的气动推进的环保节能船，包括甲板和位于甲板之上的船舱，甲板底面通过框架固定连接有若干长条状的圆形浮筒，浮筒沿船身宽度的方向等间距平行排列，每一浮筒的长度略大于船身的长度，两相邻浮筒之间的中心距离为浮筒直径的2－3倍，其特征在于：所述每一浮筒配套有一组固定于节能船尾部甲板上的高压漩涡气泵，高压漩涡气泵的进气口敞开、出气口通过一“L”型排气管与浮筒后端面开设的喷气孔连接；“L”型排气管的横向段位于甲板之上且其端口与高压漩涡气泵的出气口连接、竖向段穿过甲板和浮筒侧壁开设的引入孔且其端口位于浮筒后端面的喷气孔处，横向段与竖向段的夹角为110^o -130^o , 并圆弧过渡，浮筒后端面喷气孔的顶端位于水面下方10-15cm处；各组高压漩涡气泵的控制系统设置于所述船舱内，每组高压漩涡气泵由一个供电开关控制，利用供电开关间隙性开或关调节船体左右侧排气的速度，从而达到控制船的方向。

为了使宽度较大的船体能够获得足够的推进力，上述浮筒的数量为3－50个，每组高压漩涡气泵由1－3个漩涡气泵串接而成。

上述漩涡气泵优选功率为2-3千瓦、风量300-350m³/h的漩涡气泵，“L”型排气管的内径优选90-110mm。

为了充分利用海上的自然风力和更好节省能源，上述甲板上安装有垂直轴风力发电机或无叶片风力发电机，该风力发电机为漩涡气泵的电机提供电源。

为了尽量减少船体前进的阻力，同时利用喷气产生的后推力，上述浮筒位于船头的前端面为子弹头型、位于船尾的后端面为反转子弹头型或与筒身垂直的平面。

为了避免浮筒遭受碰撞时整个腔室进水，从而危及船体的安全，上述每一浮筒内腔设有可将内腔分为若干腔室的径向隔板，浮筒后端面的喷气孔和侧壁的引入孔位于浮筒的后腔室。

为了实时监测船舶行进受到的阻力，以便及时调整各高压漩涡气泵的压力和喷气速度，从而轻松实现前进或转弯，上述船身最外侧的浮筒，其外侧壁固定有速度传感器，该传感器用于监测船舶行进时浮筒与水流的相对速度。

为了减少高压旋涡泵工作时产生的噪音，上述高压漩涡气泵外面设有隔音罩。

本发明的气动推进的环保节能船，利用在船身的底部设置沿船身宽度方向等间距平行排列的多个圆筒状浮筒，使得船身宽而高度低，不仅能保证船身遇险时具有抗翻、抗撞的性能，而且浮筒与浮筒之间限定的间隙可以恰到好处化解风浪对船体底部的冲击，使船舶的运行更加平稳，而通过在每个浮筒的后端面设置喷气孔，再配合“L”型排气管和与每一个浮筒配套的高压漩涡气泵，在高压漩涡气泵启动时，甲板上的空气被进气口吸入，经加压后以特定的角度从浮筒后端面的喷气孔向外喷出，由于气体与水较难相溶，且喷气孔的顶端离水面近，喷出的气体无需承受较大的水压便能将大部分压力转化为推动船尾向前的推力，在多个气泵增压下，船体便可获得足够的前进动力；另外，通过控制甲板两侧浮筒高压漩涡气泵间隙性工作，可轻松实现船体的转向。本发明的环保节能船，结构简单、制造方便，高压漩涡气泵无需与水接触，故障率低，大大节约维护更换的成本，而浮筒可在工厂成批生产后再在现场安装，不仅生产效力高、速度快、质量好，能更好保证船体的密封性能，而且浮筒的结构特点能使单位钢材量产生的排水量远远大于现有的任何船体结构，大大降低船的生产成本；本发明的环保节能船既可作为航行于大江、大海中用于运载货物的货船使用，也可作为航行于江河、湖泊的游船使用，是一个完全能够实施的方案。

附图说明

图1是本发明气动推进环保节能船正面的结构示意图。

图2是本发明气动推进环保节能船侧面的结构示意图。

图3是浮筒与排气管和高压漩涡气泵之间连接的结构示意图。

图4是高压漩涡气泵一个侧面的结构示意图。

图5是高压漩涡气泵另一个侧面的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，本发明的气动推进环保节能船，包括船身1，船身包括甲板11和位于甲板之上的船舱12，甲板的底部通过框架2固定连接有3－50个长条状圆形浮筒3，浮筒沿船身宽度的方向等间距平行排列，每一浮筒的长度略大于船身的长度，浮筒的直径可视使用水域的不同可大可小，两相邻浮筒之间的距离为浮筒直径的2－3倍，浮筒前端面为子弹头型、后端面为与筒身垂直的平面，浮筒内腔设有可将内腔分为若干腔室的径向隔板31，每一浮筒后腔室的端面开设有喷气孔32、侧壁开设有管道引入孔33，喷气孔的顶端与水面的距离d为10cm；每一浮筒配套有一组固定于节能船尾部甲板上的高压漩涡气泵4(气泵尽量靠近船尾，以减少压缩空气的行程)，每组高压漩涡气泵由1－3个漩涡气泵串接而成，漩涡气泵包括泵头41、电机42、接线盒43、进气口44和出气口45，漩涡气泵的进气口敞开、出气口通过一“L”型排气管5与浮筒的喷气孔连接，“L”型排气管的横向段位于甲板之上且其端口与高压漩涡气泵的出气口连接、竖向段穿过甲板开设的通孔和浮筒后腔室侧壁的管道引入孔且其端口位于浮筒后腔室的喷气孔处，“L”型排气管的横向段与竖向段的夹角＆为110^o-130^o，且夹角处圆弧过度，为了更好减少漩涡气泵工作时产生的噪音，在漩涡气泵的外面设有隔音罩7；船尾部的甲板上还固定有一垂直轴风力发电机6，该发电机可为漩涡气泵的电机提供电源；为了增加节能船的抗沉能力，船舱侧壁采用双层结构，外侧壁为玻璃钢、内侧壁为泡沫塑料，船舱设有驾驶室，旋涡气泵的控制装置和风力发电机的控制装置均设置于驾驶室内；位于船身最外侧的浮筒外侧壁固定有速度传感器，该传感器用于监测船舶行进时浮筒与水流的相对速度。

为了使船舶能实现自动航行，本发明的气动推进环保节能船还设有雷达、超声波水深探测器和GPS定位仪，通过电脑将雷达、超声波水深探测器、GPS定位仪和速度传感器、漩涡气泵的控制装置组成数字化的方向控制。

本发明气动推进的环保节能船的工作原理：当船体需要前进时，驾驶员通过驾驶室的操控装置，启动各组高压漩涡气泵，气泵的进气口将水面上的空气吸入，经漩涡气泵压缩后的压缩空气通过排气管以特定的角度从浮筒后端面的喷气孔向外喷出，船体在喷出气流产生的动力推动下快速前进；当船体需要向右转弯时，驾驶员通过驾驶室的操控装置，间隙性停止甲板右侧各组高压漩涡气泵的工作，使左侧浮筒的喷气速度大于右侧浮筒的喷气速度，船体向右转弯；当船体需要向左转弯时，驾驶员通过驾驶室的操控装置，间隙性停止甲板左侧各组高压漩涡气泵的工作，使右侧浮筒的喷气速度大于左侧浮筒的喷气速度，船体向左转弯；当海面起风时，位于甲板上的垂直轴风力发电机开始工作，为漩涡气泵的电机输送电源。

本发明的气动推进环保节能船，甲板上只需设置漩涡气泵和为气泵供电的电源，结构简单，在行进的过程中，通过固定于船身最外侧的浮筒外侧壁的传感器实时监测船舶行进时浮筒与水流的相对速度，再配合雷达、超声波水深探测器、GPS定位仪监测到的环境数据，及时调整漩涡气泵的气流输出，实行自动航行，操作特别方便。另外，船舶在行进的过程中，如遇较大的风浪，由于船体宽而高度低，且甲板底部的浮筒与浮筒之间的间隙可以恰到好处化解风浪对船体底部的冲击，因而能保证运行平稳，而当遇到撞击的时候，由于浮筒两端是子弹头结构、且内腔设有径向隔板，即使某处受损，也不影响其抗沉的性能，本发明的环保节能船具有抗翻、抗撞、抗风浪的特点。

上述环保节能船如果甲板下的浮筒数为5个，漩涡气泵选择功率为2.2千瓦、风量320m³/h的漩涡气泵，“L”型排气管的内径选择100mm，则可提供每小时28公里的航速。