本发明涉及一种平衡度可变的三体船。 更具体地,本发明涉及一种上述的船,它具有调节浮体使之作垂直移动的装置以控制船体本身的横摇运动,同时还有一些结构性和/或功能性装置来显著提高使用这种船的可能性并大大改善使用这种船的状况。
在先前于1982年4月7日以Prof.Alfredo Magazzu名义提出的No.42012-A/82专利申请并于1987年2月18日授权的No.1158613专利中,揭示了一种特别的三体船结构,其中两侧浮体和中间船壳的连接装置能使两浮体本身通过自动、半自动或手动操作而作垂直移动。
从而,与传统的三体船相比,在同样的条件下,可获得对船体的横摇运动的控制并提高了船的动态稳性。
上述专利的技术内容与将两浮体同中间船壳刚性连接的已知类型的船相比,具有如下明显优点:
-即使当船壳静止时,其浮体也浸在水中直到受到一预定推力为止,并能不受中间船壳地平均吃水深度和姿态的制约而进行调节。
-当船速增加时,浮体本身产生的流体推力和/或由可能设置的、连于浮体的鳍板所产生的推力使浮体逐渐并自动地(即不用驾驶员操作)升起,这样,浮体可避开流体阻力(无鳍板时可部分避开,有鳍板时可全部避开),而这与中间船壳的吃水无关。
-可通过对浮体高度的不同调节来调节船的横向姿态,而且在船静止时和船运动时都可进行这种不同的调节。并且当浮体固定在中间船壳的后方时通常这是比较适宜的,也能调节纵向姿态。
-船的倾覆角显著增加,即稳性图的面积显著增加,同时动态稳性(船倾覆所需要的功)明显提高。这样,在与传统三体船相同的条件下,可缩小浮体的尺寸,从而在成本和运动阻力等方面都明显有利,且在直接重量(浮体的重量)和间接重量(浮体在连接结构及连接到中间船壳的连接件上所产生的较小应力)方面也有利。
-能获得与船的操作要求及舒适要求完全符合的稳性图的初始状态,当船静止或运动时都能如此。而且,通过简单调节控制增益就可以随意改变这种稳性图,以考虑诸如与不同负荷条件有关的可能的操作改变的需要。
-无论船静止或运动时,在海上几乎可完全消除摇摆振动,这是由于与船舶常规采用的抗摇鳍板相比,浮体的不同调节能获得显著的控制力矩。
然而,上述专利的三体船有一些缺点,在实际用于商业上时,比如用来运送旅客或其他需要经常靠码头或接近其他船只,需要在拥挤的港口操纵船只时,这些缺点尤为明显。
实际上,上面讨论的三体船不够紧凑,即两侧船壳(浮体)大大伸出中间船壳的总轮廓之外,这样在进行上述操纵时,由于不可能使用来装载旅客和/或货物的中间船壳接近靠岸区,两侧船壳就成了累赘和障碍。
而且,中间船壳结构上要狭窄且精巧,而这不能使旅客和/或货物以最佳的方式装载。
在发生相撞时,一侧浮体的严重损伤和/或将中间船壳和两浮体相连的连接臂之一的损伤和/或浮体驱动设备的损伤将完全破坏船的横向稳性,因此,除了这个问题本身的严重性以外,而且由于这个原因而不可能获得当局批准来将此船用于商业目的,特别是用于运送旅客。
其结果是,尽管上述专利与已有技术相比有许多优点,这种结构的船只还是不能够与目前使用的船只相竞争。
本发明的主要目的是提供一种浮体可调节的三体船,与上述专利相比,此三体船有多个结构上和功能上的改进,可克服上述缺点。
因此,本发明的第一个目的是提供一种三体船,其中中间船壳有一能覆盖浮体并在发生碰撞时能保护它们的甲板。
本发明的另一目的是提供一种三体船,其中的可调节浮体设计成在其中之一断裂和/或受损时不会完全损害船的稳性。
本发明的再一目的是提供一种具有纵摇阻尼装置的三体船。
因此,本发明的一个特别目的是提供一种平衡度(tirm)可变的三体船,它有两个浮体,浮体通过能使它们作垂直移动的装置与中间船壳相连,还有一甲板结构与中间船壳相连,其形状为可覆盖住所述两侧浮体的顶部,使两浮体落入三体船本身的总体轮廓之内。
特别地,这种甲板结构可制成与中间船壳成一体或与中间船壳分开而用一定结构连在一起。
两侧浮体和中间船壳的连接可通过与浮体刚性连接而与中间船壳铰接的连接件来连接,并通过诸如气动、液动汽缸、液压气动缸之类的装置来自动和/或手动和/或被动地改变浮体的姿态,所有这些都可通过任何一种调节和/或控制系统来进行控制。
根据本发明,用来自动地和/或手动地和/或被动地改变浮体姿态的所述装置可位于浮体和中间船壳之间或位于浮体和甲板结构之间。
进一步地,根据本发明,浮体可由多个连接件与中间船壳相连。
而且,可由多个装置用来自动地和/或被动地改变浮体姿态,其数目可等于或少于连接件的数目。
再根据本发明,各浮体可部分地或全部地加以泡沫化和/或分成多个水密舱。
根据本发明三体船的另一个实施例,可设有两对或多对浮体,每个浮体用上述的一种方法与中间船壳相连。
为了改进对纵摇运动的控制,根据本发明,可在中间船壳的头部设一流线型鳍板,此鳍板可以主动或被动的方式整个地偏转,具体地说可通过一与垂直方向和/或姿态和/或纵摇速度和/或纵摇加速度的传感器相连的控制装置来进行偏转,或者此鳍板可由襟翼之类来部分地偏转。
下面将根据本发明的一些较佳实施例及附图进一步揭示本发明,其中:
图1为本发明三体船的第一实施例的示意底视图;
图2为图1中的三体船的正视图;
图3为本发明三体船的第二实施例的示意底视图;
图4详细地显示了本发明三体船的一个实施例;
图5详细地显示了本发明三体船的另一个实施例;
图6为本发明三体船的再一个实施例的侧视图;
图7为图6中的三体船的底视图;
图8为本发明三体船的又一个实施例的侧视图;
图9为图8中的三体船的底视图。
请参看图1和图2。图中显示了一个三体船,它有一中间船壳1及两个浮体2,浮体2由液压缸3和连接结构5与中间船壳相连。
中间船壳1有一甲板4,甲板4延伸过船壳1两侧,覆盖住浮体2使之落入三体船的整个轮廓中。
如果仅由刚性甲板将船壳1和浮体2相连来使浮体2成为姿态可调型浮体,就不可能使三体船结构紧凑,而这里揭示的方案能允许浮体2独立于基座结构,这样就能根据自动控制逻辑或被动的模式来自由地升降,同时在接近码头或停泊时有可能避免因所述浮体2受到损伤而造成的危险。
图3中的方案大致与图1和图2中的方案相类似,不同之处仅仅是中间船壳1的前部从甲板4伸出。
甲板4可制成与中间船壳1成一体或与之分开但用一定结构与之相连。
比如,图4中的方案从结构上来看,可以有一船壳横梁支撑整个应力,特别是能支撑在传统船壳中产生的那些弯曲或扭转应力之类,这在重量方面极为有利,因为甲板4的支撑结构只要能支撑局部应力,即由于上层结构或甲板室产生的应力(Ws)和携带的容量产生的应力(Wu)即可。
如图5所示的结构也支撑由连接于甲板4的汽缸3所产生的应力,而浮体2由连接件5铰接到船壳1上。
其结果是,船的整体重量比相同长度和宽度的传统船只要轻,但这种船的结构强度至少与传统船只的结构强度相等,因为正如上面所说有那样,加大的甲板的支撑结构不是船壳横梁的一部分且不介入总应力。
而且,由于此船比传统三体船小,由汽缸3将它们直接连接于甲板4的技术在甲板4本身产生了应力,它与传统浮体相比应力肯定大为降低。
为了在发生碰撞时使将浮体2与船壳1相连的连接件5的损伤不至于完全破坏所述三体船的稳性,采用了图6和图7中所示的方案,其中采用了多个冗余连接结构5将浮体2和船壳1相连接(参看图6和7)。
这种冗余结构也能延伸到所述气缸3。
而且,为了使每个浮体2不会被任何由相撞或其他类似事故造成的可能的水道所穿透渗漏,可将浮体2本身全部或部分泡沫化或制成水密舱。
图6和图7还示出了允许船只的纵摇运动减弱的装置。
它是装在船壳1前部的流线型鳍板6,所述鳍板能整体偏转以产生适于减少船只纵摇运动的反向力矩,这样在此功能中也结合了浮体2的作用。
本发明的另一个实施例示于图8和9,其中有两对浮体2'和2″,每对浮体由多个连接件5与中间船壳1相连。
这样,图6和图7方案的安全系数又得以进一步提高。
有了这两对浮体2'和2″,除了通过升起一侧浮体和降低另一侧浮体或反之以获得横摇运动外,还能在通过降低前面的浮体升起船尾浮体或反之进而甚至能获得纵摇矩,从而改变纵向姿态和/或减弱纵摇振动。
这种结构特征产生的效果肯定比只有一对浮体获得得的效果要好得多,那一对是通常设置在船尾处的。
上面虽结合较佳实施例揭示了本发明,应该理解本技术领域内的熟练人员不偏离本发明的精神和范围就能作出种种修改和/或变化。