專利名稱：水上飛輪船的制作方法
水上飛輪船
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種水上交通運輸工具，特別是一種能夠高速航行的機動推進船舶，使其能夠達到近似于水面飛馳的航行(即船身能夠脫離水體進行的高速航行)，本船不僅可應用于民用輪船，還可以運用于軍事艦艇等用途。
背景技木明輪船是人們較為熟知的ー種機動推進船。常規(guī)的明輪船一般是在輪船側(cè)方安裝了ー對撥水槳輪，并在槳輪外緣沿其槳輪半徑的方向安裝撥水驅(qū)動用的槳葉，這是ー種蒸汽機時代風行ー時的輪船，它通過蒸汽機帶動明輪，使槳輪轉(zhuǎn)動，槳輪上的槳葉撥水，推動船只前進，其驅(qū)動效率很低、航行緩慢，早已被人們所淘汰。為了滿足現(xiàn)代航行的需要，人們不斷地對輪船進行了各種研發(fā)和改進，尤其是對槳輪的相關(guān)改造上取得了一定的效果，但 其效果有限，難以大幅度的提高航速。常規(guī)輪船受到的主要阻カ是船體與高密度的水之間存在大面積的接觸，即使是快艇ー類的快船，它們的后部船底也與水之間有較大的接觸面積；同時在常規(guī)輪船之上，浸沒于水中的螺旋槳受到高密度水之阻カ的負面影響也是不可避免。常規(guī)船因此而受到很大的水阻力，當常規(guī)船加速行駛時，常規(guī)船受到的水阻力將會以更大的增幅而急劇加大，這就是常規(guī)輪船難以高速行駛的根本原因。中國專利公開號“CN101875394A”公開了ー種“明輪快艇”，這是一種快艇技木。從它所公開的內(nèi)容來看，它與常規(guī)明輪船并無實質(zhì)性的區(qū)別，根據(jù)該申請公開的快艇技術(shù)，它將會繼承常規(guī)明輪船航行特點，它仍將保持其驅(qū)動效率很低的問題，無法達到該申請所述抬升前部船身出水面高速航行的目的。另外，即使達到該技術(shù)所稱之目的，它也無法使船體完全脫離水面，其后部船身仍坐于水面，航行過程中，船體仍然受到較大的水阻力，進而影響航速。一種“用于明輪船的槳輪”，這是由中國專利公開號“ CN101767641A”所公開的ー種明輪船的槳輪技術(shù)，該槳輪繼承了上述常規(guī)明輪船的驅(qū)動輪轂，它使用了比常規(guī)明輪船更為低置的驅(qū)動輪；其驅(qū)動輪的撥水葉輪，可以視為是在常規(guī)明輪船撥水葉輪基礎(chǔ)之上，將常規(guī)撥水葉輪修改為從中間將內(nèi)半段折彎a度角，該實施例所示的角度約為40度角，使其撥水葉輪成為兩段的撥水槳葉之結(jié)構(gòu)，其中的一半為靠近輪軸的內(nèi)半段，還有靠近外緣的外半段的兩段組成。撥水葉輪在接近水面時，靠近輪軸的內(nèi)半段之撥水葉輪在拍擊水面的同時，明輪船的撥水葉輪受到水面對它施加的上舉之力，使其船體能夠被抬升出水面。但是，在“用于明輪船的槳輪”所述的技術(shù)之中，它的重要不足之處在于a、它的撥水葉輪還有為其航行提供更大貢獻的靠近外緣的外半段，這部分葉輪與前述的常規(guī)明輪船槳葉設(shè)置的角度相似；該船在能夠為航行提供更大貢獻的外緣的外半段，使用了極為不利的常規(guī)明輪槳葉的安裝角度，使它同樣繼承了常規(guī)明輪船撥水驅(qū)動效率很低的劣勢，大幅度削弱了它由上述的撥水葉輪內(nèi)半段而帶來的少部分好處，顯著的降低了驅(qū)動輪的整體撥水效率。b、使用該槳輪的明輪船的后半部船身仍坐于水面，被其抬升出水面的前部船體拖著向前行駛，它的后部船底與水面之間還保留有較大的接觸面積。該船因其驅(qū)動葉輪外緣的外半段的存在，它更大程度的繼承了常規(guī)明輪船驅(qū)動效率很低的劣勢，同時還由于后部船底仍坐于水面，船底后部與水面之間仍有較大的接觸面積而受到很大的水面阻力，該技術(shù)雖然比蒸汽機時代常規(guī)明輪船的驅(qū)動性能有明顯改迸，但是它與現(xiàn)有技術(shù)的其它常規(guī)快艇等技術(shù)相比，該船并沒有表現(xiàn)出速度優(yōu)勢。該專利申請之中舉例涉及的另外三種撥水葉輪靠近外緣的外半段的撥水槳葉結(jié)構(gòu)，這幾例槳葉的不足與前述撥水槳葉的不足之處都有互通的類似缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)常規(guī)輪船的航行速度很低，常規(guī)輪船船體I只是側(cè)重于對其浸沒于水下部分的船體進行了水力流線形設(shè)計，對其水上部分船體的表面結(jié)構(gòu)，沒有提出很高的氣動流線性要求(見附圖1-1)。一種常規(guī)離心式渦輪水泵或離心式渦輪氣泵(見附圖1-2)，這是專門用于輸送水 或輸送氣的設(shè)備；常規(guī)離心式渦輪的這ー類技術(shù)，在此前沒有任何人將其擴展應用于抬升輪船、并且同時將其用于驅(qū)動輪船高速行駛的案例。常規(guī)技術(shù)輪船的船體、船底等部分與水接觸的面積很大，而上述幾個經(jīng)過改進的現(xiàn)有技術(shù)輪船亦未能達到顯著減阻的目的。因此現(xiàn)有技術(shù)輪船，不能滿足人們希望大幅度提升航速的要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種水上飛輪船，使它受到的水阻力大幅度減小，達到近似于水面飛馳航行的效果，從而大幅度的提高輪船水上航行的速度，為人們提供了高速、快捷、經(jīng)濟的水上交通工具。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的水上飛輪船包括船體、設(shè)有推進裝置的船舶動カ裝置，其改進之處在于船體為整體外表面符合氣動カ特性的流線形船體；推進裝置為離心渦輪，離心渦輪安裝于船體的下部，離心渦輪包括渦輪軸、渦輪轂和寬大的渦輪葉片；渦輪葉片安裝固定于渦輪轂外緣，渦輪葉片向下伸出暴露于船底的下方；離心渦輪暴露于船體下方部分的優(yōu)選高度，大于渦輪直徑的四分之一井小于渦輪半徑；船體下部兩側(cè)設(shè)置有兩對、三對或更多對的離心渦輪；船體的尾部設(shè)置有船舵，船舵的底部為高速舵；船體下部兩側(cè)的離心渦輪，可以按照相互交錯的不対稱的布局進行安裝和配置；離心渦輪亦可對稱設(shè)置于船體下部的兩側(cè)。船體的渦輪對水正壓カ之反作用力的向上分力，驅(qū)動船體向上而抬升出水面，使船體擺脫了高密度水的阻礙；渦輪對水正壓カ之反作用力的向前分力，構(gòu)成驅(qū)動輪船前進的主要動カ；本發(fā)明之渦輪在向前旋轉(zhuǎn)時，水與渦輪之間有相對運動，渦輪葉片因此而受到水的粘滯阻力和湍流阻力；水對渦輪的這些阻力，具有阻止渦輪旋轉(zhuǎn)的趨勢，對于本輪船而言，輪船受到的這個阻力，是通過渦輪傳遞過來的，指向前方的力，這個カ不僅沒有構(gòu)成阻礙輪船前進的阻力，反而構(gòu)成驅(qū)動輪船前進的牽引力之一。我們常見的與此相似的例子是汽車行駛時，地面對車輪構(gòu)成阻礙其旋轉(zhuǎn)的阻力，而這個力，正是驅(qū)動汽車前進的動力，如果此カ為零，汽車將原地打滑而無法行駛。本發(fā)明因此而使其受到水的不利阻力降至最低的程度。進ー步的，船體內(nèi)設(shè)置有離心渦輪的整流罩，該整流罩與船底相交之處設(shè)置有開ロ，渦輪葉片從開ロ處伸出船體，在整流罩靠近渦輪軸的位置之上連通有與船體上方的空氣相通的整流進氣管；進ー步的，本船離心渦輪整流罩的后側(cè)設(shè)置有后噴引流ロ，船底設(shè)置有后噴出水ロ，船體內(nèi)設(shè)有與后噴引流口和后噴出水ロ相連通的后噴引流道；本發(fā)明離心渦輪外緣與整流罩內(nèi)側(cè)的間距，明顯大于常規(guī)離心渦輪泵的渦輪外緣與水泵外殼內(nèi)側(cè)的間距。本船的渦輪旋轉(zhuǎn)時，渦輪會將一部分水帶入整流罩，使渦輪葉片通過這部分水與整流罩的內(nèi)壁有了接觸，渦輪會因此而受到較大的水阻力，從而可通過如下方式大幅度的降低渦輪在此受到水的阻力首先，通過整流罩后側(cè)的后噴引流ロ，將引入整流罩內(nèi)部的大部分水，通過后噴引流道，再從后噴出水ロ向船底后方的水面噴射出去；它不僅因此而將渦輪整流罩內(nèi)部的大部分水流引了出來，既可以使渦輪在整流罩內(nèi)部避免受到這一部分水的阻礙而產(chǎn)生能量損耗，同時從后噴出水ロ向船底后方水面的噴射，可以獲得額外的推進能
量。其次，渦輪整流罩內(nèi)部還有少部分的水沒有從后噴引流ロ之中導出，為了避免這一部分水與渦輪葉片接觸而阻礙渦輪的旋轉(zhuǎn)，所以，這里將渦輪外緣與整流罩的內(nèi)壁之間設(shè)置了較大的間距；當高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片將少部分的水帶入整流罩內(nèi)部時，高速飛濺的水會受到整流罩的內(nèi)壁約束而沿著整流罩內(nèi)壁，向著渦輪旋轉(zhuǎn)的方向流動，最后從整流罩前端，沿著指向船的下方、偏向后的方向噴射出來；它的這一部分噴射水流，也會因此而為本船提供少量的驅(qū)動能量；本船因渦輪葉片外緣與整流罩內(nèi)壁的間距較大，隨同渦輪葉片帶入整流罩內(nèi)部的少部分的水與渦輪葉片脫離了接觸，從而使渦輪避免受到整流罩內(nèi)部這一部分水的阻礙。進ー步的，離心渦輪上的每ー個渦輪葉片外緣的一側(cè)端點與其相鄰渦輪葉片外緣的另ー側(cè)端點所決定的直線與渦輪軸的軸線平行；每個渦輪葉片內(nèi)緣的ー側(cè)端點與相鄰渦輪葉片內(nèi)緣的另一側(cè)的端點所決定的直線與渦輪軸的軸線平行；在所有渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所決定的圓柱面之上；渦輪葉片的外緣在其與渦輪軸線垂直的平面上之投影是ー個標準的圓形；另一方案中，任意一個渦輪葉片外緣的中點與其后面相鄰渦輪葉片兩側(cè)外緣的兩個端點是處于同一條直線之上，該條直線與渦輪軸的軸線平行；任意一個渦輪葉片內(nèi)緣的中點與后面相鄰渦輪葉片內(nèi)緣之兩側(cè)的兩個端點是處于同一條直線之上，該條直線與其渦輪軸的軸線相平行；在渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所構(gòu)成圓柱的圓柱面之上；所有渦輪葉片的外緣在其與渦輪軸線垂直的平面上之投影是ー個標準的圓形；進ー步的，船底設(shè)有斷階，在斷階之處開設(shè)有氣ロ，船體內(nèi)置有斷階進氣管，斷階進氣管的下端與氣ロ相連接，斷階進氣管的上端與空氣相連通； 進ー步的，斷階進氣管內(nèi)安裝有空氣閥門。另一方案中，在船體下部的兩側(cè)對稱設(shè)置有一對離心渦輪，離心渦輪置于船體中部的重心之前，方向舵的下部設(shè)置有保持縱向平衡的滑水板，高速舵為設(shè)置于滑水板下方左右兩側(cè)的側(cè)壁舵板，側(cè)壁舵板垂直于滑水板；進ー步的，滑水板下端設(shè)置有滑水斷階，滑水斷階處開設(shè)有氣孔，氣孔處連接有與船體上方空氣相連通的滑板進氣管；進ー步的，船體內(nèi)置有壓縮空氣泵，壓縮空氣泵通過滑板進氣管與氣孔相連通。另一方案之中，將船體下部成對設(shè)置的兩側(cè)離心渦輪之間是通過變速器相連；其變速比的變速區(qū)間分別為小于I、等于I、和大于I的三個變速區(qū)域；調(diào)整變速器的變速比為等于I時，可以使兩側(cè)的離心渦輪同步轉(zhuǎn)動；調(diào)整變速比分別為小于I或者大于I時，也可以達到左聞右低的差速旋轉(zhuǎn)、或者還可以右聞左低的差速旋轉(zhuǎn)。當左右離心渦輪同步轉(zhuǎn)動時，輪船受到的驅(qū)動カ是沿著完全向前的直線方向。當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速小于右側(cè)時，本輪船右側(cè)受到更大的驅(qū)動力，本輪船將會向左側(cè)偏轉(zhuǎn)；當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速大于右側(cè)時，本輪船左側(cè)受到更大的驅(qū)動力，本輪船將會向右側(cè)偏轉(zhuǎn)；由此可見，本發(fā)明所用的這種技木，它可以通過調(diào)整左右側(cè)渦輪的轉(zhuǎn)速差，改變輪船航行的方向。當本方案用于由兩對或三對或更多對的驅(qū)動渦輪的本輪船之時，在船體的尾部的高速舵已經(jīng)沒有了配置的必要，本發(fā)明此時完全可以取消高速舵，從而進一步減小本輪船高速航行時在船舵方面受到的水阻力。進ー步的，高速舵內(nèi)設(shè)有高速空氣通道，高速空氣通道經(jīng)船舵和設(shè)置于船舵上的 方向舵空心軸延伸至船體內(nèi)，船體內(nèi)置有壓縮空氣泵，高速空氣通道的上方與壓縮空氣泵的出口相連；在高速舵前緣的左右兩側(cè)分別設(shè)置有開ロ指向后方的后噴縫隙，后噴縫隙與高速空氣通道相連通；當輪船在水面高速航行時，高速舵浸沒在水中，由于后噴縫隙之中噴出的氣體在高速舵面與水體之間形成了ー個氣膜，從而大幅度的減小了高速舵受到的水之阻力。進ー步的方案是，在后噴縫隙的內(nèi)部有一個滑槽，滑槽之上有ー個氣密滑塊，氣密滑塊可以沿著滑槽上下滑動；在高速舵的側(cè)方有兩個微型滑水板；微型滑水板前高后低，它與水平面呈幾度的夾角；微型滑水板通過后噴縫隙的間隙與后噴縫隙內(nèi)部滑槽上的氣密滑塊之間是固定相連；微型滑水板與氣密滑塊沿著滑槽上下滑動時，它可以關(guān)閉氣密滑塊上方的后噴縫隙，打開氣密滑塊下方的后噴縫隙；氣密滑塊與后噴縫隙內(nèi)部的一個向下施カ的復位彈簧相連。當船尾的水面上升時，水流沖擊微型滑水板上升，從而帶動氣密滑塊，沿著后噴縫隙內(nèi)部的滑槽向上滑動，在將水面上部的后噴縫隙關(guān)閉的同時，它還能及時的開啟水面下部的后噴縫隙；當船尾的水面下降時，氣密滑塊與微型滑水板受到自重和復位彈簧的雙重作用而下降，氣密滑塊將會沿著后噴縫隙內(nèi)部的滑槽向下滑動，仍能將水面上部的后噴縫隙關(guān)閉，并使水面下部的后噴縫隙保持開啟狀態(tài)。本方案通過使用帶有微型滑水板的氣密滑塊，能夠及時的將位于水面之上的后噴縫隙關(guān)閉，同時可以將位于水面之下的后噴縫隙打開。本方案在保證水面之下后噴縫隙完全打開并噴氣的同時，它還能夠?qū)⑺嬷系暮髧娍p隙及時關(guān)閉，它通過這樣的技術(shù)手段，避免了水面之上后噴縫隙逸出氣體而導致噴氣能量的浪費。進ー步的，在離心渦輪與船體之間設(shè)置了減震緩沖系統(tǒng)，它可以減輕本輪船在有波浪的不平靜水面航行時受到的沖擊顛簸。該減震緩沖系統(tǒng)既可以使用彈簧板來減震緩沖，也可以使用螺旋彈簧來減震緩沖，還可以使用高壓空氣囊的減震緩沖。進ー步的，本船的驅(qū)動系統(tǒng)不僅使用了離心渦輪，為船體提供抬升出水面的力和向前行駛的驅(qū)動カ；在船體的上方還增設(shè)了向前驅(qū)動空氣的螺旋槳和驅(qū)動螺旋槳的發(fā)動機，明顯增大其向前行駛的驅(qū)動力。由上可獲得實現(xiàn)本發(fā)明水上飛輪船的如下方案方案一
本發(fā)明水上飛輪船包含有流線形船體、含推進裝置的動カ系統(tǒng)、舾裝、高速行駛平衡系統(tǒng)、方向舵等組成部分，動カ系統(tǒng)安裝于船體內(nèi)。相對于常規(guī)輪船，本發(fā)明對包含船體上層建筑之整體的氣動流線性要求更高，所以本發(fā)明對其自身的整個船體外表面的要求都是符合氣動カ減阻所需的流線形船體。推進裝置使用了通過主機驅(qū)動的離心渦輪來驅(qū)動輪船的行駛，離心渦輪安裝于船側(cè)身的下部，用以將船體全部抬升出水面。本發(fā)明所使用的離心渦輪的渦輪結(jié)構(gòu)與常規(guī)離心抽水泵以及離心式氣泵的渦輪相似，但是區(qū)別在于對于同等的驅(qū)動功率而言，本發(fā)明所使用的離心渦輪半徑、渦輪葉片的寬度比常規(guī)離心式水泵明顯大得多，而與離心式氣泵的渦輪葉片的尺度較為接近，或者 比離心式氣泵的渦輪葉片外緣的寬度也更大；本發(fā)明所使用的離心渦輪葉片，它只在靠近渦輪轂外緣的部分安裝有渦輪葉片。本輪船停泊的水線與低速行駛水線基本相近，當離心渦輪開始旋轉(zhuǎn)之后，渦輪葉片對水產(chǎn)生了向下和向后的作用力，因渦輪葉片轉(zhuǎn)速較低，渦輪葉片對水向下的作用力尚不能支撐船體向上而抬升出水面，此時本船是以低速向前行駛。當驅(qū)動離心渦輪高速旋轉(zhuǎn)時，渦輪葉片對水面施加的向下壓カ和向后推力使船體受到更大的向上和向前的反作用力，船體能夠在水對它反作用力的作用下，被離心渦輪托舉出水面，船體不再與高密度的水相接觸，船體與水面之間的阻力也就不再存在，因而輪船能夠高速的向前航行。當輪船高速行駛，遇到需要急剎車、迅速減速的情況時，可以停止驅(qū)動離心渦輪，此時，位于船體下方的渦輪葉片與水之間會產(chǎn)生很大的阻力，同時船體失去托舉作用而降落，船體也受到很大的水阻力，輪船就會大幅度減速。本方案水上飛輪船的高速行駛平衡系統(tǒng)，為了向輪船提供橫向平衡，在船體的兩側(cè)對稱設(shè)置了同步轉(zhuǎn)動的離心渦輪；為了向輪船提供縱向的平衡，在船體的前后各設(shè)置了兩排或多排的同步轉(zhuǎn)動的離心渦輪。本方案的船舵由兩部分組成，一部分是與常規(guī)輪船相似的方向舵，該部分方向舵占其舵面積的大部分，這一大部分的舵面和另一部分較小的面積共同為其低速度行駛時提供方向控制所用，它的全部舵面都浸沒于水下；另一部分始終位于水下的則是的較小面積，這一部分的面積是位于高速水線之下部分的高速舵，當輪船高速行駛時，在離心渦輪的驅(qū)動下而將船體抬升出水面時，方向舵也跟隨船尾的上升而同時向上抬升，方向舵的上半大部分的面積露出水面，而高速舵成為輪船高速行駛時的方向控制舵板，這一部分的舵面之面積明顯減小到方向舵之舵面總面積的三分之一以下。方案ニ本發(fā)明方案與方案一的區(qū)別在于離心渦輪上方有ー個整流罩，該整流罩與船底相交之處設(shè)置有開ロ，該開ロ較大并對應于常規(guī)離心式水泵出水ロ(或常規(guī)離心式氣泵的排氣出口)的位置之處，離心渦輪的一大半部分都被上方的整流罩密封在內(nèi)，另ー小半部分從整流罩下方開ロ的位置向下延伸出來，暴露于船底的下方，優(yōu)選的，暴露部分的高度大于渦輪直徑的四分之一井小于渦輪半徑。當渦輪葉片旋轉(zhuǎn)時，從開ロ處向下曝露出來的渦輪葉片拍擊下方的水，從而為本船提供向上的抬升力量和向前的驅(qū)動カ。該整流罩，在其渦輪的中部設(shè)置了ー個整流進氣管，整流進氣管設(shè)置的位置與常規(guī)離心式水泵的進水口(或常規(guī)離心式氣泵的進氣入口)的位置相對應，該整流進氣管與船體上方的空氣相通，構(gòu)成用于進入空氣的氣管。當離心渦輪開始旋轉(zhuǎn)之后，渦輪葉片將整流罩內(nèi)的水排出，空氣從整流進氣管開始向整流罩內(nèi)部充入，充入的空氣占據(jù)了原來水所占據(jù)了的空間，所以離心渦輪開始旋轉(zhuǎn)之后，渦輪葉片只在下方較大的開ロ處與外部的水面接觸；露出開ロ處的渦輪葉片對水產(chǎn)生了向下和向后的作用力，當渦輪轉(zhuǎn)速較低時，渦輪葉片對水向下的作用力尚不能支撐船體向上而抬升出水面，此時本船是以低速向前行駛。當驅(qū)動離心渦輪高速旋轉(zhuǎn)時，渦輪葉片對水面施加的向下壓カ和向后推力，船體則會受到水對它的向上和向前的反作用力，船體能夠被離心渦輪托舉出水面，船體不再與高密度的水相接觸，船體與水面之間的阻力也就不再存在，輪船則能夠高速的向前飛馳。
本方案使用了渦輪整流罩，它可以使船體兩側(cè)的氣動流線性更好，從而有益于輪船在高速航行時減小自身受到的氣動阻力。方案三本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案一、方案ニ的區(qū)別在于，在離心渦輪與船體之間設(shè)置了減震緩沖系統(tǒng)，它可以減輕本輪船在有波浪的不平靜水面航行時受到的沖擊顛簸。該減震緩沖系統(tǒng)既可以使用彈簧板來減震緩沖，也可以使用螺旋彈簧來減震緩沖，還可以使用高壓空氣囊的減震緩沖。方案四本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案一至方案三的區(qū)別在于，離心渦輪的每個渦輪葉片外緣的ー側(cè)端點與相鄰渦輪葉片的另一側(cè)外緣的端點所決定的直線與其渦輪軸的軸線平行；每個渦輪葉片內(nèi)緣的ー側(cè)端點與相鄰渦輪葉片的另一側(cè)內(nèi)緣的端點所決定的直線也與其渦輪軸的軸線平行；所有渦輪葉片的外緣任意一點都是位于以渦輪軸的軸線為旋轉(zhuǎn)中心，由渦輪半徑所決定的圓柱面之上；渦輪葉片的外緣在其與渦輪軸線垂直的平面上之投影是ー個標準的圓形。因為每個葉片外緣左右兩側(cè)端點的連線與渦輪軸的軸線之間構(gòu)成了 β度夾角，因為渦輪軸的軸線方向與輪船整個船體軸線的方向互相垂直，在渦輪葉片旋轉(zhuǎn)時，渦輪葉片外緣對水面的推力方向與輪船前進方向的夾角也就為β度角；為了保證輪船左右兩側(cè)渦輪總推力與輪船軸線方向平行，輪船左、右兩側(cè)的渦輪葉片是以輪船中軸線的豎立平面 為對稱面而互相對稱，所以本發(fā)明方案所用的承載渦輪是需要區(qū)分為左側(cè)與右側(cè)的不同。本方案中渦輪葉片不論轉(zhuǎn)至什么角度，渦輪葉片的外緣與理想水平面之間始終維持有某一部分渦輪葉片外緣的接觸，從船體的橫向來看其接觸點有周期性的左右位移，但渦輪葉片外緣與水的接觸面積卻可以維持相対的穩(wěn)定，從而使本發(fā)明受到的向上抬升カ和向前的驅(qū)動カ保持相對穩(wěn)定，輪船上面之載荷不會受到顛簸沖擊之苦。方案五本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案四的區(qū)別在于，本方案在其任意一個渦輪葉片外緣的中點與其后面相鄰渦輪葉片兩側(cè)外緣的兩個端點所處于同一條直線，該直線與與其渦輪軸的軸線相平行；任意一個渦輪葉片內(nèi)緣的中點與其后面相鄰渦輪葉片兩側(cè)內(nèi)緣的兩個端點所處的同一條直線與其渦輪軸的軸線相平行。另外，各個渦輪葉片的外緣在其渦輪軸線方 向的投影是ー個標準的圓形；渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所決定的圓柱之圓柱面之上，則是與方案之四完全相同。本發(fā)明方案所用的左右側(cè)的渦輪結(jié)構(gòu)都是相同的，輪船每ー側(cè)都使用了這樣結(jié)構(gòu)的承載渦輪，這樣的承載渦輪也就沒有左右兩側(cè)渦輪在結(jié)構(gòu)上的不同，它的這個特點為離心渦輪的安裝、使用和維護提供了便利。方案六本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案一至方案五的區(qū)別在于，船體的底部設(shè)有ー個斷階，在斷階之處設(shè)置有氣ロ，該氣ロ與一個斷階進氣管的下端管ロ相通，在斷階進氣管的上端管ロ與船上方的空氣相通。斷階在輪船啟動航行的船體抬升階段以及高速行駛到減速的船體下降階段，在船底同水面逐漸接觸或開始分離的階段，可以使船底與水面之間加入ー層氣膜，減少船底與水互相接觸的面積，從而減小船底受到水的阻力，為船體的抬升或下降階段的行駛給予減阻，為輪船提供一個順暢的速度過渡。
方案七本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案六的區(qū)別在于，斷階進氣管經(jīng)過ー個空氣閥門再與船上方的空氣相通。當輪船高速行駛，遇到需要急剎車、迅速減速的情況時，停止驅(qū)動離心渦輪，渦輪葉片與水之間產(chǎn)生很大阻力；同時，本機同步關(guān)閉空氣閥門，輪船在快速下降與水面接觸之時，進氣管因空氣閥門的關(guān)閉，船底與水面接觸，兩者之間不再充入空氣，船底與水面之間產(chǎn)生的阻力急劇増大，從而大幅度減速。方案八本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案一至方案七的區(qū)別在于，本方案是ー種較輕型的輪船，它的高速行駛平衡系統(tǒng)、方向舵等部分與前述各個發(fā)明方案有所不同。本方案的高速行駛平衡系統(tǒng)包含有橫向平衡和縱向平衡；在船體的左右兩側(cè)對稱設(shè)置了一對驅(qū)動“離心渦輪”，用以保證輪船的橫向平衡；將輪船左右兩側(cè)的離心渦輪安置于船體中部的重心之前，在船體后方的方向舵之下端增設(shè)了提供縱向平衡的滑水板；為了減小滑水板與水面接觸受到?jīng)_擊而對船體產(chǎn)生的振動，在滑水板與船舵的連接處設(shè)置了減震緩沖結(jié)構(gòu)；滑水板下方的左右兩側(cè)各有ー塊垂直的側(cè)壁舵板作為高速舵，為其高速航行的船體及船尾全部抬升出水面時提供方向控制。當輪船進入高速行駛階段吋，離心渦輪將輪船主體抬升出水面，滑水板在高速滑行時受到水對它向上的舉カ明顯增大，滑水板因此而上升到水面滑行，同時它也將船尾抬升出水面，由于船的尾部只有面積很小的滑水板與水面接觸，所以船尾部受的水阻力大幅度降低。方案九本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案八的區(qū)別在于，滑水板的底部設(shè)置了斷階結(jié)構(gòu)，在斷階處開設(shè)有氣孔，氣孔通過ー根滑板進氣管與船上方的空氣相通。當滑水板高速滑行時，空氣會從進氣管進入斷階，再由氣孔充入到滑水板與水接觸的位置，從而使滑水板與下方的水之間增加ー層氣膜，大幅度的減小了滑水板與水接觸的面積，滑水板受到水的阻カ將會進ー步的明顯減小。滑水板兩側(cè)的側(cè)壁舵板形成了對充入空氣的阻礙，防止經(jīng)氣孔充入的空氣從滑水板的兩側(cè)排出，從而為滑水板與水面之間提供更為穩(wěn)定的隔離氣膜，明顯減小水的阻力。方案十本發(fā)明方案與上述發(fā)明方案十的區(qū)別在于，滑水板斷階處連接的滑板進氣管穿過方向舵空心軸，它的上端管ロ與置于船體內(nèi)的壓縮空氣泵的出ロ相連通。本方案利用氣泵為滑水板的斷階提供氣墊。當滑水板高速滑行時，滑板進氣管將高壓空氣充入斷階，再由斷階處壓入滑水板與水接觸的位置，從而使滑水板與下方的水面之間增加一層穩(wěn)定的氣膜層，滑水板的下方顯著的減少了與水直接接觸的面積，使滑水板受到的阻力減小到最低的水平。方案^^一本發(fā)明方案與上述各個方案的區(qū)別在于，本方案對船體下部兩側(cè)成對設(shè)置的離心渦輪，是按照相互交錯的不対稱的布局進行安裝和配置。方案十二 本發(fā)明方案與各個方案的區(qū)別在于本方案在高速舵內(nèi)部設(shè)有高速空氣通道，高速空氣通道經(jīng)過設(shè)置于船舵之上的方向舵空心軸延伸至船體內(nèi)，船體內(nèi)部安置有壓縮空氣泵，高速空氣通道的上方與壓縮空氣泵的出口相連；高速空氣通道的下方，在高速舵前緣的左右兩側(cè)分別設(shè)置有開ロ指向后方的后噴縫隙，后噴縫隙內(nèi)部與高速空氣通道相連通。當輪船在水面高速航行時，高速舵浸沒在水中，由于后噴縫隙之中噴出的氣體在高速舵面與水體之間形成了ー個氣膜，從而大幅度的減小了高速舵受到的水之阻力。方案十三本發(fā)明方案與上述方案十二的區(qū)別在于 本方案在后噴縫隙的內(nèi)部有一個滑槽，滑槽之上有ー個氣密滑塊，氣密滑塊可以沿著滑槽上下滑動；在高速舵的側(cè)方有兩個微型滑水板；微型滑水板前高后低，它與水平面呈幾度的夾角；微型滑水板通過后噴縫隙的間隙與后噴縫隙內(nèi)部滑槽上的氣密滑塊之間是固定相連；微型滑水板與氣密滑塊沿著滑槽上下滑動時，它可以關(guān)閉氣密滑塊上方的后噴縫隙，打開氣密滑塊下方的后噴縫隙；氣密滑塊與后噴縫隙內(nèi)部的一個向下施力的復位彈簧相連。本方案在保證水面之下的后噴縫隙完全打開并噴氣的同時，它還能夠?qū)⑺嬷系暮髧娍p隙及時關(guān)閉，它通過這樣的技術(shù)手段，避免了水面之上后噴縫隙逸出氣體而導致噴氣能量的浪費。方案十四本發(fā)明方案與上述各個方案的區(qū)別在于本方案是將船體下部成對設(shè)置的兩側(cè)離心渦輪之間是通過變速器相連；其變速比的變速區(qū)間分別為小于I、等于I、和大于I的三個變速區(qū)域；調(diào)整變速器可以使兩側(cè)的離心渦輪同步轉(zhuǎn)動、也可以左高右低的差速旋轉(zhuǎn)、還可以右高左低的差速旋轉(zhuǎn)。當左右離心渦輪同步轉(zhuǎn)動吋，輪船受到的驅(qū)動カ是沿著完全向前的直線方向。當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速小于右側(cè)時，本輪船左側(cè)受到較小的驅(qū)動力，本輪船將會向左側(cè)偏轉(zhuǎn)；當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速大于右側(cè)時，本輪船左側(cè)受到更大的驅(qū)動カ，本輪船將會向右側(cè)偏轉(zhuǎn)；由此可見，本發(fā)明在使用這種技術(shù)之后，它可以通過調(diào)整左右側(cè)渦輪的轉(zhuǎn)速差，改變輪船航行的方向。當本方案在其左右側(cè)是由兩對或三對或更多對的驅(qū)動渦輪構(gòu)成的本發(fā)明之后，此時在船體尾部的高速舵已經(jīng)沒有配置的必要，本發(fā)明此時完全可以取消高速舵，從而進一步減小本輪船高速航行時在船舵方面受到的阻力。方案十五本發(fā)明方案與上述各個方案的區(qū)別在于本船的驅(qū)動系統(tǒng)不僅使用了離心渦輪，為船體提供抬升出水面的力和向前行駛的驅(qū)動カ；在船體的上方還增設(shè)了向前驅(qū)動空氣的螺旋槳和驅(qū)動螺旋槳的發(fā)動機，明顯增大向前行駛的驅(qū)動力。方案十六
本發(fā)明方案與上述各個方案的區(qū)別在于本船離心渦輪整流罩，在其后側(cè)設(shè)置了后噴引流ロ，它的后噴引流ロ通過后噴引流道再與船底部的后噴出水ロ相連通；離心渦輪外緣與整流罩內(nèi)側(cè)的間距，明顯大于常規(guī)離心渦輪泵的渦輪外緣與水泵外殼內(nèi)側(cè)的間距；本船因此而減少了渦輪與整流罩內(nèi)部少量水的接觸，從而大幅度的降低渦輪在此受到的水阻力，同時它因其利用這一部分水的噴射動能，而獲得額外的推進能量，從而増大了本船的能量利用率，相應的加大了本船的行駛速度。上述的本發(fā)明方案ニ至方案十六，分別在方案一的基礎(chǔ)之上進行了擴展、完善和補充，使得本發(fā)明具有更好的實用性能。本發(fā)明的有益效果在干結(jié)構(gòu)簡單，使用安全，運行損耗小，經(jīng)濟性能好，能夠明顯降低其綜合使用成本，是ー種便捷而優(yōu)良的水上交通運輸工具；船體在驅(qū)動渦輪的作用下能夠全部抬升出水面，擺脫了高密度水的阻礙，渦輪對水之正壓カ的向前分力，同時構(gòu)成驅(qū)動輪船前進的主要動カ；本發(fā)明之渦輪在向前旋轉(zhuǎn)時，水與渦輪之間有相對運動，渦輪葉片因此而受到水的粘滯阻力和湍流阻力，水對渦輪的阻力，具有阻止渦輪旋轉(zhuǎn)的趨勢，對于本輪船而言，輪船受到的這個阻力，是通過渦輪傳遞過來的，指向前方的力，這個カ不僅沒有構(gòu)成阻礙輪船前進的阻力，反而卻構(gòu)成驅(qū)動輪船前進的牽引力之一。對于上述的方案十四而言，本發(fā)明沒有受到水的任何不利阻力；對于其它方案而言，本發(fā)明在高速舵等部位受到的水阻也被最大限度的減低了 ；同時本發(fā)明也明顯減小了輪船受到的氣動阻力，大幅度提高水面航行速度。在使用同樣大小的驅(qū)動功率時，本發(fā)明比常規(guī)輪船能夠提供更高的航行速度，為人們提供了高速、快捷、經(jīng)濟的水上交通工具；本發(fā)明所用的高速行駛平衡系統(tǒng)保證了輪船的平穩(wěn)航行；本船舵的設(shè)計亦能適應高速航行和低速行駛的不同要求。

圖1-1是常規(guī)輪船的船體外觀輪廓示意1-2是現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)離心水泵或常規(guī)離心氣泵的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明水上飛輪船中的離心渦輪的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意3是整流罩的安裝結(jié)構(gòu)示意4是無整流罩的水上飛輪船的低速航行狀態(tài)的示意5是如圖4所示輪船高速航行狀態(tài)的示意6是含整流罩的水上飛輪船的低速航行狀態(tài)的示意圖
圖7是如圖6所示輪船高速航行狀態(tài)的示意8是安裝有三排離心渦輪的水上飛輪船的示意9是本發(fā)明另ー種實施例的輕型水上飛輪船的底部仰視的示意10-1是船底斷階結(jié)構(gòu)和斷階進氣管的示意圖；圖10-2是斷階被船舷側(cè)壁遮擋住的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是空氣閥門的安裝示意12是離心渦輪的結(jié)構(gòu)示意13是如圖12所示視圖的俯視14是如圖12所示離心渦輪的渦輪葉片的外緣端點與渦輪軸方向的連接示意15是如圖12所示離心渦輪葉片外緣端點與渦輪轂連接的示意16是增加了如圖12所示的一倍渦輪葉片的離心渦輪示意17是增加了如圖13所示的一倍渦輪葉片的離心渦輪示意18是增加了如圖14所示的一倍渦輪葉片的離心渦輪示意19是增加了如圖15所示的一倍渦輪葉片的離心渦輪示意20是渦輪葉片外緣傾斜設(shè)置的離心渦輪示意21是如圖20所示視圖的俯視22是如圖20所示視圖的仰視23是如圖22所示視圖A處的放大24是使用了如圖20所示離心渦輪的水上飛輪船底部的仰視25是增設(shè)了空氣螺旋槳推進動カ裝置的水上飛輪船的安裝示意26是安裝了呈對稱彎折狀外緣的渦輪葉片的離心渦輪的側(cè)視27是如圖26所示視圖的俯視28是如圖26所示視圖的仰視29是使用了如圖26所示離心渦輪的水上飛輪船底部的仰視30是水上飛輪船中滑水板的安裝結(jié)構(gòu)示意31是在如圖30中所示滑水板的側(cè)邊安裝了側(cè)壁舵板的結(jié)構(gòu)圖32是如圖31所示的水上飛輪船尾部的放大33是如圖32所示視圖中另ー側(cè)的側(cè)壁舵板與滑水板的安裝結(jié)構(gòu)示意34是如圖31中尾部船舵部分的正面局部結(jié)構(gòu)示意35是滑水板上的滑水斷階結(jié)構(gòu)示意36是壓縮空氣泵的安裝結(jié)構(gòu)示意37是壓縮空氣泵向滑水斷階充氣的示意38僅安裝了ー對無整流罩的離心渦輪的水上飛輪船低速航行狀態(tài)的示意39是如圖38所示輪船高速航行狀態(tài)的示意40是安裝了三排無整流罩的離心渦輪的水上飛輪船低速航行狀態(tài)的示意41是如圖40所示輪船高速航行狀態(tài)的示意42是船尾部的壓縮空氣泵通過高速空氣通道向后噴縫隙供氣的通路示意43是后噴縫隙的設(shè)置位置示意44是如圖42中尾部供氣通路的放大圖
圖45是如圖42中的船舵部分的正面結(jié)構(gòu)示意46是如圖45船舵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意47是如圖46所示A-A方向的剖面48是另ー實施例中的后噴縫隙結(jié)構(gòu)示意49是設(shè)有氣密滑塊的高速舵的側(cè)視50是包含有氣密滑塊與微型滑水板的高速舵的側(cè)視51是氣密滑塊在其船舵的上方之內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意52是如圖51所示視圖B-B方向的剖視53是如圖52所示視圖C-C方向的剖視圖 圖54是如圖52所示視圖D-D方向的剖視55是船體兩側(cè)ー對離心渦輪以相互交錯的不対稱的布局進行配置的示意56是船體側(cè)方的兩對離心渦輪以相互交錯配置的一種結(jié)構(gòu)示意57是船體側(cè)方的兩對離心渦輪以相互交錯配置的另ー種結(jié)構(gòu)示意58是渦輪整流罩的后噴引流ロ通過后噴引流道與后噴出水ロ相連通的剖面示意59是渦輪整流罩和后噴引流ロ的另外ー種結(jié)構(gòu)形式的剖面示意中的標號1、常規(guī)輪船船體；2、渦輪葉片；3、渦輪轂；4、渦輪軸；5、整流罩；6、流線形船體、方向舵；8、高速舵；9、斷階；10、低速行駛水線；11、高速行駛水線；12、空氣螺旋槳；13、滑水板；14、左側(cè)壁舵板；15、右側(cè)壁舵板；16、滑板進氣管；17、方向舵空心軸；18、壓縮空氣泵；19、滑水斷階；20、整流進氣管；21、斷階進氣管；22、空氣閥門；23、后噴縫隙；24、高速空氣通道；25、氣密滑塊；26、微型滑水板；27、后噴引流ロ ；28、后噴引流道；29、后噴出水ロ。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)本發(fā)明的水上飛輪船主要由流線形船體6、含推進裝置的動カ系統(tǒng)、舾裝、高速行駛平衡系統(tǒng)和船舵等部分組成，其中，用于降低水阻、提高航速的核心部分是采用了離心渦輪作為推進裝置，離心渦輪安裝于輪船的下部，起著將船體抬升出水面和驅(qū)動輪船向前飛馳的作用。如圖2所示，離心渦輪由渦輪葉片2、渦輪轂3和渦輪軸4組成，渦輪葉片2寬而大，它安裝固定于渦輪轂3的外緣位置處。下列各種實施例都是在上述各個方案的基礎(chǔ)上進行的補充、完善和擴展。實施例一如圖4所示，本實施例的水上飛輪船包含有流線形船體6、含離心渦輪的動力系統(tǒng)、高速行駛平衡系統(tǒng)、船舵等部分，離心渦輪安裝于船體的下部，部分渦輪葉片2向下伸出暴露于船底的下方，暴露部分的高度優(yōu)選的數(shù)據(jù)大約為大于渦輪直徑的四分之一并小于渦輪半徑；船舵安裝于船體的尾部，并且居中設(shè)置。本實施例的高速行駛平衡系統(tǒng)包括了在船體的兩側(cè)對稱設(shè)置同步轉(zhuǎn)動的離心渦輪構(gòu)成的橫向平衡，以及在船體的前后各設(shè)置兩排離心渦輪構(gòu)成的縱向平衡。本實施例的船舵由兩部分組成，一部分是與常規(guī)輪船相似的方向舵7，該方向舵7占船舵面積的大部分；另一部分是設(shè)置于方向舵7底端的高速舵8，這一部分舵面的面積明顯減小到船舵總面積的三分之一以下。輪船停泊時，它的吃水深度為靜態(tài)水線，它的靜態(tài)水線與低速行駛水線10相近。當驅(qū)動離心渦輪開始旋轉(zhuǎn)之后，渦輪葉片2對水產(chǎn)生了向下和向后的作用力，因渦輪葉片2開始轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速較低，渦輪葉片2對水向下的作用力尚不能支撐船體向上而抬升出水面，此時本船是以低速向前行駛，船舵的全部舵面都浸沒于水下，為低速度行駛提供方向控制所用。如圖5所示，當驅(qū)動離心渦輪高速旋轉(zhuǎn)時，輪船在渦輪葉片2的驅(qū)動下，渦輪葉片2對水面施加的向下壓カ和向后推力使船體受到向上和向前的反作用力，船體能夠被離心渦輪托舉出水面，方向舵也跟隨船尾的上升而同時向上抬升(見圖3和圖7)，方向舵7的上半 大部分的面積露出水面，另一部分位于水下的則是面積較小的高速舵8，高速舵8是位于高速行駛水線11之下的部分，成為輪船高速行駛時的方向控制舵板。由于船體不再與高密度的水相接觸，船體與水面之間的阻力也就不再存在，故輪船能夠高速的向前航行。當輪船高速行駛，遇到需要急剎車、迅速減速的情況時，停止驅(qū)動離心渦輪，船體下方的渦輪葉片2與水之間產(chǎn)生很大的阻力，同時船體下降之后，船體與水面之間也產(chǎn)生很大的阻力，從而使得輪船大幅度減速。需要指出的是，本實施例中所使用的離心渦輪可采用如圖12至圖15所示的結(jié)構(gòu)，這種離心渦輪的葉片外緣兩側(cè)端點的連線與渦輪軸4的軸線平行(見圖13)。為了提高渦輪葉片的機械強度，離心渦輪各個葉片外緣的端點與渦輪轂3之間還可以通過數(shù)個支撐將其分別連接在一起(分別見圖14和圖15)。離心渦輪的葉片外緣端點與渦輪轂3，沿著通過半徑的連線互相連結(jié)支撐而組成的側(cè)視外輪廓圖，構(gòu)成如圖15所示外輪廓線的形狀。進ー步的，如圖16至圖19所示的離心渦輪結(jié)構(gòu)，是在圖12至圖15所示的離心渦輪上增加了一倍葉片數(shù)量，當渦輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)時，葉片與水面接觸的頻率會成倍増大，輪船受到?jīng)_擊振幅將會明顯減小。實施例ニ圖40和圖41所示，本實施例與上述實施例一的區(qū)別在于，本實施例的水上飛輪船在船體的前后各設(shè)置了三排或多排的離心驅(qū)動渦輪。實施例三如圖3和圖6、圖8所示，本實施例與上述兩個實施例的區(qū)別在于，本實施例中的離心渦輪上方有ー個整流罩5，大于離心渦輪半徑的渦輪部分都被密封在上方整流罩5內(nèi)，占小于離心渦輪半徑以下部分的渦輪葉片2從整流罩5內(nèi)向下伸出來而暴露于船底的下方，曝露出來的渦輪葉片2高度大于渦輪直徑的四分之一；本發(fā)明所用的離心渦輪在對應于常規(guī)離心水泵出水ロ(或常規(guī)離心氣泵的排氣出口)的位置之處(見圖1-2)，打開了較大的開ロ(見圖2和圖3)，該開ロ是位于輪船底部(見圖6、圖7)，渦輪葉片2就是從此開ロ處向外露出，當渦輪葉片2旋轉(zhuǎn)時，渦輪葉片2驅(qū)動下方的水面，從而為輪船提供向上的抬升力量和向前的驅(qū)動カ(見圖6、圖7)。另外，如圖3所示，本發(fā)明與常規(guī)離心水泵的進水口(或常規(guī)離心氣泵的進氣入口)所對應的位置，在整流罩5相應的位置設(shè)置了ー個用于進空氣的進ロ，該進ロ與整流進氣管20連通，而整流進氣管20上端與船體上方的空氣相通。實施例四
本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，離心渦輪與船體之間增加設(shè)置了減震緩沖系統(tǒng)，其減震緩沖系統(tǒng)即可以使用彈簧板來減震緩沖，還可以使用螺旋彈簧來減震緩沖，也可以使用高壓空氣囊來減震緩沖。實施例五本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，如圖20至圖22所示，本實施例中離心渦輪每個渦輪葉片2，一側(cè)外緣的端點與其相鄰葉片的另外ー側(cè)外緣的端點所決定的直線與渦輪軸的軸線平行；每個渦輪葉片2內(nèi)緣的ー側(cè)端點與相鄰渦輪葉片2的另ー側(cè)內(nèi)緣的端點所決定的直線也與其渦輪軸4的軸線平行；所有渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所決定的圓柱面之上；所有渦輪葉片2的外緣在其渦輪軸4的軸線方向的投影是ー個標準的圓形。本發(fā)明實施例，不論渦輪轉(zhuǎn)至什么角度，渦輪葉片2的外緣與理想水平面之間始 終維持有一部分渦輪葉片外緣的接觸，其接觸區(qū)域雖然是變化的，但其接觸的面積卻可以維持相對穩(wěn)定，從而使輪船上面之載荷不會受到顛簸沖擊之苦。因為每個葉片的左右兩側(cè)外緣的端點之連線與渦輪軸4的軸線之間構(gòu)成了 β夾角(見圖23)，渦輪葉片2在隨渦輪軸4旋轉(zhuǎn)吋，渦輪葉片2外緣對水面的推力方向與輪船前進方向的夾角也為β ;為了保證輪船左右兩側(cè)渦輪總推力是與輪船軸線方向平行，本發(fā)明是以輪船中軸線的豎直平面為對稱面，其輪船左、右兩側(cè)的渦輪葉片2是該豎直平面為對稱面而互相對稱，所以本發(fā)明所用的承載渦輪需要區(qū)分為左側(cè)與右側(cè)的不同(見圖24)。實施例六本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，如圖26至圖29所示，本實施例中離心渦輪任意ー個渦輪葉片2外緣的中點與其后面相鄰渦輪葉片2兩側(cè)外緣的兩個端點是處于同一條直線之上，該直線與其渦輪軸4的軸線相平行；離心渦輪任意ー個渦輪葉片2內(nèi)緣的中點與其后面相鄰葉渦輪片2內(nèi)緣的兩側(cè)端點也是處于同一條直線之上，該直線與其渦輪軸4的軸線也是相互平行；所有渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所決定的圓柱面之上。本發(fā)明實施例所用的左右側(cè)的渦輪結(jié)構(gòu)都是完全相同的，本實施例輪船每ー側(cè)都使用了這樣結(jié)構(gòu)的承載渦輪，這樣的承載渦輪也就沒有左右兩側(cè)渦輪在結(jié)構(gòu)上的不同，它的這個特點為其安裝、使用和維修提供了便利。實施例七如圖25所示，本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，本實施例為了進一步增大水上飛輪船的速度，在船體的上方還增設(shè)了向后驅(qū)動空氣的空氣螺旋槳12和驅(qū)動空氣螺旋槳12的發(fā)動機，從而大幅度増加向前行駛的驅(qū)動力，進ー步増大行駛速度。實施例八如圖10-1所示，本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，本實施例中的水上飛輪船的船體底部有一個斷階9，在斷階9之處開設(shè)有氣ロ，氣ロ通過ー根斷階進氣管21與船上方的空氣相通。在本發(fā)明中，從船的側(cè)面不能直接看到船體底部的斷階，這是因為位于船底部的斷階9被船體的側(cè)壁板所遮擋(見圖10-2)。斷階9在輪船啟動航行的船體抬升階段以及高速行駛到減速的船體下降階段，在船底同水面逐漸接觸或開始分離的階段，可以使輪船與水面之間加入ー層氣膜，減少船底與水互相接觸的面積，從而減小船底受到水的阻力，為船體的抬升或下降階段的行駛提供一個順暢的速度過渡。實施例九如圖11所示，本發(fā)明實施例是在實施例八的基礎(chǔ)上，斷階進氣管21經(jīng)過ー個空氣閥門22再與船上方的空氣相通。當輪船在高速航行時，遇到需要急剎車、迅速減速的情況吋，它通過停止驅(qū)動離心渦輪，并且同步關(guān)閉空氣閥門22，輪船就會快速下降與水面接觸，它的斷階進氣管21因空氣閥門22的關(guān)閉，船底與水面之間不再被充入空氣，船底與水面之間產(chǎn)生的阻力將會急劇増大，從而大幅度減速。實施例十A :本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，本實施例船體兩側(cè)的離心渦輪，是以相
互交錯的不對稱布局進行安裝和配置(見圖55);圖56、圖57則分別是另外兩種驅(qū)動離心渦輪布局結(jié)構(gòu)形式的實施例。實施例十B :本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于，本實施例在船舵內(nèi)部設(shè)有高速空氣通道24 ;高速空氣通道24從高速舵8內(nèi)部經(jīng)過方向舵7和設(shè)置于船舵上的方向舵空心軸17延伸至船體上方與空氣相通；在高速舵8前緣的左右兩側(cè)分別設(shè)置有開ロ指向后方的后噴縫隙23(見圖47)，后噴縫隙23與高速空氣通道24相連通。這里利用后噴縫隙23為高速舵8設(shè)置了ー個斷階結(jié)構(gòu)，本實施例與前面的實施例八所述船底部的斷階結(jié)構(gòu)有類似的作用，本實施例則是通過高速舵8側(cè)旁的后噴縫隙23構(gòu)成的斷階結(jié)構(gòu)，為高速舵8與水之間提供隔離的氣膜，從而減小高速舵8受到的水阻力。船體高速行駛時，水從后噴縫隙23的旁邊掠過，使后噴縫隙23內(nèi)部形成低壓區(qū)，船體上方的常壓空氣，通過高速空氣通道24，從高速舵8前緣兩側(cè)的后噴縫隙23之中向高速舵8兩側(cè)的后噴縫隙內(nèi)部補充進入。當水上飛輪船高速行駛時，由高速舵8兩側(cè)的后噴縫隙23吸入而來的氣體，將會包覆在高速舵8的左右側(cè)面，使高速舵8的左右側(cè)表面與高密度水體之間增加了部分氣膜，高速舵8與水的接觸面積大幅度減小，從而顯著減小了高速舵8受到的水的阻力。實施例i^ 一 如圖42至圖47所示，本實施例與上述實施例十B的區(qū)別在于，本實施例在船尾的內(nèi)部增加設(shè)置了壓縮空氣泵18 ;壓縮空氣泵18的出口與高速空氣通道24的上方相通；其余部分的結(jié)構(gòu)與實施例十B相同。比如船舵內(nèi)部設(shè)有高速空氣通道24 ;高速空氣通道24從高速舵8內(nèi)部經(jīng)過方向舵7和設(shè)置于船舵上的方向舵空心軸17延伸至船體內(nèi)；在高速舵8前緣的左右兩側(cè)分別設(shè)置有開ロ指向后方的后噴縫隙23(見圖47)，后噴縫隙23與高速空氣通道24相連通。船體內(nèi)置的壓縮空氣泵18出來的高壓氣體，通過高速空氣通道24，從高速舵8前緣兩側(cè)的后噴縫隙23之中向高速舵8的兩側(cè)噴出；當水上飛輪船高速行駛時，高速舵8兩側(cè)的后噴縫隙23之中噴出高壓氣體，噴出的高壓氣體將會包覆在高速舵8的左右側(cè)面，使高速舵8的左右側(cè)表面與高密度水體之間增加了ー層氣膜，高速舵8與水的接觸面積大幅度減小，從而顯著減小了高速舵受到的水的阻力。優(yōu)選的，如圖48所示，后噴縫隙23開設(shè)在更為靠近高速舵8前緣的位置處，其優(yōu)點在于，高速舵8有更多的表面部位被氣膜覆蓋，從而進ー步減小高速舵8與水之間的阻力。
實施例十二本實施例是在實施例i^一的基礎(chǔ)之上增加了后噴縫隙23內(nèi)部的氣密滑塊25 (見圖 49、圖 50、圖 51、圖 52、圖 53、圖 54)在后噴縫隙23的內(nèi)部有一個滑槽，滑槽之上有ー個氣密滑塊25，氣密滑塊25可以沿著滑槽上下滑動；在高速舵的側(cè)方有兩個微型滑水板26 ;微型滑水板26前高后低，它與水平面呈幾度的夾角；微型滑水板26通過后噴縫隙23的間隙與后噴縫隙23內(nèi)部滑槽之上的氣密滑塊25之間是固定相連；微型滑水板26與氣密滑塊25沿著滑槽上下滑動時，它可以關(guān)閉氣密滑塊25上方的后噴縫隙23，打開氣密滑塊25下方的后噴縫隙23 ;氣密滑塊25與后噴縫隙23內(nèi)部的一個向下施カ的復位彈簧相連。本實施例在保證水面之下后噴縫隙23完全打開并噴氣的同時，它還能夠?qū)⑺嬷系暮髧娍p隙23及時關(guān)閉，它通過這樣的技術(shù)手段，避免了水面之上后噴縫隙23逸出氣體而導致噴氣能量的浪費。 實施例十三 本實施例與上述各個實施例的區(qū)別在于本實施例是在船體下部成對設(shè)置的兩側(cè)離心渦輪之間，通過變速器再彼此相連；其變速比的變速區(qū)間分別為小于I、等于I、和大于I的三個變速區(qū)域；調(diào)整變速器可以使兩側(cè)的離心渦輪同步轉(zhuǎn)動、也可以左高右低的差速旋轉(zhuǎn)、還可以右高左低的差速旋轉(zhuǎn)。當左右離心渦輪同步轉(zhuǎn)動時，輪船受到的驅(qū)動カ是沿著完全向前的直線方向。當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速小于右側(cè)時，本輪船左側(cè)受到較小的驅(qū)動力，本輪船將會向左側(cè)偏轉(zhuǎn)；當左側(cè)離心渦輪轉(zhuǎn)速大于右側(cè)時，本輪船左側(cè)受到更大的驅(qū)動力，本輪船將會向右側(cè)偏轉(zhuǎn)。實施例十四本實施例與實施例十三的區(qū)別在于本實施例取消了高速舵，本實施例是通過調(diào)整左右側(cè)渦輪的轉(zhuǎn)速差，來改變輪船航行的方向，從而使本輪船在高速航行時避免因高速舵的存在而受到的水阻力。實施例十五本實施例的輪船是一種輕型的水上飛輪船，它的高速行駛平衡系統(tǒng)、方向舵等部分與前述的發(fā)明實施例有所區(qū)別。如圖9、圖30、圖31、圖34、圖38和圖39、圖55 (圖9和圖55中省略了其中的滑水板)所示，本實施例水上飛輪船的高速行駛平衡系統(tǒng)包含有橫向平衡和縱向平衡；輪船的橫向平衡，是在船體的左右兩側(cè)設(shè)置了一對同步轉(zhuǎn)動的驅(qū)動離心渦輪，用以保證輪船高速航行時的橫向平衡；輪船的縱向平衡，是將輪船左右兩側(cè)的離心渦輪安置于船體中部的重心之前，在船體后方的方向舵的下方，增設(shè)了提供縱向平衡的滑水板13(見圖30)。如圖31至圖34所示，為了減小滑水板13與水面接觸受到?jīng)_擊而對船體產(chǎn)生的振動，在滑水板13與船舵的連接處設(shè)置了減震緩沖結(jié)構(gòu)；在滑水板13下方的兩側(cè)分別有垂直設(shè)置有左側(cè)壁舵板14和右側(cè)壁舵板15，這是作為高速舵面之用，為其高速航行船體及船尾全部抬升出水面時提供方向控制。當輪船進入高速行駛階段吋，離心渦輪將輪船主體抬升出水面，滑水板13在高速滑行之中受到水對它向上的舉力，滑水板13上升到水面滑行，同時它也將船尾抬升出水面，由于輪船的尾部只有面積很小的滑水板13與水面接觸，所以輪船尾部受的水阻力大幅度降低。實施例十六如圖35所示，本實施例與上述實施例十五的區(qū)別在于，本實施例中滑水板13的底部增加設(shè)置了斷階結(jié)構(gòu)，在滑水斷階19處通過一根滑板進氣管16與船上方的空氣相通。當滑水板13高速滑行時，空氣從滑板進氣管16進入滑水斷階19，再由斷階處吸入滑水板13與水接觸的位置，從而使滑水板13與下方的水面之間增加ー層氣膜，滑水板13原來是與水直接相接觸，這時因空氣的進入，滑水板13的下方大幅度的減少了與水直接接觸的面積，滑水板13下方受到的水阻力將會進一歩的明顯減小?；?3下方的兩側(cè)各有一塊左側(cè)壁舵板14和右側(cè)壁舵板15，這兩塊舵板不僅為高速行駛的輪船提供方向操縱的カ矩，成為高速行駛時的方向控制舵板；同時，從滑板進氣管16、再經(jīng)由斷階位置吸入的空氣，也會因為左側(cè)壁舵板14和右側(cè)壁舵板15的阻礙，防止充入的空氣從滑水板13的兩側(cè)排出，從而為滑水板13與水面之間提供更為穩(wěn)定的隔離氣膜，明顯減小水的阻力。 實施例十七如圖36和圖37所示，本實施例與上述實施例十六的區(qū)別在于，本實施例中滑水斷階19之處連接的滑板進氣管16穿過方向舵空心軸17，在該滑板進氣管16的上方與壓縮空氣泵18的出口相通。本實施例通過主動氣泵為滑水板13的斷階提供氣墊；當滑水板13高速滑行吋，高壓空氣從滑板進氣管16充入滑水斷階19，再由斷階處壓入滑水板13與水面接觸的位置，從而使滑水板13與下方的水面之間增加一層穩(wěn)定的氣膜層，滑水板13的下方顯著的減少了與水直接接觸的面積，使滑水板受到的阻力減小到最低的水平。實施例十八本實施例中，高速舵8為滑水板13左右兩側(cè)的側(cè)壁舵板，本實施例與上述實施例十五至實施例十七的區(qū)別在于，在各側(cè)壁舵板上靠近前緣的左右兩側(cè)亦開設(shè)有開ロ指向后方的后噴縫隙23，其作用和設(shè)置可參考實施例十一。實施例十九本實施例與上述實施例ニ至實施例十八的區(qū)別在于如圖58所示，本船離心渦輪整流罩5，在其后側(cè)設(shè)置了后噴引流ロ 27，它的后噴引流ロ 27通過后噴引流道28再與船底部的后噴出水ロ 29相連通；離心渦輪外緣與整流罩5內(nèi)側(cè)的間距，明顯大于常規(guī)離心渦輪泵的渦輪外緣與水泵外殼內(nèi)側(cè)的間距；本實施例可以將渦輪整流罩5內(nèi)部的水引流出來，最大限度地使渦輪與整流罩5內(nèi)部少量的水避免了接觸，從而大幅度的降低渦輪在此受到的阻力；同時它還因其利用了這一部分水的噴射動能，從而為本實施例獲得額外的推進能量，増大了本船的能量利用率，相應的加大了本船的行駛速度或者減少了能量損失。實施例二十本實施例與上述實施例十九的區(qū)別在于，如圖59所示，本船將其后噴引流ロ 27和后噴引流道28的結(jié)構(gòu)進行了部分改進與調(diào)整，從而改善其后噴引流出來的射水流態(tài)，以便相應的減小水的阻力，改善能量的利用效率。上述各實施例之間可相互組合、替代或拆分之后組合構(gòu)成更多種的實施方式。
綜上所述，本發(fā)明利用離心渦輪將船體向上抬升出水面，使整個船體與高密度的水面脫離了接觸，顯著的減小了水的阻力；離心渦輪對水面施加正壓カ的反作用力，該カ在其豎直向上方向的分力，是抬升船體向上而脫離水面的動カ源，在水平的向前分力是驅(qū)動輪船高速行駛的基本動力，本發(fā)明能夠以很高的速度在水面向前飛馳。以上所描述的僅為本發(fā)明的一部分主要實施例，本發(fā)明不限于上述實施方式，t匕如實施例十七所述，帶有壓縮空氣泵18和側(cè)壁舵板的滑水板13的結(jié)構(gòu)，它與常規(guī)側(cè)壁式氣墊船的氣墊部分的主要結(jié)構(gòu)相似；所以當將微型化的側(cè)壁式氣墊船的船底結(jié)構(gòu)，用于代替本發(fā)明的滑水板的結(jié)構(gòu)時，它將與本文件的實施例十七的內(nèi)容雷同；另外，對于實施例十二所述的微型滑水板26，它完全可以使用實施例十七所述帶有氣膜減阻的滑水板之技術(shù)，從而使微型滑水板26進ー步減小它與水之間的阻力。值得ー提的是，關(guān)于本發(fā)明的驅(qū)動渦輪上的每ー個渦輪葉片2，如果從滑水板角度來看渦輪葉片2，渦輪葉片2與本發(fā)明所述的滑水板13有著類似的方面，相關(guān)實施例十六、實施例十七所述的滑水板13之上的氣膜減阻的技術(shù)，也可以應用于渦輪葉片2之上，從而構(gòu)成本發(fā)明的其它實施方式。凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的任何潤飾、修改或等同替換，均屬 于本發(fā)明所保護的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種水上飛輪船，它包括船體、設(shè)有推進裝置的船舶動カ裝置，其特征在于船體為整體外表面符合氣動カ特性的流線形船體；推進裝置為離心渦輪，離心渦輪安裝于船體的下部，離心渦輪包括渦輪軸、渦輪轂和寬大的渦輪葉片，渦輪葉片安裝固定于渦輪轂外緣，渦輪葉片向下伸出暴露于船底的下方；船體下部兩側(cè)設(shè)置有離心渦輪，船體的尾部設(shè)置有船舵，船舵的底部為高速舵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水上飛輪船，其特征在于離心渦輪對稱設(shè)置于船體下部的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種水上飛輪船，其特征在于船體兩側(cè)的離心渦輪之間通過變速器相連；變速器的變速比的變速區(qū)間分別為小于一、等于ー和大于ー的三個變速區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于船體內(nèi)設(shè)置有離心渦輪的整流罩，該整流罩與船底相交處設(shè)置有開ロ，渦輪葉片從開ロ處伸出船體，在整流罩靠近渦輪軸的位置之上連通有與船體上方的空氣相通的整流進氣管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種水上飛輪船，其特征在于離心渦輪整流罩的后側(cè)設(shè)置有后噴引流ロ，船底設(shè)置有后噴出水ロ，船體內(nèi)設(shè)有與后噴引流口和后噴出水ロ相連通的后噴引流道。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于離心渦輪上的每ー個渦輪葉片外緣的ー側(cè)端點與其相鄰渦輪葉片外緣的另ー側(cè)端點所決定的直線與渦輪軸的軸線平行；每個渦輪葉片內(nèi)緣的一側(cè)端點與相鄰渦輪葉片內(nèi)緣的另ー側(cè)的端點所決定的直線與渦輪軸的軸線平行；在所有渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所決定的圓柱面之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于任意一個渦輪葉片外緣的中點與其后面相鄰渦輪葉片兩側(cè)外緣的兩個端點是處于同一條直線之上，該條直線與渦輪軸的軸線平行；任意一個渦輪葉片內(nèi)緣的中點與后面相鄰渦輪葉片內(nèi)緣之兩側(cè)的兩個端點是處于同一條直線之上，該條直線與其渦輪軸的軸線相平行；在渦輪葉片外緣之上的任意一點都是位于以渦輪半徑所構(gòu)成圓柱的圓柱面之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于船底設(shè)有斷階，斷階處設(shè)置有氣ロ，船體內(nèi)置有斷階進氣管，斷階進氣管的下端與氣ロ相連接，斷階進氣管的上端與船體上方的空氣相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水上飛輪船，其特征在于斷階進氣管內(nèi)安裝有空氣閥門。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于在船體下部的兩側(cè)設(shè)置有ー對離心渦輪，離心渦輪置于船體中部的重心之前；方向舵的下部設(shè)置有保持縱向平衡的滑水板，高速舵為設(shè)置于滑水板下方左右兩側(cè)的側(cè)壁舵板，側(cè)壁舵板垂直于滑水板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水上飛輪船，其特征在于滑水板下端設(shè)置有滑水斷階，滑水斷階處開設(shè)有氣孔，氣孔處連接有與船體上方空氣相連通的滑板進氣管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水上飛輪船，其特征在于船體內(nèi)置有壓縮空氣泵，壓縮空氣泵通過滑板進氣管與滑水斷階的氣孔相連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于高速舵內(nèi)部設(shè)有高速空氣通道，高速空氣通道經(jīng)過設(shè)置于船舵之上的方向舵空心軸延伸至船體內(nèi)；船體內(nèi)部安置有壓縮空氣泵，高速空氣通道的上方與壓縮空氣泵的出口相連；在高速空氣通道的下方，位于高速舵前緣的左右兩側(cè)分別設(shè)置有開ロ指向后方的后噴縫隙，后噴縫隙與高速空氣通道相連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水上飛輪船，其特征在于在后噴縫隙的內(nèi)部設(shè)有滑槽，滑槽之上設(shè)置有可沿滑槽上下滑動的氣密滑塊；在高速舵的側(cè)方設(shè)有兩個微型滑水板，微型滑水板呈前高后低傾斜設(shè)置；微型滑水板通過后噴縫隙的間隙與后噴縫隙內(nèi)部滑槽上的氣密滑塊固定相連；后噴縫隙內(nèi)部設(shè)有復位彈簧，復位彈簧與氣密滑塊相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上飛輪船，其特征在于離心渦輪與船體之間設(shè)置有減震緩沖裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水上飛輪船的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征是船體的上方設(shè)置了空氣螺旋槳和驅(qū)動螺旋槳的發(fā)動機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水上飛輪船，它包括流線形船體、含離心渦輪的動力驅(qū)動裝置、高速行駛平衡系統(tǒng)和船舵，其中，離心渦輪安裝于船體的下部，渦輪葉片安裝固定于渦輪轂外緣，渦輪葉片向下伸出暴露于船底的下方。本發(fā)明能夠以很高的速度在水面向前飛馳，它是利用離心渦輪對其水面施加正壓力的反作用力，該力在其豎直向上方向的分力將船體向上抬升出水面，使其船體與水面脫離接觸；離心渦輪對水面在水平向前方向的分力則是驅(qū)動輪船高速行駛的基本動力。本發(fā)明顯著減小輪船與水的接觸面積及其受到的阻力，大幅度增大了航行速度，它為人們提供了一種高速、快捷、經(jīng)濟的水上交通工具。
文檔編號B63H19/06GK102689682SQ20111026406
公開日2012年9月26日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者章曉宇, 章洪 申請人:章洪