专利名称：开辟险急流通航的水力逆行船的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航运技术，涉及明轮排桨机械撑篙及减速制动等新设备的航船。
螺旋桨推进船发明已近两百年，大，中型航船至今仍靠它推进，但缺陷较多特别是速度太慢，造船界奋战百年终未突破，只好另辟蹊径研制水翼船，气垫船，腾空艇……但均难实用于大中型航船。山区小河多险急流两岸陡峭峡谷束水连续急弯礁石密布，螺桨船不仅上行困难，下水为获舵效必须″开机″结果航速加流速船行似飞，很难避免碰船、撞岸和触礁，故我国二十万世界三百万公里山区小河未能开辟通航。
本实用新型的目的——提供明轮排桨和机械撑篙推进，险流制动和水力逆行四种新技术装置，以便深水和超浅水域相互通航特别是保证山区险急流安全通航。
达到上述目的的方案——船首尾两侧装明轮同侧两明轮间有连杆，杆上装垂直排桨交替划动航于深水；明轮曲柄外端加装斜垂河底的管篙，交替撑推航于浅水；又可利用管篙撑底使船止退，排桨受急流冲动反推明轮旋转并将所截获的巨大水冲力，借管篙交替撑推使船逆水自行；两舷设短突轴套装旋臂式锚杆，端有锚耙挖耙河底增阻减速和实现紧急制动，使船安全顺水漂行于险急流。
本实用新型的有益效果——1.此船的两种新式推进皆无螺桨难以解决好的″空泡″″气蚀″问题；2.明轮等舷外机件不必进船坞即可检修；3.两种新式推进皆比同功率螺桨推力大5-10倍；4.减小主机和油料舱与常规船相比大降航船造价大增效益载重；5.机械撑篙能驱动吃水0.25m载重20吨的超浅水小船；6、燥音污染和震动极小乘坐舒适且快速；7.解决了减速制动、增强操纵性和紧急制动的难题；大大减少碰船、撞岸和触礁的危险；8.水力逆航可使总油耗节省90％，航运成本可降低一半。
图1水力逆行船前视图图2明轮和排桨放大图图3管篙及篙头示意图图4锚杆及锚耙示意图图5水力逆行船俯视图图6水力逆行船侧视图结合附图，进一步说明其结构和实施明轮排桨——如
图1，5，6，在船舷两侧各安装前，后两对明轮①E是主动轮，而E和C之间有齿轮联动并和D皆为被动轮，各轮均有曲柄②每对轮之间均装连杆③杆上装垂直排桨④桨宽为船宽的1/10-1/20，桨长略大于吃水，桨距近于桨长。如图2桨底与桨顶并紧靠连杆焊牢交叉斜撑形扁钢17以增强桨叶刚度，又使扁平面与水面垂直以减出，入水阻力。排桨是水平划动无老式明轮的横截波阻力。
众所周知一马力功率不论用作升力，压力，拉力或推力均等于75Kg米/秒；但一用于船的螺旋桨则推力猛降十倍，每马力只有6-8Kg推力。轮船螺旋桨是间接反作用力且大大小于撑篙等直接反作用力，因为前者有90％的功率浪费于推动大量水流向船后高速喷射。机械撑篙不存在此种冲动，所以每马力的推力仍为75Kg，比螺桨推力大十倍。造船及航运专业者皆知小面积高速螺旋桨每马力推力仅6Kg，而大面积低速螺桨同功率能提高推力1/3达8Kg；因吃水所限螺桨面积不能无限止扩大，但排桨不受此限可以串列许多桨叶，推水总面积可大于螺桨十倍以上。
物体的动静规律是动者恒动静者恒静，由静变动必须有″加速度″，由动变静也必须有″减速度″，行驶中的此船两舷水面实际是静止的，排桨的工作过程是入水，后推，出水和回前的循环，两舷排桨是交替间歇式划水，没有螺桨的高速惯性喷射所耗费的90％功率。静止的水突然被大面积排桨高压高速推动，水又来不及高速避让自然变为极强的抗压反推力使机动排桨功率的绝大部分皆转变为推船疾进的反作用力所以现有河海轮船均可用明轮排桨推进，可提高速度和大大节省能耗。
老式明轮船的发明比螺桨船还要早几十年，但海洋运输并未得到长足进步只促进了内河航运是因为海浪起伏汹涌，浪峰会冲坏明轮桨叶，浪谷又使明轮悬空使船失去推进力。本发明用于海轮不仅不要管篙，且两舷可改为两个明轮使一根长连杆贯通，排桨的桨叶众多，浪峰移动到任何一点桨叶均不会悬空，自然不会失去推进力；又由于桨叶与水面垂直，起伏再大的浪峰也不会损毁桨叶。
机械撑篙——如
图1，5，6明轮曲柄外端，加装连杆式斜垂河底的管篙⑥直径约为船宽1％，下部有铝合金空心球⑦球径是管径的五倍其作用是1.同铝合金管篙皆充满空气使浮力接近于浮起弯曲的篙头⑧犹飞机机翼冲角的作用，急速回前运动时被水冲顶而略略上浮，可避免篙头与河底磨擦磨损。2.球体有流线型作用急速回前运动时能减水阻力；3.管篙撑底推力极大易于插陷河底淤泥，使拔出费力多耗机械功力，有球体扩大压力面即不至深陷；4.管篙末端的篙头俯视如铲，侧视为弯曲形尖头，便于撑推岩底河床时顶住岩层层阶或插入岩石孔隙避免打滑。
如
图1舱顶绞盘连接绞缆经桅杆顶的并列多滑轮又经舱顶边滑轮⑤折向而下系住管篙。既操纵升降又限定管篙斜垂与河面的夹角在45度以内。两舷管篙作交替间歇跳跃式移动前进，其撑推河底是直接反作用力较排桨推进更好此时排桨仍如划水般旋转，实为同步空转并不产生前进的阻力；当行于篙不及底的深水时管篙撑力落空，机械功力又自然转变为排桨划水。若只提升一侧管篙另侧继续撑船，犹增强舵效改进操纵性，能更灵活地急转航向。空球与管篙用螺纹 连结便于拆换。综上所述，除拦河坝库区和少数深水湖泊外，所有内河都可用机械撑篙推进。
渤海平均深度30多米，小海轮篙长几十米，所以内海和沿海亦可试用撑篙推进。原有轮船改用此两种深，浅水新式推进机械后推力猛增五至十倍，为不使动力富余能源浪费可兼带顶，拖船队，使运输效益增大多倍。既然人力划桨、撑篙能驱船前进，机械力大又不会疲惫，就没有理由否定机械划桨、撑篙能更快地驱船前进。
同理可设计一种“机械撑篙推进水力挖河船”，比现用多艘螺桨船合力强拖“水力钢耙船(《山区航道整治》下册136页)的疏浚淘滩效果好得多。此船一艘相当同功率十艘螺桨船的推力，用机械撑篙“强推船行，拖犁挖河”(请参阅笔者另一项已批准专利91207561.9《疏浚航道与整治害河的水力挖河船》)的方法，于水流极缓的入海河口河段，挖出主槽使水流挟带泥沙排入深海，可望解决长江，海河等入海河口拦门沙严重碍航问题。黄河干支流如三门峡等好几十座大中型水库，即将被泥沙完全淤死，用此方法可望”死库救活”(可另写专题说明书)。
水力逆航——棘轮的作用是止退，而逆行船停车用管篙抵撑河底也能止退，但水流不息，两侧排桨受水流冲动而交替后移，通过连杆曲柄反推明轮旋转，在同一曲柄的管篙被排桨所截获的巨大水冲力的驱动，同样向后强撑河底推船逆水上行是完全可能的。众所周知水中运动的流线型物体(如此船)比同等水下断面积且与水流迎面垂直的物体(如排桨)其水阻力至少减小十多倍；而排桨总面积大于船体水下断面积几倍，所截获的水冲力大于该船阻力好几十倍，必能推船逆水自航。
我国自古重视农田水利，灌溉渠道还将越修越多，灌渠断面规顺整齐水面平稳渠道流速较缓是理想的微型通航水道，但因不成网络渠面水位错落更不能沟通江河，至今多未利用通航甚为可惜；只要对总，干，支三级渠道稍加改造，添置小船简易升降设备及简易河渠转航过船设备，再研拟保证最低通航尺度和控水方法(另详)。
另设计制造长9米宽，1米舷深0.7米，渠道水浅载一吨水深载两吨，进入江河可载三吨的微型水力逆行船；将来可使几十万公里渠道既灌溉又通航，亦可过船入溪河航行前景美好。螺桨推进船的航速是水面速度，相对于地面速度则顺水下航要加流速，逆水上航要减流速。水力逆行船是以篙头抵撑的河底为基点，假设流速为4/米/秒，故其逆行地速亦近于4米/秒。一般来说货船进入流速2米/秒，客船进入3米/秒的河段就可停车而改用水力逆航。
增阻制动——大小航船至今未解决增阻减速尤其是紧急制动的久悬难题；虽发现险情即使立即停车并开倒车，大船还有好几百米冲程只好目睹可怕事故的发生；因船的质量比极大惯性力也极大，抛锚必然拽断锚链仅只能微微减轻事故的损害程度。现有螺旋桨汽轮在险急流逆水上航虽有困难，但最难最险还是在顺水下航因漂行太快船又无舵效难于避免碰船撞岸和触礁，前述之险流恶水将使船毁人亡。
除险之法两舷设短突轴⑩套装旋臂式锚杆杆端有双齿锚耙险急流下漂航行时，电控绞盘反转放绞缆和锚杆沉落，使锚耙浅挖河底产生阻力自然能降低漂行速度，河水变为倒流因经过舵面而恢复舵效。锚耙的第二作用是增强操纵性，若只用一侧锚耙耙挖河底船身必向该侧急转航向，能可靠地避免碰船，撞岸或触礁。若完全放落锚杆重力使齿耙深挖河底阻力陡增，几秒钟内可实现紧急制动。锚杆长度可近于船长，大海轮可长达两百米，多数海域皆可以耙挖到海底，而产生减速或制动效果。水底常有暗礁沉木或死锚等，为避免挖耙受阻挣断锚杆或耙齿，可如图4在锚杆与耙齿间设强力拉簧 齿根有枢轴 当锚耙遇障受阻，耙齿由A被绊移到B成前倾状，就易于滑跳过礁石 等障碍物，拉簧立即拉齿耙回归原位，又继续耙挖减速。(另有防撞轮⑨停靠时防撞坏囤船和桨叶。)其它问题——如图5，伴流 是摩擦阻力引起，故排桨桨叶应向内倾斜，使划水时水向外流 可避免破坏伴流增大磨擦阻力；利用水力逆行时水流由前冲来又向内流 可使船周水面被壅高，利于快速流入船底，增强船底压力可避免浅水航行的船身″下坐″现象。山区流急必须大马力船，一般是一吨一马力，若水力逆行成功仅静水或下水航行才需用动力机械推进，故10-20吨一马力即可。
机械撑篙只能推进不能后退，而船在靠码头或掉头时总需要能后退，可开动绞盘提篙出水，再开倒车排桨倒划船自然后退。航船停泊时久为防船身随流回转，除抛船首主锚外还需再抛船尾小锚；锚耙的第三作用是代替船尾小锚，且抛、启锚极为方便。第四个作用是山区航道狭窄遇紧急情况需立即掉头时，只沉落一侧锚耙船即可绕耙作小半径掉头。第五个作用是利用一侧耙挖既能减速又能灵活转向，可帮助航船迅速离、靠码头。完全在深水湖泊或深海航行的船舶可不设管篙。舷边有两个吊舱门船靠岸时只放连杆处于低位的舱门，兼作乘客上，下船的跳板 。
权利要求1.一种开辟险急流通航的水力逆行船，其特征在于船舷两侧明轮①有曲柄②同侧两明轮的曲柄之间装连杆③杆上装有垂直排桨④；又在曲柄外端再套装斜垂河底的管篙6。
2.根据权利要求l所述的开辟险急流通航的水力逆行船，其特征又有明轮排桨的每片桨叶下部有交叉斜撑形扁钢⑦，扁钢的扁平面与水面垂直，管篙的篙端装能拆换的铁搞头⑧。
3.根据权利要求1所述的开辟险急流通航的水力逆行船，其特征还有管篙的下部有硬质空心球⑦船舱顶有绞盘绞动绞缆经桅杆顶的并列多滑轮和舱顶边滑轮⑤拆向而下系往管篙。
专利摘要开辟险急流通航的水力逆行船，是在船舷两侧各装两对明轮。前后两轮间有曲柄连杆，杆上装垂直排桨划水推进航于深水；另在每个曲柄外端再套装斜垂河底的管篙。机械撑篙推进航于超浅水。利用管篙抵撑河底使船止退的作用，任流水冲动排桨而截获巨大水冲力，反推明轮旋转使管篙撑船逆水自航；另在两舷设能升降的锚耙以耙挖河底。产生阻力使船减速并增强漂行舵效和实现紧急制动，以确保山区险急流能安全通航。
文档编号B63B35/00GK2245033SQ9424318
公开日1997年1月15日 申请日期1994年10月21日 优先权日1994年10月21日
发明者李浩昌 申请人:李浩昌