一種船的製作方法
2023-08-03 04:59:01 1
專利名稱：一種船的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種船，尤其涉及一種在船體吃水線下方設置擾流面的船。
技術背景
船在水中行駛，要受到水浮力的支撐，但是船體越重，排水量越大，吃水越深，則阻力越大。因此，不論在水面行駛，還是在水中行駛，船體吃水線以下受到的水中阻力，都是導致船行駛流速難以進一步提高的關鍵因素。發明內容
本發明針對上述技術問題，設計開發了一種船。本發明的船通過在船體吃水線以下設置具有凸凹不平的擾流面，增加流體經過的路徑，使得在具有擾流面的這段區域內流體流速加快，形成快速區，相對應地在快速區的下方流體處於正常流速，形成慢速區，由於快速區流體流速越快，壓力就越低，慢速區的流體流速越慢，壓力就越高，從而在下部慢速區與上部快速區之間形成由下向上的壓力差，改變了船舶行駛時吃水越深，在水中向下的壓力越大，產生的阻力就越大的狀況，從而提高了船隻行駛的流速，降低了能耗，節約了能源。
本發明提供的技術方案為一種船，包括船體，所述船體的外表面上、在所述船體的吃水線的下方設置有用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第一擾流面，所述第一擾流面由所述船體的船頭位置延伸至所述船體的船尾位置，且所述第一擾流面相對於所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置。
優選的是，所述的船中，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第一流體通道，所述第一流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第一流體通道沿所述第一流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第一流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，其中，所述第一流體通道的遠離所述船體的一側的外表面為所述第一擾流面，所述第一流體通道的內壁的遠離所述船體的一側為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第二擾流面，所述第一流體通道的內壁的除遠離所述船體的一側的部分為光滑表面。
優選的是，所述的船中，所述船體的內部或者所述船體的底部的外側設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第二流體通道，所述第二流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第二流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，其中，所述第二流體通道的內壁的頂部表面為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第三擾流面，所述第二流體通道的內壁的除頂部以外的部分為光滑表面。
優選的是，所述的船中，所述第一擾流面設置於所述船體的側面。
優選的是，所述的船中，所述第一擾流面設置於所述船體的底部。
優選的是，所述的船中，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第三流體通道，所述第三流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第三流體通道沿所述第三流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第三流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第一吸水動力機構。
優選的是，所述的船中，所述船體的內部或者底部設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第四流體通道，所述第四流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第四流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第二吸水動力機構。
優選的是，所述的船中，所述凸凹不平的第二擾流面是通過以下方式實現的，所述第二擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
優選的是，所述的船中，所述凸凹不平的第三擾流面是通過以下方式實現的，所述第三擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
優選的是，所述的船中，所述凸凹不平的第一擾流面是通過以下方式形成的，所述第一擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
本發明所述的船通過在船體吃水線以下設置具有擾流面，增加流體經過的路徑， 使得在具有擾流面的這段區域內流體流速加快，形成快速區，相對應地在快速區的下方流體處於正常流速，形成慢速區，由於快速區流體流速越快，壓力就越低，慢速區的流體流速越慢，壓力就越高，從而在下部慢速區與上部快速區之間形成由下向上的壓力差，改變了船舶行駛時吃水越深，在水中向下的壓力越大，產生的阻力就越大的狀況，從而提高了船隻行駛的流速，降低了能耗，節約了能源。上述擾流面的位置可以出現在船體的側面，還可以進一步設置在船體的底部。此外，本發明還設計了流體通道的結構，上述流體通道結構具有以下有益效果(1)在船體兩側設置流體通道，且流體通道的遠離船體一側的內表面為擾流面，使得在流體通道內產生垂直於船體表面的由內向外的流體壓力，從而降低了船行駛時所受到的壓力；(2)在船體內部或底部設置流體通道，流體通道的內壁的頂部表面為擾流面，使得在流體通道也產生由下向上的流體壓力；(3)在流體通道的出水口設置吸水動力機構，則同樣可以起到加快流體流動的目的，從而抵消部分船隻行駛的阻力。
圖1為本發明所述的實施例一的側面視圖； 圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本發明所述的實施例二的側面視圖； 圖4為圖3的A-A剖視圖； 圖5為本發明所述的實施例三的側面視圖； 圖6為本發明所述的實施例三的後面視圖； 圖7為圖6的A-A剖視圖。
圖8為本發明所述的擾流面的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明提供一種船，包括船體，所述船體的外表面上、在所述船體的吃水線的下方設置有用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第一擾流面，所述第一擾流面由所述船體的船頭位置延伸至所述船體的船尾位置，且所述第一擾流面相對於所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置。
所述的船中，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第一流體通道，所述第一流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第一流體通道沿所述第一流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第一流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，其中，所述第一流體通道的遠離所述船體的一側的外表面為所述第一擾流面，所述第一流體通道的內壁的遠離所述船體的一側為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第二擾流面，所述第一流體通道的內壁的除遠離所述船體的一側的部分為光滑表面。
所述的船中，所述船體的內部或者底部設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第二流體通道，所述第二流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第二流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，其中，所述第二流體通道的內壁的頂部表面為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第三擾流面，所述第二流體通道的內壁的除頂部以外的部分為光滑表面。
所述的船中，所述第一擾流面設置於所述船體的側面。
所述的船中，所述第一擾流面設置於所述船體的底部。
所述的船中，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第三流體通道，所述第三流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第三流體通道沿所述第三流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第三流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第一吸水動力機構。
所述的船中，所述船體的內部或者所述船體的底部的外側設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第四流體通道，所述第四流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第四流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第二吸水動力機構。
所述的船中，所述凸凹不平的第二擾流面是通過以下方式實現的，所述第二擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
所述的船中，所述凸凹不平的第三擾流面是通過以下方式實現的，所述第三擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
所述的船中，所述凸凹不平的第一擾流面是通過以下方式形成的，所述第一擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
以下實施例中，無論是擾流面結構的設計，還是流體通道結構的設計，都是以船體的沿長度方向的軸線作為參考，實現船體的對稱的結構設計。這是為了保證船隻行駛的平衡穩定。需要注意的是，當在船體側面設置擾流面(即第一擾流面)時，最佳的方式是以船體的吃水線作為擾流面的上邊緣來設置，這樣在船體側面形成的流體慢速區位於快速區的下方，並產生由下向上的流體壓力差，如果不是以吃水線作為擾流面的上邊緣，則在快速區的上方和下方同時存在慢速區，這樣會影響本發明的實施效果。
圖8中給出了不同形狀的擾流面的示意圖。凸凹不平的擾流面是通過以下方式形成的，擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀表面重複排列形成，或者由多個波浪狀表面重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。擾流面包括第一擾流面、第二擾流面以及第三擾流面。即為達到此目的，當流體經過某一擾流面時， 流體所經過的路徑變長，但要保證流體可以通暢經過，而不能人為產生阻力。
實施例一如圖1和圖2所示，船體1在吃水線的下方設置第一擾流面(從吃水線101到分界線 102)，第一擾流面201環繞船體的外周設置。使水流從此區域經過時，路徑變長，流速變快， 形成快速區104。而從分界線到船底部之間的區域為正常流速區，相比於快速區，又可稱之為慢速區。由於流體流速快壓力小，流速慢時壓力大，因此，在上述慢速區與快速區之間就形成了由下向上的壓力差，從而使船體四周在水中向下的流體壓力減少，摩擦力減少。
並且，在船體上還設置了流體通道的結構。
在船體的兩側對稱設置了兩個第一流體通道32，第一流體通道的外側表面為第一擾流面201。在第一流體通道上均勻設置多個進水口 321，兩個第一流體通道在船尾位置連通，出水口 322設置在船體尾部的中間位置。並且，在第一流體通道的內壁的遠離船體一側具有第二擾流面202。上述多個進水口的設置可以均勻分布在凸凹不平的第一擾流面的每個凹進去的部位。
當船快速行駛時，船下部慢速區與上部快速區104之間形成壓力差，導致水壓集中在快速區周圍，並產生由垂直於船體表面的船體外部向內部施加的側壓力。對較長的船體來說，這種側壓力甚至比正向的流體阻力還大。因此，當設置了第一流體通道後，位於上述第一流體通道內的流體貼近船體流動的部分的流速相對較低，而貼近第二擾流面流動的流體的流速則相對較快，這就形成了垂直於船體表面的由內向外的壓力差，這種壓力差正好可以抵消或者部分抵消上述的側壓力，從而又進一步的減小了船體所受的流體壓力和摩擦力。
在本實施例中，還同時設置了另一種流體通道。第二流體通道可以被設置在船體的內部或者底部。當第二流體通道被設置在船體內部時，應位於第一擾流面的相對位置的下方。此時，第二流體通道31是由一頂板、兩側板和一底板構成的空心管道，在船體的船頭位置設置了進水口，船尾位置設置了出水口。進水口和出水口均處於船體的中間位置。關鍵的是，上述第二流體通道的兩側板呈弧形和一底板均為光滑表面，頂板面向第二流體通道的一面為第三擾流面203。流體在上述流體通道內流動時，靠近流體通道內左右兩側的側板和底板流動的流體的流速慢，靠近流體通道內頂板流動的流體的流速則相對較快，從而又形成了由下向上的壓力差。
若擾流面表面流體經過的路徑是流體由光滑表面經過的一倍，則在快速區與慢速區之間就產生一倍的壓力差，即水的浮力增加，船的載重量也增加，同時流體阻力減少，速度提高，能耗減少。
實施例二如圖3和圖4所示，船體側面設置了第三流體通道，可以通過在出水口處設置第一吸水動力機構來實現流體的快速流動。
當第一吸水動力機構5工作時，船開始行駛，強大的吸力通過均布在快速區104周圍的進水口，把快速區的流體高速吸入第一流體通道32內，從而第一流體通道32外側上各進水口 321附近的流體以及第一流體通道內的兩層彼此相通的流體都開始高速流動。通過對第一吸水動力機構5的控制，快速區104上兩層流體層的流速可以是慢速區的幾倍、十倍甚至二十倍以上。也就是說，通過對第一吸水動力機構的控制，慢速區與快速區104之間可以形成由下向上的極大的壓力差，這壓力差可以是幾倍、十倍、二十倍以上，使慢速區慢流速產生的高水壓瞬間向上部快速區104高流速低水壓區轉移，由此形成的吃水線以下流體圍繞船四周的壓力差轉移區，這種由下而上的水壓轉移，改變了至少部分改變了船體排水量使水壓向下方向而產生的壓力及摩擦力，使船行駛時水壓減少，摩擦力減少，從而流體阻力減少，船行駛速度提高，同時能耗大大減少。慢速區與快速區104流體流速差異越大，向上轉移水壓越大，慢速區向快速區轉移向上的壓力差越大，節能效果越好。
此外，傳統螺旋槳都設在船殼體外一定距離，強大的吸力使後部與殼體之間形成負壓區，人為的造成阻力。在本發明中利用了螺旋槳產生的吸力來形成壓力差轉移區，同時還把圍繞船體四周流體產生垂直於船體表面由外向內的側壓力大大減少，且不存在人為製造阻力的情況。第一吸水動力機構還可以為吸水馬達。
實際上，不論是擾流面，還是吸水動力機構，都是為了獲得相對較快速度流動的流體，從而產生流速的快速區和慢速區。
實施例三如圖5、圖6和圖7所示，本實施例中給出第三種流體通道結構，也就是，將第二流體通道設置在船體底部。此時，第二流體通道33的內壁的頂部表面也是第三擾流面。船體的底部還具有兩個截面為類似三角形的封閉結構111，上述截面類似三角形的封閉結構111與第二流體通道33之間的空間也可看作是一種形式的流體通道334。實際上，上述截面類似三角形的封閉結構與第二流體通道之間的船體底部的表面被設置為擾流面的形式，屬於第一擾流面的一種實施方式。並且，在船體的側面也仍然具有環繞船體一周的第一擾流面。
本實施例的船體的船頭部分110為三角形，船體每一個面部為多面形，在船頭部分110的吃水線101的下方，分別有左右兩側的進水口 331和中間的進水口 332，左右兩側流體各自經過延長了的光滑弧面的、底部沒封閉的流體通道334，從位於船尾位置的左右兩側的出水口 333把流體大量的高速導出，從中間出水口 335把流體排出。
將上述第二流體通道內的第三擾流面結構去掉，在出水口位置設置第二吸水機構，則對應的第二流體通道就成為了第四流體通道。
當第二吸水動力機構5工作時，推動船行駛。第二吸水動力機構強大的吸力從前方中間進水口 332把流體強烈吸入封閉的第四流體通道33，船前部為三角形110，所以流體經過阻力很小，其形狀又很容易把流體引入左右兩側進水口 332。流體流入左右兩側的流體通道334，從後部左右兩側出水口 333把高速排出。左右兩側的流體通道334為弧形，便於流體順暢經過，且相應的船底底部表面又為擾流面，流體所經過的路徑大於船體路徑，因此， 大量流體以高速從足夠大的左右進水口進入左右兩側弧形流體通道內，流體在其內流速加快後，流體又從左右出水口噴出，且噴出速度又大於船體運動速度。如此大量高於船行駛速度的流體一定會產生推動力幫助船行駛，而這種動力來源，不是吸水動力機構直接產生的， 而是間接產生的。此處，左右兩側流體通道比船體外側的正常流速的流體經過的路徑越長， 節能效果越好，且路徑相對長出的部分，就是產生推動的部分，左右兩側流體通道長出的部分越多，產生的推動力越大。
此時船體側面和底部表面均布有第一擾流面。在船吃水線下102和船底部106，均形成整體向上的壓力差轉移區，使船行駛時的流體阻力大大減少，速度變快。
此時，第二吸水動力機構強大的吸力從前方左右兩側的進水口把流體強烈吸入， 經過弧形的第四流體通道，然後從中間出水口高速噴出。也就是說，從第三流體通道噴出的流體流速快於左右兩側的出水口的流體流速，使左右兩側的出水口噴出的流體圍繞在位於中間的第四流體通道的出水口噴出的流體周圍，船體四周的流體也圍繞在位於中間的第四流體通道的出水口排出高速流體周圍，三股不同流速的流體，瞬間填充後部負壓區，又共同相互環繞來產生更大的推動力，推動船快速行駛。船前部如戰機一樣為較長的三角形，使正向阻力減少。船體四周每一面都為多面體，擾流面也為多面體，若塗上隱形塗料，就是性能很好的隱形戰艦。
儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
權利要求
1.一種船，包括船體，其特徵在於，所述船體的外表面上、在所述船體的吃水線的下方設置有用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第一擾流面，所述第一擾流面由所述船體的船頭位置延伸至所述船體的船尾位置，且所述第一擾流面相對於所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置。
2.如權利要求1所述的船，其特徵在於，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第一流體通道，所述第一流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第一流體通道沿所述第一流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第一流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，其中，所述第一流體通道的遠離所述船體的一側的外表面為所述第一擾流面，所述第一流體通道的內壁的遠離所述船體的一側為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第二擾流面，所述第一流體通道的內壁的除遠離所述船體的一側的部分為光滑表面。
3.如權利要求1所述的船，其特徵在於，所述船體的內部或者所述船體的底部的外側設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第二流體通道，所述第二流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第二流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，其中，所述第二流體通道的內壁的頂部表面為用於延長流體經過其表面的路徑的凸凹不平的第三擾流面，所述第二流體通道的內壁的除頂部以外的部分為光滑表面。
4.如權利要求1所述的船，其特徵在於，所述第一擾流面設置於所述船體的側面。
5.如權利要求1所述的船，其特徵在於，所述第一擾流面設置於所述船體的底部。
6.如權利要求3或5所述的船，其特徵在於，所述船體的兩側分別設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱分布的兩個第三流體通道，所述第三流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第三流體通道沿所述第三流體通道的長度方向設置有多個進水口，且在所述第三流體通道的所述船體的船尾位置上設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第一吸水動力機構。
7.如權利要求2或4所述的船，其特徵在於，所述船體的內部或者底部設置有由所述船體的船頭位置向所述船體的船尾位置延伸的、相對所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置的第四流體通道，所述第四流體通道為內部中空的供流體從其內部通過的管道，所述第四流體通道在所述船體的船頭位置設置有進水口，在所述船體的船尾位置設置有出水口，所述出水口的位置設置有一第二吸水動力機構。
8.如權利要求7所述的船，其特徵在於，所述凸凹不平的第二擾流面是通過以下方式實現的，所述第二擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
9.如權利要求6所述的船，其特徵在於，所述凸凹不平的第三擾流面是通過以下方式實現的，所述第三擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
10.如權利要求8或9所述的船，其特徵在於，所述凸凹不平的第一擾流面是通過以下方式形成的，所述第一擾流面由多個兩邊低中間高的魚鱗狀突起重複排列形成，或者由多個波浪狀突起重複排列形成，或者由條形、圓形、橢圓形、圓形、三角形或菱形突起重複排列形成。
全文摘要
本發明公開了一種船，包括船體，所述船體的外表面上、在所述船體的吃水線的下方設置有凸凹不平的第一擾流面，所述第一擾流面由所述船體的船頭位置延伸至所述船體的船尾位置，且所述第一擾流面相對於所述船體的沿長度方向的軸線對稱設置。本發明的船通過在船體設置擾流面，增加流體經過的路徑，使得在具有擾流面的這段區域內流體流速加快，形成快速區，相對應地在快速區的下方流體處於正常流速，形成慢速區，從而在下部慢速區與上部快速區之間形成由下向上的壓力差，改變了船舶行駛時吃水越深，在水中向下的壓力越大，產生的阻力就越大的狀況，從而提高了船隻行駛的流速，降低了能耗，節約了能源。
文檔編號B63B1/32GK102514682SQ20121000418
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者朱曉義 申請人:朱曉義