[其他]新型低阻船體

無效

• 申請號: 86105482
• 申請日: 1986-08-29
• 公開（公告）號: CN86105482A
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發明（設計）人: 于成源
• 申請（專利權）人: 于成源
• 主分類號: B63B1/40
• 分類號: B63B1/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于船舶領域。

眾所周知，船在航行的時候，要受到水的阻做用，這些阻力是來自多方面的，但起主要作用的是船的摩擦阻力和興波阻力。而且船速越高，興波阻力占總阻力的百分比就越大，可達總阻力的百分之五十以上。以往人們為了降低興波阻力做了許多研究改進工作，但主要局限于船首部形狀的改進，這些改進工作雖然取得了一些效果，可是遠沒有達到完全消除興波阻力的目地。而且由于船形的日益復雜，給船舶建造也帶來了新的難度。本發明提出的“新型低阻船體”，可以達到完全消除興波阻力的目地。

“新型低阻船體”的吃水線以下部分除尾部以外，基本是矩形體結構。在船的首部，設有進水口1，泵體2，以及噴水口3。（參見說明書附圖）。在船的底部，本發明采納了氣墊船方案既設置了氣膜室4。氣膜室4是由船體的側舷6向下延伸，和拱起的船底部7，加之船首部的噴水口3上面的擋板8構成的不透氣的腔室。船在航行時，水從進水口1進入泵體2，經泵體2加壓后從噴水口3噴出。所噴出的高速水流直接噴向氣膜室4下方的水域，和船的底部沒有接觸，因此沒有造成摩擦阻力的大幅度增加。氣膜室4中的壓縮氣體是由氣泵5提供的。氣膜的最小高度應確保船在允許橫傾角度范圍內船體底部不與水面接觸為宜。船在航行的時候，有部分壓縮氣體從尾部漏掉，但其泄漏量很小，這是因為尾部的氣隙高度是很小的。因此，船在這方樣所增加的能耗并不多。這是它不同于氣墊船的地方。另一方面，由于氣膜的作用，使船體底部絕大部分完全脫離了水，減少了船的觸水面積，因而也就減少了船的摩擦阻力。

由動量公式，我們知道噴射水流所產生的推力F＝ρ（Q₂V₂-Q₁V₁）這里，ρ是水的密度，Q₁是進水量，Q₂是噴水量。V₁是進水速度，V₂是噴水速度。由于水是不可壓縮的，所以進水量應當與出水量相等，即是Q₁＝Q₂＝Q。另一方面，設進水口的面積為S₁，噴水口面積為S₂，顯然 V₁S₁＝V₂S₂＝Q。從而有 V₂＝V₁S₁/_S2。因此，我們可以得到公式： F＝ρQV₁（S₁/_S2-1）。或者F＝ρS₁V²₁（S₁/_S2-1）。設船在以V₁速度航行時其實際阻力為f，如果我們令 F＝f，S₁是已知的進水口面積之值，由上述的推力公式我們可以確定噴水口面積S₂的大小。反推上去，既是說，在噴水口面積為S₂時，當泵以恒定的功率將水以V₂之速度噴出時，船將產生的推力之值為F，而且，F＝f。這推力F可使船以V₁的速度航行，而此速度V₁恰好是進水口的進水速度。當船首的水線下部分的橫截面與船體水線下部分的橫截面在縱向投影上一致的情況下，船首部的自由水面沒有上升或下降的現象產生，因此船的興波阻力將完全被消除。本發明稱這種前置動力消除興波阻力的方法為“主動式”消波法。此外，也可以減小進水口面積，使其在縱向投影上與船體的水下部分橫截面不一致，這樣可以得到部分消除興波阻力的目地。但這樣可使進水量減小。考慮到噴射水泵的推進效率，對進水口與噴水口的面積比值有一定的要求，為了滿足這一要求，船首部吃水線下的高H與船體部分的吃水線下部的高度H^＊可以是不相等的。在單純采取首部噴射動力的情況下，為適合船在特定的速度范圍內都具有完全消除興波阻力的性能，噴水口的面積S₂應當是可以調節的，其最大噴口面積與最小噴口面積可由選定的速度范圍的最小值和最大值來確定。在采取附設動力的情況下，例如在尾部設置常規推進器，噴水口的面積S₂可以固定的。這是因為對于船的首部的進水口的進水速度V，噴射泵所產生的推力是F，設船在以V速航行時的實際阻力是f，當f與F不相等時，我們可以增加或者減小輔助動力F^＊，使得f＝F+F^＊。注意到輔助動力F^＊的大小是可以連續變化的，所以在噴口面積S₂是固定的情況下，也可以使船在各種航速下均可達到完全消除興波阻力的目地。