船舶的船体构造及其操作方法 【技术领域】
本发明涉及船舶,尤指涉及一种船体,其具有主船体及具有发动机及推进机构的活动后船体,而此活动后船体为通过铰链联结装置相对于主船体可上下活动地枢接在主船体的船尾的船体构造。
背景技术
通常,船舶的船体被分割成前、后两节船壳体部,而前、后船壳体部的相对端通过铰链联结装置互相联结成一体,以构成一连结式船舶,在例如美国专利第3,145,681号(授予ETSUO NAKAGAWA)、第3,370,564号(授予G.ARCHER等)、第4,050,395号(授予ANDESON)及第6,431,099号(授予Huang,即本发明人)等专利中予以披露,这种连结式船舶构造的设计目的均为增加船壳体克服航行中波浪引起颠簸所产生扭曲及下沉现象的能力。
美国专利第3,145,681号揭示出两船壳体部的铰链联结部为由设在两船壳体部之一的至少一个半圆筒形突出部、设在另一船壳体部的至少一个可容纳该半圆筒形突出部的半圆筒形凹入部以及一贯通互相嵌合的突出部与凹入部的中心部使得两船壳体部能相对旋转地连结成一体的水平枢轴所构成。
美国专利第3,370,564号披露了针对上述美国专利第3,145,681号所披露的铰链联结装置的改良结构,能够增加铰链联结部的半径,以获得两船壳体部的较大弯曲关系及延长船体的底线下面的弧度。
美国专利第4,050,395号披露了适用于如同上述连结式船舶的铰链联结装置,此铰链联结装置的构造不同于前述各种铰链装置,该铰链联结装置具有一连结前、后船体使它们能相对枢转的枢轴装置,以及及一远离此枢轴装置而设的、用以连结上述两船体且可调节顺应抵抗两船体的角移量操作的连结装置,枢轴装置包括用以调节一船体及枢轴相对于另一船体垂直升起的调节装置。
本发明人的美国专利第6,431,099号披露了适用于上述连结式船舶的铰链联结装置,包括构成船壳的一部分而内部设有完整的铰链总成的铰链块体。此铰链块体是由船壳体型前铰链块及船壳型后铰链块,以及可相对枢转地设置在前、后铰链块之间以连结此二铰链块的上述铰链总成所构成,其中,所述铰链块中的一个可拆离地连接在前、后两船体之一,而铰链块中的另一个则固定在前、后两船体的另一个上。利用这种构造,在必要时可将连成一体的前、后两船体分离。
前述各专利公报所披露的连结式船舶的构造具有一共通的功能,即,为了减少航行中波浪引起颠簸所产生作用于船壳的弯曲力矩,换句话说,即为了增加船壳对波浪所引起扭曲与下沉现象的耐抗能力。但从未披露或暗示这种连结式船舶在启航及/或航行时能通过起吊装置将后船体拉高或放下以调整其相对于前船体的摇动角度,以将推进器(螺旋浆)调定在所希望的高度或在所调定的摇动角度内起伏摇动。
再者,在前述已知构造的连结式船舶中,前、后两船体的铰链连结部直接曝露在外部,有碍观瞻,且具危险性。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种连结式船舶的船体构造,具有主船体及通过铰链联结装置相对于主船体可上下活动地枢接在该主船体后部的活动后船体,该活动后船体内部设有发动机及自发动机经由推进器轴伸出船体外部的推进器,且通过绞车或滑车等升降装置可吊升或降下以调节控制其相对于主船体的上下枢动角度。
本发明的另一目的在于提供一种连结式船舶的船体构造,其中,主船体的平底部设有一排或多排包含至少一个通常为多个气垫凹部,在航行时充满加压空气,以减少船底与水的黏阻力,进而增加航行速度,并减少马力的损失。
本发明的另一目的在于提供一种连结式船舶的船体构造,其中,主船体的船尾部形成一自船尾向船首延伸的凹口部以容设活动船体,活动船体通过铰链联结装置联接于主船体的该凹口部内侧,而在此凹口部内可相对于主船体上下摇动,且凹口部上部最好设有自主船体延伸以覆盖后船体的甲板。
本发明地另一目的在于提供一种连结式船舶的船体构造,其用以容设后船体的凹部两侧设有自主船体的后部两侧向下延伸以覆盖后船体的两侧面的侧舱部。
本发明的再一目的在于提供一种连结式船舶的操作方法,当停靠港口或码头的船舶启航时,将后船体通过升降装置拉高使推进器部分或全部离开水面,减少水中阻力,并使发动机能于短时间内升高至高转速(RPM)后,再通过升降装置放下推进器入水中,以增加推进力,使船舶迅速达到滑行速度。随后,航行中,遇海浪产生颠簸(Pitching)时,后船体随主船体的升降(起伏)而通过浮力及重力以铰链轴为轴心自动做相应的起伏,维持正常的吃水,进而维持最佳航行状态,并可节省燃料。
【附图说明】
图1为本发明船体构造的一实施例的局部剖开侧视图。
图2为图1所示船体构造的底面图。
图3为图1所示船体自船尾所视端面图。
图4表示后船体在不同水面高度的位置的示意图。
图5为本发明船体构造的另一实施例的局部示意图。
图6表示船体底面形成多排气垫凹部的一个例子的示意图。
【具体实施方式】
本发明的其它目的及构造特征可由以下参照附图所做说明而获得进一步的了解。
图1表示本发明船体构造适用于游艇的一实施例的侧视图,图2表示图1所示船舶的底视图,图3表示该船舶的船尾部分的示意图。
如图1至图3所示,本发明的船舶M由主船体10及通过铰链联结装置(简称铰链装置)30相对于主船体10可上下活动地联结在该主船体10的船尾部11的后船体20所构成。
主船体10的内部12设有一般船所必要的隔舱、冰柜等(未图示),船尾部11形成有一自船尾端向船首延伸的凹口部13。此凹口部13的闭口端壁即为船尾舱11a的后壁111,而两侧壁则为自船尾舱11a两侧向船尾方向延伸的两个侧舱11b、11b的相对的两个侧壁112、112。主船体10的船底部14形成为平底部15。
后船体20构成可容纳于上述凹口部13内的船体,并通过铰链联结装置30相对于主船体10可上下起伏活动地联结在上述后舱壁111上而与主船体10联结成一体。后船体20的内部主要是形成轮机室21,轮机室21内设有发动机40,推进器41通过由从发动机40经传动机构(未图示)延伸至后船体20后外部的推进器轴42设置在船尾后下方。在图示的实施例中,后船体20设有一对发动机40及一对推进器轴42,且推进器41呈左右对称地配置在轮机室21内,但本发明不限于此种配置,如果仅设置单一发动机40及单一推进器轴42及推进器41配置在轮机室21的中央位置,如图5所示,也适用于本发明。
后船体20的后下部位于各推进器41的后方各设有一船舵43。为了掩盖后船体20使其尽量不曝露于外部,主船体10的后方甲板16可延伸于上述凹口部13的上面,以覆盖后船体20的至少一部分。在图2所示的本发明的船舶的实施例中,甲板16将后船体20上面全部覆盖,但是,如仅将后船体20的前部覆盖,甚至完全不覆盖,也是可选的。为了使后船体20能相对于主船体10上下移动,后方甲板16与后船体20之间保留有供后船体20以铰链轴31为中心在规定角度α1及α2间上下枢转运动的空间S,而连结主船体10与后船体20的铰链联结装置30的上下方也留有允许后船体20以铰链轴31为中心在规定角度θ1及θ2枢转的空间S1、S2。在此实施例中,上述角度α1=θ1,α2=θ2,如铰链的枢转角度θ1与θ2设定为相同时,则后船体20的摇动角度α1与α2亦相同,此时,α1=α2=θ1=θ2。但θ1与θ2亦可设定成不相同,例如α1<α2或α1>α2,依设计而定。铰链联结装置30可使用任何适当的铰链式联结装置,并无特别的限制,而本申请人的美国专利第6,431,099号所披露的铰链装置、ARCHER等人的美国专利第3,370,564号或NAKAGAWA的美国专利第3,145,681号所披露的铰链联结装置同样可适用于本发明。
主船体10的后部用于形成凹口部13的两个侧舱11b形成为自船尾向船首及水面下倾斜延伸而略呈梯形状舱(见图1),但并不限于此形状。所述两个侧舱11b可将后船体20的前方两侧面部分遮住。
后船体20的后端适当位置,在本实施例中为上面中央连结一钢链(链条)51的一端,钢链51的另一端卷绕固定于设在甲板16上的绞车50。后船体20通过由此绞车50驱动操作以卷收或放出钢链51,从而可停留于铰链装置30所能转动的角度范围内的所期望的高度位置。上述绞车50可为手动式或电动式,且可由链条滑车或起重机(吊车)来取代。
图4表示后船体20由绞车50收放链条51而停留于不同位置的说明图。
当链条51垂下使后船体20的后端至离吃水线(WL1)高度h的P0位置时,后船体20在水中仅能在角度α1范围内摇动。若链条51下垂至P1位置时,后船体20便可在角度α1+α2的范围内摇动。另外,如将链条51往上拉至最高位置,即P2位置时,后船体20即无法摇动。
在本实施例中,后船体20经设计成在水中的静止状态时,是通过浮力保持在推进器41没入水面下的上述P0位置,故链条51即使垂放至P1位置的长度时,后船体20仍会在P0位置,链条51的超过上述高度h的长度部分则呈松弛状留在后船体20上面,待船M激活航行时,允许后船体20随船的颠簸而可在角度α1+α2内上下起伏摇动。这样,通过链条51的长度的调整,配合铰链装置30的预设角度,而可使后船体20在最大α1+α2的角度范围内摇动。
具有如上的构造的船体虽可适用于各种船舶,但特别适合于具有部分或全部平底的平底船。在本实施例的船体M中,主船体10具有平底部15,此平底部15自船首至船尾形成有至少一排复数个气垫凹部17,各气垫凹部17内适当位置处各设有一喷气孔171用以喷出自主船体10内所设鼓风机或空气压缩机18送来的加压空气而充满各凹部17,同时,在至少部分凹部17的开口部设有水翼19,通过该水翼来减少船底与水面的黏阻力,并促进船能在水面上滑行。图1中的符号WL2表示船舶M达到滑行速度时的滑行水线。在本实施例中,每一凹部17各由一台独立的鼓风机18供应加压空气,如使用一台大型鼓风机(未图示)经管路及恒压控制阀将加压空气分送至各凹部17亦是可选择的。另外,如船型较大时,船底部15应设多排气垫凹部17,图6即为其一例子。
其次,具有如上述构成的船舶的操作方法说明如下:当船停靠港口或码头时,船通常在例如吃水线(WL1)上,此时后船体20是在推进器41位于水面下的P0位置,在此状态下,如发动发动机40时,因推进器41受到较大的水阻力,发动机40的旋转数(RPM)上升慢,耗油量大。但本发明因可通过绞车50经由钢链51拉起后船体20直至推进器41部分或全部离开水面,例如P2位置,而减少水中阻力,于是,发动机40便可于短时间内即升高至所需高旋转速。速度达到之后,慢慢放下后船体20,使推进器41进入水中,逐渐增加推进力,便能使船迅速以满速或所期望速度航行并达到滑行速度。航行中,受到海浪的摇动,后船体20可随主船体10的随浪起伏,并通过浮力及本身重力以铰链轴为中心产生对应的起伏动作,以维持正常的吃水,进而可维持较佳的航速及稳定的航行状态,并可大幅节省用油。此外,航行中,后船体20的上下摇动角度,在铰链装置30所限定的角度范围内,可通过调整钢链51放下的长度而加以改变。
对一般船而言,船体常有因颠簸而船尾翘起致使推进器完全离水呈悬在空中的情形,此时,推进器因毫无水阻力致使发动机骤然以超高速空转,但船尾立刻又降落而使推进器再进入水中时,发动机受到突如其来的水阻力负载而骤然减速,发动机因交替受到此空转与负载突变所造成旋转速度的突变,内部机件易受到冲击甚至造成损伤,而减短发动机的使用寿命,同时,也会造成船体航速不稳定的情形。至于本发明的船舶,则因后船体20可通过重力降落,使推进器41尽量不会发生悬空空转的状态,故不会发生发动机转速高低突变的情形,因此,可保持船速及航行的稳定,延长发动机的使用寿命,并可减少马力的损失及节省燃油。
上述后船体20的升降调整虽可通过人工直接或遥控绞车50等升降装置来实现,但也可通过一能配合发动机的启动、转速及输出情形以控制绞车的微处理控制器自动控制实现。由于类此微处理控制器为本领域熟知的技艺,故在此不另说明。
以上所述者仅为本发明一可行的实施例,在不脱离本发明精神及下列申请专利范围内,本技术领域的普通技术人员能够作种种修改、变更或置换,凡此应视为涵盖在本发明的申请专利范围内。
主要组件符号说明
M船舶 10主船体
20后船体 30铰链联结装置(铰链装置)
40发动机 50绞车(升降装置)
11主船体船尾部 11a船尾舱
11b侧舱 111后壁
112侧壁 12内部
13凹口部 14底部
15平底部 16甲板
17气垫凹部 171喷气孔
18鼓风机 19水翼
21轮机室 31铰链轴
41推进器 42推进器轴
43船舵 51钢链(链条)
θ1,θ2铰链的转动角度
α1,α2后船体的转动角度
P0,P1,P2后船体的位置
WL1吃水线
WL2滑行水线
S,S1,S2空间。