無洩漏側壁式氣墊速度階梯圓環輸送船的製作方法

2023-05-07 09:44:26

專利名稱：無洩漏側壁式氣墊速度階梯圓環輸送船的製作方法
技術領域：
側壁式氣墊技術流體力學背景技術側壁式氣墊技術。側壁式氣墊船封住壓縮氣體的方法是這樣的船的兩側用剛性板塊插入水中封住壓縮氣體，船頭船尾用軟性圍裙封住壓縮氣體。被封住壓縮氣體的洩漏是在船頭船尾處洩漏出去的。側壁式氣墊船航行時，兩側壁剛性板會直接受到水的黏性阻力、繞流阻力的影響。

發明內容
本船首先要解決的技術問題是壓縮氣體的洩漏問題。解決該問題的技術方案是用圓環形的船體代替傳統的長方形船體。圓環船的船身截面仍為倒「凹」字形。當圓環船放在水上時，該船根本沒有船頭船尾，故只用兩側壁剛性板就可以完全封住壓縮空氣。當然，圓環船的運轉方式是繞著環的圓心自轉，但它實用價值卻非同小可。其次要解決的技術問題是兩側壁板受水的阻力問題。解決該技術問題的技術方案是先把圓環氣墊船套進一個周長相等、截面為「凹」字形、內壁寬度比船身寬的裝水的圓環渠裡行駛，然後根據牛頓黏性定律f∝sμdu/dy，減少影響水的黏性阻力f大小的物理量。1、減少船的兩側壁剛性板與水的接觸面積s因水面沒有大波浪、船的壓縮氣體又無洩漏，故在保證其排水量不變的情形下，可以把氣墊圓環船兩側壁板之間的距離做得更加寬，那麼側壁板插入水的深度就減少，水的阻力也就減少了(例如有兩個等周長的圓環船，其排開水的長方形截面分別為4×2＝8，8×1＝8，那麼兩船的排水量相等，而兩船側壁插入水的深度是21，後者受水的阻力減少了一半)。2、減少水的速度梯度du/dy通過把一條船身寬度較小的氣墊圓環船套進設置在另一條氣墊圓環船上的水渠裡運轉的方法，把氣墊圓環船一層一層疊加起來。作用在該系統的力要很講究才可以省力就是牽引力作用在最上層的船上。在該牽引力的作用下，疊加的圓環船就自然產生一個速率遞減的速度階梯。這時牽引力的大小就比單獨一個圓環船要達到相同速度的所需的牽引力少，疊加的船有幾層，牽引力就減少至幾分之一。牽引力的減少體現了水的黏性阻力的減少，而且減少量相同，因為各船均是作勻速運動，其所受的合外力為零。3減少水的運動黏度μ在渠的外圍加一層隔熱介質，集中外力對水做功產生的熱量，使水可以保持一定的高溫。經過上述3點的改良，加上圓環船運轉不會有水的繞流阻力的出現1點，本船(以疊加三層來算)在受阻力方面要比等長、最高速相等的側壁式氣墊船減少至少5倍；損耗的能量大幅度減少，就氣體沒洩漏一項，已使側壁式氣墊船無法相比。本船的主要益處是可以用本船代替城市中部分靜止的馬路和大部分載人的機動車去疏通人流。主要方案是在速度階梯各層船的船舷上加一個踏板且令它們高度大致相等，人就可以通過踏板在船不停時從地面徒步走過速度階梯走上最高速的船。當人又回到任一邊地面，速度階梯系統為克服人的慣性而減少的能量只發生在最上一層，大小等於把人的速度從次上層速度加速到最上層速度所需要的能量。因為人回地面的過程就是人把從最上層以外各層船得到的能量還給它們的過程。還可以看到，本船如果有一公裡長，它就可以載一公裡長的人，而且人可隨上隨下。本船可用電動，在使用過程中不會有廢氣、噪音、塵土等汙染。故用本船來疏通人流，其耗能之少、載人之多、上下之自由、汙染之少，是任何交通工具都望塵莫及的。本船還可以用來做一個在地面移動的餐廳、甚至一條在地面移動的食街或步行購物街、廣場等大的地方用以代步的輸送帶，還可以用來運輸貨物等等。下面結合附圖作進一步的說明。


圖1是一條無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船套進水渠裡的截面圖1、無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；2、壓縮空氣；3水；4、裝水的渠；5、隔熱層。圖2是這條無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船套進水渠裡的俯視圖1、無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；2、裝水的渠。圖3是兩條無洩漏側壁式氣墊圓環梯輸送船疊加的截面圖1、上層無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；2、兩級的壓縮空氣；3、兩級的水；4、下層無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；5、水渠；6、隔熱層。圖4是該兩條無洩漏側壁式氣墊圓環梯輸送船疊加的俯視圖1、上層無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；2、下層無洩漏側壁式氣墊圓環輸送船；3、水渠。圖51、公路；2、圓環船具體實施方式
如圖1、圖2所示在一個水平面上造一條圓環形水渠，其截面是「凹」字形。然後造一個截面形狀是倒「凹」形的圓環船。當我們把圓環船以其截面「凹」形的開口向下的方式套進裝水的渠上並充滿氣時，圓環船就會完全把壓縮空氣封住在其「肚子」裡，因而圓環船就變成氣墊船。圓環船運轉的時候不會與渠相互粘在一起，因為相對於船、渠之間的水介質來說，船和渠是反向運動的，它們之間只存在排斥力，故船的運轉軌道不需另外附加工具來固定。圓環船與渠之間水的厚度要視我們造圓環船的技術和船的負載重量變化範圍而定。圓環船正常運行時，會不停地對水作功，水的溫度會升高。而水的運動黏度會隨著其溫度的上升而減少(在20℃時是1.003，50℃時是0.553，兩者單位相同，運動黏度減少了近一倍)，黏性阻力也跟著減少。我們就在該系統的外圍設置一層隔熱層，起保溫的作用。空氣的黏性阻力比水少很多，而且隨溫度變化不大(20℃時是1.5，60℃時是1.87，兩者單位相同)，我們不再考慮。如圖3、圖4所示我們在該圓環輸送船上再設置一個水渠，再加一條圓環輸送船。(因怕圖顯示不清楚、又怕說明不清楚，故只舉加一層圓環船的例子。)如果我們在上層的圓環船施加一個使該船勻速轉動的牽引力F，下層的輸送船就會跟著動起來。因為下層船不動時，下層水的黏性阻力為0，上層水因其運動黏性在產生阻礙上層船運動的黏性阻力的同時，也產生了一個對下層船的黏性牽引力。在該黏性牽引力的作用下使下層船產生一個加速度，故它必須動起來，而且直到下層水的黏性阻力逐漸變大到等於F值(這是產生速度階梯的先決條件，純剛體的疊加運動就沒有這個特性)。此時，下層船也作勻速自轉運動。這樣就產生了一個速度階梯。該階梯有兩個「梯級」上層船對下層船速度差、下層船對渠速度差。這時，兩速度差之和就等於牽引力的運動速度大小，而牽引力的大少只等於產生任一速度差所需的牽引力的大小。牽引力的大小又與水的阻力大小相等，因船所受合外力為零。根據牛頓黏性定律f∝ sμdu/dy，(對於同一流態，速度差與du/dy成正比)，故每層水的黏性阻力均比單獨一個圓環船要達到相同速度所受的水的黏性阻力減少至一半。另外，我們將兩層的s控制到相等，那麼速度階梯的各速度差就相等。所以，速度階梯的產生，不但可以達到減少水阻力的程度為疊加一層減少一半的效果，還可以達到相鄰兩層船相對速度減少的幅度相等的效果。實際中，就算速度減少的幅度不大相等，但當減少的幅度都不大時，船還是可供人隨意上落。現在我們就實施該發明的可行性進行進一步討論1、畫一個精密的大圓，我們畫圓的技術是圓越大誤差越小；2、設置一個水平的大圓環地面，圓環所到之處必須保持同一海拔，故不平的要剷平或填土；3、造一個圓環船。因為該船的任一截面都相同，故可以把船分成若干等份，就造一個等份的模就行了。然後把若干等份連接在一起，封口的處理要達到既不漏水漏氣又有一定的柔韌性，這是由於我們要造的是一個剛性圓環船。4、材料可以是鋼筋混凝土、純金屬或者混合都行；為防其熱脹冷縮，各船的材料最好保持一致；5、動力看需要在船的左右、正上方設置都可以。6、清潔的水。7、如果渠的材料有隔熱作用就不用隔熱層了。8、船的最高速度要視圓環半徑而論，因為船上還裝有水，很容易受離心力的影響。不過，圓環船的半徑一般在幾百米以上，我們要求的角速度又不高，一般轉一圈要在十幾分鐘以上，故達到我們要求的圓環速度產生的離心力是微小的，不足以影響船的行駛。不信我們拿個盆裝上水試一下，十秒鐘轉一圈水面都不會有傾斜的現象。設圓環半徑300米，其周長約1885米即1.885公裡，20秒(多給10秒)是1/180小時，其線速度是339.3公裡每小時！飛機才有這樣的速度。9、速度階梯的設置，其可以減少阻力和讓人隨意上下的作用是無用置疑的。同時它還令圓環船的相對速度大幅降低，故圓環船就算日夜不停連續運轉1年，船身都不會有損壞。10、我們可以在輸送船的正上方設置一個半開放式的空氣圓環通道並固定在水渠兩邊，其作用有三個(1)、留住大部分流動的空氣，減少人受空氣的阻力；(2)、使動力軌道可以在船的正上方設立；(3)、擋住陽光、風雨。11、本船的造價不高，對於幾百公裡的混凝土高速公路來說，簡直微不足道。從上述十一點可以看到，以現代的技術，造這樣的圓環船系統是不困難的。為進一步說明圓環船的作用，本人送上一個未來城市某個區的規劃圖如圖5。原則是橫向的移動用兩條轉動方向相反的圓環船系統之間配一條供貨車或緊急情況用的圓環公路(實行人貨分離)來完成，縱向的移動造一個高架圓環船系統、公路來完成。可想而知，當這個時刻來臨，圓環船給廣大市民的幫助有多大、我們城市的環境將會變得多美！地球的「溫室效應」問題也迎刃而解了！
權利要求
1一種杜絕側壁式氣墊船壓縮氣體洩漏的技術方案，其技術特徵是用圓環形的船體代替傳統的長方形船體。圓環船的船身截面仍為倒「凹」字形，當圓環船放在水上時，該船根本不存在船頭船尾，故只用兩側壁剛性板就可以完全封住壓縮空氣使其不洩漏。
2.一種減少水的黏性阻力的技術方案。其技術特徵是通過把一條船身寬度較小的圓環船套進設置在另一條在水上行駛的圓環船上的水渠裡運轉的方法，把圓環船一層一層疊加起來。當牽引力作用在最上層的船上後，疊加的圓環船就自然形成一個速度遞減的速度階梯。這時牽引力的大小就比單獨一個圓環船要達到相同速度的所需的牽引力少，疊加的船有幾層，牽引力就減少至幾分之一。牽引力的減少體現了水的黏性阻力的減少，而且減少量相同，因為各船均是作勻速運動，其所受的合外力為零。
3.一種運輸工具不停仍可接載人的節能技術方案。根據權利要求2所述的速度階梯，其技術特徵是在產生速度階梯的每層船上設有的水渠兩壁接近地面處加一橫向踏板，再將每層船兩側壁與水接觸的面積控制到幾乎相等，使相鄰兩船的速度差相差無幾。這樣，當各速度差均不大時，就算船不停，人都可以徒步通過踏板從地面走到速度最高(最上層)的船上。當人回到地面，速度階梯系統因克服人的慣性損失的能量只發生在最上層的船，大小等於把人從次上層速度加速到最上層速度所需的能量，因為人回地面的過程，是人把從最上層以外各層船獲得的能量還給它們的過程。疊加的船有幾層，能量的損失就減少至幾分之一。
全文摘要
本發明叫無洩漏側壁式氣墊速度階梯圓環輸送船。屬側壁式氣墊技術、流體力學領域。首先要解決壓縮氣體的洩漏問題。方案用圓環形的船體代替傳統的長方形船體。其次要解決船兩側壁受水的阻力問題。方案用圓環狀的船消除水的繞流阻力；在保證船的排水量不變的情形下，把船身做寬；把圓環船層層疊加，牽引最上層的船，使疊加的船自然形成一個速度階梯。第三要解決在本船不停時仍可節能地接載人的技術問題。方案在形成速度階梯的船中之渠上加一踏板，同時控制各層船與水接觸的面積，令各相鄰船的速度差大致相等且均為不大。主要用途大量接載人的交通工具、地面移動的餐廳、大地方代步工具等。
文檔編號B60V1/04GK101081617SQ200710028430
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月5日 優先權日2007年6月5日
發明者夏傑雄 申請人:夏傑雄