专利名称：一种船的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种船(艇)，特别是一种能够在大净载重量下，高速度远距离航行的船。这种船可能是一种巡逻快艇，也可能是一种豪华的游船，或类似的船。典型的船长在10至50米的范围内，满载排水量在1.5至400公吨的范围内。作为巡逻快艇，通常用于海关和税收部门、海岸警卫、捕鱼保护、军事和警务。
能够以滑行的方式运行的船是公知的。在这种船中，特别是在滑行时支撑船重的艉部附近，船体的横剖面通常为“V”形，“V”形的两臂基本上为平的，与水平面呈一小于25或30度的角，以便保持滑行的方式。对于滑行船，静止时的排水量通常至少为滑行时的排水量的5或10倍。
这种滑行艇有若干缺点。首先，其乘坐不舒适，特别是在风浪大的情况下如此。这是因为当船艏冲击波浪时有“撞”入波浪的趋势，引起不舒适并可能伤害乘客。其次，由于这种撞击动作可能引起大的结构应力，所以可能显著地减少船体结构的寿命。第三，这种船并非在所有速度下性能都一样好。在很低的速度下，它运行起来就象一艘如下面讨论的典型的“排水”船。这时，它完全在水中航行，不显示出任何滑行的性能。高速时，它可以以滑行的方式运行。然而在中间速度下，它试图克服其自身的船艏波以达到滑行的状态。这时其性能的可预测性可能较差，因为它可能是间断地达到滑行状态，而随后又可能达不到滑行状态。最后，对于给定重量的船，克服船艏波并达到滑行的状态所需的功率是非常大的。这一功率要求可能是燃料携带量和船的航程的一个非常严重的限制因素。
除滑行艇以外，另一种是以排水的方式运行的船，换句话说，一种按照排水量规则运行的船。这种船在水上航行时不显示任何明显的滑行的性能，而是具有由船体牵引力损失限定的最大速度。排水量规则假定，可获得的最大速度(以节为单位)与船长(以英尺为单位)的平方根成正比。根据经验发现，比例常数一般在1.3与1.6之间。因此，排水船具有一由其长度限定的速度。这种船的速度不能满足轻型灵便巡逻快艇或类似船的当前需要。
除了以排水的方式运行的船或滑行艇以外，另一种是以所谓“半排水”的方式运行的船。这种船相对较瘦长(比如说，长宽比(瘦长比)大于5比1、6比1，甚至7.5比1)。一方面，其最大速度不由排水量规则限定。而另一方面，其不显示出显著的滑行的性能，因为这种船不产生任何大小的它能跃过的船艏波。因此，以半排水的方式运行的船一般既没有以排水方式运行的船的缺点，又没有以滑行方式运行的船的缺点，即，或是缺少速度，或是航程不够。
顺便说明一下，在某些相对来说例外的情况下，半排水型船表现出一些滑行的性能(虽然即使在这些情况下也不能将其描绘成以滑行的方式运行)。这些情况包括船以非常小的净载重量和低燃料负载及高速运行，从而船体受到很大的升力。
瘦长型半排水船的主要缺点是容易不稳定，特别是摇摆稳定性较差。这种摇摆不稳定性通常是由两个因素引起的。首先，船非常瘦长意味着对摇摆的阻力很小。其次，这种船的船体表面总是精心设计成避免滑行，因此很少有尖锐边缘，比如那些使旋涡离开这些尖锐边缘流走而可增加摇摆阻尼的尖棱。
对这个问题的一种解决方案是采用双体船或三体船结构。这种结构通过连接两个或多个瘦长型半排水船体，使其互相隔开来获得摇摆稳定性。
双体或三体船有两个主要的有关缺点。首先，它们操纵和控制起来十分笨拙。其次，它们可能没有被动自回正能力，因为当它们被颠倒与它们处于正确的向上方式同样地稳定。
本发明试图解决这些问题。
按照本发明提供一种船，它包括一中间船壳构件和分别连接于该中间船壳构件两侧并沿其延伸的辅助构件，该中间船壳构件在水线以下没有可在滑行状态时支撑船体的平坦表面，该构件的长宽比不小于5比1，所述辅助构件与中间船壳构件相比所处深度较浅。船宽与该中间船壳构件的宽度之比不大于2。
本发明可以不受到全部上述各方面的限制。例如，中间船壳构件在水线以下没有可在滑行状态时支撑船体的平坦表面的特征，该中间船壳构件的长宽比不小于5比1的特征，所述辅助构件与中间船壳构件相比所处深度较浅的特征，以及船宽与该中间船壳构件的宽度之比不大于2的特征都是选择性的。
在此用到的术语“长”和“宽”指的是相关构件的水线长度或宽度。而水线可以以任何便利的方式定义。例如，一般是指船的平均水线水位，即半载荷状态下的水位标记。如果无法获得这些数据，该术语就涉及轻船或卸载船的水位，或者其实涉及任何其它便利的水线基准面水位。
在某些情况下，由船的横剖面上可能并不完全清楚中间船壳构件与辅助构件之间的连接部分在何处。为了避免疑虑，该连接部分一般通过相关的横剖面曲率从0或正(在中间船壳上)到负(实际上位于或接近该连接部分)变化(通常是突然地)的位置来识别。
如前面所讨论的，中间船壳构件的长度与其宽度之比被称为瘦长比。不小于5比1的瘦长比限定了一种以半排水方式运行的船。
通过提供一种船宽与中间船壳构件的宽度之比不大于2的半排水型船，可排除公知船型的许多缺点。由于采用半排水方式运行，不需要严格限制速度、燃料或净载重量。辅助构件可使船具有稳定性，由于总的船宽和船深的限制，这种船既易于操纵和控制又可以具有被动自回正能力。
中间船壳构件在水线以下没有当船滑行时可支撑船体的平坦表面的限制，保证了该船以半排水方式而不是以滑行的方式运行。
该船的船宽与中间船壳构件的宽度之比最好不大于1.6、1.7或1.8。事实上，辅助构件越窄越好，只要它们给出足够的浮力和升力以提供必要的稳定性即可。实际上，船宽与中间船壳构件的宽度之比不可能小于例如1.1或1.2。
各辅助构件最好基本上沿其全长连接于中间船壳构件。这样可以提供一种牢固和方便的方法将这两构件连接起来，特别是如果它们之间是整体成形的。
辅助构件最好设置成对船体施加液体动力提升力。应理解为，术语“液体动力提升力”指的是由于船运动而产生的升力，它相对于由液体静力浮力所引起的升力。在后面将更详细地讨论，这在船的动态稳定性方面可以有若干优点，因此是最重要的特征。
因此，在本发明的一相关方面，提供一种船，它包括一中间船壳构件和分别连接于该中间船壳构件两侧并沿其延伸的辅助构件，该中间船壳构件在水线以下没有可在滑行状态时支撑船体的平坦表面，该构件的长宽比不小于5比1，所述辅助构件与中间船壳构件相比所处深度较浅，辅助构件设置成对船体施加液体动力提升力。
所述的液体动力提升力相对于重心所造成的纵摇力矩一般最好使艉部相对于艏部抬高(应理解为，在相对例外的情形下可能短时不是这样)。这个特征在加强纵摇稳定性方面很重要。如果象优选的那样在给定极限内，所述液体动力提升力在重心之后增加更多，则这一特征也可产生自平衡功能。
最好，两个辅助构件的液体动力提升力所引起的摇摆力矩之和是用来抵抗船体摇摆的。这一特征在加强横向稳定性方面是非常重要的。
最好，每个辅助构件具有一设置成施加液体动力提升力的提升面，并且对于从船体重心向后的该辅助构件的基本全长，每个提升面或者平行于中间船壳构件的基线，或者在从后向前看的方向上呈一相对该基线大致向上的角度。
在本文中，虽然可采用任何适用的基准面基线，但该基线最好定义为在中间船壳构件的艉部轮廓曲线开始朝艏部向上弯曲之前与其相切的直线。
换句话说，最好，每个辅助构件具有一设置成施加液体动力提升力的提升面，并且对于从船体重心向后的该辅助构件的基本全长，从后向前看时，每个提升面关于一给定的水线基准所对的角大于零度。
这个特征对于主要加强纵摇稳定性是重要的。如果进一步使每个提升表面在重心前面的一段给定距离上呈大体向上的角度，则摇摆稳定性也可得到特别的加强。
可取的是，每个提升表面关于基线的夹角一般从艉部向艏部增加。这对于提供一种自平衡能力是重要的。换句话说，可取的是，每个辅助构件设置一提升表面，以施加液体动力提升力，并且对于辅助构件的基本全长，每个提升表面关于一给定的水线基准所对的角通常在艉部至艏部的方向上增加。
可取的是，如果每个辅助构件设置一提升面以施加液体动力提升力，对于每个提升表面的至少一部分长度，在横剖面上看，该提升面大体上向上向内倾斜。这一特征可以改善船的摇摆和纵摇动力学稳定性，也可提供改进的转向性能，特别是如果象优选的那样提升面以一倾角倾斜，该倾角在提升面的最靠外部分附近比在最靠内部分附近大。最好，该提升面至少在船的重心的靠艉部倾斜，因为正是在此处，倾斜的效果最有利。
可取的是，水线以上部分船艏的轮廓呈向后的角度。对于半排水型船，已经发现这种轮廓可减小波浪的产生，并改善船穿透波浪的性能。这一特征也可独立地提供。
本发明延伸到一种采用前述辅助构件来稳定船的方法。
本发明延伸到包括一锚和该锚的一支撑件的一种锚组件，在释放锚的过程中，该支撑件可从一收起位置向一释放位置运动，在收起锚的过程中，支撑件从释放位置向收起位置运动。因此，只要通过锚的收起或释放，支撑件及锚可被收起或释放。该锚组件可以独立提供。
现在仅以举例的方式参考附图对本发明的优选特征进行描述。其中
图1是按照本发明的船的一优选实施例的侧视图；图2是相应的后视图；图3是相应的正视图；图4是相应的平面图；图5是该船的一侧视图，详细地示出了内部布置；图6A至图6F为该船的横剖面图，各横剖面分别取自图7中的位置A至位置F；图7是对应于图5中的侧视图的平面图；图8是图1至7所示的优选实施例的一变体的透视图；图9A至9D是构成本发明一部分的锚组件的视图，图9A是该组件处于收起状态的正视图，图9B是相应的侧视图，图9C为该组件处于释放状态时的正视图，图9D为相应的侧视图；图10是船体的一简图，示出了怎样计算棱柱系数；图11是一曲线图，示出了该船的优选实施例的设计性能包络线；图12是一曲线图，示出了该船的设计航程；图13A和13B分别为一对应于图6E的横剖面形状的局部放大视图和一该形状的改进型的类似局部放大视图；图14A至14C为图6E的横剖面的另外三个改进型。
参考图1至图8，按照本发明的船的一优选实施例一般包括一中间船壳构件10、分别沿船壳构件10的每侧延伸并在其全长上与其相连的两辅助构件12和14、一般与该船壳构件和辅助构件整体形成的上部结构16和一推进元件18。
该船是一单体结构船，其结构壳体采用复合材料制造，这些复合材料包括Cotex(商标)非脆性玻璃，夹有Airex(商标)泡沫芯的环氧树脂，其中填充碳纤维和/或Kevlar(商标)纤维。该船的结构设计的总体目的是消除船上任何可能产生应力集中的点，并确保船壳强度均匀。
为此，船上没有可承受任何基本负载的舱壁，并且所提供的舱壁(例如，为了在船内提供防水密封段)也由挠性固定件安装在船壳上，以确保其不产生任何应力集中区域。
选择浸渍纤维是为了使船的物理特性最佳化。这需要识别结构内的压力区域和负载路径。在实施本发明时，为此目的采用一种有限元计算机模型。将几组可能的输入载荷输入到该模型中。这种载荷原则上是以不同速度航行时由于船对波浪的反应所产生的动载荷。船的排水量、速度和海况影响着这些载荷。该模型对这些负载所产生的压力区域和负载路径进行计算。知道这些压力区域和负载路径以后，采用具有已知物理性能的纤维和编织方法的组合构造船壳，以适合这些压力负荷和负载路径。单向纤维以木纤维在树中、肌肉纤维在体内的排列方式沿着负载路径排列。通过这种技术可将船的重量保持在一最小值。
辅助构件12和14与船壳的其余部分整体成形。上部结构16在船宽方向上伸出到这些构件的全部范围内。因此由于这些辅助构件的存在，上层结构的宽度比中间船壳部件10要宽。因此辅助构件用来增加船的使用体积而同时不减少中间船壳构件的瘦长比。辅助构件可以是可充气的，而不是与船壳的其它部分整体成形。
一种从结构上考虑是非常重要的这种船的动力特性是，由于波浪冲击而使中间船壳构件受到的过负荷比起滑行艇的船壳通常所受到的过负荷要小得多。这部分是由于采用了船壳段，部分是由于该船在大浪海面上的性能使其出现撞击水平的可能性大大减小。事实上，尽管一种典型的滑行艇的船壳可能受到高达6g的过负荷，而本发明的中间船壳构件可能受到的过负荷仅仅为1.5g。这就意味着结构船壳的强度不必那么高，因此它同等价的滑行艇的壳体结构相比要轻得多。
现在描述这种船的详细特征。具体参考图1至4，这种船的外部首先包括一可变形以吸收轻微冲击力的船首100。该船首由氨基甲酸乙酯构造成蜂窝结构，其内嵌入大量直径大约为5cm的气泡。该船首可卸下以便容易替换。该船首在水线以上的轮廓呈向后的角度，以便减小波浪的产生并改善船体穿透波浪的能力。这种向后的倾斜也通过减少船壳的凸出的面积起到减小空气阻力的作用。对于这种瘦长比的船这是很重要的。已发现，与垂直平面的最佳倾斜角为大致15度，虽然在例如5至45度之间的任何角度都可以。
这种船的外部还包括一齐平的组合前舱口102、一驾驶员舱口104、一由层压防护玻璃制成并能承受相当大水压的热处理过的挡风玻璃106、一降低的后通道108和一环绕一圈的、巨大的可变形护舷材110，该护舷材虽然名义上位于水线之上，但它不仅可对基本结构提供保护，而且也可使船具备一些摇摆稳定性，特别是遇到横向海浪时；此外它还可以用作走道。该船还可包括一个或多个沿船壳延伸的浪花护拦(未示出)以减少浪花。如图8所示，一种如图1至7所示的船的少许变化也可以包括一可收起的雷达桅杆112。艏部和艉部提供了两个起吊点114和116。
最后，关于外部特征，该船还包括一在图9中最清楚地示出的锚组件120。该组件包括一锚122和该锚的一支撑件124。该支撑件为一由托架126和128铰接于船艉部的“A”形构架。该组件可在图9A和9B的收起位置和图9C和9D所示的释放位置之间转动，在收起位置它是直立与船体平齐的，在释放位置它从艉部垂直向外伸出。在船的艉部与支撑件124的远端之间延伸的两链条130和132限制了该组件进一步向下转动。装在托架128内的一扭簧将它偏置到释放状态。在靠近其远端处，该组件还包括一对滚轮134和136，锚轴138的轴138可通过它们滑动。锚122和锚链140可在连接在船的艉部的另一滚轮142上运动。
释放时，随着锚链140被放开，锚122与其支撑件124一同向外并向下运动，直到如图9C和9D所示，链条126和128绷紧为止。在此位置，支撑件124从艉部垂直向外伸出。进一步放出锚链140，锚的轴138在滚轮134和136之间向下滑动，直到最后离开这两滚轮。然后将锚进一步送出，锚链140在滚轮134、136中的一个或另一个上移动。收起是释放的逆过程。
锚组件120使锚122可远离艉部释放，因此降低了锚链缠绕螺旋桨的危险。
具体参考图5至7，该船在一全封闭的座舱区域200内包括内部设施，使船员可坐在后座类型的座位上，及在舱室的前部有两个铺位202和204。座舱区域200由防水舱壁206和208密封隔开。座舱地板下是两个250加仑(1140升)泡沫充填的燃料室210。一容纳电池、燃料过滤器和类似设备的勤务区域212位于燃料室310和推进装置18之间。在船艉部提供了一悬伸的浮力室214。它可提供储备浮力，也可保护螺旋桨和驱动机构。
推进装置18包括两个以3150rpm输出600马力(430千瓦)的Seatek(商标)64V9D涡轮增压的柴油机300和302，它们分别通过浅水Mercruiser/Keikhaefer VII(商标)“Z”传动装置308和310驱动一四或五叶割划水面的螺旋桨304和306。采用割划水面螺旋桨是为了避免与驱动全浸水螺旋桨所需的较长的“Z”传动装置有关的相当大的附加阻力。把螺旋桨设置成相对转动以避免产生任何净摇摆转矩。螺旋桨的转轴基本上对准中间船壳构件10的基线。当速度超过大致15节时，螺旋桨区域的水线穿过该转轴。可以理解，当船高速前进时，该区域的水线比总水线水位低很多。柴油机300和302安装在耳轴型安装架上，该安装件的设置是为了能360度转动。推进装置还包括两列多孔空气入口312。通过一对出入舱口314可接近该推进装置。
可以提供替代的推进器装置。例如可以采用一个或两个喷射驱动器。喷射驱动器具有不对船体施加任何摇摆转矩的优点。
该船还包括两个固定于辅助构件后部并可旋转以改变船体平衡的平衡调整片(未示出)。也可以通过调整推进器的推力角和/或在燃料室之间转移燃料来改变船的平衡。
现在参考图1至8描述该船的主要性能特征和特点。
重量该船不包括燃料或静载重量的排水量大约为五公吨，满载时大约9吨，具有2.5吨的静载重量。
航程该船在45节的航速下设计航程为1000海里，或者55节航速下850海里。
速度该船的设计最大速度为60节。
船长船长为15米。长度明显大一些或短一些的船也是可行的。例如，理论已经表明，类似轮廓的一条50米长的船可以以大约60节的平均速度作一次无需重加燃料的横跨大西洋的航行。
船宽包括辅助构件12和14以及护舷材110的总船宽为2.8米，不包括护舷材为2.4米。
吃水该船的平均水线水位吃水为0.45米。
船高船高为2.3米。
定员十个坐姿的船员，四个在铺位上的预备船员。
重心总的来说，这种船的重心通常是相当靠后的，比船的中部还靠后，通常在船后部长度三分之二至四分之三的范围内。这在很大程度上取决于推进装置的位置，而在本结构中该位置相当靠后，以便腾出船的中部区域供船员起居。已发现这是一种有效的布置。按照这种布置，对于本优选实施例，重心因燃料量不同而在推进装置前2或3米处。在图5中示出了对应于平均水线水位的重心，以CG标出。船上的另一主要重力来源即燃料室210被设置得尽可能靠近重心，以便将船在纵摇中的惯性力矩减至最小。主要部件(比如燃料室和推进装置)被设置得尽可能低，以减小摇摆。
船舶冲角(纵倾角) 在运行速度范围内，本优选实施例的船被设置成具有5度左右的冲角(参考中间船壳构件10的基线150确定)。
在许多情况下，例如2至10度范围内的冲角都是令人满意的。然而如果冲角比5度小得多，则由于过大的船体浸水面积，阻力增加到不可接受的程度。如果该角比5度大得多，则可能损失方向稳定性；中间船壳构件的有效瘦长比也会增加，引起压差阻力的增加。
如果该角更接近10度，则艏部会经常完全冲出水面。当然可能会暂时出现明显比较大的角度，例如当船撞击波浪时。
中间船壳构件的平面形状中间船壳构件10的平面形状由下列因素决定1)浮力中心相对于船的重心要正确定位，从而使船以正确的冲角纵倾。这就要求浮力沿中间船壳构件正确分布。
2)中间船壳构件应有足以支持该船的满标度排水量的浮力。
3)艏部应该足够尖瘦(这在下面“艏尖角”中将更详细地讨论)。
实际上，对于该船的优选实施例，图1所示的平面结构被认为是接近最佳的。然而，如果例如想要一更瘦长的船壳，可以将船壳设计成带一定程度的尾部收缩。
中间船壳构件的瘦长比总体上讲，中间船壳构件的瘦长比应大于5比1，从而使该船以半排水方式运行。在本优选实施例中该瘦长比为7.2比1。
中间船壳构件的棱柱系数中间船壳构件10的棱柱系数是一个重要的参数，因为它决定着船体的横剖面形状。图10示出了其定义。它定义为排水体积与围绕它的一特定棱柱之比。该棱柱由船体的水线长和在水线下具有最大面积的船体横截面所确定。
对于船的本优选实施例，该系数为0.413，但总的来说该系数可在例如0.35至0.50的范围内。所有这些数字都涉及船的平均水线水位。
本优选实施例的这种相对较低的棱柱系数表明，中间船壳构件向艏部较迅速地变薄。这使得该构件具有良好的刺入波浪性能。
中间船壳构件的横剖面形状中间船壳构件10的横剖面形状很大程度上受棱柱系数、结构上的考虑和在正常情况下船不进入滑行状态的要求的支配。因此，中间船壳构件没有平的板件(艉板除外)。这都是为了使其可以具有结构上的刚性，也是为了使其不容易滑行。所有截面都具有正曲率(即，它们不是凸面的)并且没有反射区域。这种横剖面形状也使船在波浪上“软着陆”，而不是象滑行艇那样撞击水面。
在图6中可最清楚地看到精确的横剖面形状。事实上艉部各横剖面的曲率几乎是恒定的(即，几乎是一圆的一部分)，而在艏部则越来越呈椭圆形。
艏尖角艏尖角(换句话说，从平面图上看，中间船壳构件10艏部所对角的一半)尽可能尖瘦，以便使艏部以最小的阻力穿过波浪。事实上已经发现，艏尖角是该船设计的一项关键的因素。还发现艏尖角在3至10度的范围内是最佳的。本优选实施例的艏尖角实际上为7度。
上部结构上部结构16在座舱区域200前面形成，以免使船艏部完全埋在波浪中，那样有可能发生使船开始下潜并沉没的灾难性后果。为此，上部结构的这一区域呈外凸状，其横截面为椭圆形。如果该区域例如为平的，则下潜可能成为严重的问题。
上部结构也要设计成使船能被动地自回正。这通过封闭上部结构并在其上精心分布浮力实现。
辅助构件的长度辅助构件12和14的最关键部分是在重心的后部，这在以后将予以解释。可以看出，例如在图1中，优选实施例中的辅助构件实际上是沿着中间船壳构件10的大部分全长延伸。然而，如果使其仅从重心向后延伸例如船的水线长度的10或20％，则辅助构件就可实现其许多功能。在重心接近船的中部的更瘦长的船中，另一种可能性是，使辅助构件从船中部向前和向后两个方向上延伸例如船的水线长度的20或30％。
辅助构件的宽度和面积辅助构件12和14的比例对于船的正确运行是最重要的。在优选实施例中，辅助构件的宽度从艉部向艏部逐渐减小。在艉部的任何特定截面位置上，每个这种构件的宽度大致为中间船壳构件半宽的三分之一。在船的中部，相应的宽度比为四分之一而在艏部附近，该比为六分之一。但是辅助构件的宽度例如在相应位置可以如中间船壳构件的半宽的一半那样大。
从平面图上看，本优选实施例的辅助构件的加合面积是船的总面积的22.6％。然而，例如象30％或35％那样大或象10％那样小的百分比在某些情况下是合适的。
辅助构件的深度辅助构件12和14这样设置，当船处于轻载状态(没有燃料且没有载荷)并静止时，只有重心后面的部分着水，虽然即使重心后面更小的部分(或许重心后部分的后一半)着水，辅助构件仍可起到足够的作用。因此，甚至在这种极端的装载条件下，最好也使辅助构件对船提供静稳定性。
辅助构件的冲角辅助构件12和14的提升面(即，下表面)的冲角是特别重要的，因为其决定着它们可以产生的升力大小。从后面向前看时，各提升面相对于中间船壳10的基线呈向上的角度。在此，基线定义为中间船壳构件的艉部的轮廓线开始朝船首向上弯曲以前与该轮廓线相切的线。该基线在图1中以虚线示出，编号为150。(为了比较，平均水线水位的编号为152)。而且，各提升面相对于基线的角度在从后向前的方向上增加。对辅助构件的冲角的要求以另一种方式是这样陈述的，在各位置，一与提升表面相切的直线相对于一与在该截面位置的船壳构件的轮廓相切的直线确定一非负的角度，而且所确定的角度从后向前逐渐增加。
在本优选实施例中，提升面相对于基线的夹角从艉部的0至0.5度增加到艏部附近处的5至7度。高达10度甚至更大的角度当然在艏部，甚至在艉部也可能是适用的。
辅助构件的形状辅助构件12和14的精确形状并不被认为是关键的。中间船壳构件与各辅助构件之间的连接最好是锐角的，特别是在重心以后，以便使它们所施加的液体动力升力最大。界定提升面的辅助构件的外下边缘最好也是尖锐的，以使由漩涡尾迹所产生的液体动力摇摆阻尼最大。从横剖面上看，提升面可以基本上是平的，或者可以略微向上并向内转一角度或倾斜，特别是在重心以后。它们甚至可以适度地凸起，从而使倾角在提升面的外缘比在提升面的内缘大一些。
涉及辅助构件的横剖面形状的更详细的信息提供在图13和14中。图13A是在图6E中截面位置E的横剖面形状的放大图。它示出了一种平的提升面，该提升面相对相关辅助构件的侧面张有一大约90°的角。
图13B图示说明了图13A所示形状的一种改进，它包括了前述的向上向内倾斜。与图13A所示形状相比，加入了一凸起160，从而提升面具有倾斜的外部，该倾斜外部满足了提升面整体倾斜的要求。
图14A、14B和14C图示说明了提升面的其它三种可能形状。前两种形状(图14A和14B)带有前面涉及到的凸体，在图14A的形状中，该凸体表现为一明显的凸起160，而图14B的形状带有一较均匀的曲率，在辅助构件与中间构件连接处有一平缓的圆角。第三种形状(图14C)示出了一平的横剖面，但略微呈向上向内的角度，例如5度至25度(优选为10度至20度)。
可以看到，从横剖面上看，这些形状都获得了所要求的向上向内的倾斜，其中提升面的外端部与最靠里的部分相比处于水中的一较低的水平面上。
在优选实施例中，图13和14所示的形状沿相关辅助构件的长度大致几何相似。换句话说，例如参考图13B的形状，凸起160的形状沿该构件的长度保持大致相同，同时该凸起的尺寸与整个提升面的尺寸保持相同的比例。
如果使辅助构件的各提升面具有上述向上向内的倾斜，按照本发明已发现，它们所产生的动态升力比一水位完全等价的提升面所产生的升力要大。简单地看，该倾斜减少了水从提升面向外溢出，并因此增加了升力。已经发现，通过图14B所示的圆角形提升面可以最好地获得这种加强了的提升力。但更普遍地，图13B、14A和14B中任何“钩形”轮廓都被认为特别有效。换句话说，形状最好为其向上的倾斜在向内的方向上大致减小。
还发现，不仅当船在向前直线运动时，而且当船转向时也可通过提升面的倾斜获得加强了的提升力。在这后一种情形中，流经提升面的水流不与那些表面平行，但是由于转弯时艉部区域的向外侧向滑动，此水流横切这些表面。在这些情况下发现，所产生的提升力，特别是由转弯时靠船内的提升面所产生的提升力与由一水位完全等价的提升面所产生的提升力相比有了显著的增加。特别是水越过内侧的提升面向外的流动产生了相当大的提升力。而且，由于发动机的推力作用在船的重心下方，所以船向弯道内侧偏斜。这进一步增加了船内侧的提升面的冲角，从而进一步增加了其所产生的提升力。
按照本发明进一步发现，如果使辅助构件的提升面具有上述向上向内的倾斜，当船转向时可以使对船的横向阻力显著增加，更靠船的艉部(即重心的后部)处辅助构件最大，所以在此处横向阻力增加最为显著。横向阻力的这种增加大大地增大了船的转向圆。对于船内侧的辅助构件，这种增加最为明显，当船横倾而转向时，船内侧的辅助构件有效地“埋入”水中。按照上述的优选实施例制造的、提升面的形状如图13B所示的船的转弯能力大致为其自身长度的三倍。
辅助构件的功能辅助构件具有如下几项功能1)静稳定性辅助构件12和14被设置成使船具有一定程度的静摇摆稳定性(以及一较小程度的纵摇稳定性)。这可通过在各种负载条件下保证辅助构件至少部分浸入水中来实现。辅助构件不必延伸到特别大的深度。例如在平均水线水位处，它们在该水位以下的深度可以小于中间船壳构件深度的一半，通常是小于三分之一或四分之一。这对于辅助构件和中间船壳构件的最大深度是如此，对于各截面处的情形也是如此。因此它们没有特别大的浮力。它们的加合浮力几乎总是比中间船壳构件的浮力小。
在此应注意，在优选实施例中，辅助构件的深度并不大到足以引起该船从一种半排水运行方式进入到一种完全依靠提升面滑行的方式，至少在中间或正常运行状态下不会。辅助构件的主要用途是在静态和动态下提供稳定性；并不打算让它们成为船上的主要提升面。
2)横摇动稳定性在两辅助构件的液体动力升力的合力所产生的摇摆力矩抵抗船的摇摆的情形下，辅助构件可以提供摇摆动稳定性。这可在提升面所施加的提升力在摇摆出水面的辅助构件上减小，而在摇摆进水面的辅助构件上增加的情况下获得。这又要求在船的运行航速和负载范围内提升面相对于水线有一正的冲角，从而摇摆出水面的提升面的浸湿面积减少，而相对的提升面的情况正相反。
为了在一大的摇摆角和纵倾角的范围内提供必要的摇摆稳定性，可能需要使提升面长度的很大一部分投入运行，很可能包括重心前面很远的部分，或许直到船的中部，甚至更远些。
从前面题为“辅助构件的形状”的部分中可以理解，通过采用一向上向内倾斜的提升面，例如图13B或图14所示形状的，可以加强摇摆动稳定性。
3)纵摇动稳定性辅助构件可以提供一定程度的纵摇动稳定性。对于这种情况，重心后面的提升面的动力性能是最重要的。高速时，液体动力升力将施加在中间船壳构件上，使艏部向上抬起。推进装置的推力将使这种升力增大。这样引起的纵摇力矩被重心后部的提升面所施加的提升力抵消，使整个船保持一相对稳定的冲角。例如，当艏部抬起时，提升面所施加的抵消力矩增加，而当艏部落下时情况正相反，这样就加强了纵摇动稳性。
因此，为了提供一定程度的纵摇动稳定性，各提升面在重心后面的部分最重要。事实上，如果船处于常规冲角时，各提升面重心前的部分比重心后的部分所施加的提升力大，则辅助构件根本不会提供纵稳定性。因此，各提升面的角度从后向前逐渐增加，特别是在重心前面，从而，在常规冲角下重心前面的提升面所施加的升力不是很大(因为在重心前面该表面迅速升出水面)。
上述角度的这种逐渐增加还有另一优点。当船处于明显的负纵倾角时，更靠后部分的提升面不产生大的提升力，这时，因为前部与后部之间的提升面的冲角的差，重心前的提升面实际上暂时比重心后的提升面产生更大的提升力。这可以帮助艏部回升到其正常姿态。
为了正确平衡上述正负纵摇力矩，应理解，辅助构件的面积、位置和冲角(与其它因素一起)都应仔细选择。
从上述标题为“辅助构件的形状”的部分中可以理解，通过采用一向上向内倾斜的提升面，例如图13B或图14所示形状的提升面，可以加强纵摇动稳定性。
4)自平衡能力在给定的极限内，至少在预期的重心位置范围内(可以理解，重心可能移动得相当显著，例如当燃料用尽时)，辅助构件能够自动调整船的平衡。这种自平衡能力是以一种类似于提供纵摇动稳定性的方式实现的。当重心移动并因此改变船的冲角时，提升面绕重心所施加的力矩发生补偿性的变化。为了使辅助构件具有自平衡能力，重要的是，使它们向前和向后延伸时都超出重心位置的预期范围。一般来说，这就要求辅助构件向重力的平均水线水位前方和后方都至少要延伸船长的10％，最好至少15或20％。
5)阻力减小高速时，由于辅助构件倾向于多少将船托起，因此中间船壳构件的宽度减小，其浸湿面积也减小。这可能引起压差阻力和表面摩擦阻力的减小。然而，甚至以辅助构件所提供的升力，船仍然以半排水的方式运行。全速时，船的排水体积例如很少小于静排水体积的一半或三分之二。
应该强调，贯穿船的整个性能曲线，甚至是在全速和轻净载重量下，至少一个辅助构件(通常是两个，除非船在转弯时)的至少一部分浸入水中并从而提供一些升力。该船没有能够(在船的性能包络线内)靠自身将船支撑于滑行状态的中间船壳构件。换句话说，虽然高速时船在水中多少可以升起一些，但这是通过中间船壳构件与一或两个辅助构件所产生的升力的合力获得的。
如果船要求具有特别低阻力的结构，例如需要以全速航行，则通过适当的平衡调整使船在艏部比平时高出水面更多的姿态下被驱动。然而，即使在这些极端的情况下，通常辅助构件长度的后20至40％也会被浸湿。
6)减少浪花辅助构件的最靠艏部部分的主要目的之一是减小浪花。
7)储备浮力辅助构件的第二功能是提供储备浮力。
8)转向性能辅助构件以两种不同的方式来加强船的转向性能。第一，当船横倾而进入一转向状态时，如上所述靠内侧的辅助构件埋入水中，以增加横向阻力并增大转向圆。第二，因为该靠内侧的辅助构件在转向过程中不仅产生阻力，特别是还产生很大的提升力，所以辅助构件在转向过程中可以产生横向回正力矩，以抵消螺旋桨在转向过程中所产生的摇摆力矩。如果合理选择，该回正力矩与螺旋桨所产生的力矩可以彼此平衡，从而使船既不过分向弯道内侧倾斜，也不会离开弯道向外倾斜。一般宁愿让船向弯道内侧稍倾斜，倾斜角最好与船上乘客的倾斜角相似。
现在参考图11和12，这两幅附图提供了涉及本优选实施例的性能的预测。首先，图11示出了速度(以节为单位)和延续性(以小时为单位)相对于功率(以马力为单位)的预测。实线表示最大排水量时的速度，而虚线表示最小排水量时的速度。点划线表示延续性。图12示出了航程(海里)相对于功率(马力)的预测。如上所述，该船可获得的最大功率为1200马力(860KW)。
上述船的优选实施例的一些主要优点如下■部分由于采用了凸起的船壳表面，部分由于辅助构件，所以具有非常好的恶劣气候运行性能■净载重量大且大载重量下性能降低很小■由于船体的瘦长型，与大多数普通船舶相比在更高的速度下具有更长的航程■速度大致与节流的设置成比例，因为无需功率骤增以便使船滑行■由于采用凸起的船壳表面和相当低的局部结构负荷，因此重量相对较轻■被动自回正能力■雷达波形弱■比普通滑行动力艇消耗的燃料少20％当然，应该理解为，上面仅仅以举例的方式对本发明做了描述，在本发明的范围内可以对细节作各种修改。
说明书、权利要求书(适当处)和附图中所公开的各特征可以单独提供，也可以任何适当的组合形式提供。
权利要求
1.一种船，该船包括一中间船壳构件和分别连接于该中间船壳构件两侧并沿其延伸的辅助构件，该中间船壳构件在水线下没有可在滑行状态支撑船体的平坦表面，该构件的长宽比不小于5比1，所述辅助构件与中间船壳构件相比所处深度较浅。船宽与该中间船壳构件的宽度之比不大于2。
2.如权利要求1所述的一种船，其特征在于船宽与中间船壳构件的宽度之比不大于1.6、1.7或1.8。
3.如权利要求1或2所述的一种船，其特征在于每个附加构件基本上沿其全长与中间船壳构件相连。
4.如权利要求1至3中任一项所述的一种船，其特征在于辅助构件被设置成对船体施加液体动力提升力。
5.一种船，它包括一中间船壳构件和分别连接于该中间船壳构件两侧并沿其延伸的辅助构件，该中间船壳构件在水线下没有可在滑行状态时支撑船体的平坦表面，该构件的长宽比不小于5比1，所述辅助构件与中间船壳构件相比所处深度较浅，辅助构件设置成对船体施加液体动力提升力。
6.如权利要求4或5所述的一种船，其特征在于所述液体动力提升力相对于重心所产生的纵摇力矩一般使艉部相对于艏部抬高。
7.如权利要求4、5或6所述的一种船，其特征在于在给定极限内，所述液体动力提升力在重心以后增加更多。
8.如权利要求4、5、6、或7所述的一种船，其特征在于两辅助构件的液体动力提升力的合力所形成的摇摆力矩抵抗船体摇摆。
9.如权利要求4、5或6所述的一种船，其特征在于每个辅助构件具有一设置成施加液体动力提升力的提升面，并且对于从船体重心向后的该辅助构件的全长的大部分，每个提升面或者平行于中间船壳构件的基线，或者在从后向前看的方向上呈一相对该基线大致向上的角度。
10.如权利要求4、5或6所述的一种船，其特征在于每个辅助构件具有一设置成施加液体动力提升力的提升面，并且对于从船体重心向后的该辅助构件的全长的大部分，从后向前看时，各提升面相对于一给定的水线基准面所确定的夹角大于零。
11.如权利要求9所述的一种船，其特征在于每个提升面相对于基线的夹角在从后向前的方向上大致增加。
12.如权利要求4、5或6所述的一种船，其特征在于每个辅助构件设置一提升面，以施加液体动力提升力，并且对于辅助构件全长的大部分，每个提升面相对于一给定的水线基准面所确定的夹角在艉部至艏部的方向上大致增加。
13.如权利要求4至12中任一项所述的一种船，其特征在于每个辅助构件设置一提升面以施加液体动力提升力，对于每个提升面的至少一部分长度，从横剖面看，该提升面大体上向上向内倾斜。
14.如权利要求13所述的一种船，其特征在于提升面以一倾角倾斜，该倾角在提升面的最靠外部分附近比在最靠内部分附近大。
15.如权利要求13或14所述的一种船，其特征在于提升面至少在船的重心之后倾斜。
16.如前述任一项权利要求所述的一种船，其特征在于水线以上艏部的轮廓呈向后的角度。
17.一种船，它包括一船壳构件，该构件在水线下没有可在滑行状态时支撑船体的平坦表面，这种构件的长宽比不小于5比1，其特征在于水线以上艏部的轮廓呈向后的角度。
18.如前述任一项权利要求所述的一种船，它包括一种锚组件，这种锚组件包括一锚和该锚的一支撑件，在释放锚的过程中，该支撑件可从一收起位置向一释放位置运动，在收起锚的过程中，该支撑件从释放位置向收起位置运动。
19.一种锚组件，它包括一锚和该锚的一支撑件，在释放锚的过程中，该支撑件可从一收起位置向一释放位置运动，在收起锚的过程中，该支撑件从释放位置向收起位置运动。
20.一种基本上如在此参考附图1至7和10至12予以描述并示出的船。
21.一种基本上如在此参考附图8予以描述并示出的船。
22.一种基本上如在此参考附图13或14予以描述并示出的船。
23.一种基本上如在此参考附图9予以描述并示出的船。
全文摘要
一种船，它包括一中间船壳构件(10)和分别连接于该中间船壳构件两侧并沿其延伸的辅助构件(12、14)，该中间船壳构件在水线下没有可在滑行状态下支撑船体的平坦表面，该构件的长宽比不小于5比1，所述辅助构件与中间船壳构件相比深度较浅，船宽与该中间船壳构件的宽度之比不大于2。
文档编号B63B1/04GK1142803SQ9419496
公开日1997年2月12日 申请日期1994年12月15日 优先权日1993年12月16日
发明者A·汤普森 申请人:帕拉冈曼有限公司