一种反动翼推进方法及其相关工具系统的制作方法

文档序号:4121932阅读:226来源:国知局
一种反动翼推进方法及其相关工具系统的制作方法
【专利摘要】一种反动翼推进方法及其相关工具系统,反动翼-“反向运动”的动力翼,反动翼推进方法:翼结构在其以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反时,对该运载工具提供升力的同时直接或间接地为该运载工具提供推进动力,且这一推进动力大于翼结构在与上述相反的方向上运动时所产生的阻力的翼结构系统与翼结构推进方法;反动翼推进方法及其工具系统最重要的实现方式是:利用水与环境空气两种流体介质间密度的巨大差异,使江河湖海中航行的运载工具采用可同时处于水与空气两种介质间循环运动的反动翼结构系统,形成高效的反动翼推进方式与相应的反动翼船机系统;采用低速迎流工作的主动式和被动式的反动翼结构系统,可使载重功率比大大提升;反动翼结构系统还可大大提升船机系统的操控、适航、缓降、安全等性能,使水面高速航行的船机系统的综合性能实现突破性的进步。
【专利说明】一种反动翼推进方法及其相关工具系统
所属【技术领域】
[0001]属于运载与交通工具范畴。

【背景技术】
[0002]现有的水翼船、地效飞机及其它水上运行的高速运载工具在诸多方面表现出了优越的性能与价值,但目前也都面对各自的问题从而限制了它们的发展与应用。受气蚀对水翼及螺旋桨等的影响,目前的水翼艇的速度难以进一步提高,即使解决了气蚀等限速原因,目前形式的水翼艇进一步高速化其所带来的功耗需求也会明显提高,载荷功率比也会较明显地降低;而地效飞机的操控性能不够可靠、突然失速的危险、高速转向性能等在目前的结构形式与原理方案下,也是很难改善;其它如小水线船的垂直稳定性、气垫船的抗浪性差、高功耗等问题也都限制着当代高速船机系统的发展,新的突破需要新的推进方法与新的结构系统。
[0003]这里特别有必要对现有船机推进方式及船机系统上最关键、最重要的机构之一的翼结构的传统使用原理与方法做如下分析:
[0004]首先,机翼与水翼等翼结构在流体的(一个)动力的作用下(却)可在与来流方向相同与相垂直的两个(相互垂直的)方向上分别形成升力与推力(阻力或动力)两个作用力,但由于种种原因人们多为传统的技术路径所吸引乃至控制,目前对翼结构的使用受限于、止步于下述情况:
[0005]1,传统推进器螺旋桨方式:利用翼结构产生的大升力作为船舶、飞机系统——船机系统的推进力,而来流方向上的阻力及其反作用力与船机系统的前进方向基本垂直,对船机系统的进退基本不产生大的影响一这相当于仅利用了一个功耗所同时形成的两个相互垂直的力量中的一个,虽然升力大大高于与其垂直的阻力,但两个方向上介质的运动速度差异与力量差异正相反,所对应的都是消耗的那个功率,升力与阻力是同一功率消耗这一枚硬币的两个面,传统螺旋桨推进器仅很好地利用了硬币的一个面。
[0006]2,直升机水平螺旋桨方式:利用旋翼结构产生的大升力首先克服直升机的重力,在相应的工作过程中,旋翼结构的旋动阻力的总合力的方向与直升机的前进方向相反并阻碍其前进,为此需要或增加其它推进器或使旋翼前倾以形成推进分力,这均需进一步消耗更大功率,相当于未被有效地利用的硬币的另一面发挥了不利的作用,要以更多的功耗去平衡。
[0007]3、固定机翼与固定水翼的使用方式:其利用与船机系统同速前进的固定翼结构产生的大升力克服船机系统的重力,但翼结构的阻力的方向与船机系统的前进方向均相反并阻碍船机系统的前进,为此需要推进器消耗更大的功率以平衡高速运动的翼结构所增加的前进阻力,也可以说其未被有效地利用的硬币的另一面也同样发挥了不利的作用,要以相应的功耗去平衡。
[0008]上述三种情况中,最好的第一种情况也只是仅相当于高效地利用了前述硬币的一个面。而使用固定机翼与固定水翼的船机系统需要同时配置的相应的推进器的目前情况又是:使用最多和功效最高的仍是“只利用了硬币的一个面”的螺旋桨推进器。
[0009]对翼结构的上述传统利用方式有其必要性、合理性及具大的历史意义,但其不能穷尽和代表翼结构利用上的更丰富的形式和更高的效能,若仍为其所束缚,相关船机系统等运载工具的效率与性能就难有大的突破。现有的基础与成就特别需要珍视和尊重,但其不能终结进步,不是不可以改变和挑战的。不可以使翼结构上同时形成的方向上相互垂直的两个力同时得到有效乃至高效的正(向)利用吗?
[0010]其二、上述翼结构实际使用方式中的固定翼方式,螺旋桨方式均是利用高速运动的翼结构形成高速来流的高速翼动方式,其地位、功能与价值不可否定,但与高速运动、高速来流所形成的大的升力及相应推进力相对应的是力量与速度乘积的高功率消耗。对于以巡航等速度航行运动中的船机系统,其竖直方向上的重力等负荷已基本确定,航行所需推进力也相对确定,若以相对低的翼动速度、相对低的来流速度形成相应的同样的升力与推进力,则功率消耗就可明显降低,但对于使用与船机系统同速前进的固定机翼和固定水翼而言,其无法具有脱离船机系统航速的独立速度,船机高速前进时固定式翼结构的功耗与航速同步明显增加不可避免;船机低速前进时固定式翼结构无法提供相应的翼航升力的情况使整个船机系统的性能受到影响并需要以相应的结构与消耗进行补偿。
[0011]采用非固定式翼结构可实现迎流速度、功耗及功能上的更大选择与优化,甚至是重大的突破,而非固定式翼结构的方式不必受限于直升机旋翼的方式与影响。那新的方式如何实现?如何更好地实现呢?
[0012]其三、上述两大方面的问题与机遇,可能的改变与进步,是否可以通过共同的或高度相关联的方法、原理、技术路径及结构系统等来很好地或较好地解答和实现呢?
[0013]发明创造的目的
[0014]本发明的目的是要通过采用新的推进方法与新的结构系统,使水上高速运载工具的功耗——功率载荷比明显降低,同时使其适航能力、操控性能进一步提高,从而推动水上高速运输发展进入新的境界与新的阶段。
[0015]技术方案及有益效果
[0016]本发明的目的是这样实现的:采用(可称为)反动翼的推进方法及其相关的结构系统-反动翼、反动翼翼车系统,使相应的反动翼船机系统及其它反动翼运载工具系统具有优良的高速、低耗、高操控性能及安全性能。
[0017]反动翼与反动翼推进方法:反动翼-“反向运动”的动力翼;反动翼推进方法:
翼结构在其以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反时,对该运载工具提供升力的同时直接或间接地为该运载工具提供推进动力,且这一推进动力大于翼结构在与上述相反的方向上运动时所产生的阻力的翼结构系统与翼结构推进方法,上述反动翼推进方法的实现方式是:采用可循环运动的反动翼结构系统,利用同时或单独改变反动翼的运动速度、仰角、运动方向,或依靠所处运动介质间的差异、特别是依靠在水与空气及其它液气两种密度差异大的流体环境介质间可产生的极不相同的升力、阻力及动力的原理,使循环运动的反动翼结构系统在可向运载工具提供净的升力的同时可直接或间接地为运载工具提供净的推进动力;采用反动翼推进方法的相关工具系统分别包括:至少由一个可循环运动的反动翼结构构成的翼车结构系统,以及至少含有一个上述反动翼结构或翼车结构系统的运载工具。
[0018](反动翼可简单地视为:“反向运动”的动力翼,由于运载工具运动时与其所处的水、空气及其它环境介质间的相对运动方向始终相反,故在同以运载工具为参照的情况下,上述“反向运动”的动力翼-与运载工具以环境介质为参照的运动方向相反的反动翼也可以被看作是一种“同向运动”的同动翼,相应地,同动翼与同动翼推进方法可以表述为:在同以运动中的运载工具为参照的情况下,当其上的翼结构与水、空气等环境介质间的运动方向相同时,其在对该运载工具提供升力的同时可直接或间接地为该运载工具提供推进动力,且这一推进动力大于翼结构在与上述相反的方向上运动时所产生的阻力的翼结构系统与翼结构推进方法,在本申请案中统一使用反动翼与反动翼推进方法的称谓与概念。)
[0019]对反动翼推进方法及其工具系统的主要情况分述如下:
[0020]通过同时或单独改变反动翼的运动速度、仰角/冲角、运动方向,可实现反动翼在同一介质中的反动式推进与推动,即当反动翼以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反时,可通过同时或单独增加反动翼的运动速度、仰角从而为运载工具直接或间接地提供相应的升力与推进动力,而在同一介质中进行回车时,即当反动翼以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相同时,可通过同时或单独减小反动翼的运动速度、仰角从而对运载工具产生小的运动阻力,并使这一小的运动阻力小于反动翼所提供的前述的推进动力,从而使反动翼在单一介质的循环运动中在可向运载工具提供升力的同时直接或间接地提供净的推进动力。
[0021]当反动翼结构处于液气间或其它原因形成的密度差异大的流体环境介质中循环工作的情况下,使反动翼结构处于高密度环境介质中时的以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反,从而产生与高密度环境介质相对应的大的升力及对运载工具的直接或间接的推进动力,而在低密度环境介质中进行回车循环时,即当反动翼结构以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相同时,产生与低密度环境介质相应的作用于运载工具的小的运动阻力,并使这一小的运动阻力小于反动翼所提供的前述的推进动力,从而使反动翼结构在密度不同的介质的循环运动中在向运载工具提供净的升力的同时直接或间接地向运载工具提供净的推进动力。
[0022]反动翼推进方法及其工具系统在实际应用中最重要的实现方式是:利用水与环境空气两种流体介质间密度的大差异,使江河湖海中航行的运载工具采用可同时处于水与空气两种介质间循环运动的反动翼翼车结构系统,形成高效的反动翼推进方式,其基本工作原理与相关结构设置是:使所采用的翼车结构系统中的处于水与空气两种介质中循环运动的反动翼结构在全部或大部分水中的运动行程阶段具有反动翼的工作能力,即使反动翼在全部或大部分水中的运动行程阶段以运载工具为参照的运动方向与运载工具以水体为参照的运动方向相反,且使水中运动的翼结构处于产生有效升力的仰角状态,从而使反动翼结构在该行程对该运载工具提供与水的密度相对应的大的升力的同时可直接或间接地为该运载工具提供大的推进动力;而循环运动的反动翼结构在全部或大部分空气中的回车运动行程阶段则形成与空气的密度相对应的小的升力或小的下沉力、以及小的阻力,从而使反动翼结构在整个循环运动中在向运载工具提供大的净升力的同时直接或间接地向运载工具提供净的推进动力;采用上述反动翼推进方法的相关工具系统分别包括:至少由一个可循环运动于水与空气中的反动翼结构构成的翼车结构系统,至少含有一个上述反动翼结构或翼车结构系统的船舶或飞机或其它适宜形式的船机系统与运载工具。
[0023]反动翼结构可实现水中再工作过程的无法缺少的回车阶段有时不可避免地会带来整个翼车结构系统可提供的净升力与净推进动力的一定减少,但由于水与环境空气两种介质间巨大的密度差异,只要两种介质中反动翼的运动速度相差不过于悬殊,其影响就是小的。
[0024]反动翼可分为主动式反动翼和被动式反动翼,主动式反动翼相对于运载工具的反向运动的速度高于运载工具的前进速度,故对水及其它工作介质可直接产生向后的推力,同时使水及其它工作介质对反动翼及运载工具产生向前的推力,主动式反动翼的运行要有动力源提供动力;被动式反动翼相对于运载工具的反向运动的速度低于运载工具的前进速度,故对水及其它工作介质会产生向前的推力,而水及其它工作介质在通过反动翼对运载工具产生相应的升力的同时,还将其与运载工具相对运动的动能传递给运动中的反动翼,并通过运动中的反动翼将动能传递给运载工具的动力系统或直接传递给主动式反动翼系统或运载工具的其它耗功系统。
[0025]采用主动式反动翼结构或处于主动式反动翼工作状态的翼车系统可称为主动式翼车系统,主动式翼车系统在可向运载工具提供升力的同时具有可直接向运载工具提供前进推力的能力。
[0026]采用被动式反动翼结构或处于被动式反动翼工作状态的翼车系统可称为被动式翼车系统,被动式翼车系统在可向运载工具提供升力的同时具有吸收水流动能并将其反哺/传递给运载工具动力系统或直接传递给主动式反动翼系统或运载工具的其它耗能系统的能力。
[0027]由于反动翼结构须采用循环运动的工作方式,故反动翼结构系统也可以形象地简称为:翼车系统。
[0028]王动式反动翼系统和被动式反动翼系统一起可构成闻效的反动翼偶系统。
[0029]反动翼偶系统具有自动力的特性,当其中的主动式翼车系统的动力完全由被动式翼车系统提供时,则可将其称为完全自动力反动翼偶系统。
[0030]由于反动翼结构须采用循环运动的工作方式,故反动翼结构系统也可以形象地简称为:翼车系统。
[0031]由主动式翼车系统和被动式翼车系统可联合构成翼车偶系统。
[0032]可视需要采用相对低速工作的翼车系统一可实现更低功耗的相对低速运转的反动翼系统。
[0033]可视需要采用长车系统:长车系统——沿船机系统运动方向的循环工作长度明显高于其它方向上的循环长度的反动翼翼车系统。
[0034]可分别采用:摆臂调角式反动翼系统或轨道调角式反动翼系统或其它适宜形式的可调角反动翼结构系统。
[0035]可使反动翼结构实现循环工作的反动翼翼车系统可分别采用:水车式、明轮式、螺旋桨式、手动桨式、步行器式、明轮步行器式、曲柄连杆式、往复式等多种形式。
[0036]反动翼船机系统及其它形式的运载工具上采用至少一套主动式反动翼结构系统或至少一套被动式反动翼结构系统,反动翼结构及其翼车系统在相应的船机系统及其它形式的运载工具中,即可独立设置、独立提供升力、推进动力及操控力,也可与其它可形成升力、推进动力、操控力的机构与系统一同设置、共同承载船机系统运动的需要;反动翼结构系统即可做为主要的升力、推进动力及控制力的提供系统,也可做为辅助的升力、推进动力及控制力的提供系统。
[0037]在相应的船机系统上,具有水上车轮作用与能力的反动翼翼车系统、反动翼翼车偶系统可分别采用单轮、双轮、三轮、四轮及其它多轮布设反动翼翼车系统的方式,以满足反动翼结构系统向船机系统提供均衡升力、驱动动力以及提供高效操控能力的需要。
[0038]具体的布局形式可采用左右双车式——两套反动翼翼车系统或翼车偶系统左右对称地布设于船机系统之上。
[0039]或采用前后双车式;或采用三角布局的三车式;或采用横向布局的三车式、多车式;或采用前二、后二布局的四车式;或采用前三、后三布局的六车式;或采用前四、后四布局的八车式及其它适宜的需要的布局形式。
[0040]在以超高速运行的船机系统之上,可视需要布设外环式翼车系统一反动翼结构的上下循环轨迹靠近整个船体的上下边缘的外环式设置方式,(以最大可能地减小反动翼结构的转向离心力,方便结构与材料的选用;)(((由于超高速前进的船机系统之上的反动翼车翼系统或其它相关形式的翼车系统也需要以更高得速度运行,其反动翼结构在循环运动的转向阶段也会拥有更高的线速度,如果其转向半径过小则转向角速度就会过大,从而也会使离心力过大,且以更高速运动的船舶其高度也不会太大,故可采用使反动翼结构的上下循环轨迹靠近整个船体的上下边缘的外环式设置方式,从而可最大可能地减小反动翼结构的转向离心力,方便结构与材料的选用。
[0041]反动翼船舶、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机及其它适宜形式的反动翼运载工具的整体结构造型可采用飞机式甚至完全采用机翼式造型。
[0042]通过独立设置、或与浮体结构、或与固定水翼、或与机翼、或与直升机旋翼、或与其它相关系统的联合设置,并与现有的相关运载工具系统与技术相结合,采用反动翼结构的反动翼运载工具可分别包括:反动翼船舶、反动翼双体船、反动翼多体船、反动翼小水线船、反动翼潜艇、反动翼气垫船、反动翼轻型航母、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机、反动翼直升机、反动翼水陆两栖运载工具、反动翼水陆空三栖运载工具及其它适宜形式的反动翼运载工具。
[0043]可利用水车式翼车系统具有类似履带结构、明轮式翼车系统具有类似车轮结构的特点制造和生产相应的多种形式的反动翼水陆两栖运载工具乃至反动翼水陆空三栖运载工具。
[0044]对反动翼驱动原理及其工具系统效能优势的进一步说明:
[0045](一 )、双效原理与反动翼船机系统的基本运行过程:
[0046]1、双效原理:反动翼系统可同时提供升力及动力从而使功效大大提升的原理可简单地概括称为:反动翼的双效原理。
[0047]2、反动翼船机系统的工作原理与工作过程为:通过反动翼结构系统产生的升力使船机系统仅以反动翼触水或同时仅以小的浮体或其它结构体触水,从而使反动翼船机系统的航行阻力大大降低,同时依靠反动翼系统直接或间接提供的航行动力或同时与其它航行动力与推进系统一起使反动翼船机系统实现低阻力下的高速航行。
[0048]反动翼船机系统由静止状态过渡到高速航行状态的基本过程可以依次是:静止或低速浮航状态、反动翼升力使船机系统全部或大部脱离水体的翼升过程、低速反动翼翼航状态、高速反动翼翼航状态。
[0049]若反动翼船机系统上装有机翼则其基本工作过程与状态可以包括:静止或低速浮航状态、反动翼升力使船机系统全部或大部脱离水体的反动翼翼升过程、反动翼翼航与活动机翼或固定机翼翼航并存的低速复合翼航状态、反动翼翼航与活动机翼或固定机翼翼航并存的高速复合翼航状态、单一机翼的翼航状态。
[0050]( 二)、无废阻能力一一如果运载工具的前进动力完全由双效反动翼系统来提供,那克服包括现在所定义的废阻力在内的一切阻力所消耗的前进动力都将产生出相应的升力,那么可以认为完全反动翼推进的运载工具不存在绝对的废阻力,包括型阻力、摩擦阻力、气流与水流的一切阻力都可以通过相应的平衡动力产生出对应的升力与载荷能力-
前进阻力及克服前进阻力的动力的增加可以带来无其它新增功耗下载荷的自然增加,只要主动式反动翼驱动工作时与水流或其它环境介质间的速度相对较小(明显低于船机系统的前进速度),则船机系统上的动力源对于反动翼结构的拖动速度就增加的较小,故拖动功率的消耗与其可同时直接形成的升力及相应的载荷力的增加相比较就会始终是有利的,主动式反动翼系统的驱动工作速度越低,整个反动翼船机系统的省功效能与无废阻能力就越闻。
[0051]当然,主动式反动翼结构驱动的船机系统克服废阻所形成的总升阻比会大大低于克服机翼、水翼或被动式反动翼的前动阻力所可形成的总升阻比,故努力降低“废阻”同样是反动翼船机系统的重要要求,只是包括废阻在内的一切阻都可以通过相应的平衡动力产生出对应的升力与载荷能力使反动翼船机系统具有化一切阻力为载荷的独特优势。
[0052](三)、高速高载特性:由于运载工具高速运行所新增的风阻等阻力都会对应有双效反动翼系统相应的动力与升力及其同步的提升与反应,故可使反动翼驱动的运载工具具有在高速巡航运行的情况下可承载更大载荷的能力,对于相应的反动翼船机系统而言,其可以由大载荷漂浮状态、大载荷低速浮动航行状态、由低速浮动航行向低速翼航过渡的大载荷航行状态(以相对较高速运转的反动翼结构系统提供大的翼航升力)、由低速向高速过渡的大载荷反动翼翼航状态,(此时,反动翼在所可采用的冲角状态下以所需要的速度提供所需的加速动力与翼航升力)、高速大载荷反动翼巡航状态(此时,反动翼可以在所设计的最佳冲角状态下以相应的工作速度提供所需的巡航动力与翼航升力)等状态相连接、过渡及转换,从而共同实现高速低功耗大载量高效运输的过程与目的。
[0053](四)、采用可实现更低功耗的相对低速运转的反动翼结构系统,将使反动翼高速运载工具的功耗大大降低,(会在后面做较详细的说明)。
[0054](五)、通过工作冲角、特别是反动翼结构迎流工作速度的方便与快速调节,可使反动翼结构产生的升力与驱动力快速地改变,故反动翼船机系统可具有优良的操控性能、机动能力、高速安全性能等。

【专利附图】

【附图说明】
[0055]下面对附图进行说明,如附图1-13中所示:
[0056]附图la、lb分别为反动翼结构直接与滚轮轴结构、滚轮结构相连的水车式反动翼翼车系统的主视图、俯视图;
[0057]附图2a、2b分别为反动翼结构通过反动翼架结构与滚轮轴结构、滚轮结构相连的水车式反动翼翼车系统的主视图、俯视图;
[0058]附图3也为反动翼结构通过反动翼架结构与滚轮轴结构、滚轮结构相连的水车式反动翼翼车系统的视图,(其与附图2a、2b中所示情况的区别在于牵引索链结构直接与各反动翼结构相连);
[0059]附图4a、4b分别为冋时设有王反动翼结构系统与副反动翼结构系统的螺旋奖式反动翼船机系统的主视图和俯视图;
[0060]附图5a、5b分别为同时设有主反动翼结构系统与副反动翼结构系统的水车式反动翼船机系统的主视图和俯视图;
[0061]附图6a、6b分别为完全机翼式造型的水车式反动翼船机系统的王视图和俯视图;
[0062]附图7a、7b分别为完全机翼式造型的螺旋桨式反动翼船机系统的主视图和俯视图;
[0063]附图8a、8b分别为设有航空旋翼系统的完全机翼式造型的螺旋桨式反动翼船机系统的主视图和俯视图;
[0064]附图9a、9b分别为设有螺旋桨式反动翼结构系统的反动翼地效飞机或反动翼水上飞机的主视图和俯视图;
[0065]附图10a、10b分别为设有螺旋桨式反动翼结构系统的反动翼直升机的主视图和俯视图;
[0066]附图1laUlb分别为反动翼结构位置设置不同的两种承载轮水车式反动翼系统的视图;
[0067]附图12a、12b分别为采用承载轮水车式反动翼系统的反动翼船车系统或其它反动翼运载工具系统的主视图、左视图;
[0068]附图13a、13b分别为采用承载轮水车式反动翼系统的反动翼船机系统的主视图、左视图。

【具体实施方式】
[0069]下面结合附图对本发明所述的反动翼的推进方法及其相关工具系统进行更具体的说明:
[0070]一
[0071]反动翼的与来流间的工作角度——冲角的大小对反动翼结构的工作效能影响极大,为使工作中的反动翼结构始终处于有效、高效的冲角状态,可分别采用下述可自动调整角度的反动翼结构形式及相应的角度调整方式。
[0072](一 )、摆臂调角式反动翼系统——其基本的结构情况可以是:反动翼结构设于相关的可摆转的摆臂结构的下端,同时设与摆臂结构相连接的弹性结构,当摆臂结构下端的反动翼结构所受到的向上的升力或地面作用力超过一定范围时,摆臂结构克服弹性结构的作用力向上摆转,从而使反动翼结构的冲角发生有利的变化。
[0073](二)、轨道调角式反动翼系统——在相关形式的翼车系统之上可采用与主循环轨道系统相配合的可确定和调整反动翼工作角度的调角轨道系统,该调角轨道系统的总循环轨迹的形态可与主循环轨道系统的总循环形态相对应,并在其中设有与反动翼结构相连接的可带动反动翼摆转的导向导轮机构,与反动翼在水中工作阶段相对应的调角导轨段的高低可在一定幅度中进行调整,由此通过在其上运行的导向导轮机构带动的反动翼摆转的角度的大小也可相应改变,导向导轮机构可由至少一个导向导轮和连接该导向导轮与反动翼的连接结构所组成。
[0074]二
[0075]可分别或联合采用下述方式方法以进一步提升反动翼结构及具船机系统的工作效能:
[0076](由于反动翼结构必须采用循环运动的工作方式,故反动翼结构系统也可以形象地简称为:翼车系统。)
[0077](一)、采用相对低速工作的翼车系统一可实现更低功耗的相对低速运转的反动翼系统。
[0078]可大大地降低反动翼船机系统的总功耗的重要方式与途径在于:使可产生同样前进动力与载荷升力的翼车系统的反动翼相对于水体等环境介质的运动速度明显降低,从而使其在产生等动力的情况下的功率消耗明显降低,虽然相应地要采用更大总面积、占用更大总空间、也可能更大总质量的反动翼系统,但这些相应的增加在划水式水翼船上已经是出现的情况(其高速巡航时所需的水翼的面积大大低于其实现较低速起飞过程中的水翼的面积),并未很大地影响水翼船的性能与使用,而在总升力及总推进动力相同的情况下,反动翼面积的增加使反动翼单位面积的升力与动力载荷相应地降低,故其总的结构质量不会增加太多甚至不增加(在一定的结构与尺寸范围内、同样载荷力量作用下的反动翼的空间尺寸越大其结构质量可以越小);占用空间增大的问题也可以通过相应的船机系统的造型与尺寸的选择与优化等使其总的影响大大减小,故采用可实现更低功耗的相对低速运转的反动翼系统或使反动翼系统处于相对低速的工作状态可以大大降低反动翼船机系统的巡航功耗与总的运行功耗。
[0079]上述使主动式反动翼低速驱动的省功方式与前述的可吸收和利用水流冲击能量的反动翼偶系统(其本质也在于其中的被动式反动翼结构始终是处于低于船速的迎流工作速度状态)相结合,将可以使反动翼船机系统成为最高速与最高效率的水面触水航行的运载工具,而反动翼触水工作所带来的操控性能、安全性能、水上机动性能及载荷能力的明显提升又是现代的地效飞机、气垫船等水面高速运载工具所不可比的。
[0080]( 二)、采用长车系统,长车系统——沿船机系统运动方向的循环工作长度明显高于其它方向上的循环长度的反动翼翼车系统。
[0081]为确保反动翼始终工作于有效和高效的冲角与仰角状态,反动翼在空气与水体间的循环过程中,其在水体中的下行与上行的分速度相对于水平后退的分速度应尽可能地小,这要求其下行后退与上行后退阶段的运动轨迹与方向与(处于中间部分的)水平后退的轨迹与方向间的夹角应尽可能地小,从而使其在所设计的低功耗的低车速的情况仍能确保形成有效升力,并使升阻比处于高的状态,同时加长处于中间部分的反动翼水平后退的轨迹(反动翼工作的最佳轨迹)及其相应结构的长度,可使整个循环的效能得到更大的提升,这些都要求整个翼车系统要有较大的长度,相应地翼车系统的总长度与反动翼的主浸深之比也应较大,确保反动翼具有高效的进出水的能力和大的高效反动行程,提高反动翼总的工作效能。
[0082](三)、采用将被动式反动翼系统设于主动式反动翼系统的前面方式,或进一步在被动式反动翼系统的左右两侧及后部均设置主动式反动翼系统,从而使被动式反动翼系统形成的尾流的动能被其后面及左右的主动式反动翼系统所充分地利用,以此可进一步提高整个反动翼系统的工作效能。
[0083](四)、采用主要起操控及缓冲、缓降作用的高速工作的翼车系统。
[0084]三
[0085]由于反动翼结构须采用循环运动的工作方式,故反动翼结构系统也可以形象地简称为:翼车系统,反动翼结构系统——翼车系统可以分别采用下述多种结构形式:
[0086]a、履带水车式:也可简称为水车式,由纵向间隔设置并联构结合在一起的若干反动翼结构,采用类似履带的循环轨迹与循环运动方式,在水下与空中循环运动,其在水下运动阶段在形成升力的同时可向所在船机系统提供驱进动力,其在空中的运动主要起使反动翼低耗回车的作用,空中运动阶段形成的升沉力与阻力明显小于水中运动阶段形成的升力与向所在船机系统提供的驱进力。
[0087]b、螺旋桨式:具有与现今的螺旋桨结构相似的结构形式,采用旋动平面与水平面成一定角度的倾斜设置方式,从而使旋动的反动翼结构处于水下与空中以及水与空气两种介质间的循环工作状态,且这种倾斜设置可使反动翼结构在水中运行时可同时向船体和整个船机系统提供相应的升力及相应的直接或间接的推进动力。
[0088]C、手动桨式:反动翼结构的循环工作轨迹与手动桨的循环运动轨迹相近同,但主动式手动桨式翼车系统依靠的更多的是人力之外的动力,并采用与相关动力形式及动力传递方式相对应的具体结构形式。
[0089]d、明轮式:整个翼车系统与船舶上使用过的明轮推进器相近,即采用沿圆周布设若干反动翼结构,各反动翼结构均围绕同一轴心旋转运动的结构方式。
[0090]明轮式翼车系统既可借鉴和采用现有的直升机上所使用的各种调角与控制方式及结构形式,也可采用依靠水流冲击力实现自动调角的反动翼结构形式,以及采用其它适宜的可主动或被动调角的反动翼的结构形式;
[0091]明轮式翼车系统具有结构简单,适于高速工作,但低速时总升阻比会较低的特点,轮的直径增大、入水角度高效可调会使低速升阻比得到改善。
[0092]e、明轮步行器式——在上述明轮式的基础上,采用各反动翼结构径向位置——距旋转轴心距离可调整的结构设置方式,使反动翼结构在水中工作的曲线运动轨迹的曲率更小、更接近步行的轨迹,使反动翼结构易形成更好的工作角度,从而提高整个翼车系统的工作效能。
[0093]反动翼结构径向位置可调节的设置方式还可与反动翼工作角度可调节的设置方式相结合,从而形成效能更高的明轮式翼车系统。
[0094]f、步行器式:——通过相应的结构设置使反动翼结构的工作轨迹与步行器足脚的运动轨迹相近同的翼车系统;
[0095]g、曲柄连杆式翼车系统一反动翼结构与曲柄连杆机构的连杆的外侧端相连接,反动翼结构与曲柄连杆机构间可相互带动一动力源可通过曲柄连杆机构带动主动式反动翼结构循环工作,循环工作的被动式反动翼结构也可以通过曲柄连杆机构将所获得的动能传递给相应的机构;
[0096]h、往复式翼车系统——整个反动翼结构的工作轨迹为简单的直线往复形式或简单的曲线往复形式的翼车系统,其可同时工作于于双介质间、也可仅工作于单一介质中,可采用水平往复运动或只有小的水平倾角的往复运动或其它往复运动情况的往复式翼车系统,其通过反动翼结构的冲角或迎流速度的调节来实现反动翼驱动,故在低速运动的船机系统上使用时的效率更高;
[0097]四
[0098]至少一套主动式反动翼系统和至少一套被动式反动翼系统可共同构成反动翼偶系统,各反动翼系统在均产生相应升力的同时,主动式反动翼系统直接推动相关运载工具前进,被动式反动翼系统则吸收运载工具前进所形成的水及其它工作介质的相对运动的动力与能量并直接或间接地再反哺给主动式反动翼系统,从而可构成一种可以小的净动力供给产生大的升力与大的推进力的高效的反动翼联合系统——反动翼偶系统,进而可形成相应的反动翼翼车偶系统。
[0099]反动翼翼车偶系统具有自动力的特性,当其中的主动式翼车系统的动力完全由被动式翼车系统提供时,则可将其称为完全自动力翼车偶系统。
[0100]五
[0101]反动翼船机系统及其它形式的运载工具上采用至少一套主动式反动翼结构系统或至少一套被动式反动翼结构系统,反动翼结构及其翼车系统在相应的船机系统及其它形式的运载工具中,即可独立设置、独立提供升力、推进动力及操控力,也可与其它可形成升力、推进动力、操控力的机构与系统一同设置、共同承载船机系统运动的需要;反动翼结构系统即可做为主要的升力、推进动力及控制力的提供系统,也可做为辅助的升力、推进动力及控制力的提供系统;
[0102]反动翼船机系统的工作原理与工作过程为:通过反动翼结构系统产生的升力使船机系统仅以反动翼触水或同时仅以小的浮体或其它结构体触水,从而使反动翼船机系统的航行阻力大大降低,同时依靠反动翼系统直接或间接提供的航行动力或同时与其它航行动力与推进系统一起使反动翼船机系统实现低阻力下的高速航行。
[0103]反动翼船机系统由静止状态过渡到高速航行状态的基本过程可以依次是:静止或低速浮航状态、反动翼升力使船机系统全部或大部脱离水体的翼升过程、低速反动翼翼航状态、高速反动翼翼航状态。
[0104]若反动翼船机系统上装有机翼则其基本工作过程与状态可以包括:静止或低速浮航状态、反动翼升力使船机系统全部或大部脱离水体的反动翼翼升过程、反动翼翼航与活动机翼或固定机翼翼航并存的低速复合翼航状态、反动翼翼航与活动机翼或固定机翼翼航并存的高速复合翼航状态、单一机翼的翼航状态。
[0105]在相应的船机系统上,具有水上车轮作用与能力的反动翼翼车系统、反动翼翼车偶系统可分别采用单轮、双轮、三轮、四轮及其它多轮布设反动翼翼车系统的方式,以满足反动翼结构系统向船机系统提供均衡升力、驱动动力以及提供高效操控能力的需要。
[0106]具体的布局形式可采用左右双车式——两套反动翼翼车系统或翼车偶系统左右对称地布设于船机系统之上。
[0107]或采用前后双车式;或采用三角布局的三车式;或采用横向布局的三车式、多车式;或采用前二、后二布局的四车式;或采用前三、后三布局的六车式;或采用前四、后四布局的八车式及其它适宜的需要的布局形式。
[0108]在以超高速运行的船机系统之上,可视需要布设外环式翼车系统一反动翼结构的上下循环轨迹靠近整个船体的上下边缘的外环式设置方式,以最大可能地减小反动翼结构的转向离心力,方便结构与材料的选用;由于超高速前进的船机系统之上的反动翼车翼系统或其它相关形式的翼车系统也需要以更高得速度运行,其反动翼结构在循环运动的转向阶段也会拥有更高的线速度,如果其转向半径过小则转向角速度就会过大,从而也会使离心力过大,且以更高速运动的船舶其高度也不会太大,故可采用使反动翼结构的上下循环轨迹靠近整个船体的上下边缘的外环式设置方式,从而可最大可能地减小反动翼结构的转向离心力,方便结构与材料的选用。
[0109]通过独立设置、或与浮体结构、或与固定水翼、或与机翼、或与直升机旋翼、或与其它相关系统的联合设置,并与现有的相关运载工具系统与技术相结合,采用反动翼结构的反动翼运载工具可分别包括:反动翼船舶、反动翼双体船、反动翼多体船、反动翼小水线船、反动翼潜艇、反动翼气垫船、反动翼侧壁式气垫船、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机、反动翼直升机、反动翼轻型航母、反动翼地效航母、反动翼水陆两栖运载工具、反动翼水陆空三栖运载工具及其它适宜形式的反动翼运载工具。
[0110]可利用水车式翼车系统具有类似履带结构、明轮式翼车系统具有类似车轮结构的特点制造和生产相应的多种形式的反动翼水陆两栖运载工具乃至反动翼水陆空三栖运载工具。
[0111]六
[0112]在反动翼船机系统及其它适宜的运载工具上可具体地采用一种水车式的反动翼结构系统,该水车式反动翼结构系统也可简称为车翼系统。
[0113]水车式反动翼结构系统可由纵向间隔设置并联构结合在一起的若干反动翼结构采用类似履带的循环轨迹与循环运动方式,在水下与空中循环运动来实现反动翼推进,其在水下运动阶段在形成升力的同时可向所在船机系统提供驱进动力,其在空中的运动主要起使反动翼低耗回车的作用,空中运动阶段形成的升沉力与阻力明显小于水中运动阶段形成的升力与向所在船机系统提供的驱进力。
[0114]水车式反动翼系统可具体由反动翼结构(I)、滚轮结构(2)、滚轮轴结构(3)、导轨结构(4)、牵引索链结构(5)、驱动轮结构(6)、驱动导轮结构(7)、导轮结构(8)、导轮轴(9)及其它相关结构所构成。(分别如附图1-3中所示)。
[0115]直接或间接地设于反动翼结构⑴两端的滚轮轴结构(3)及滚轮轴结构(3)外侧的滚轮结构(2)可在牵引索链结构(5)的直接或间接带动下沿左右导轨结构(4)循环运动,并带动反动翼结构(I)做相应的循环运动,牵引索链结构(5)与驱动导轮结构(7)及驱动轮结构(6)间可相互传递运动动力。
[0116]牵引索链结构(5)或直接与各滚轮轴结构(3)相连,或通过一定的连接结构间接与各滚轮轴结构(3)相连接。
[0117]反动翼结构(I)或直接与滚轮轴结构(3)、滚轮结构(2)相连,或通过一定的反动翼架结构与滚轮轴结构(3)、滚轮结构(2)相连。
[0118]当反动翼结构(I)直接与滚轮轴结构(3)、滚轮结构(2)相连时,牵引索链结构(5)直接与各反动翼结构⑴两端的滚轮轴结构(3)相连时,并将所有的滚轮轴结构⑶及与滚轮轴结构(3)直接相连的反动翼结构(I)、滚轮结构(2)分别等距串接在一起。(如附图la、lb中所示)。
[0119]当反动翼结构(I)与滚轮结构(2)、滚轮轴结构(3)之间通过一定的反动翼架结构相连接时,牵引索链结构(5)或直接与各滚轮轴结构(3)相连,或直接与各反动翼结构(I)相连、再通过反动翼结构(I)及相应的反动翼架结构与滚轮轴结构(3)、滚轮结构(2)相连。(分别如附图2a、2b及附图3中所示)。
[0120]通过滚轮轴结构(3)及其它相应结构直接或间接地设于反动翼结构(I)两端的滚轮结构(2)与导轨结构(4)直接接触,导轨结构(4)构成的导轨系统通过滚轮结构(2)、滚轮轴结构(3)及其它相应结构导引反动翼结构(I)的运动轨迹,同时将反动翼结构(I)获得的升力传递给船体。
[0121]由导轨结构(4)构成的整个导轨系统可由下导轨部分、上导轨部分、前转向导轨部分、后转向导轨部分及其它相关结构构成。
[0122]下导轨部分既导引反动翼结构(I)在水中的工作轨迹又直接承载和传递升力负荷,其可分别选择采用下述不同的设置方式:其一、下导轨部分可由前端的入水段、中间的工作段、后端的出水段组成,并可形成前后翘、中间水平或中间微翘的形式;也可形成前后微翘、中间水平的形式;其二、下导轨部分也可全设为水平的直道形式或全设为后端向上抬起的倾斜的直道形式或部分采用水平的直道形式部分采用后端向上抬起的倾斜的直道形式;其三、下导轨部分也可全设为倒拱形的曲道形式或部分采用的倒拱形的曲道形式部分采用倾斜的直道形式;其四、下导轨部分也可采用其它适宜的轨迹形式与结构形式。
[0123]直接承载和传递升力的下部导轨结构与船体的主骨架结构相连接,相应的主骨架结构可为船的浮体结构或非浮体结构,当为浮体结构时可为半浸式的浮体结构或全浸式的浮体结构。
[0124]上导轨部分承载使反动翼结构高效回车的作用,其一般可设成为简捷的直道形式;前转向导轨部分、后转向导轨部分分别处于上、下导轨的前后两端并连接上、下导轨从而可共同构成具有完整的连续的循环导引路径的导轨系统。
[0125]前、后转向导轨部分的设置应与上、下导轨部分前后两端所设的驱动导轮结构
(7)、导轮结构(8)的设置相配合,并使相应的过度与配合准确、顺畅、精密、高效。
[0126]至少设有一套可使反动翼结构系统接受或输出运动能量的驱动轮结构(6),驱动轮结构(6)与驱动导轮结构(7)直接相连或同设于导轮轴(9)之上,导轮轴(9)架设在船体的相应骨架结构之上。
[0127]驱动导轮结构(7)上设有与牵引索链结构(5)相配合的可直接驱动牵引索链结构
(5)或直接驱动滚轮轴结构(3)的驱动齿结构(12)。
[0128]主动式车翼系统的驱动轮结构(6)与船机系统的动力机构相连接或与被动式车翼系统的驱动轮结构相连接;被动式车翼系统的驱动轮结构(6)可与主动式车翼系统的驱动轮结构相连接或与其它运动机构相连接。
[0129]对于主动式车翼系统,其力量与运动传递过程为:动力源通过驱动轮结构(6)带动驱动导轮结构(7) —起转动,驱动导轮结构(7)带动牵引索链结构(5)、滚轮轴结构(3)、滚轮结构(2) —起沿导轨轨道循环运动,并带动与滚轮轴结构(3)直接相连的反动翼结构(I),或通过反动翼架结构带动与滚轮轴结构(3)间接相连的反动翼结构(I) 一起做相应的循环运动;或驱动导轮结构(7)通过牵引索链结构(5)直接带动与其直接相连的反动翼结构(I)及其它相关结构一起循环运动;反动翼结构(I)在水中的运动过程产生可作用于船体的升力与推进动力。
[0130]对于被动式车翼系统,其力量与运动传递过程为:船机运动所形成的水流动力通过反动翼结构(I)形成可直接作用于船体的升力,形成的相应的阻力又转化为推动反动翼结构(I)循环运动的动力,并通过驱动轮结构(6)将这一动力反哺给主动式翼车系统或船机的其它工作系统。
[0131]当采用各反动翼结构(I)直接与滚轮轴结构(3)相连接的结构形式时,可采用适宜的方式使反动翼结构(I)的迎流角度处于有利的范围,其可采用的方式之一是:可同时设与导轨结构(4)相对应的调角轨道结构(14)及相应的调角滚轮结构(15),调角滚轮结构
(15)可通过相应的轴结构设于反动翼结构(I)的两侧、并与同设于反动翼结构(I)两侧的滚轮轴结构(3) —起确定反动翼结构(I)的工作角度。(如附图la、lb中所示)。
[0132]当采用各反动翼结构(I)通过反动翼架结构与滚轮轴结构(3)相连接的结构方式时,反动翼架结构与相应位置的牵引索链结构(5)可一起构成一种角度可变的三脚架式的结构方式,该三脚架式结构方式可分别采用下述两种结构形式:其一,当牵引索链结构(5)直接与各滚轮轴结构(3)相连接时,三脚架式结构可由一端相互铰接另一端分别与相邻的两个滚轮轴结构⑶铰接相连的两个反动翼支撑结构(10)、(11)以及处于上述两个相邻的滚轮轴结构⑶之间的一段牵引索链结构(5)共同构成;其二,当牵引索链结构(5)直接与各反动翼结构(I)相连接时,三脚架式结构可由一端相互铰接另一端分别与相邻的两个反动翼结构(I)铰接相连的两个反动翼支撑结构(10)、(11)以及处于上述两个相邻的反动翼结构(I)之间的一段牵引索链结构(5)共同构成;(采用角度可变的上述三脚架式的结构形式,可使其方便高效地通过驱动导轮结构(7)与导轮结构(8)。(分别如附图2a、2b及附图3中所示)。
[0133]在反动翼支撑结构(10)或(11)之上设反动翼结构(I),反动翼结构(I)与反动翼支撑结构(10)或(11)之间可选择采用某一适宜的固定角度相连接的固定连接方式,或采用使反动翼的工作角度可在一定范围内进行调节的活连接的连接方式,并配合采用通过设置调角轨道、调角滚轮来实现角度调节的结构系统或配合采用其它适宜形式的可实现角度调节的结构系统。
[0134]反动翼结构(I)通过反动翼架结构与滚轮轴结构(3)相连接的结构方式还可与摆臂调角式的反动翼结构系统相结合,从而不但使反动翼结构(I)的迎流角度可得到有利的调节,还可根据需要使反动翼结构(I)成为水陆两栖脚,并使相应的具有水车式翼车系统的反动翼船机系统具有登陆及陆地行驶的能力,从而可创出相应的水陆两栖甚至水陆空三栖的闻效运载工具。
[0135]为减弱波浪对反动翼架结构的冲击,反动翼支撑结构(10)或(11)可采用小截面的结构形式及可减弱冲击的形状形式与小尺寸结构形式。
[0136]反动翼架结构也可视需要制成翼结构的形式,使其同时具有反动翼的功能。
[0137]可根据需要加设内仓结构(13)并形成相应的内仓空间:在上、下导轨部分,前后驱动轮、导论之间所围成的空间中设置的相对独立的结构空间,内仓结构空间既可做为完全独立的空间舱室,也可通过其左右两侧与船体的其它空间部分相连通,其一方面可使所处的较大空间得到充分的利用,另一方面,内仓结构(13)的下部外侧可与水体之间形成好的气动空间,内仓结构(13)其他部分的外侧也可与外罩系统一起使整个车翼系统的反动翼结构处于可更高效地运行的空间与循环通道之中,内仓结构(13)也可设成为重要的备用的或可直接提供浮力的舱室、舱体乃至可成为可直接触水的船体部分。
[0138]可根据需要加设外罩结构系统,外罩结构系统可使整个车翼系统处于相对封闭与独立的气动空间之中,其一方面可以以好的流线外观将整个车翼系统封闭起来,从而极大地降低裸露状态下的车翼系统中沿上部导轨既高速自循环前进、又与船体一起前进的各反动翼结构所可具有的倍增高速所造成的极大风阻,同时也使车翼系统具有流畅的自循环内空间,以更好地降低自循环消耗,提高总循环效能,另一方面也使可能高速运行的车翼系统与船机的其它空间相隔离,以削减噪音和确保各方面的安全。
[0139]七
[0140]可在相应的反动翼船舶、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机及其它适宜的反动翼船机系统的中部设置主反动翼结构系统(16),同时在船机的两翼——船体两侧突出部分或地效飞机、水上飞机的两侧机翼上设直副反动翼结构系统(17),,副反动翼结构系统(17)可与主反动翼结构系统(16)同时工作,或在一般情况下只作为确保船机平衡、安全的防机翼触水或使船机具有高的操控性能的短时使用或备用的工作系统。
[0141]副反动翼结构系统(17)与船机纵向中心线的距离可设的较大,可明显高于主反动翼结构系统(16)与船机纵向中心线的距离,故其在采用小的结构尺寸的情况下仍可对船机系统形成大的平衡力矩或转向作用力矩,且当其只作为转向操控系统、备用平衡系统及其它仅需要短时间使用的反动翼系统时,其可采用高车速的运行状态,这不但使其采用小的尺寸仍可获得大的升力及驱动动力,还可使其选择采用明轮式、螺旋桨式、盘桨式及其它结构简单、可靠、高速工作时效力高的反动翼结构系统。(如附图4a、4b和附图5a、5b中所示)。
[0142]上述形式的反动翼船机系统,既可实现主反动翼结构系统(16)触水工作状态的飞行-主翼航状态的飞行,还可实现副反动翼结构系统(17)触水工作的特殊触水飞行状态-触水倾斜飞行或触水转向飞行,相应的船机系统将可具有更加优良的机动、转向的操控能力,可具有紧急转向、紧急避让的特殊性能,其可广泛应用于民用与军用领域。
[0143]A
[0144]反动翼船舶、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机及其它适宜形式的反动翼运载工具的整体结构造型可采用飞机式造型或完全采用机翼式造型,其上的部分或全部翼车系统可对称并列地设于飞机式造型或完全机翼式造型的的机翼之上,相应的循环运动的反动翼结构可独立地或与机翼结构一起为船机系统提供升力、推进动力及控制力。
[0145]车翼系统的内仓结构13的下壁及其它形式的翼车系统的相应结构可做为机翼造型结构的下翼面的重要部分,从而使整个机翼造型结构在设有反动翼翼车系统的空间处保持高的产生气动升力的能力。(如附图6a、6b中所示)。
[0146]为降低诱导阻力形成更大的气动升阻比,完全机翼造型的反动翼船机系统的整个外形的展弦比可适当增大,甚至可形成横行的机翼造型的反动翼船机形式,其在具有更大的升阻比的同时,抗横向波浪冲击与干扰的能力更强,而其各方面的操控性能、穿越纵向波浪的能力也完全可由横向并列设置的若干翼车系统通过对不同车速、不同仰角及相应所形成的不同的升力与推进动力的选择,来得到可靠的保证。
[0147]根据需要,飞机式造型的反动翼船机系统即可采用大展弦比的机翼形式也可采用小展弦比的机翼形式。
[0148]根据需要,飞机式造型的反动翼船舶、地效飞机及其它船机系统的翼车系统也可设于或只设于主机体造型的结构空间之中,而机翼造型的结构主要只起产生气动升力的作用。
[0149]当在机翼造型及其它前高后低的空间中同时采用主动式与被动式的反动翼结构系统时,可将被动式反动翼结构系统设于具有更大高度的前部空间处,主动式反动翼结构系统可设于被动式反动翼结构系统之后。
[0150](考虑到被动式反动翼具有一定的向前运动的分速度,这会使水翼的入水和出水运动角度增大,降低升阻比性能,故其需要更大的循环转向半径才能较好地避免上述情况,所以机翼前部的最高空间处可横置被动式反动翼系统,而在机翼中后部分的较高空间处可横置主动式反动翼,当然主动式反动翼也应具有较大的循环转向半径,以尽可能增大总效能,只是相对而言主动式反动翼同时具有一定的向后运动的分速度,这会使水翼的入水和出水运动角度减小,有利于升力及动力性能的改善与提高,故可顺机翼空间的走势前大后小地依次设置被动式与主动式反动翼结构系统,这样设置也可使后置的主动式反动翼结构利用前置的被动式反动翼结构所形成的前动尾流的能量,上述设置方式可用于各种适宜的相应的结构系统之上。)
[0151]根据需要,可在上述机翼式造型的反动翼船机系统的两侧或其它适宜位置加设只利用空气动力的机翼,而内部设有反动翼工作系统的机翼式造型的可同时利用水与空气动力的(双介质)翼结构部分的宽度则可降低至适宜尺寸,这样既可满足反动翼结构系统的设置,又有利于确保整个船机系统的外形具有更高的气动性能。
[0152]根据需要,采用螺旋桨式反动翼结构(18)的船机系统的主体(19)可制造成为展弦比闻的完全机翼式造型的结构形式。(如附图7a、7b和附图8a、8b中所不)。
[0153]当上述螺旋桨式反动翼船机系统处于反动翼翼航状态或完全的空航状态时,上述高展弦比机翼式造型的船机系统的主体(19)可采用可产生高气动效应的横行姿态——翼展方向与前进方向相垂直,从而进一步提高船机系统总的升阻比,同时降低侧向风对航行的影响;当船机系统处于浮航状态、船机系统的主体(19)触水时,其或可采用产生低水阻的顺行姿态——翼展方向与前进方向相同,从而降低船机系统的浮航阻力,或可采用产生低波浪影响的顺浪姿态——翼展方向与波浪方向相同,从而提高船机系统的抗浪能力;与上述变化相对应,所采用的螺旋桨式反动翼结构(18)(或其它适宜形式的反动翼结构)可采用反动翼触水推进方向可调的结构形式,以共同实现上述既可提高升阻比及抗风浪能力又可降低浮航状态水阻力的高效的全航态过程。
[0154]根据需要,上述螺旋桨式反动翼船机系统之上还可增设相应的航空旋翼结构
(20)。(如附图8a、8b中所示)。
[0155]上述螺旋桨式反动翼船机系统之上所采用的展弦比高的完全机翼式造型的主体结构形式及其既可提高升阻比及抗风浪能力又可降低浮航状态水阻力的高效的航行方式也可适用于采用其它适宜形式的反动翼结构系统的船机系统之上;
[0156]根据需要,可制造由两个或多个具有高的气动性能的机翼式造型的反动翼船机系统前后联构或以其它适宜方式联构而成的高效的反动翼运载工具。
[0157]九
[0158]可设计和制造采用与水平面具有一定夹角的倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构的船机系统,在相应的船机系统上设至少一套可倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构,旋转运动的螺旋桨式反动翼结构(21)处于水下与空中以及水与空气两种介质间循环工作的状态,且使反动翼结构在水中运行时可向船舶提供相应的升力与相应的直接或间接的推进动力,倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构的倾斜旋动平面的倾斜角度可在一定范围内进行调节。(如附图4、7、8、9、10中所示)。
[0159]当船机系统处于低速浮航或漂浮或完全静止状态时,螺旋桨式反动翼结构可完全处于水中或部分处于水中,当向翼航状态过渡时,使螺旋桨式反动翼结构处于倾斜旋动的工作状态,并加速至一定的速度,其单独或与其它机构联合向船机系统提供的升力将使提供浮力的浮体部分抬起并脱离水体,同时使那些原来完全处于水中的螺旋桨式反动翼结构过渡至部分处于水中的状态,进而完全过渡至可同时向船机系统提供升力与推进动力的反动翼翼航状态。
[0160]在反动翼翼航状态下,整个船机系统只有上述可同时产生升力及推进力的反动翼结构与水体相接触,且这种接触总体上是对船机系统产生净推进力的接触,故此时船机系统的航行主要受到的是空气阻力的阻碍,因此可获得较大的运动速度。
[0161]根据需要,可通过分别单独或同时增设固定机翼、航空螺旋桨、水平旋翼及其它航空推进系统的方式使螺旋桨式反动翼船机系统分别成为:螺旋桨式反动翼地效飞机、螺旋桨式反动翼水上飞机、螺旋桨式反动翼直升机及其它相应的螺旋桨式反动翼飞行系统。(如附图8a、8b和附图9a、9b等中所示)。
[0162]上述螺旋桨式反动翼船机系统可借助固定机翼、水平旋翼及地面效应产生较大的空气升力,这样就可大大减小下端处于浸没状态工作的反动翼的升力负荷,而通过仰角、转速等的调节使其更好地提供前进推力或直接降低转速、减小相应的功率消耗,而更大的前进推力使船机系统加速至更大的速度状态,上端的航空机翼系统就可分担更大的载荷,由于下端的反动翼结构直接推划水的速度是其相对于船体的线速度与船体前进速度的差值,故其翼面水流的速度可以小至不产生空蚀效应的速度,但整个船机系统却可以以更高的速度前进。
[0163]在上述情况下,可有两种选择:一是保持船机系统不完全离开水体与水面的反动翼翼航状态,船机系统在下端的触水反动翼或此反动翼与上部设置的航空螺旋浆及其它航空推进系统所形成的联合的升力与推动力的共同作用下高速前进,其二,船机各系统完全脱离水体甚至水面,在机翼系统与航空螺旋浆及其它航空推进系统的联合作用下,船机系统完全变成地效飞机甚至进一步变成可进行自由空间的飞行与巡航的空天飞行系统,反动翼船机系统成为可自由往返、自由驰骋于水天之间的高效的双栖乃至可进一步自由往返于水天陆之间的三栖工具。
[0164]当处于完全自由空间的航空飞行状态时,可单独或主要使用航空旋翼系统及其它航空动力机构,而螺旋桨式反动翼结构系统也可作为辅助的航空翼结构系统参与工作,其即可完全变为直升机的小的水平旋翼系统,也可变为竖直的螺旋桨推进器,还可变为固定的水平机翼,从而使其得到高效利用。
[0165]由于地效飞机可获得更高的升阻比,一般可采用地效飞行的状态,而所设置的螺旋桨式反动翼系统或及其它反动翼系统的存在,可更好地确保地效飞行的安全。
[0166]十
[0167]可设计和制造采用螺旋桨式或其它适宜形式的反动翼结构系统的反动翼直升机,在现有的直升机技术与结构的基础上,可在其下部设置至少一个反动翼结构系统,从而制造出具有在水空、海天之间自由驰骋、自由升降能力的反动翼直升机,反动翼直升机可采用利用反动翼工作特性的更高功效的水面航行状态也可采用具有更高机动能力的空中飞行状态。
[0168]当采用螺旋桨式反动翼结构系统时,相应的螺旋桨式反动翼结构系统可同时借助水与空气双介质工作或也可借助空气单一介质工作。
[0169]根据需要,可同时采用螺旋桨式反动翼结构系统与直升机水平旋翼系统,从而制造可同时借助水与空气双介质巡航的反动翼直升机。(如附图10a、10b中所示)。
[0170]在反动翼直升机上可左右对称地设置至少一对螺旋桨式翼车系统。
[0171]在反动翼直升机上可相互对称地设置两个或多个螺旋桨式反动翼结构系统,还可以借鉴直升机螺旋桨的设置方式,上下同轴地设置两套或多套螺旋桨式反动翼结构系统。
[0172]当反动翼直升机处于水面航行状态时,可单独或主要由螺旋桨式反动翼结构系统形成升力与推进动力,航空旋翼系统及其它航空动力机构可不工作或承载相对小的工作负荷,此时反动翼结构系统或及航空旋翼系统都可以以相对低的转速工作,加上反动翼的特殊性能优势,整个水面航行过程的功耗可大大降低。
[0173]水面航行状态时,航空旋翼系统还可转变为固定机翼系统,从而使反动翼直升机可变成反动翼地效飞机。
[0174]当处于航空飞行状态时,可单独或主要使用航空旋翼系统及其它航空动力机构,而螺旋桨式反动翼结构系统也可作为辅助的航空翼结构系统参与工作,其或可完全变为直升机的小的水平旋翼系统,或也可变为竖直的螺旋桨推进器,或还可变为固定的水平机翼,从而使其得到高效利用。
[0175]除上述螺旋桨式反动翼结构系统外,反动翼直升机上也可采用其它适宜形式的反动翼结构系统。
[0176]在反动翼直升机上可也可同时采用被动式反动翼结构系统以及反动翼偶系统,以实现更高效的反动翼航行。
[0177]如果需要,反动翼直升机的下端也可设能够使其实现陆降的相应的结构系统,从而使反动翼直升机成为可自由往返、自由驰骋于水、天、陆之间的三栖工具。
[0178]-|^一
[0179]可设计和制造既可水上航行、又可完全脱离水体航行甚至是可高空飞行的反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统,在上述反动翼船机系统上可分别或联合采用反动翼缓落系统、反动翼升力系统、反动翼动力系统、反动翼操控系统,从而可形成具有水空两栖甚至是水空陆三栖能力的,且水空两栖航行与转换更安全的反动翼运载工具系统。(如附图4a、4b和附图5a、5b及附图9a、9b中所示)。
[0180]由于反动翼系统可方便地使各种船机运载工具的浮力吃水部分在船机低速航行甚至是完全静浮的状态下迅速地升起、脱离水体,而仅以可提供升力及同时可直接或间接地提供推进动力的反动翼结构处于水中工作,故整个船机系统可以迅速地以低的功耗进入翼航状态,进而再经过较低阻力的翼航状态下的加速后,以较低的功耗即可接近以航空机翼提供全部升力的航速状态,从而实现由静止到浮航、再到翼航、再到空航的连续的快速的低功耗的高效的过渡。
[0181]当反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼运载工具由反动翼翼航状态向空航状态过渡时,可先使相应的运载工具在反动翼翼航的情况下进入高速航行状态,再使用部分动力驱动航空螺旋桨提供部分推进动力或直接使用备用的其它航空推进系统提供部分推进动力,待达到可使机翼提供大部或全部升力的时候,可将驱动反动翼推进系统的动力分次或一次转移至驱动航空螺旋桨或其它的航空推进系统,从而实现由翼航状态向空航状态的顺利过渡。
[0182]分别或联合采用反动翼缓落系统、反动翼升力系统、反动翼动力系统、反动翼操控系统,将同时使反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统的安全性能、操控性能、适航能力大大提高。
[0183]当飞行中的反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼运载工具在水面减速降落或意外失速下降时,设于其上适宜位置的可处于空载状态的被动式形式或状态的反动翼结构将首先触水,并在高速划水阻力的作用下快速向后运动,这一快速后侧运动一方面将明显减小触水瞬间水体对反动翼结构、翼车系统及整个地效飞机的冲击力,另一方面在虽然是很短的时间内,由于整个翼车系统的惯性与加速阻力,快速后侧的反动翼与水体之间仍会保持速度差异,这样被动式翼车系统就会产生相应的升力与阻力,最初时刻反动翼结构与水体间的相对速度最大,但入水的V型及其它适宜形式的反动翼结构的面积小,故其与后面时刻反动翼结构与水体间的相对速度变小,但入水的V型及其它适宜形式的反动翼结构的面积变大时产生的升力与阻力会接近,当因触水使反动翼翼车系统的车速一反动翼结构相对于运载工具的线速度增大到一定程度时,翼车系统可被自动地挂载并进入挂载运行状态,这样一方面使其获得的水击动能可被捕获与利用,另一方面可使被动式反动翼结构与水体间仍保持一定的速度差,使反动翼结构获得相应的淌水升力,从而使反动翼水空两栖运载工具安全、高效地实现由空航状态向反动翼航行状态的转换。
[0184]上述转换过程中,可首先触水的被动式反动翼翼车系统也可直接处于与相配合的主动式反动翼翼车系统相连接的状态,这样虽然会使整个联动系统由于惯性及加速阻力增大而反应慢、实现加速过程时间长,缓冲击能力有所降低,但其无需再在中间阶段使较高速运动的被动式翼车系统与静止的或已起动但速度不一定同步的主动式翼车系统再相对接,从而可具有更大的可靠性与联动能力。
[0185]为更好地避免上述直接处于连接状态的被动式与主动式反动翼翼车系统出现反应慢、实现加速过程时间长,缓冲击能力降低的不利情况,以及在其它情况下单独使用的被动式或主动式车翼系统也可能出现反应和加速慢、缓冲能力、驱动能力降低的情况,可使上述连动的翼车系统或独立的被动式翼车系统或独立的主动式翼车系统以单向或双向传力的连接方式与动力源相连接,从而可使上述翼车系统在触水、入水、淌水的第一时间或短时间内即可迅速地得到动力系统的动力支持,以使翼车系统被迅速地加速至相应的工作速度,而采用单向传力——只由动力源向反动翼系统传递动力的方式,可使被动式反动翼系统或主被动式反动翼系统共同构成的反动翼偶系统在被水流更快速冲击的作用下,单独地更快速地被加速,而不受动力源的影响,这样就可更好地实现更加平缓、更加顺畅、更加迅速及高效的航态过度。
[0186]为确保被动式反动翼结构先触水,先入水、先工作、先被加速、先形成相应升力并可带动主动式反动翼结构一同工作,以使反动翼偶系统的优势得到有效发挥,可选择的方式之一是:采用内外套装式——子母式的翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于外缘空间的位置,也可采用同轴设置的明轮式翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于外缘空间的位置,可选择的方式之二是:采用同轴设置的螺旋桨式翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于主动式反动翼结构之下,还可选择采用其它适宜的方式。
[0187]在只采用主动式翼车系统的情况下,或在使用被动式翼车系统的第一时间的同时也需要使用主动式翼车系统的情况下,可使主动式翼车系统事先处于空车高速运行的状态,其车速应使小部分主动式反动翼结构在随时入水的瞬间即可形成可同时产生所需升力与所需推进动力的能力,之后再通过逐渐降低车速及其它适宜方式使下端的大部或全部反动翼结构直接处于水下的工作状态,从而实现由空航状态向反动翼翼航状态的高效过度。
[0188](假使主动式翼车系统事先长时间地处于空车高速运行的状态会造成各方面的浪费与不利,则可借鉴前述的被动式反动翼结构被水流启动的过程,使主动式翼车系统处于空载状态——与动力系统切断或与动力系统之间采用只能单向传递力量的连接方式,同时采用对称形状乃至角度可迅速调节的反动翼结构,使反动翼结构同时具有以被动式形态与主动式形态工作的能力,从而使其可先由水体冲击起动加速并先以被动式反动翼方式工作、再由动力源提供工作动力进一步加速变为主动式反动翼方式状态。)
[0189]采用所提供的升力与直接驱动动力可随迎流速度迅速改变的主动式反动翼翼车系统,可使反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统在水面翼行时的操控性能、适航能力大大提高。
[0190]考虑到可高空飞行特别是经常高空飞行的地效飞机、水上飞机及其它适宜的运载工具对于重量与体积的要求,其上也可直接采用可高速反动驱动的主动式翼车系统,其反动翼结构可依靠大的反向淌水速度形成大的升力与推进动力,从而实现反动翼结构及整个翼车系统的小型化,虽然这会造成较大的功率消耗,但由于反动翼具有可同时产生升力与动力的特殊优势,所增功率消耗又是在起飞与降落的短时间过程中的消耗,故与其可明显地提升飞机的起飞与降落能力相比,所付代价相对是小的。
[0191]利用高速反动翼推进的方式,还可以使翼车系统可选择采用明轮式或螺旋桨式或其它适宜的更简单、工作更可靠的结构形式,而主动式反动翼结构越以更高的速度反向驱动越易形成更好的淌水角度,从而利于翼车系统同时实现简单化与高效化。
[0192]上述反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统不仅在可分别选择的低速浮航状态、反动翼翼航状态、地效翼航状态、地效飞行状态、空中飞行状态甚至空天喷气飞行的状态中均可具有高的航行效率,而且在由浮航到翼航到空航的转换过程中同样具有低功耗与快速性相统一的优良效能,同时又可具有高的对波浪的穿越与适应能力,这使上述反动翼船机系统可具有完好的水上、水空、海空、海天的航行能力,可相应地开发出高速、高效、可更广泛应用的民用运载工具以及高速、高效、隐秘、强大的海天利器。
[0193]十二
[0194]利用反动翼地效船机系统的高效高速性、高适航能力及良好的操控性,可设计和制造适于固定翼飞机及其它适宜飞行器起降的反动翼航母与反动翼地效航母:其可由反动翼结构系统、飞机起降跑道或起降收放系统、动力系统及其它相关系统组成。其特征在于:其一、其高效高速、高适航优势使其具有高机动能力和高的生存与打击能力;其二、其高速、超高速特性可使飞机的起降跑道大大缩短、甚至取消飞机起降跑道而仅采用相应的占用空间更小的起降收放系统、使飞机的起降能力大大提高,起降系统相应简化,整个航母系统也可以小型化、超小型化。
[0195]当处于高速航行状态的反动翼(地效)航母之上的舰载机与航母系统一起同速前进时,相对于环境大气其已具有高的速度与动能,而其在航母跑道上的加速至起飞的过程相对于航母而言可以只是零速到低速的过程,这一过程中舰载机需要直接获得的新的动能与相对于航母而言的低的起飞速度相对应也很低,依靠舰载机发动机的强大功率在短的滑行跑道上和由零速至低速的相对较长的滑行时间中,需追加的新的起飞动能可轻易地获得,故反动翼(地效)航母上舰载机的短跑道起飞容易实现。
[0196]而短跑道降落也可以实现的方式是:单独或联合采用减速伞或拦阻索或拦阻网及其它适宜的降落系统,与单独或联合采用拦阻索或拦阻网方式相对应的是反动翼(地效)航母可处于低速甚至是静止的航行状态;与使用减速伞方式相对应的是反动翼(地效)航母需处于较高速的航行状态,以使舰载机停落于航母之上时与环境大气仍保持高的相对运动速度,从而使减速伞始终处于高效的工作状态。
[0197]为获得更大的航行速度可使反动翼(地效)航母具有完全离水水面飞行的能力,从而使其上的舰载机更容易起降,同时也可满足整个航母系统在必要时进行高速机动的需要,相应的反动翼系统将可以使整个船机系统快速方便地进入反动翼翼航状态,再由低速反动翼翼航状态加速进入反动翼翼航与机翼翼航并存的高速复合翼航状态,最后由上述高速复合翼航状态进入单一机翼翼航的高速飞行状态,在高速、超高速航行的反动翼地效航母上,舰载机甚至可实现与航母同速下的不需任何起降跑道、只需占用空间更小的起降收放系统即可进行“零速度”的起降。
[0198]十三
[0199]可采用下述提高抗波浪行驶能力的方法及相应的反动翼船机系统:
[0200]当反动翼船机系统处于翼航状态时,其上的车翼系统及其他适宜形式的翼车系统的轨道系统的下导轨部分可处于水线之上、也可处于水线之下。
[0201]当下导轨部分处于水线之上时,水线之下运动的每一反动翼结构与处于水线之上的下导轨部分结构上运动的相应的滚轮结构之间要通过相应的连接结构相连接,由于这些连接结构数量多,不可避免地会增加波浪对整个翼车系统及船机的干扰与冲击,通过采用小的截面尺寸与适宜的形状形式可使这些连接结构及反动翼系统受波浪的影响大大降低。
[0202]当下导轨部分处于水线之下一定深度时,无论水线之下的每一反动翼结构与同处于水线之下的下导轨部分结构上运动的相应的滚轮结构之间是否通过连接结构相连接,波浪对整个翼车系统及船机的干扰与冲击都可大大减弱,特别是当下导轨部分处于水线之下波浪作用力微弱的深度时。
[0203]翼航状态时使下导轨部分可处于水线之下一定深度的结构设置方式即可与双体船、多体船的结构设置相结合,使下轨道部分处于双体船、多体船的刀状浮体之上,从而较方便地制造出具有更高性能与效率的反动翼双体船、反动翼多体船。
[0204]翼航状态时使下导轨部分可处于水线之下一定深度的结构设置方式也可与小水线船的结构特性相结合,使相应的下导轨部分的结构与上导轨结构或船体其它受力骨架结构部分间采用小水线体相连接的结构形式与连接方式,从而使船机系统的抗浪能力比使诸多反动翼支撑结构直接划水或采用双体船、多体船的方式更能得到保障,而下导轨部分的结构本身即可采用产生最小前进阻力的形态与尺寸,也可直接采用同时可提供一定浮力的水下浮体的形态与尺寸,或与其它水下浮体结构联合设置,具体可视需要进行选择与确定。
[0205]当下导轨部分的结构本身采用产生最小前进阻力的形态与尺寸的情况时,可利用反动翼的独特的浮动能力——产生浮升力与推进动力的能力,使其发挥水下机动潜体的作用,从而制造出具有强抗浪能力、适应能力、调控能力的反动翼小水线船,且由于可方便地通过改变反动翼的运动速度、仰角角度来改变其可提供升力的大小,故其较仅采用特定体积的水下浮体的现今小水线船具有更高的抗升降能力,同时可获得更高的航速,从而使这种反动翼小水线船具有更高的高速踏浪行驶的能力。
[0206]当下导轨部分的结构本身直接采用同时可提供一定浮力的水下浮体的形态与尺寸,或与其它水下浮体结构联合设置时,小水线船舶的抗升降能力将由水下有形浮体与机动浮体一反动翼结构共同承担,故可得到更高保证,同时由于反动翼机动浮体的存在使有形浮体的尺寸与体积大大减小,相应地对高速航行速度的影响也大大减小,从而使反动翼小水线船舶可获得更广泛的应用,也使整个船舶运输体系的适航能力进一步提高。
[0207]由于可迅速地通过提速的方式使沿船体纵向布局与运动的诸多主动式反动翼结构迅速地提供更大的升力与推进力,从而弥补部分水翼结构因出水失效、失速所造成的相应升力与推进力的降低,故装有车翼系统及其它适宜形式的翼车系统的反动翼船舶可具有优良的迎浪、跨浪行驶的能力,其可穿行于浪峰之上而不会出现现有的固定式水翼船在某一固定水翼处于浪谷时失速就会造成主船体下沉触水的尴尬局面。
[0208]为提升反动翼船舶的横浪行驶——行驶方向与波浪方向趋向垂直时的行驶能力,可增大车翼系统或其它形式的翼车系统的反动翼结构的横向尺寸与横向布局尺寸,使反动翼结构总有较大部分、较大面积处于波峰的水体之中,从而也可通过变速、变仰角的方式使反动翼结构系统提供的总升力、总动力始终满足翼航行驶的要求。
[0209]可采用多列横向设置的布局方式,如采用左双列、右双列或左多列、右多列的方式,这既可以确保反动翼船舶的横浪行驶能力,又方便结构的设置。
[0210]上述迎浪、横浪乃至斜浪行驶能力的确保使反动翼船舶具有各向踏浪行驶的能力,使其可自由地驰骋、纵横于波浪间。
[0211]十四
[0212]在采用明轮式反动翼结构系统的反动翼运载工具之上,可将明轮式反动翼结构设于相应的由表面光滑材料及水体共同围城的近圆桶状空间之中,以使反动翼结构系统高速旋转时带动的近圆桶状空间之中的空气可以以较高的速度一起旋转,从而大大降低反动翼与其间的空气之间的相对运动速度,也大大降低其间的空气阻力与功耗。
[0213]根据需要,上述近圆桶状空间及明轮式反动翼系统及其它相应结构可一起构成一离心风机系统,此离心风机会使其外缘圆周处的空气压力高于其旋转中心处的空气压力,同时使旋转中心接通环境大气或进一步使其接通船机系统前进运动所形成的高于环境大气压力的冲压空间或冲压通道,从而使旋转中心处的空气压力不低于环境大气压力,这样就可通过外缘圆周处形成的更高的气压使相关水体对船体产生相应的气压压差垫升力,如此可使明轮式反动翼船机系统同时具有气垫船的部分效能。
[0214]当不需要采用上述的离心风机的结构设置方式时,为减小明轮式反动翼结构运行中的“风车阻力”以及反动翼系统的外形阻力,可在明轮式反动翼结构系统内部设置形状近为圆筒式的可完全静止不动的内腔室,内腔室的上部与前后可为圆环体、且其可与明轮式反动翼结构的外罩的上部及前后部分处的外圆环体一起围构出反动翼结构旋动的环状旋动空间-环动室,环动室可起到明显降低轮动式反动翼结构运行中的“风车阻力”的作用,而上述内腔室的底部可为平面体,以明显降低其底部外侧气流高速通过时的阻力,从而进一步提升整个反动翼系统外形的气动效能;
[0215]上述完全静止不动的内腔室可作为船机系统的有效空间使用,其与外部空间的联系可通过采用大直径滚动轴承支撑整个明轮式反动翼结构的方式来实现。
[0216]十五
[0217]可制造采用承载轮结构的承载轮水车式反动翼系统及其相应的反动翼运载工具系统。
[0218]承载轮水车式反动翼系统可由反动翼结构(I)、引控链结构(22)、引控链轴(23)、承载轮结构(24)、驱动链轮结构(25)、转向导轮结构(26)、引控链挡肩结构(27)及其它相关结构所组成。(分别如附图12a、12b和13a、13b中所示)。
[0219]直接或间接地设于反动翼结构(I)左右两端的各引控链结构(22)通过引控链轴
(23)串接在一起,并形成围绕承载轮结构(24)、驱动链轮结构(25)和转向导轮结构(26)的循环传力系统。
[0220]通过相应的设置使上述循环传力系统在水中的工作循环保持水平运动状态或其它所需的高效运动状态的方式之一是:使相邻的各引控链结构(22)在引控链轴(23)、弓丨控链挡肩结构(27)、承载轮结构(24)及其它相关结构的限制下只能向循环传力系统的内侧自由弯转,以实现在驱动链轮结构(25)和转向导轮结构(26)及其它所需转向位置处的转向与整个工作循环,同时使与处于水下工作状态的反动翼结构(I)相关的各引控链结构
(22)可全部或大部一起构成与反动翼结构(I)水下循环方向相平行的直线式延展结构或其它适宜的线式延展结构或其它适宜的延展结构形式,以使水下工作的反动翼结构(I)具有相应的高效的直线式运动轨迹或其它适宜的线式运动轨迹。
[0221]当反动翼结构(I)处于水下高效循环工作的状态时,相应的各引控链结构(22)两端的引控链挡肩结构(27)彼此接触,并与引控链轴(23) —起可形成反转力矩以平衡反动翼结构(I)所形成的水动力对引控链结构(22)的作用,使引控链结构(22)及相应的反动翼结构(I)处于好的工作与循环状态;
[0222]承载轮结构(24)及其它相关结构可将引控链结构(22)上获得的全部升力传递给船机系统,同时设置多组承载轮结构(24)可使引控链结构(22)及船体的受力均匀合理,并可更好地导引引控链结构(22)的运动;
[0223]〈直径可远大于本申请前述的滚轮结构(22)的直径的承载轮结构(24)在整个船机系统及反动翼翼车系统高速、超高速运动时的转速可大大降低,且使用数量可大大减少、工作环境更好、轴承结构形式可更加高效,从而使相应轴承系统总的功率损耗降低、使用寿命大大延长。>
[0224]反动翼结构(I)可直接或通过相应的连接结构(28)设于引控链结构(22)之上,其即可设于引控链结构(22)所构成的循环传力系统的外侧,也可设于循环传力系统的内侧或直接处于循环传力系统的环状循环空间之上。(分别如附图12a和12b所示)。
[0225]当反动翼结构(I)处于循环传力系统的外侧时,可制造出相应的反动翼船机系统(如附图14a、14b中所示)。
[0226]当反动翼结构(I)处于循环传力系统的内侧或直接处于循环传力系统的环状循环空间之上时,既可制造出相应的反动翼船机系统,也可与陆地履带行驶系统相结合,制造出相应的反动翼两栖船车系统。(如附图13a、13b中所示)。
[0227]当承载轮水车式反动翼系统与小水线船舶技术相结合时,引控链结构(22)在整个循环中可完全不触水工作或只在下部行程阶段触水工作,当引控链结构(22)在整个循环中完全不触水工作时,反动翼结构(I)间的连接结构应具有小的触水面积与迎水阻力。
[0228]当引控链结构(22)在整个循环的下部行程阶段触水工作时,可在承载轮结构
(24)的位置或其它适宜位置处设小水线连接结构,并可使引控链结构(22)只发挥传力系统的作用或同时在引控链结构(22)上设浮力腔室、使其可独立地提供一定的浮力。
[0229]上述承载轮水车式反动翼结构系统与现有的履带循环系统的原理与技术更接近,可直接借鉴现有的包括动力系统、动力传输系统、履带行驶与操控系统在内的相关技术,结合反动翼结构系统与反动翼船机系统的特性与要求,更快更好地创出新的可水面高效高速行驶的反动翼船机系统、反动翼地效船机系统,进一步可与履带行驶技术相结合创出新的同时可在水上及陆地高效行驶的反动翼船车系统及其它高效的反动翼两栖甚至多栖的运载工具系统。
【权利要求】
1.一种反动翼推进方法及其相关工具系统,反动翼与反动翼推进方法:翼结构在其以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反时,对该运载工具提供升力的同时直接或间接地为该运载工具提供推进动力,且这一推进动力大于翼结构在与上述相反的方向上运动时所产生的阻力的翼结构系统与翼结构推进方法,上述反动翼推进方法的实现方式是:采用可循环运动的反动翼结构系统,利用同时或单独改变反动翼的运动速度、仰角、运动方向,或依靠所处运动介质间的差异、特别是依靠在水与空气及其它液气两种密度差异大的流体环境介质间可产生的极不相同的升力、阻力及动力的原理,使循环运动的反动翼结构系统在可向运载工具提供净的升力的同时可直接或间接地为运载工具提供净的推进动力;采用反动翼推进方法的相关工具系统分别包括:至少由一个可循环运动的反动翼结构构成的翼车结构系统,以及至少含有一个上述反动翼结构或翼车结构系统的运载工具; 对反动翼推进方法及其工具系统的主要情况分述如下: 通过同时或单独改变反动翼的运动速度、仰角/冲角、运动方向,可实现反动翼在同一介质中的反动式推进与推动,即当反动翼以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反时,可通过同时或单独增加反动翼的运动速度、仰角从而为运载工具直接或间接地提供相应的升力与推进动力,而在同一介质中进行回车时,即当反动翼以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相同时,可通过同时或单独减小反动翼的运动速度、仰角从而对运载工具产生小的运动阻力,并使这一小的运动阻力小于反动翼所提供的前述的推进动力,从而使反动翼在单一介质的循环运动中在可向运载工具提供升力的同时直接或间接地提供净的推进动力; 当反动翼结构处于 液气间或其它原因形成的密度差异大的流体环境介质中循环工作的情况下,使反动翼结构处于高密度环境介质中时的以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相反,从而产生与高密度环境介质相对应的大的升力及对运载工具的直接或间接的推进动力,而在低密度环境介质中进行回车循环时,即当反动翼结构以运载工具为参照的运动方向与其所处的该运载工具以环境介质为参照的运动方向相同时,产生与低密度环境介质相应的作用于运载工具的小的运动阻力,并使这一小的运动阻力小于反动翼所提供的前述的推进动力,从而使反动翼结构在密度不同的介质的循环运动中在向运载工具提供净的升力的同时直接或间接地向运载工具提供净的推进动力; 利用水与环境空气两种流体介质间密度的大差异,使江河湖海中航行的运载工具采用可同时处于水与空气两种介质间循环运动的反动翼翼车结构系统,形成高效的反动翼推进方式,其基本工作原理与相关结构设置是:使所采用的翼车结构系统中的处于水与空气两种介质中循环运动的反动翼结构在全部或大部分水中的运动行程阶段具有反动翼的工作能力,即使反动翼在全部或大部分水中的运动行程阶段以运载工具为参照的运动方向与运载工具以水体为参照的运动方向相反,且使水中运动的翼结构处于产生有效升力的仰角状态,从而使反动翼结构在该行程对该运载工具提供与水的密度相对应的大的升力的同时可直接或间接地为该运载工具提供大的推进动力;而循环运动的反动翼结构在全部或大部分空气中的回车运动行程阶段则形成与空气的密度相对应的小的升力或小的下沉力、以及小的阻力,从而使反动翼结构在整个循环运动中在向运载工具提供大的净升力的同时直接或间接地向运载工具提供净的推进动力;采用上述反动翼推进方法的相关工具系统分别包括:至少由一个可循环运动于水与空气中的反动翼结构构成的翼车结构系统,至少含有一个上述反动翼结构或翼车结构系统的船舶或飞机或其它适宜形式的船机系统与运载工具。
2.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:在反动翼船机系统及其它适宜的运载工具上可具体地采用一种水车式的反动翼结构系统,其可由纵向间隔设置并联构结合在一起的若干反动翼结构采用类似履带的循环轨迹与循环运动方式,在水下与空中循环运动来实现反动翼推进,其在水下运动阶段在形成升力的同时可向所在船机系统提供驱进动力,其在空中的运动主要起使反动翼低耗回车的作用,空中运动阶段形成的升沉力与阻力明显小于水中运动阶段形成的升力与向所在船机系统提供的驱进力; 水车式反动翼系统可具体由反动翼结构1、滚轮结构2、滚轮轴结构3、导轨结构4、牵引索链结构5、驱动轮结构6、驱动导轮结构7、导轮结构8、导轮轴9及其它相关结构所构成;直接或间接地设于反动翼结构I两端的滚轮轴结构3及滚轮轴结构3外侧的滚轮结构2可在牵引索链结构5的直接或间接带动下沿左右导轨结构4循环运动,并带动反动翼结构I做相应的循环运动,牵引索链结构5与驱动导轮结构7及驱动轮结构6间可相互传递运动动力; 牵引索链结构5或直接与各滚轮轴结构3相连,或通过一定的连接结构间接与各滚轮轴结构3相连接; 反动翼结构I或直接与滚轮轴结构3、滚轮结构2相连,或通过一定的反动翼架结构与滚轮轴结构3、滚轮结构2相连; 当反动翼结构I直接与滚轮轴结构3、滚轮结构2相连时,牵引索链结构5直接与各反动翼结构I两端的滚轮轴结构3相连时,并将所有的滚轮轴结构3及与滚轮轴结构3直接相连的反动翼结构1、滚轮结构2分别等距串接在一起; 当反动翼结构I与滚轮结构2、滚轮轴结构3之间通过一定的反动翼架结构相连接时,牵引索链结构5或直接与各滚轮轴结构3相连,或直接与各反动翼结构I相连、再通过反动翼结构I及相应的反动翼架结构与滚轮轴结构3、滚轮结构2相连; 通过滚轮轴结构3及其它相应结构直接或间接地设于反动翼结构I两端的滚轮结构2与导轨结构4直接接触,导轨结构4构成的导轨系统通过滚轮结构2、滚轮轴结构3及其它相应结构导引反动翼结构I的运动轨迹,同时将反动翼结构I获得的升力传递给船体;由导轨结构4构成的整个导轨系统可由下导轨部分、上导轨部分、前转向导轨部分、后转向导轨部分及其它相关结构构成; 下导轨部分既导引反动翼结构I在水中的工作轨迹又直接承载和传递升力负荷,其可分别选择采用下述不同的设置方式:其一、下导轨部分可由前端的入水段、中间的工作段、后端的出水段组成,并可形成前后翘、中间水平或中间微翘的形式;也可形成前后微翘、中间水平的形式;其二、下导轨部分也可全设为水平的直道形式或全设为后端向上抬起的倾斜的直道形式或部分采用水平的直道形式部分采用后端向上抬起的倾斜的直道形式;其三、下导轨部分也可全设为倒拱形的曲道形式或部分采用的倒拱形的曲道形式部分采用倾斜的直道形式;其四、下导轨部分也可采用其它适宜的轨迹形式与结构形式;直接承载和传递升力的下部导轨结构4与船体的主骨架结构相连接,相应的主骨架结构可为船的浮体结构或非浮体结构,当为浮体结构时可为半浸式的浮体结构或全浸式的浮体结构; 上导轨部分承载使反动翼结构高效回车的作用,其一般可设成为简捷的直道形式;前转向导轨部分、后转向导轨部分分别处于上、下导轨的前后两端并连接上、下导轨从而可共同构成具有完整的连续的循环导引路径的导轨系统; 前、后转向导轨部分的设置应与上、下导轨部分前后两端所设的驱动导轮结构7、导轮结构8的设置相配合,并使相应的过度与配合准确、顺畅、精密、高效; 至少设有一套可使反动翼结构系统接受或输出运动能量的驱动轮结构6,驱动轮结构.6与驱动导轮结构7直接相连或同设于导轮轴9之上,导轮轴9架设在船体的相应骨架结构之上; 驱动导轮结构7上设有与牵引索链结构5相配合的可直接驱动牵引索链结构5或直接驱动滚轮轴结构3的驱动齿结构12 ; 主动式车翼系统的驱动轮结构6与船机系统的动力机构相连接或与被动式车翼系统的驱动轮结构相连接;被动式车翼系统的驱动轮结构6可与主动式车翼系统的驱动轮结构相连接或与其它运动机构相连接; 对于主动式车翼系统,其力量与运动传递的具体过程为:动力源通过驱动轮结构6带动驱动导轮结构7 —起转动,驱动导轮结构7带动牵引索链结构5、滚轮轴结构3、滚轮结构.2 一起沿导轨轨道循环 运动,并带动与滚轮轴结构3直接相连的反动翼结构1,或通过反动翼架结构带动与滚轮轴结构3间接相连的反动翼结构I一起做相应的循环运动;或驱动导轮结构7通过牵引索链结构5直接带动与其直接相连的反动翼结构I及其它相关结构一起循环运动;反动翼结构I在水中的运动过程产生可作用于船体的升力与推进动力; 对于被动式车翼系统,其力量与运动传递过程为:船机运动所形成的水流动力通过反动翼结构I形成可直接作用于船体的升力,形成的相应的阻力又转化为推动反动翼结构I循环运动的动力,并通过驱动轮结构6将这一动力反哺给主动式翼车系统或船机的其它工作系统; 当采用各反动翼结构I直接与滚轮轴结构3相连接的结构形式时,可采用适宜的方式使反动翼结构I的迎流角度处于有利的范围,其可采用的方式之一是:可同时设与导轨结构4相对应的调角轨道结构14及相应的调角滚轮结构15,调角滚轮结构15可通过相应的轴结构设于反动翼结构I的两侧、并与同设于反动翼结构I两侧的滚轮轴结构3 —起确定反动翼结构I的工作角度; 当采用各反动翼结构I通过反动翼架结构与滚轮轴结构3相连接的结构方式时,反动翼架结构与相应位置的牵引索链结构5可一起构成一种角度可变的三脚架式的结构方式,该三脚架式结构方式可分别采用下述两种结构形式:其一,当牵引索链结构5直接与各滚轮轴结构3相连接时,三脚架式结构可由一端相互铰接另一端分别与相邻的两个滚轮轴结构3铰接相连的两个反动翼支撑结构10、11以及处于上述两个相邻的滚轮轴结构3之间的一段牵引索链结构5共同构成;其二,当牵引索链结构5直接与各反动翼结构I相连接时,三脚架式结构可由一端相互铰接另一端分别与相邻的两个反动翼结构I铰接相连的两个反动翼支撑结构10、11以及处于上述两个相邻的反动翼结构I之间的一段牵引索链结构5共同构成;采用角度可变的上述三脚架式的结构形式,可使其方便高效地通过驱动导轮结构7与导轮结构8 ; 在反动翼支撑结构10或11之上设反动翼结构1,反动翼结构I与反动翼支撑结构10或11之间可选择采用某一适宜的固定角度相连接的固定连接方式,或采用使反动翼的工作角度可在一定范围内进行调节的活连接的连接方式,并配合采用通过设置调角轨道、调角滚轮来实现角度调节的结构系统或配合采用其它适宜形式的可实现角度调节的结构系统;反动翼结构I通过反动翼架结构与滚轮轴结构3相连接的结构方式还可与摆臂调角式的反动翼结构系统相结合,从而不但使反动翼结构I的迎流角度可得到有利的调节,还可根据需要使反动翼结构I成为水陆两栖脚,并使相应的具有水车式翼车系统的反动翼船机系统具有登陆及陆地行驶的能力,从而可创出相应的水陆两栖甚至水陆空三栖的高效运载工具; 为减弱波浪对反动翼架结构的冲击,反动翼支撑结构10或11可采用小截面的结构形式及可减弱冲击的形状形式与小尺寸结构形式; 反动翼架结构也可视需要制成翼结构的形式,使其同时具有反动翼的功能; 可根据需要加设内仓结构13并形成相应的内仓空间:在上、下导轨部分,前后驱动轮、导论之间所围成的空间中设置的相对独立的结构空间,内仓结构空间既可做为完全独立的空间舱室,也可通过其左右两侧与船体的其它空间部分相连通,其一方面可使所处的较大空间得到充分的利用,另一方面,内仓结构13的下部外侧可与水体之间形成好的气动空间,内仓结构13其他部分的外侧也可与外罩系统一起使整个车翼系统的反动翼结构处于可更高效地运行的空间与循环通道之中,内仓结构13也可设成为重要的备用的或可直接提供浮力的舱室、舱体乃至可成为可直接触水的船体部分; 可根据需要加设外罩结构系统,外罩结构系统可使整个车翼系统处于相对封闭与独立的气动空间之中,其一方面可以以好的流线外观将整个车翼系统封闭起来,从而极大地降低裸露状态下的车翼系统中沿上部导轨既高速自循环前进、又与船体一起前进的各反动翼结构所可具有的倍增高速所造成的极大风阻,同时也使车翼系统具有流畅的自循环内空间,以更好地降低自循环消耗,提高总循环效能,另一方面也使可能高速运行的车翼系统与船机的其它空间相隔离,以削减噪音和确保各方面的安全。
3.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可在相应的反动翼船舶、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机及其它适宜的反动翼船机系统的中部设置主反动翼结构系统16,同时在船机的两翼一船体两侧突出部分或地效飞机、水上飞机的两侧机翼上设直副反动翼结构系统17,,副反动翼结构系统17可与王反动翼结构系统16冋时工作,或在一般情况下只作为确保船机平衡、安全的防机翼触水或使船机具有高的操控性能的短时使用或备用的工作系统; 副反动翼结构系统17与船机纵向中心线的距离可设的较大,可明显高于主反动翼结构系统16与船机纵向中心线的距离,故其在采用小的结构尺寸的情况下仍可对船机系统形成大的平衡力矩或转向作用力矩,且当其只作为转向操控系统、备用平衡系统及其它仅需要短时间使用的反动翼系统时,其可采用高车速的运行状态,这不但使其采用小的尺寸仍可获得大的升力及驱动动力,还可使其选择采用明轮式、螺旋桨式、盘桨式及其它结构简单、可靠、高速工作时效力高的反动翼结构系统;上述形式的反动翼船机系统,不但可实现主反动翼结构系统16触水工作状态的飞行一主翼航状态的飞行,还可实现副反动翼结构系统17触水工作的特殊触水飞行状态一触水倾斜飞行或触水转向飞行,相应的船机系统将可具有更加优良的机动、转向的操控能力,可具有紧急转向、紧急避让的特殊性能。
4.根据权利要求1所述反动翼的推进方法及其相关工具系统,其特征是:反动翼船舶、反动翼地效飞机、反动翼水上飞机及其它适宜形式的反动翼运载工具的整体结构造型可采用飞机式造型或完全采用机翼式造型,其上的部分或全部翼车系统可对称并列地设于飞机式造型或完全机翼式造型的的机翼之中,相应的循环运动的反动翼结构可独立地或与机翼结构一起为船机系统提供升力、推进动力及控制力; 车翼系统的内仓结构13的下壁及其它形式的翼车系统的相应结构可做为机翼造、型结构的下翼面的重要部分,从而使整个机翼造型结构在设有反动翼翼车系统的空间处保持高的产生气动升力的能力; 为降低诱导阻力形成更大的气动升阻比,完全机翼造型的反动翼船机系统的整个外形的展弦比可适当增大,甚至可形成横行的机翼造型的反动翼船机形式,其在具有更大的升阻比的同时,抗横向波浪冲击与干扰的能力更强,而其各方面的操控性能、穿越纵向波浪的能力也完全可由横向并列设置的若干翼车系统通过对不同车速、不同仰角及相应所形成的不同的升力与推进动力的选择,来得到可靠的保证; 飞机式造型的反动翼船机系统即可采用大展弦比的机翼形式也可采用小展弦比的机翼形式; 飞机式造型的反动翼船舶 、地效飞机及其它船机系统的翼车系统也可设于或只设于主机体造型的结构空间之中,而机翼造型的结构主要只起产生气动升力的作用; 当在机翼造型及其它前高后低的空间中同时采用主动式与被动式的反动翼结构系统时,可将被动式反动翼结构系统设于具有更大高度的前部空间处,主动式反动翼结构系统可设于被动式反动翼结构系统之后; 根据需要,可在上述机翼式造型的反动翼船机系统的两侧或其它适宜位置加设只利用空气动力的机翼,而内部设有反动翼工作系统的机翼式造型的可同时利用水与空气动力的翼结构部分的宽度则可降低至适宜尺寸,这样既可满足反动翼结构系统的设置,又有利于确保整个船机系统的外形具有更高的气动性能; 根据需要,采用螺旋桨式反动翼结构18的船机系统的主体19可制造成为展弦比高的完全机翼式造型的结构形式,当上述船机系统处于反动翼翼航状态或完全的空航状态时,上述高展弦比机翼式造型的船机系统的主体19可采用可产生高气动效应的横行姿态——翼展方向与前进方向相垂直,从而进一步提高船机系统总的升阻比,同时降低侧向风对航行的影响;当船机系统处于浮航状态、船机系统的主体19触水时,其或可采用产生低水阻的顺行姿态——翼展方向与前进方向相同,从而降低船机系统的浮航阻力,或可采用产生低波浪影响的顺浪姿态——翼展方向与波浪方向相同,从而提高船机系统的抗浪能力;与上述变化相对应,所采用的螺旋桨式反动翼结构18可采用反动翼触水推进方向可调的结构形式,以共同实现上述既可提高升阻比及抗风浪能力又可降低浮航状态水阻力的高效的全航态过程; 根据需要,上述螺旋桨式反动翼船机系统之上还可增设相应的航空旋翼结构20。上述螺旋桨式反动翼船机系统之上所采用的展弦比高的完全机翼式造型的主体结构形式及其既可提高升阻比及抗风浪能力又可降低浮航状态水阻力的高效的航行方式也可适用于采用其它适宜形式的反动翼结构系统的船机系统之上; 根据需要,可制造由两个或多个具有高的气动性能的机翼式造型的反动翼船机系统前后联构或以其它适宜方式联构而成的高效的反动翼运载工具。
5.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可设计和制造采用与水平面具有一定夹角的倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构的船机系统,在相应的船机系统上设至少一套可倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构,旋转运动的螺旋桨式反动翼结构21处于水下与空中以及水与空气两种介质间循环工作的状态,且使反动翼结构在水中运行时可向船舶提供相应的升力与相应的直接或间接的推进动力,倾斜旋转的螺旋桨式反动翼结构的倾斜旋动平面的倾斜角度可在一定范围内进行调节; 当船机系统处于低速浮航或漂浮或完全静止状态时,螺旋桨式反动翼结构可完全处于水中或部分处于水中,当向翼航状态过渡时,使螺旋桨式反动翼结构处于倾斜旋动的工作状态,并加速至一定的速度,其单独或与其它机构联合向船机系统提供的升力将使提供浮力的浮体部分抬起并脱离水体,同时使那些原来完全处于水中的螺旋桨式反动翼结构过渡至部分处于水中的状态,进而完全过渡至可同时向船机系统提供升力与推进动力的反动翼翼航状态; 在反动翼翼航状态下,整个船机系统只有上述可同时产生升力及推进力的反动翼结构与水体相接触,且这种接触总体上是对船机系统产生净推进力的接触,故此时船机系统的航行主要受到的是空气阻力的阻碍,因此可获得较大的运动速度; 根据需要,可通过分别单独或同时增设固定机翼、航空螺旋桨、水平旋翼及其它航空推进系统的方式使螺旋桨式反动翼船机系统分别成为:螺旋桨式反动翼地效飞机、螺旋桨式反动翼水上飞机、螺旋桨式反动翼直升机及其它相应的螺旋桨式反动翼飞行系统; 上述螺旋桨式反动翼船机系统可借助固定机翼、水平旋翼及地面效应产生较大的空气升力,这样就可大大减小下端处于浸没状态工作的反动翼的升力负荷,而通过仰角、转速等的调节使其更好地提供前进推力或直接降低转速、减小相应的功率消耗,而更大的前进推力使船机系统加速至更大的速度状态,上端的航空机翼系统就可分担更大的载荷,由于下端的反动翼结构直接推划水的速度是其相对于船体的线速度与船体前进速度的差值,故其翼面水流的速度可以小至不产生空蚀效应的速度,但整个船机系统却可以以更高的速度前进; 在上述情况下,可有两种选择:一是保持船机系统不完全离开水体与水面的反动翼翼航状态,船机系统在下端的触水反动翼或此反动翼与上部设置的航空螺旋浆及其它航空推进系统所形成的联合的升力与推动力的共同作用下高速前进,其二,船机各系统完全脱离水体甚至水面,在机翼系统与航空螺旋浆及其它航空推进系统的联合作用下,船机系统完全变成地效飞机甚至进一步变成可进行自由空间的飞行与巡航的空天飞行系统,反动翼船机系统成为可自由往返、自由驰骋于水天之间的高效的双栖乃至可进一步自由往返于水天陆之间的三栖工具; 当处于完全自由空间的航空飞行状态时,可单独或主要使用航空旋翼系统及其它航空动力机构,而螺旋桨式反动翼结构系统也可作为辅助的航空翼结构系统参与工作,其即可完全变为直升机的小的水平旋翼系统,也可变为竖直的螺旋桨推进器,还可变为固定的水平机翼,从而使其得到高效利用; 由于地效飞机可获得更高的升阻比,一般可采用地效飞行的状态,而所设置的螺旋桨式反动翼系统或及其它反动翼系统的存在,可更好地确保地效飞行的安全。
6.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可设计和制造采用螺旋桨式或其它适宜形式的反动翼结构系统的反动翼直升机,在现有的直升机技术与结构的基础上,可在其下部设置至少一各反动翼结构系统,从而制造出具有在水空、海天之间自由驰骋、自由升降能力的反动翼直升机,反动翼直升机可采用利用反动翼工作特性的更高功效的水面航行状态也可采用具有更高机动能力的空中飞行状态; 当采用螺旋桨式反动翼结构系统时,相应的螺旋桨式反动翼结构系统可同时借助水与空气双介质工作或也可借助空气单一介质工作; 当同时采用螺旋桨式反动翼结构系统与直升机水平旋翼系统时,可制造可同时借助水与空气双介质或只借助空气单一介质巡航的反动翼直升机; 在反动翼直升机上可左右对称地设置至少一对螺旋桨式翼车系统; 在反动翼直升机上可相互对称地设置两个或多个螺旋桨式反动翼结构系统; 在反动翼直升机上可相互对称地设置两个或多个螺旋桨式反动翼结构系统,也还可以借鉴直升机螺旋桨的 设置方式,上下同轴地设置两套或多套螺旋桨式反动翼结构系统; 当反动翼直升机处于水面航行状态时,可单独或主要由螺旋桨式反动翼结构系统形成升力与推进动力,航空旋翼系统及其它航空动力机构可不工作或承载相对小的工作负荷,此时反动翼结构系统或及航空旋翼系统都可以以相对低的转速工作,加上反动翼的特殊性能优势,整个水面航行过程的功耗可大大降低; 水面航行状态时,航空旋翼系统还可转变为固定机翼系统,从而使反动翼直升机可变成反动翼地效飞机; 当处于航空飞行状态时,可单独或主要使用航空旋翼系统及其它航空动力机构,而螺旋桨式反动翼结构系统也可作为辅助的航空翼结构系统参与工作,其或可完全变为直升机的小的水平旋翼系统,或也可变为竖直的螺旋桨推进器,或还可变为固定的水平机翼,从而使其得到高效利用。 除上述螺旋桨式反动翼结构系统外,反动翼直升机上也可采用其它适宜形式的反动翼结构系统; 在反动翼直升机上可也可同时采用被动式反动翼结构系统以及反动翼偶系统,以实现更高效的反动翼航行; 根据需要,反动翼直升机的下端也可设能够使其实现陆降的相应的结构系统,从而使反动翼直升机成为可自由往返、自由驰骋于水、天、陆之间的三栖工具。
7.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可设计和制造既可水上航行、又可完全脱离水体航行甚至是可高空飞行的反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统,在上述反动翼船机系统上可分别或联合采用反动翼缓落系统、反动翼升力系统、反动翼动力系统、反动翼操控系统,从而可形成具有水空两栖甚至是水空陆三栖能力的,且水空两栖航行与转换更安全的反动翼运载工具系统; 由于反动翼系统可方便地使各种船机运载工具的浮力吃水部分在船机低速航行甚至是完全静浮的状态下迅速地升起、脱离水体,而仅以可提供升力及同时可直接或间接地提供推进动力的反动翼结构处于水中工作,故整个船机系统可以迅速地以低的功耗进入翼航状态,进而再经过较低阻力的翼航状态下的加速后,以较低的功耗即可接近以航空机翼提供全部升力的航速状态,从而实现由静止到浮航、再到翼航、再到空航的连续的快速的低功耗的高效的过渡; 当反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼运载工具由反动翼翼航状态向空航状态过渡时,可先使相应的运载工具在反动翼翼航的情况下进入高速航行状态,再使用部分动力驱动航空螺旋桨提供部分推进动力或直接使用备用的其它航空推进系统提供部分推进动力,待达到可使机翼提供大部或全部升力的时候,可将驱动反动翼推进系统的动力分次或一次转移至驱动航空螺旋桨或其它的航空推进系统,从而实现由翼航状态向空航状态的顺利过渡; 分别或联合采用反动翼 缓落系统、反动翼升力系统、反动翼动力系统、反动翼操控系统,将同时使反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统的安全性能、操控性能、适航能力大大提高; 当飞行中的反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼运载工具在水面减速降落或意外失速下降时,设于其上适宜位置的可处于空载状态的被动式形式或状态的反动翼结构将首先触水,并在高速划水阻力的作用下快速向后运动,这一快速后侧运动一方面将明显减小触水瞬间水体对反动翼结构、翼车系统及整个地效飞机的冲击力,另一方面在虽然是很短的时间内,由于整个翼车系统的惯性与加速阻力,快速后侧的反动翼与水体之间仍会保持速度差异,这样被动式翼车系统就会产生相应的升力与阻力,最初时刻反动翼结构与水体间的相对速度最大,但入水的V型及其它适宜形式的反动翼结构的面积小,故其与后面时刻反动翼结构与水体间的相对速度变小,但入水的V型及其它适宜形式的反动翼结构的面积变大时产生的升力与阻力会接近,当因触水使反动翼翼车系统的车速一反动翼结构相对于运载工具的线速度增大到一定程度时,翼车系统可被自动地挂载并进入挂载运行状态,这样一方面使其获得的水击动能可被捕获与利用,另一方面可使被动式反动翼结构与水体间仍保持一定的速度差,使反动翼结构获得相应的淌水升力,从而使反动翼水空两栖运载工具安全、高效地实现由空航状态向反动翼航行状态的转换; 上述转换过程中,可首先触水的被动式反动翼翼车系统也可直接处于与相配合的主动式反动翼翼车系统相连接的状态,这样虽然会使整个联动系统由于惯性及加速阻力增大而反应慢、实现加速过程时间长,缓冲击能力有所降低,但其无需再在中间阶段使较高速运动的被动式翼车系统与静止的或已起动但速度不一定同步的主动式翼车系统再相对接,从而可具有更大的可靠性与联动能力; 为更好地避免上述直接处于连接状态的被动式与主动式反动翼翼车系统出现反应慢、实现加速过程时间长,缓冲击能力降低的不利情况,以及在其它情况下单独使用的被动式或主动式车翼系统也可能出现反应和加速慢、缓冲能力、驱动能力降低的情况,可使上述连动的翼车系统或独立的被动式翼车系统或独立的主动式翼车系统以单向或双向传力的连接方式与动力源相连接,从而可使上述翼车系统在触水、入水、淌水的第一时间或短时间内即可迅速地得到动力系统的动力支持,以使翼车系统被迅速地加速至相应的工作速度,而采用单向传力一只由动力源向反动翼系统传递动力的方式,可使被动式反动翼系统或主被动式反动翼系统共同构成的反动翼偶系统在被水流更快速冲击的作用下,单独地更快速地被加速,而不受动力源的影响,这样就可更好地实现更加平缓、更加顺畅、更加迅速及高效的航态过度; 为确保被动式反动翼结构先触水,先入水、先工作、先被加速、先形成相应升力并可带动主动式反动翼结构一同工作,以使反动翼偶系统的优势得到有效发挥,可选择的方式之一是:采用内外套装式一子母式的翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于外缘空间的位置,也可采用同轴设置的明轮式翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于外缘空间的位置,可选择的方式之二是:采用同轴设置的螺旋桨式翼车偶系统并使被动式反动翼结构处于主动式反动翼结构之下,还可选择采用其它适宜的方式; 在只采用主动式翼车系统的情况下,或在使用被动式翼车系统的第一时间的同时也需要使用主动式翼车系统的情况下,可使主动式翼车系统事先处于空车高速运行的状态,其车速应使小部分主动式反动翼结构在随时入水的瞬间即可形成可同时产生所需升力与所需推进动力的能力,之后再通过逐渐降低车速及其它适宜方式使下端的大部或全部反动翼结构直接处于水下的工作状态,从而实现由空航状态向反动翼翼航状态的高效过度; 当使主动式翼车系统事先长时间地处于空车高速运行的状态会造成各方面的浪费与不利时,可借鉴前述的被动式反动翼结构被水流启动的过程,使主动式翼车系统处于空载状态一与动力系统切断或与动力系统之间采用只能单向传递力量的连接方式,同时采用对称形状乃至角度可迅速调节的反动翼结构,使反动翼结构同时具有以被动式形态与主动式形态工作的能力,从而使其可先由水体冲击起动加速并先以被动式反动翼方式工作、再由动力源提供工作动力进一步加速变为主动式反动翼方式状态; 采用所提供的升力 与直接驱动动力可随迎流速度迅速改变的主动式反动翼翼车系统,可使反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统在水面翼行时的操控性能、适航能力大大提高; 考虑到可高空飞行特别是经常高空飞行的地效飞机、水上飞机及其它适宜的运载工具对于重量与体积的要求,其上也可直接采用可高速反动驱动的主动式翼车系统,其反动翼结构可依靠大的反向淌水速度形成大的升力与推进动力,从而实现反动翼结构及整个翼车系统的小型化,虽然这会造成较大的功率消耗,但由于反动翼具有可同时产生升力与动力的特殊优势,所增功率消耗又是在起飞与降落的短时间过程中的消耗,故与其可明显地提升飞机的起飞与降落能力相比,所付代价相对是小的; 利用上述高速反动翼推进的方式,还可以使翼车系统可选择采用明轮式或螺旋桨式或其它适宜的更简单、工作更可靠的结构形式,而主动式反动翼结构越以更高的速度反向驱动越易形成更好的淌水角度,从而利于翼车系统同时实现简单化与高效化; 上述反动翼地效飞机、反动翼水上飞机或其它相应的反动翼船机系统不仅在可分别选择的低速浮航状态、反动翼翼航状态、地效翼航状态、地效飞行状态、空中飞行状态甚至空天喷气飞行的状态中均可具有高的航行效率,而且在由浮航到翼航到空航的转换过程中同样具有低功耗与快速性相统一的优良效能,同时又可具有高的对波浪的穿越与适应能力,这使上述反动翼船机系统可具有完好的水上、水空、海空、海天的航行能力,可相应地开发出高速、高效、可更广泛应用的民用运载工具以及高速、高效、隐秘、强大的海天利器。
8.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:利用反动翼地效船机系统的高效高速性、高适航能力及良好的操控性,可设计和制造适于固定翼飞机及其它适宜飞行器起降的反动翼航母与反动翼地效航母:其可由反动翼结构系统、飞机起降跑道或起降收放系统、动力系统及其它相关系统组成。其特征在于:其一、其高效高速、高适航优势使其具有高机动能力和高的生存与打击能力;其二、其高速、超高速特性可使飞机的起降跑道大大缩短、甚至取消飞机起降跑道而仅采用相应的占用空间更小的起降收放系统、使飞机的起降能力大大提高,起降系统相应简化,整个航母系统也可以小型化、超小型化; 当处于高速航行状态的反动翼(地效)航母之上的舰载机与航母系统一起同速前进时,相对于环境大气其已具有高的速度与动能,而其在航母跑道上的加速至起飞的过程相对于航母而言可以只是零速到低速的过程,这一过程中舰载机需要直接获得的新的动能与相对于航母而言的低的起飞速度相对应也很低,依靠舰载机发动机的强大功率在短的滑行跑道上和由零速至低速的相对较长的滑行时间中,需追加的新的起飞动能可轻易地获得,故反动翼(地效)航母上舰载机的短跑道起飞容易实现; 而短跑道降落也可以实现的方式是:单独或联合采用减速伞或拦阻索或拦阻网及其它适宜的降落系统,与单独或联合采用拦阻索或拦阻网方式相对应的是反动翼(地效)航母可处于低速甚至是静止的航行状态;与使用减速伞方式相对应的是反动翼(地效)航母需处于较高速的航行状态,以使舰载机停落于航母之上时与环境大气仍保持高的相对运动速度,从而使减速伞始终处于高效的工作状态; 为获得更大的航行速度可使反动翼(地效)航母具有完全离水水面飞行的能力,从而使其上的舰载机更容易起降,同时也可满足整个航母系统在必要时进行高速机动的需要,相应的反动翼系统将可以使整个船机系统快速方便地进入反动翼翼航状态,再由低速反动翼翼航状态加速进入反动翼翼航与机翼翼航并存的高速复合翼航状态,最后由上述高速复合翼航状态进入单一机翼 翼航的高速飞行状态,在高速、超高速航行的反动翼地效航母上,舰载机甚至可实现与航母同速下的不需任何起降跑道、只需占用空间更小的起降收放系统即可进行“零速度”的起降。
9.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可采用下述提高抗波浪行驶能力的方法及相应的反动翼船机系统: 当反动翼船机系统处于翼航状态时,其上的车翼系统及其他适宜形式的翼车系统的轨道系统的下导轨部分可处于水线之上、也可处于水线之下; 当下导轨部分处于水线之上时,水线之下运动的每一反动翼结构与处于水线之上的下导轨部分结构上运动的相应的滚轮结构之间要通过相应的连接结构相连接,由于这些连接结构数量多,不可避免地会增加波浪对整个翼车系统及船机的干扰与冲击,通过采用小的截面尺寸与适宜的形状形式可使这些连接结构及反动翼系统受波浪的影响大大降低; 当下导轨部分处于水线之下一定深度时,无论水线之下的每一反动翼结构与同处于水线之下的下导轨部分结构上运动的相应的滚轮结构之间是否通过连接结构相连接,波浪对整个翼车系统及船机的干扰与冲击都可大大减弱,特别是当下导轨部分处于水线之下波浪作用力微弱的深度时; 翼航状态时使下导轨部分可处于水线之下一定深度的结构设置方式即可与双体船、多体船的结构设置相结合,使下轨道部分处于双体船、多体船的刀状浮体之上,从而较方便地制造出具有更高性能与效率的反动翼双体船、反动翼多体船; 翼航状态时使下导轨部分可处于水线之下一定深度的结构设置方式也可与小水线船的结构特性相结合,使相应的下导轨部分的结构与上导轨结构或船体其它受力骨架结构部分间采用小水线体相连接的结构形式与连接方式,从而使船机系统的抗浪能力比使诸多反动翼支撑结构直接划水或采用双体船、多体船的方式更能得到保障,而下导轨部分的结构本身即可采用产生最小前进阻力的形态与尺寸,也可直接采用同时可提供一定浮力的水下浮体的形态与尺寸,或与其它水下浮体结构联合设置,具体可视需要进行选择与确定; 当下导轨部分的结构本身采用产生最小前进阻力的形态与尺寸的情况时,可利用反动翼的独特的浮动能力一产生浮升力与推进动力的能力,使其发挥水下机动潜体的作用,从而制造出具有强抗浪能力、适应能力、调控能力的反动翼小水线船,且由于可方便地通过改变反动翼的运动速度、仰角角度来改变其可提供升力的大小,故其较仅采用特定体积的水下浮体的现今小水线船具有更高的抗升降能力,同时可获得更高的航速,从而使这种反动翼小水线船具有更闻的闻速踏浪行驶的能力; 当下导轨部分的结构本身直接采用同时可提供一定浮力的水下浮体的形态与尺寸,或与其它水下浮体结构联合设置时,小水线船舶的抗升降能力将由水下有形浮体与机动浮体一反动翼结构共同承担,故可得到更高保证,同时由于反动翼机动浮体的存在使有形浮体的尺寸与体积大大减小,相应地对高速航行速度的影响也大大减小,从而使反动翼小水线船舶可获得更广泛的应用,也使整个船舶运输体系的适航能力进一步提高; 由于可迅速地通过提速的方式使沿船体纵向布局与运动的诸多主动式反动翼结构迅速地提供更大的升力与推进力,从而弥补部分水翼结构因出水失效、失速所造成的相应升力与推进力的降低,故装有车翼系统及其它适宜形式的翼车系统的反动翼船舶可具有优良的迎浪、跨浪行驶的能力,其可穿行于浪峰之上而不会出现现有的固定式水翼船在某一固定水翼处于浪谷时失速就会造成主船体下沉触水的尴尬局面; 为提升反动翼船舶的横浪行驶——行驶方向与波浪方向趋向垂直时的行驶能力,可增大车翼系统或其它形式的翼车系统的反动翼结构的横向尺寸与横向布局尺寸,使反动翼结构总有较大部分、较大面积处于波峰的水体之中,从而也可通过变速、变仰角的方式使反动翼结构系统提供的总升力、总动力始终满足翼航行驶的要求; 可采用多列横向设置的布局方式,如采用左双列、右双列或左多列、右多列的方式,这既可以确保反动翼船舶的横浪行驶能力,又方便结构的设置; 上述迎浪、横浪乃至斜浪行驶能力的确保使反动翼船舶具有各向踏浪行驶的能力,使其可自由地驰骋、纵横于波浪间。
10.根据权利要求1所述的反动翼推进方法及其相关工具系统,其特征是:可制造采用承载轮结构的承载轮水车式反动翼系统及其相应的反动翼运载工具系统,承载轮水车式反动翼系统可由反动翼结构1、引控链结构22、引控链轴23、承载轮结构24、驱动链轮结构25、转向导轮结构26、引控链挡肩结构27及其它相关结构所组成; 直接或间接地设于反动翼结构I左右两端的各引控链结构22通过引控链轴23串接在一起,并形成围绕承载轮结构24、驱动链轮结构25和转向导轮结构26的循环传力系统;通过相应的设置使上述循环传力系统在水中的工作循环保持水平运动状态或其它所需的高效运动状态的方式之一是:使相邻的各引控链结构22在引控链轴23、引控链挡肩结构27、承载轮结构24及其它相关结构的限制下只能向循环传力系统的内侧自由弯转,以实现在驱动链轮结构25和转向导轮结构26及其它所需转向位置处的转向与整个工作循环,同时使与处于水下工作状态的反动翼结构I相关的各引控链结构22可全部或大部一起构成与反动翼结构I水下循环方向相平行的直线式延展结构或其它适宜的线式延展结构或其它适宜的延展结构形式,以使水下工作的反动翼结构I具有相应的高效的直线式运动轨迹或其它适宜的线式运动轨迹; 当反动翼结构I处于水下高效循环工作的状态时,相应的各引控链结构22两端的引控链挡肩结构27彼此接触,并与引控链轴23 —起可形成反转力矩以平衡反动翼结构I所形成的水动力对引控链结构22的作用,使引控链结构22及相应的反动翼结构I处于好的工作与循环状态; 承载轮结构24及其它相关结构可将引控链结构22上获得的全部升力传递给船机系统,同时设置多组承载轮结构24可使引控链结构22及船体的受力均匀合理,并可更好地导引引控链结构22的运动; 反动翼结构I可直接或通过相应的连接结构28设于引控链结构22之上,其即可设于引控链结构22所构成的循环传力系统的外侧,也可设于循环传力系统的内侧或直接处于循环传力系统的环状循环空间之上; 当反动翼结构I处于循环传力系统的外侧时,可制造出相应的反动翼船机系统;当反动翼结构I处于循环传力系统的内侧或直接处于循环传力系统的环状循环空间之上时,既可制造 出相应的反动翼船机系统,也可与陆地履带行驶系统相结合,制造出相应的反动翼两栖船车系统; 当承载轮水车式反动翼系统与小水线船舶技术相结合时,引控链结构22在整个循环中可完全不触水工作或只在下部行程阶段触水工作,当引控链结构22在整个循环中完全不触水工作时,反动翼结构I间的连接结构应具有小的触水面积与迎水阻力; 当引控链结构22在整个循环的下部行程阶段触水工作时,可在承载轮结构24的位置或其它适宜位置处设小水线连接结构,并可使引控链结构22只发挥传力系统的作用或同时在引控链结构22上设浮力腔室、使其可独立地提供一定的浮力。
【文档编号】B63H1/34GK104071321SQ201310100815
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】孟杰 申请人:孟杰
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