前驅動船舶的製作方法

2023-06-20 10:08:06 1

本發明是根據「自然膨脹體的膨脹力運動定律」研發的(模仿魚的功能)前驅動船舶。前驅動船舶是一種動力操作指揮系統前置、螺旋槳前置、螺旋槳安裝在船頭裡面的新型船舶，它結構獨特、製造方便、功能齊全、特徵明顯、高效實用。它適用於小到玩具賽艇，大到航空母艦、貨輪、遊船、潛艇等的一切船舶、艇艦，它不排斥現有實用的、先進的船舶技術，可以與這些技術高效無縫嫁接。

前驅動船舶結構特徵(附圖的說明)

一、〔圖1〕總體結構

1、船頭(仿魚頭)，它承載動力裝置，是船舶航行的動力中心。2、吃水線以下船身(仿魚身)，其特徵在於，外部製成有利於捕捉自然膨脹體的膨脹力形體，內部是載荷空間，通過它可以獲取額外的航行動力和有效載荷。3、吃水線以上船身，其外是各種有利於捕捉大氣膨脹力的形體，期內是載荷空間。4、推力噴嘴，其特徵在於，它是吃水線以下船身與〔圖2〕(3)結合而成、是主體航行動力源，作用在於，一是確保船舶航行主推力、二是確保船舶在各種複雜環境裡的穩定性和航行過程的平穩性、三是確保船舶航行過程能夠急速、平穩、安全轉彎。5、底部導流葉(仿魚的胸鰭)，其功能在於，增加船舶在各種複雜環境裡的穩定性和航行過程的平穩性。6、兩側導流葉(仿魚的側鰭)，其功能在於，提高船舶在各種複雜環境裡的穩定性和航行過程的平穩性。7、紊流能量採集配置，其特徵在於，它的部位存在於船頭膨脹腔和船體的縮脖形體上，其作用在於，獲取額外的船舶航行能量。8、尾舵，它的作用在於，船舶航行過程中方向掌控的微調。

二、〔圖2〕船頭部分

(1)、導流吸嘴(仿魚嘴)，其特徵在於，船舶的螺旋槳稍有轉動，船體外的水就在此進入船頭膨脹腔，自然形成吸力水流，這樣水流的反作用力就變成了船舶的額外航行推力。(2)、膨脹腔(仿魚的口腔)，其特徵在於，它的特殊形狀決定了它能夠捕捉紊流的能量，使其成為船舶航行的額外推力。(3)、導流鰓幫(仿魚的鰓幫)，其特徵在於，它與圖〔3〕(3)所述的導流肩、構成相似喇叭形態的、〔圖1〕4所示的推力噴嘴，其功能在於它能夠靈活自如地開啟、關閉和做微調運動，其作用在於，一是調整噴嘴流速、二是微調船身姿態、三是確保能夠實現平穩地急速轉彎。

三、〔圖3〕吃水線以下船身部分

(1)、螺旋槳(仿魚鰓)，其特徵在於，可以單個中置，也可以成對的側置，中置的一般適用於小型船舶，成對側置的一般適用於大型船舶。(2)、導流半球圓突，其特徵在於，螺旋槳安裝在它的頂點中心，這種適用於中置式螺旋槳，如果是側置式螺旋槳，它需要根據「自然膨脹體的膨脹力運動定律」、配製成有利於形成對稱雙膨脹腔、對稱雙導流吸嘴的、具有中隔功能的導流突出。(3)、導流肩，其特徵在於，它與吃水線以下船身是一體的、並與導流鰓幫、構成喇叭形態的推力噴嘴。(4)、船體的縮脖型配置，其作用在於，有效紊流動力收集。(5)、特殊的船身形體，其作用在於，有效吸收自然膨脹體的膨脹力。

四、〔圖4〕艙蓋，其特徵在於，前高后低。

吃水線以上船身部分與吃水線以下船艙構成有效載荷空間。

前驅動船舶的主要特點

前驅動船舶的最初靈感來自於「自然膨脹體的膨脹力運動定律」的啟發，它的驅動力前置、螺旋槳內置、膨脹腔、導流半球圓突、導流鰓幫、導流肩、推力噴嘴、船體的縮脖型配置、特殊的船身形體，這些形狀的確定，都與「自然膨脹體的膨脹力運動定律」相關。從這些形狀的想像和它們連接方式的確定、到實驗船的製作、再到測試，做到了一次成功，且效果出奇的好，這是在沒有物理定律指導下的任何發明創造所不可能做到。其功能特點如下所述。

一、理想的航行穩定性

實驗顯示：前驅動船舶行駛非常平順、穩定。其原因之一在於，船舶航行的船頭驅動。比如(水面上的一個物體，如果在後部的一點推動它，它的運動方向多數是不定的，非常難掌控，而在它的前部拖動它，它的運動方向必然是一定的，且非常容易掌控)，現實中傳統的船舶都是後推動，而前驅動船舶則是前拖動，那麼，前驅動船舶的行駛穩定性必然強於傳統的後驅動船舶。原因之二在於，發力構成的三角支撐。前驅動船舶的導流吸嘴、螺旋槳和導流噴嘴的現實位置是三角形的，噴嘴的兩側和底部的實體位置也是三角形的，客觀構成了三角形的力點定位，從而確保了前驅動船舶航行的平順、穩定。

二、優良的啟動和加速性能

前驅動船舶啟動快、加速性能強、易操作、好把握。現實中，後驅動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動需要一個延時過程，以至於有些船舶靠岸或離岸需要很長時間。實驗顯示，前驅動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動幾乎不存在延時，其兩側鰓幫不時的開啟和關閉，能夠很好地解決船舶靠岸或離岸慢的問題；實驗也顯示，前驅動船舶具有瞬間提速的性能，也就是說，它從0速加速到最快時速所用的時間非常短，這一性能後驅動船舶是無法達到的。

三、靈敏可靠的轉向性能

在自然膨脹體的環境裡，運動物體的重心必定前移，如打羽毛球，當羽毛球從對方飛來的時候，它的重心是朝向你，而當你擊打到它的瞬間，它的重心則立刻朝向對方。船舶航行過程中也一樣，其重心必定前移；在自然膨脹體的環境裡，運動物體轉向時，距離轉向力點越遠，其離心力越大。如前所述，航行中的前驅動船舶其重心在前，轉向力點也在前，它很少產生離心力，所以，它能夠像魚兒一樣自在平穩地轉向，而它的尾舵如同魚的尾巴，在轉向過程只起到微調作用。

四、顯著的節能效果

船舶領域有一個概念叫做排量，排量意為船舶在水中擠開水的總量，它有兩種含義，一種是船舶最初下水時排開水的總量，它是一個定量；一種是航行過程中，在單位時間內排開水的總量，它是一個動量、是隨速度的變化而成正比變化，也就是說速度越快排量越大，從而，所需要的動力也就越大。而排量概念在前驅動船舶上不大適用，最多也只在船舶最初下水時適用。這是因為，一則前驅動船舶在航行過程中，它的前部是在吸水，而不是排水，吸水形成的水柱正中噴射在螺旋槳上，客觀推動了螺旋槳葉片的自動旋轉、減少了動力機的負擔，從而降低了能源消耗；二則前驅動船舶的底部和兩側的推力噴嘴抵擋了水體對船身的壓迫，所以，前驅動船舶在航行過程中、其能源消耗也隨速度的變化而變化，但是，這種變化不是成正比，而是成反比，即在單位時間內、速度越快、其排水量越小，也就是說速度越快而需要的動力卻越小，這樣的工況，不節省能源才是不可能的；三則前驅動船舶航行過程中能夠從船頭導流吸嘴、船頭膨脹腔、推力噴嘴、推力噴嘴噴射的水流周圍產生的許多紊流中捕捉水體中的膨脹力，使之轉變為航行動力，相比後驅動船舶只能從螺旋槳推動水流的反作用力那裡獲取船舶航行的動力、同時要克服紊流帶來的阻力，毫無疑問，同樣噸位的船舶，前驅動比後驅動節省能源動力就是必然的了；四則同樣規格的螺旋槳、同樣轉速，前驅動船舶螺旋槳驅動的水流是噴射出來的，而後驅動船舶螺旋槳驅動的水流是簡單推動，在自然環境裡流體噴射產生的反作用力大於被簡單推動產生的反作用力，顯然僅這一點前驅動船舶的效率就要高於後驅動船舶，加上前述三點，不難看出，前驅動船舶高效節能、實用性強。綜上所述，前驅動船舶具有顯著的節能效果，其節能率至少50％。

前驅動船舶與後驅動船舶的比較

一、動力機和指揮作業系統設置部位的差別

後驅動船舶的發動機和指揮作業系統一般都安裝在船的後半部。而前驅動船舶與此相反，它的發動機和指揮作業系統設置在船頭位置。

二、螺旋槳安裝部位的差別

後驅動船舶的螺旋槳安裝在船體外，是開放的，在水裡摸得到它，出水可以看到它，它直接面對船外水體。而前驅動船舶與此相反，它被安置在船頭內，是內置的，水裡摸不到、出水看不到，它直接面對的只是船頭腔內的部分有效水體。

三、船舶獲取航行能量方式的差別

前驅動船舶獲取航行能量的方式與後驅動船舶獲取航行能量的方式是五級對一級。後驅動船舶獲取航行能量的方式只有唯一的一級，即螺旋槳轉動形成的反作用力推動，此外，因為螺旋槳開放存在於船體外的自然水體裡，它旋轉的過程中周圍會產生許多紊流，紊流會給螺旋槳的旋轉帶來阻力，形成了推進能量自身消耗，結果降低了能源效率。而前驅動船舶獲取航行能量的方式是多級的，第一級方式在於船頭吸嘴，這裡流動的水體的反作用力，形成了船舶的航行能量；第二級方式在於船頭膨脹腔內的特殊空間，它有效地把腔內空間紊流轉變成了船舶航行的推力；第三級方式在於推力噴嘴，它噴射出的水流的反作用力提供了船舶航行的主體推力；第四級方式在於推力噴嘴噴射的水流周圍產生的許多紊流，這些紊流會被船體的縮脖型配置俘獲，從而把它們轉變為船身推力；第五級方式在於根據「自然膨脹體的膨脹力運動定律」而配製成的船身，這種船身高效地利用了水這種膨脹體的自然膨脹力，使水膨脹體的自然膨脹力轉變成了船舶航行的推力。

四、航行速度的差別

同樣噸位、同樣動力配置的船舶，因為前驅動船舶可以在水膨脹體的自然膨脹力那裡獲得五級航行推力，它的噴嘴和船身的特殊設計基本克服了航行過程的紊流阻力。而後驅動船舶只能從螺旋槳那裡獲得單一的航行動力，且不能克服紊流形成的阻力，這樣，前驅動船舶航行過程的各個環節的速度都必然高於後驅動船舶。

五、加速性能的差別

同樣噸位、同樣動力配置的船舶，後驅動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動需要一個延時過程，以至於有些船舶靠岸和離岸需要很長時間；前驅動船舶具有瞬間提速的性能，也就是說它從0速加速到最快時速所用的時間遠遠小於後驅動船舶，實驗顯示：前驅動船舶一接觸動力開關，手動船動、基本沒有延時；而對後驅動船舶同樣的操作，船卻存在延時啟動。

六、轉向性能的差別

轉向是船舶的基本功能之一，船舶的航行安全與轉向性能的優劣有直接的關係。後驅動船舶的轉向靠尾舵來完成，這種轉向方式，船舶轉彎時，不可避免地因其轉向力點距離航行過程中船的重心較遠，而產生離心力大、船身易傾斜、轉彎半徑大、費時費力的問題。而前驅動船舶的轉向主要是通過關閉和開啟兩側的推力噴嘴來實現，這種轉向方式，因其轉向力點距離航行過程中船的重心較近，尾舵又只是起輔助作用，所以船的離心力小、船身不易傾斜、轉彎半徑小、省時省力。

七、能源消耗的比較

根據以上前驅動船舶與後驅動船舶的六處差別的比較，可以斷定，同樣噸位、同樣動力配置、同樣載荷的船舶，前驅動船舶的能源消耗比後驅動船舶的能源消耗至少降低一半。前驅動船舶的測試結果也證明了它是一種高效節能的、前所未有的新型船舶。

前驅動船舶的建造

前驅動船不存在技術難點和建造難度，設計只要堅持「自然膨脹體的膨脹力運動定律」，就能夠實現多種多樣；建造只要精細，就能夠做到設計一個成一個，建造多少成多少，不需要評估和中試。

前驅動船舶附圖說明

〔圖1〕是前驅動船舶實驗船的整體照片。它主要包括1、船頭，2、吃水線以下船身，3、吃水線以上船身，4、推力噴嘴，5、底部導流葉，6、兩側導流葉，7、紊流能量採集配置。

〔圖2〕是前驅動船舶實驗船的船頭照片。它包括1、導流吸嘴，2、膨脹腔，3、導流鰓幫

〔圖3〕是前驅動船舶實驗船的吃水線以下船身照片。它包括1、螺旋槳，2、導流半球圓突，3、導流肩，4、船體的縮脖型配置，5、特殊的船身形體。

〔圖4〕是前驅動船舶實驗船的吃水線以上船身照片。