專利名稱：民用水陸兩用船及其專用活動式行駛輪的制作方法
民用水陸兩用船是以水上行駛為主、陸上行駛為輔的一種新式交通工具。
附圖
①是民用水陸兩用船的構造示意圖W是類似船殼式的結構，下部裝置專用活動式行駛輪，A是前輪，B是輔助輪，C是后輪。J是前螺旋槳，K是后螺旋槳。E是前發動機及離合傳動裝置，可分別驅動前輪A或前螺旋槳J。F是后發動機及離合傳動裝置，可分別驅動后輪C或后螺旋槳K。D是貨艙。P是通過控制裝置可上下升降的方向引導輪。S是通過控制裝置可上下升降的舵。
民用水陸兩用船的工作原理如下<1>在水上行駛時，如附圖②所示，方向引導輪P升起，脫離水面，后發動機F工作，驅動后螺旋槳K以前進，舵S降下，掌握行駛方向。這時的民用水陸兩用船跟普通的輪船相似。
<2>當由水上行駛轉為陸上行駛時，情形如附圖③所示，H是按一定標準修建，并延伸到水下一段距離的陸地斜坡。首先，民用水陸兩用船利用慣性和后螺旋槳K的推動力，使前輪A沖上陸地斜坡H，隨即前發動機E工作，驅動前輪A，牽引駛上斜坡H，同時降下方向引導輪P，以控制行駛方向。當民用水陸兩用船駛上斜坡一段距離，后輪C也接觸斜坡H時，后發動機F也同時工作，驅動后輪C，共同完成駛越斜坡的任務，同時將舵S升起，避免碰撞地面。只要斜坡H的修建符合一定的標準，民用水陸兩用船的首、尾部的高度和船體的長度成一定的比例，即當前輪A沖上斜坡H時，民用水陸兩用船的尾部高度要大于斜坡H上對應點的水深，即可確保安全。
<3>在陸上行駛時，方向引導輪P降下，控制行駛方向。舵S升起，避免碰撞地面。在建造時，使螺旋槳與地面之間有一定的距離，即不影響陸上的行駛。
<4>當由陸上行駛轉為水上行駛時，首先，民用水陸兩用船行駛至斜坡H，在斜坡H上，民用水陸兩用船由后發動機F工作，驅動后輪C，方向引導輪P掌握方向，沿著斜坡H駛入水中，當民用水陸兩用船的前面部分逐漸進入水中時，會因排水量的逐漸增加而浮力也逐漸增加，使民用水陸兩用船的前面部分逐漸浮于水面。只要斜坡H的修建和民用水陸兩用船的建造符合一定的標準，是可以確保安全的。當民用水陸兩用船沿著斜坡H進入水中一定的距離時，后輪C的驅動作用將逐漸消失，這時，后螺旋槳K較接近斜坡面，較容易損壞，所以由前發動機E工作，驅動前螺旋槳J前進一段距離后，再升起方向引導輪P，降下舵S，由后發動機F工作，驅動后螺旋槳K，轉為正常的水上行駛。由于設置前螺旋槳J會增加一些水上行駛時的阻力，因此，也可改為設置一臺噴水推進器。即當后輪C的驅動作用消失時，由前發動機E帶動噴水推進器工作，前進一段距離后，再由后發動機F工作，轉為正常的水上行駛。由于前輪A擔負著由水上行駛轉為陸上行駛的牽引任務，后輪C擔負著由陸上行駛轉為水上行駛的驅動任務，所以必須裝置在民用水陸兩用船的前端和后端，因此中間加裝輔助輪B，以承擔部分壓力。
<5>民用水陸兩用船在水上行駛時，主要由后發動機F工作，在陸上行駛時，主要由前發動機E工作，因此，發動機的功率設置可以各自分別選取最合理的數值，以求得最低的運輸成本。
<6>民用水陸兩用船以水上行駛為主，結構上應適應這一點，如盡量保持船底平順，把輪軸裝在船底板內，輪軸從船側伸出的部分也應套上流線型的外套。對龍骨進行加強，使龍骨構架組成為承重構架，在陸上行駛時，貨物和設備的壓力傳給龍骨構架，再傳給輪軸，傳給行駛輪，船殼板的重量則通過焊接加在龍骨構架上。在水上行駛時，龍骨構架承受了壓力，再傳給船殼板，傳給水浮力。
附圖④是民用水陸兩用船專用活動式行駛輪的構造示意圖專用活動式行駛輪由固定部分和活動部分組成。G是用優質鋼材制造的固定部分。O是輪轂。Q是內胎托圈及其支架，它的形狀可略成“T”型或“Y”型，它與固定部分G相連在一起。活動部分是由許多塊用段質鋼材制成，一塊帶有扇形凹槽，另一塊帶有扇形凸槽的活動頁板R以及用橡膠制成的內外胎等組成，X是內胎，Y是外胎，外胎與活動頁板R的連結要牢固。d點是連接銷，連接Q與R。R可繞d點旋轉與固定部分G的a、b處吻合，R的吻合處相應有弧形凹槽，并且吻合后，R的f面拼組成園形，另外，R可繞d點旋轉與Q成垂直，并且限制其最大旋轉只能是與Q成垂直。
民用水陸兩用船專用活動式行駛輪的工作原理如下<1>首先，專用活動式行駛輪的內胎是用一些方法，如將兩種彈性不同的橡膠粘貼結合在一起，或利用厚薄不均勻引起的膨脹率不一、粘貼一些纖維材料，中間放置一些具有一定強度的橫向拉筋等方法制成的具有一種能單向膨脹的特殊性能的內胎，即當向內胎充以適量的氣體(或某種液體)時，它只向一個方向膨脹明顯，另一個方向則膨脹不明顯。如附圖⑤(1)所示，當向內胎X充以適量的氣體時，它只向M、N方向膨脹明顯，L、T方向則膨脹不明顯。它主要是使內胎的不同部位的橡膠具有不同的膨脹率，在內部一定的壓強時，由于膨脹率不同而導至膨脹的結果不一樣，從外部的形狀看，就是具有單向膨脹的性能。
<2>當專用活動式行駛輪在水中時，由于內胎的單向膨脹性能，便頂推著外胎向同樣方向運動，由于外胎與活動頁板R連結牢固，便牽引著活動頁板R也向同樣方向運動，這樣，便使專用活動式行駛輪的活動部分呈閉合狀態，如附圖④(1)所示情形，這樣，就形成了窄小截面的形狀，在水上行駛時，可減小水阻力。在其呈閉合狀態時，由于限制R只能旋轉至與Q成垂直，又由于R上e點的限制，便阻止了活動部分向左右搖擺，以適應水上行駛。如果結合外胎的形狀，使其成為流線型，可適當減小水阻力。如把其最大截面控制在70-90毫米，那么，即使是采用雙體船式設計，使用4個輪，其總截面也是只有280-360毫米。
<3>當專用活動式行駛輪在陸上時，由于內胎只是充以適量的氣體，無法承受船體的壓力，又由于受到內胎托圈Q的限制，便向兩旁k、l方向膨脹，如附圖⑥所示。為便于內胎受壓后局部膨脹明顯，可把內胎的內部做成分隔式的，如附圖⑤(2)所示，內胎的內部分成I、V兩部分，I是相通部分，設有總進氣孔t，v是分隔式部分，每一分隔設有分進氣孔h與I相通，g是橡膠閥門片，橡膠閥門片與分進氣孔之間略有間隙。充氣時，氣體從總進氣孔t進入相通部分I，經過分進氣孔h進入分隔式部分v。由于橡膠閥門片與分進氣孔間存有間隙，當不受壓時，I和V是相通的，因此壓強相等。當V的某一分隔部分受壓時，其壓強即增大，其橡膠閥門片g即關閉分進氣孔h，結果形成局部范圍有較大的壓強，并膨脹明顯。當內胎向兩旁膨脹后，就把活動頁板R頂推開，這樣，活動頁板R在船體的壓力作用下便繞d點旋轉與固定部分G的a、b、處吻合，直接承受壓力。由于每一塊活動頁板都有扇形凹槽或凸槽與旁的活動頁板相連，只要有一對活動頁板在壓力的作用下被打開，其余的活動頁板在壓力的作用下也相連著被打開，如附圖⑦所示。這樣，專用活動式行駛輪的活動部分被打開后，可增大與地面的接觸面積，以滿足陸上行駛時對壓強和摩擦力等方面的要求。
<4>當由陸上轉為水上行駛，對專用活動式行駛輪的壓力消失后，專用活動式行駛輪又會因為內胎的單向膨脹性能使活動部分回復至閉合狀態，回復窄小截面的形狀，以適應水上行駛。
<5>專用活動式行駛輪內胎由于只是充以適量的氣體，故陸上行駛時所起的作用較小，直接承受壓力的是用優質鋼材制成的固定部分G和活動頁板R，故震動較大，陸上行駛時，以低速較為適應。內胎充氣的適量范圍，應當是大于水上行駛時水流對其的作用力，小于陸上行駛時船體對其的壓力。
民用水陸兩用船與現在使用的交通工具火車、汽車、普通輪船相比較，具有以下的一些特點<1>線路投資低，充分利用天然河道。一個地方只要一、二個符合一定標準的斜坡即可解決水陸行駛的轉換，不需要碼頭設施，節省投資，而且繁重的碼頭起重和搬運工作可以取消。在距離河流一定范圍內，可以直接實現“從門到門”的運輸，具有一定的靈活性。在減少裝卸層次這一點上，優于火車。由于以水上行駛為主，減少了裝卸層次，所以運輸成本也將是會低于汽車和接近普通輪船的。
<2>適應能力強。河流如有瀑布、急灘、暗河等，現在使用的普通輪船不能適應。而民用水陸兩用船則可以改為陸上行駛，繞過后再回到水中行駛，由于這一特點，使得今后在非主要河流上建水電站、水利工程時，可不設船閘，節省投資。由于不需碼頭泊位，所以對水位的變化的適應能力強，對水位變化大的河流能充分利用。我國許多地方雖有河流，但未能利用來發展交通，水位變化大，碼頭建設困難就是其中一個重要的原因，民用水陸兩用船對氣候有一定的適應性。在南方，可長年在水上行駛。在北方嚴寒地區，可夏季水上行駛，冬季在冰上或陸上行駛。在冬季雖冰封，但冰層較薄的地方，可在方向引導輪處加裝一個上下運動的錘擊裝置，由前發動機帶動以破冰，后發動機驅動螺旋槳以前進。
<3>黃河、淮河、長江、珠江呈東西走向，但其支流多呈南北走向，且上游往往接近。如在東部，京杭運河可通錢塘江，錢塘江與閩江的上游較為接近，閩江的支流又與韓江的上游較為接近，而韓江又與珠江的支流東江的上游較為接近。在中部，珠江的東江、北江的上游都與長江的支流贛江的上游較為接近，長江的皖河又與淮河的支流淠河的上游較為接近，而淮河的支流穎河的上游又與黃河較為接近。另外，珠江的北江、桂江的上游都與長江的湘江的上游較為接近，而長江的支流漢江的上游又與黃河的支流洛河、渭河較為接近，且山西境段的黃河、汾河也呈南北走向。另外，珠江的支流西江的曹渡河與長江的支流烏江的清水江的上游較為接近，長江的支流嘉陵江的上游又與黃河的渭河、洮河較為接近。在西部，珠江的上游與長江的支流牛欄江的上游較為接近，而長江的支流岷江的上游又與黃河接近。兩條河流上游較為接近的地方，往往相距不遠，一般僅是幾十公里，這樣，從全國范圍來看，恰好是形成“四橫五縱”的分布。只要對各條支流的上游加以整治，兩條河流較接近的地方，有水源條件的，可修建一些運河，沒有水源條件的，則修建一些公路，使用民用水陸兩用船，即可相聯接進行交通運輸，這樣，相對地國家不用花太大的投資，并在較短的時間內，就能形成一個以水上運輸為主的、全國相聯接的交通運輸網，而且這個交通運輸網所能容納的運輸量，將是不會明顯低于同等規模的鐵路網，而要建成一個同等規模的鐵路網或公路網，國家所花的投資，則要龐大得多，時間長得多，而現在使用的普通輪船則難以形成一個全國相聯接的交通運輸網。使用民用水陸兩用船，而能在較短的時間內形成一個全國相聯接的，以水上運輸為主的交通運輸網，那么，它所帶來的社會效益將是極其巨大的。
<4>不占農田。鐵路和公路建設要占用大量農田，而且建成后就只有一個運輸作用。民用水陸兩用船則有顯著的不同。首先，它充分利用天然河道。其次，即使要修建一些運河，也可以不用開挖成直通式的運河，而改為開挖長條形的、串珠狀的魚塘即可解決問題，如可開挖一些寬度為30米左右，長度為5-15公里的長條形的魚塘，許多口魚塘即串成線狀。只要在兩口魚塘的適當地方修建符合標準的斜坡，民用水陸兩用船即能順利地從一口魚塘進入另一口魚塘，完成運輸任務。這樣，水面用作交通運輸，水中養魚以作農業生產，同時還可以對沿線的農田進行一定限度內的灌溉，各方面都充分利用，實在一舉數得，既是交通工程，同時又是農田建設、水利工程。由于民用水陸兩用船具有一定的爬坡能力，所以建設長條形的魚塘完全可以因地制宜，建成階梯式的。民用水陸兩用船的這一特點，使得它有可能在高原、山區的交通中，發揮一定的積極作用。許多河流的上游和一些次要的支流，水量往往較少，對于這些地方，可以改建成階梯式的魚塘，一方面以發展交通，另方面又等于擴大了農田面積，因為魚塘也是農田。從全國范圍看，這個方法是可以增加大量的農田的。
<5>民用水陸兩用船可為農業生產的許多方面實現機械化提供一種新的運載工具。農業要現代化，則農業上的運輸是個大問題。如都用汽車運輸，則修田間公路要占去大量的農田，而農田灌溉網是必不可少的，只要加以改造、整治，使用民用水陸兩用船，是可完成農業上的運輸任務的，而且也可比公路運輸節省燃油，并可實現灌溉、運輸、養殖等綜合利用。
<6>如能結合修建農田灌溉渠、開挖些長條形的魚塘、修建些公路，通過使用民用水陸兩用船，使珠江、長江與瀾滄江、怒江相通，并能進入恩梅開江我國境內段，那么，恩梅開江的上游與西藏的察隅河較為接近，而察隅河的上游又與雅魯藏布江的支流尤普藏布河的上游較為接近，這樣，通過整治，將有可能開辟一條進入西藏的以水上運輸為主的交通線。另外，單從地理上看，通過察隅河可進入布拉馬普特拉河，進入恒河，沿恒河的支流。經過一小段陸地，可進入納巴達河，進入阿拉伯海，進入波斯灣，進入底格里斯河和幼發拉底河，經過一小段陸地，可分別進入地中海、黑海或里海，如果通過整治，使用民用水陸兩用船，那么，將是有可能形成一條歐洲和亞洲東部間的較便捷的以水上運輸為主的交通線，可比目前繞道馬六甲海峽、蘇伊士運河等縮短一些交通距離。使用民用水陸兩用船，察隅河可以發展成為我國西部地區的重要口岸，將有可能在我國西部地區的經濟發展中發揮一定的積極的作用。另外，單從地理上看，如果對非洲中部和中美洲的某些河流加以整治，使用民用水陸兩用船，也將能使其東、西海岸的水上交通距離縮短一些。
權利要求
1.民用水陸兩用船是由類似船殼式的結構在下部加裝置專用活動式行駛輪，在首部加裝置可升降的方向引導輪，尾部裝置可升降的舵而組成。其特征是它使用互相反向、輪流上下升降的方法來控制方向引導輪和舵，以適應陸上或水上不同的行駛條件，它所使用的行駛輪是可隨水上行駛或陸上行駛的不同條件而形狀可以改變的專用活動式行駛輪。
2.民用水陸兩用船專用活動式行駛輪是由用優質鋼材制成的活動頁板及橡膠內外胎組成的活動部分、和用優質鋼材制成的固定部分而組成。其特征是它所使用的橡膠內胎是具有單向膨脹的特殊性能的內胎，通過內胎的單向膨脹性能，使活動頁板在水上行駛時呈閉合狀態，形成窄小的截面，在陸上行駛時，則通過船體的壓力使活動頁板呈張開狀態，增大與地面的接觸面積。活動頁板略近似長方體，其中一面呈弧形，可拼成園形，另一面的一個端部有弧形凹槽，其兩個側面分別有扇形凹槽或凸槽，一個端部有連接銷與固定部分相連，另一個端部呈弧形，可拼成園形。固定部分呈扁園柱狀，中間有輪轂，其園周中間有略成“T”型或“Y”型的凸槽，凸槽兩旁分別有連接銷與活動頁板相連，園周的兩邊各有凸槽。
3.專用活動式行駛輪內胎是用橡膠制成，其特征是內胎的不同部位的橡膠是具有不同的膨脹率，當充以適量的氣體(或液體)時，由于膨脹率不同而形成各個方向的膨脹結果不同，從外部形狀看，即是具有單向膨脹的性能。內胎的內部構造分成相通和分隔式兩部分，相通部分設有總進氣孔，分隔式部分每一分隔設有分進氣孔與相通部分相通，每一分進氣孔設有橡膠閥門片在分隔部分里面。
4.在一個如權項<1>所請求的民用水陸兩用船體內，是由兩臺獨立的發動機分別安裝在前、后不同的位置，可適應陸上和水上的不同行駛條件，輪流驅動前輪、后輪或螺旋槳。
5.一個如權項<1>和權項<4>所請求的民用水陸兩用船體，輪軸是安裝在船底板內的。
全文摘要
民用水陸兩用船是以水上行駛為主、陸上行駛為輔的一種新式交通工具。它使用互相反向、輪流升降的方法來控制行駛方向裝置，它所使用的行駛輪是可按不同的行駛條件而形狀可以改變的專用活動式行駛輪，專用活動式行駛輪通過使用具有單向膨脹的特殊性能的橡膠內胎，使其形狀可隨行駛條件而改變。民用水陸兩用船具有充分利用天然河道以發展交通、不占農田、適應性強等多方面的優點。
文檔編號B60F3/00GK1058568SQ9010669
公開日1992年2月12日 申請日期1990年8月2日 優先權日1990年8月2日
發明者關北耀 申請人:關北耀