[發(fā)明專利]輪船靈活轉(zhuǎn)向裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910209529.3
• 申請(qǐng)日: 2009-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN101670887A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐國(guó)彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐國(guó)彬
• 主分類號(hào): B63H11/02
• 分類號(hào): B63H11/02;B63H5/08
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 劉洪勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輪船靈活轉(zhuǎn)向裝置，具體來說是利用側(cè)向噴水或吸水產(chǎn)生側(cè)向推、拉力，實(shí)現(xiàn)輪船快速轉(zhuǎn)向的裝置。同時(shí)還需要減速制動(dòng)裝置(原螺旋槳反轉(zhuǎn))，或另一推進(jìn)裝置與原螺旋槳轉(zhuǎn)向相反的裝置。

背景技術(shù)

根據(jù)傳統(tǒng)力學(xué)理論，一維空間中的力，單一個(gè)力，不可能平衡。必須另外一個(gè)力，才有可能平衡。平衡條件是：二力平衡的平衡條件是：大小相等、方向相反，作用在同一直線上(剛體)，或者是作用在同一直線的同一點(diǎn)上(變形體)。

二維空間中力偶矩：將力的平衡引申一步，如果平衡的二力不作用同一直線上，二力相距為d，此時(shí)就產(chǎn)生了一個(gè)新的力素：力偶矩M＝F·d；雖然包含兩個(gè)力，但因不作用在同一直線上，不能平衡，故形成一個(gè)新的力素——力偶矩。力偶矩和力不能互相代替，是二維空間的力素。一個(gè)力偶矩也不能平衡，它使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，要平衡必定有另外一個(gè)力偶矩，平衡的條件是：數(shù)值大小相等，方向相反，作用在同一平面上(剛體)，或作用在同一平面的同一點(diǎn)上(變形體)。

將二維力偶矩的平衡，再引申一步，如果兩個(gè)力偶矩不作用在同一平面A上，而另外一個(gè)力偶矩作用在與平面A相距d的B面上。因二力矩不在同一平面上，不可能相等，因此在三維空間又產(chǎn)生了一個(gè)新的力素——矩偶。以前材料力學(xué)中稱之為扭矩。將它們看作為相互平衡的兩個(gè)力矩。矩偶與力矩的區(qū)別在于：

(1)矩偶是由兩個(gè)力偶矩在三維空間形成的新力素。矩偶是不能平衡的(產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或幾何變形)，必須施加另外一對(duì)矩偶才能與它平衡。

(2)矩偶是三維空間中的力素，要平衡必須另一對(duì)矩偶。平衡條件是：數(shù)值大小相等、因?yàn)榱ε季睾途嘏级际侵挥姓?fù)的代數(shù)量，只要作用在同一三維空間中，符號(hào)相反，即可平衡。

(3)矩偶就是三維空間客觀存在的力素，它的作用效果使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或幾何形態(tài)發(fā)生變化。

目前控制輪船轉(zhuǎn)向的裝置主要是安裝在船尾的舵，由直插或斜插入水中的舵柱、和舵葉組成，航行中的船舶，流動(dòng)的水在舵葉上產(chǎn)生橫向作用力，故作用力的大小取決于船速，速度越快，作用力越大。根據(jù)船舶的航向轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉，使船舶產(chǎn)生被動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，保持所需航向。但船體極不靈活。

因舵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極小，難以控制輪船的靈活性，為改善船舶的操控靈活性，人們對(duì)舵的結(jié)構(gòu)持續(xù)進(jìn)行了改進(jìn)，例如帶導(dǎo)流罩舵，襟翼舵，多葉舵，差動(dòng)舵，然而其基本工作原理都沒有改變。

然而，對(duì)于大噸位輪船，由于船身較長(zhǎng)，船體龐大，且由于水的阻力小，船體航行時(shí)慣性力的作用明顯，因此造成僅靠水對(duì)舵葉產(chǎn)生的被動(dòng)作用力來使船舶轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)彎半徑較大，其結(jié)果是造成在近距離避開障礙物時(shí)，會(huì)躲避不及，易出事故。例如有名的泰坦尼克號(hào)冰海沉船，就是由于眼見冰山，卻躲避不及，導(dǎo)致1500余人葬身海底。直到目前，還常見報(bào)導(dǎo)輪船相撞事故、撞橋墩、撞海岸的頻發(fā)事故。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前輪船采用船舵轉(zhuǎn)向造成的轉(zhuǎn)向不靈活問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的輪船靈活轉(zhuǎn)向裝置，利用了新的力學(xué)概念(矩偶理論——詳見徐國(guó)彬著“多維變形體力學(xué)”一書)。注意：任何物體都是三維變形體，現(xiàn)實(shí)中不可能有二維絕對(duì)剛體。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種輪船靈活轉(zhuǎn)向裝置，是在輪船吃水線以下的位置，在船頭和船尾安裝產(chǎn)生橫向推力(對(duì)船整體是矩偶)的推進(jìn)裝置。

所述的推進(jìn)裝置可以為噴水裝置或吸水裝置，以增加轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。同時(shí)原推進(jìn)器可反向轉(zhuǎn)動(dòng)以克服前進(jìn)慣性，增加矩偶使其轉(zhuǎn)向。

所述的噴水裝置可以為螺旋槳或射流裝置，只要能夠向外排水，利用水流產(chǎn)生矩偶。

所述的吸水裝置也可以為螺旋槳或射流裝置，通過抽水使船體兩側(cè)產(chǎn)生壓差來推動(dòng)船體轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的推進(jìn)裝置可以是安裝在吃水線以下，輪船前后兩側(cè)的對(duì)稱設(shè)置的凹槽內(nèi)，比較理想的是所述的凹槽為流線型。

所述的噴水裝置或吸水裝置還可以是安裝在一個(gè)從左右兩側(cè)貫通船體的橫向涵洞內(nèi)。

所述的涵洞可以采用兩端出口從內(nèi)向外逐漸變大的喇叭口結(jié)構(gòu)。

為避免由于行進(jìn)速度快急轉(zhuǎn)彎時(shí)造成輪船側(cè)翻，還包括安裝在輪船上的減速制動(dòng)裝置，所述的減速制動(dòng)裝置為一個(gè)獨(dú)立的制動(dòng)螺旋漿，或者是由原推進(jìn)螺旋槳和控制其反轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制器構(gòu)成。