本發(fā)明是根據(jù)“自然膨脹體的膨脹力運動定律”研發(fā)的(模仿魚的功能)前驅(qū)動船舶。前驅(qū)動船舶是一種動力操作指揮系統(tǒng)前置、螺旋槳前置、螺旋槳安裝在船頭里面的新型船舶，它結(jié)構(gòu)獨特、制造方便、功能齊全、特征明顯、高效實用。它適用于小到玩具賽艇，大到航空母艦、貨輪、游船、潛艇等的一切船舶、艇艦，它不排斥現(xiàn)有實用的、先進的船舶技術(shù)，可以與這些技術(shù)高效無縫嫁接。

前驅(qū)動船舶結(jié)構(gòu)特征(附圖的說明)

一、〔圖1〕總體結(jié)構(gòu)

1、船頭(仿魚頭)，它承載動力裝置，是船舶航行的動力中心。2、吃水線以下船身(仿魚身)，其特征在于，外部制成有利于捕捉自然膨脹體的膨脹力形體，內(nèi)部是載荷空間，通過它可以獲取額外的航行動力和有效載荷。3、吃水線以上船身，其外是各種有利于捕捉大氣膨脹力的形體，期內(nèi)是載荷空間。4、推力噴嘴，其特征在于，它是吃水線以下船身與〔圖2〕(3)結(jié)合而成、是主體航行動力源，作用在于，一是確保船舶航行主推力、二是確保船舶在各種復雜環(huán)境里的穩(wěn)定性和航行過程的平穩(wěn)性、三是確保船舶航行過程能夠急速、平穩(wěn)、安全轉(zhuǎn)彎。5、底部導流葉(仿魚的胸鰭)，其功能在于，增加船舶在各種復雜環(huán)境里的穩(wěn)定性和航行過程的平穩(wěn)性。6、兩側(cè)導流葉(仿魚的側(cè)鰭)，其功能在于，提高船舶在各種復雜環(huán)境里的穩(wěn)定性和航行過程的平穩(wěn)性。7、紊流能量采集配置，其特征在于，它的部位存在于船頭膨脹腔和船體的縮脖形體上，其作用在于，獲取額外的船舶航行能量。8、尾舵，它的作用在于，船舶航行過程中方向掌控的微調(diào)。

二、〔圖2〕船頭部分

(1)、導流吸嘴(仿魚嘴)，其特征在于，船舶的螺旋槳稍有轉(zhuǎn)動，船體外的水就在此進入船頭膨脹腔，自然形成吸力水流，這樣水流的反作用力就變成了船舶的額外航行推力。(2)、膨脹腔(仿魚的口腔)，其特征在于，它的特殊形狀決定了它能夠捕捉紊流的能量，使其成為船舶航行的額外推力。(3)、導流鰓幫(仿魚的鰓幫)，其特征在于，它與圖〔3〕(3)所述的導流肩、構(gòu)成相似喇叭形態(tài)的、〔圖1〕4所示的推力噴嘴，其功能在于它能夠靈活自如地開啟、關(guān)閉和做微調(diào)運動，其作用在于，一是調(diào)整噴嘴流速、二是微調(diào)船身姿態(tài)、三是確保能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)地急速轉(zhuǎn)彎。

三、〔圖3〕吃水線以下船身部分

(1)、螺旋槳(仿魚鰓)，其特征在于，可以單個中置，也可以成對的側(cè)置，中置的一般適用于小型船舶，成對側(cè)置的一般適用于大型船舶。(2)、導流半球圓突，其特征在于，螺旋槳安裝在它的頂點中心，這種適用于中置式螺旋槳，如果是側(cè)置式螺旋槳，它需要根據(jù)“自然膨脹體的膨脹力運動定律”、配制成有利于形成對稱雙膨脹腔、對稱雙導流吸嘴的、具有中隔功能的導流突出。(3)、導流肩，其特征在于，它與吃水線以下船身是一體的、并與導流鰓幫、構(gòu)成喇叭形態(tài)的推力噴嘴。(4)、船體的縮脖型配置，其作用在于，有效紊流動力收集。(5)、特殊的船身形體，其作用在于，有效吸收自然膨脹體的膨脹力。

四、〔圖4〕艙蓋，其特征在于，前高后低。

吃水線以上船身部分與吃水線以下船艙構(gòu)成有效載荷空間。

前驅(qū)動船舶的主要特點

前驅(qū)動船舶的最初靈感來自于“自然膨脹體的膨脹力運動定律”的啟發(fā)，它的驅(qū)動力前置、螺旋槳內(nèi)置、膨脹腔、導流半球圓突、導流鰓幫、導流肩、推力噴嘴、船體的縮脖型配置、特殊的船身形體，這些形狀的確定，都與“自然膨脹體的膨脹力運動定律”相關(guān)。從這些形狀的想象和它們連接方式的確定、到實驗船的制作、再到測試，做到了一次成功，且效果出奇的好，這是在沒有物理定律指導下的任何發(fā)明創(chuàng)造所不可能做到。其功能特點如下所述。

一、理想的航行穩(wěn)定性

實驗顯示：前驅(qū)動船舶行駛非常平順、穩(wěn)定。其原因之一在于，船舶航行的船頭驅(qū)動。比如(水面上的一個物體，如果在后部的一點推動它，它的運動方向多數(shù)是不定的，非常難掌控，而在它的前部拖動它，它的運動方向必然是一定的，且非常容易掌控)，現(xiàn)實中傳統(tǒng)的船舶都是后推動，而前驅(qū)動船舶則是前拖動，那么，前驅(qū)動船舶的行駛穩(wěn)定性必然強于傳統(tǒng)的后驅(qū)動船舶。原因之二在于，發(fā)力構(gòu)成的三角支撐。前驅(qū)動船舶的導流吸嘴、螺旋槳和導流噴嘴的現(xiàn)實位置是三角形的，噴嘴的兩側(cè)和底部的實體位置也是三角形的，客觀構(gòu)成了三角形的力點定位，從而確保了前驅(qū)動船舶航行的平順、穩(wěn)定。

二、優(yōu)良的啟動和加速性能

前驅(qū)動船舶啟動快、加速性能強、易操作、好把握。現(xiàn)實中，后驅(qū)動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動需要一個延時過程，以至于有些船舶靠岸或離岸需要很長時間。實驗顯示，前驅(qū)動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動幾乎不存在延時，其兩側(cè)鰓幫不時的開啟和關(guān)閉，能夠很好地解決船舶靠岸或離岸慢的問題；實驗也顯示，前驅(qū)動船舶具有瞬間提速的性能，也就是說，它從0速加速到最快時速所用的時間非常短，這一性能后驅(qū)動船舶是無法達到的。

三、靈敏可靠的轉(zhuǎn)向性能

在自然膨脹體的環(huán)境里，運動物體的重心必定前移，如打羽毛球，當羽毛球從對方飛來的時候，它的重心是朝向你，而當你擊打到它的瞬間，它的重心則立刻朝向?qū)Ψ?。船舶航行過程中也一樣，其重心必定前移；在自然膨脹體的環(huán)境里，運動物體轉(zhuǎn)向時，距離轉(zhuǎn)向力點越遠，其離心力越大。如前所述，航行中的前驅(qū)動船舶其重心在前，轉(zhuǎn)向力點也在前，它很少產(chǎn)生離心力，所以，它能夠像魚兒一樣自在平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向，而它的尾舵如同魚的尾巴，在轉(zhuǎn)向過程只起到微調(diào)作用。

四、顯著的節(jié)能效果

船舶領(lǐng)域有一個概念叫做排量，排量意為船舶在水中擠開水的總量，它有兩種含義，一種是船舶最初下水時排開水的總量，它是一個定量；一種是航行過程中，在單位時間內(nèi)排開水的總量，它是一個動量、是隨速度的變化而成正比變化，也就是說速度越快排量越大，從而，所需要的動力也就越大。而排量概念在前驅(qū)動船舶上不大適用，最多也只在船舶最初下水時適用。這是因為，一則前驅(qū)動船舶在航行過程中，它的前部是在吸水，而不是排水，吸水形成的水柱正中噴射在螺旋槳上，客觀推動了螺旋槳葉片的自動旋轉(zhuǎn)、減少了動力機的負擔，從而降低了能源消耗；二則前驅(qū)動船舶的底部和兩側(cè)的推力噴嘴抵擋了水體對船身的壓迫，所以，前驅(qū)動船舶在航行過程中、其能源消耗也隨速度的變化而變化，但是，這種變化不是成正比，而是成反比，即在單位時間內(nèi)、速度越快、其排水量越小，也就是說速度越快而需要的動力卻越小，這樣的工況，不節(jié)省能源才是不可能的；三則前驅(qū)動船舶航行過程中能夠從船頭導流吸嘴、船頭膨脹腔、推力噴嘴、推力噴嘴噴射的水流周圍產(chǎn)生的許多紊流中捕捉水體中的膨脹力，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楹叫袆恿?，相比后?qū)動船舶只能從螺旋槳推動水流的反作用力那里獲取船舶航行的動力、同時要克服紊流帶來的阻力，毫無疑問，同樣噸位的船舶，前驅(qū)動比后驅(qū)動節(jié)省能源動力就是必然的了；四則同樣規(guī)格的螺旋槳、同樣轉(zhuǎn)速，前驅(qū)動船舶螺旋槳驅(qū)動的水流是噴射出來的，而后驅(qū)動船舶螺旋槳驅(qū)動的水流是簡單推動，在自然環(huán)境里流體噴射產(chǎn)生的反作用力大于被簡單推動產(chǎn)生的反作用力，顯然僅這一點前驅(qū)動船舶的效率就要高于后驅(qū)動船舶，加上前述三點，不難看出，前驅(qū)動船舶高效節(jié)能、實用性強。綜上所述，前驅(qū)動船舶具有顯著的節(jié)能效果，其節(jié)能率至少50％。

前驅(qū)動船舶與后驅(qū)動船舶的比較

一、動力機和指揮操作系統(tǒng)設(shè)置部位的差別

后驅(qū)動船舶的發(fā)動機和指揮操作系統(tǒng)一般都安裝在船的后半部。而前驅(qū)動船舶與此相反，它的發(fā)動機和指揮操作系統(tǒng)設(shè)置在船頭位置。

二、螺旋槳安裝部位的差別

后驅(qū)動船舶的螺旋槳安裝在船體外，是開放的，在水里摸得到它，出水可以看到它，它直接面對船外水體。而前驅(qū)動船舶與此相反，它被安置在船頭內(nèi)，是內(nèi)置的，水里摸不到、出水看不到，它直接面對的只是船頭腔內(nèi)的部分有效水體。

三、船舶獲取航行能量方式的差別

前驅(qū)動船舶獲取航行能量的方式與后驅(qū)動船舶獲取航行能量的方式是五級對一級。后驅(qū)動船舶獲取航行能量的方式只有唯一的一級，即螺旋槳轉(zhuǎn)動形成的反作用力推動，此外，因為螺旋槳開放存在于船體外的自然水體里，它旋轉(zhuǎn)的過程中周圍會產(chǎn)生許多紊流，紊流會給螺旋槳的旋轉(zhuǎn)帶來阻力，形成了推進能量自身消耗，結(jié)果降低了能源效率。而前驅(qū)動船舶獲取航行能量的方式是多級的，第一級方式在于船頭吸嘴，這里流動的水體的反作用力，形成了船舶的航行能量；第二級方式在于船頭膨脹腔內(nèi)的特殊空間，它有效地把腔內(nèi)空間紊流轉(zhuǎn)變成了船舶航行的推力；第三級方式在于推力噴嘴，它噴射出的水流的反作用力提供了船舶航行的主體推力；第四級方式在于推力噴嘴噴射的水流周圍產(chǎn)生的許多紊流，這些紊流會被船體的縮脖型配置俘獲，從而把它們轉(zhuǎn)變?yōu)榇硗屏?；第五級方式在于根?jù)“自然膨脹體的膨脹力運動定律”而配制成的船身，這種船身高效地利用了水這種膨脹體的自然膨脹力，使水膨脹體的自然膨脹力轉(zhuǎn)變成了船舶航行的推力。

四、航行速度的差別

同樣噸位、同樣動力配置的船舶，因為前驅(qū)動船舶可以在水膨脹體的自然膨脹力那里獲得五級航行推力，它的噴嘴和船身的特殊設(shè)計基本克服了航行過程的紊流阻力。而后驅(qū)動船舶只能從螺旋槳那里獲得單一的航行動力，且不能克服紊流形成的阻力，這樣，前驅(qū)動船舶航行過程的各個環(huán)節(jié)的速度都必然高于后驅(qū)動船舶。

五、加速性能的差別

同樣噸位、同樣動力配置的船舶，后驅(qū)動船舶螺旋槳的開動到船舶開始移動需要一個延時過程，以至于有些船舶靠岸和離岸需要很長時間；前驅(qū)動船舶具有瞬間提速的性能，也就是說它從0速加速到最快時速所用的時間遠遠小于后驅(qū)動船舶，實驗顯示：前驅(qū)動船舶一接觸動力開關(guān)，手動船動、基本沒有延時；而對后驅(qū)動船舶同樣的操作，船卻存在延時啟動。

六、轉(zhuǎn)向性能的差別

轉(zhuǎn)向是船舶的基本功能之一，船舶的航行安全與轉(zhuǎn)向性能的優(yōu)劣有直接的關(guān)系。后驅(qū)動船舶的轉(zhuǎn)向靠尾舵來完成，這種轉(zhuǎn)向方式，船舶轉(zhuǎn)彎時，不可避免地因其轉(zhuǎn)向力點距離航行過程中船的重心較遠，而產(chǎn)生離心力大、船身易傾斜、轉(zhuǎn)彎半徑大、費時費力的問題。而前驅(qū)動船舶的轉(zhuǎn)向主要是通過關(guān)閉和開啟兩側(cè)的推力噴嘴來實現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)向方式，因其轉(zhuǎn)向力點距離航行過程中船的重心較近，尾舵又只是起輔助作用，所以船的離心力小、船身不易傾斜、轉(zhuǎn)彎半徑小、省時省力。

七、能源消耗的比較

根據(jù)以上前驅(qū)動船舶與后驅(qū)動船舶的六處差別的比較，可以斷定，同樣噸位、同樣動力配置、同樣載荷的船舶，前驅(qū)動船舶的能源消耗比后驅(qū)動船舶的能源消耗至少降低一半。前驅(qū)動船舶的測試結(jié)果也證明了它是一種高效節(jié)能的、前所未有的新型船舶。

前驅(qū)動船舶的建造

前驅(qū)動船不存在技術(shù)難點和建造難度，設(shè)計只要堅持“自然膨脹體的膨脹力運動定律”，就能夠?qū)崿F(xiàn)多種多樣；建造只要精細，就能夠做到設(shè)計一個成一個，建造多少成多少，不需要評估和中試。

前驅(qū)動船舶附圖說明

〔圖1〕是前驅(qū)動船舶實驗船的整體照片。它主要包括1、船頭，2、吃水線以下船身，3、吃水線以上船身，4、推力噴嘴，5、底部導流葉，6、兩側(cè)導流葉，7、紊流能量采集配置。

〔圖2〕是前驅(qū)動船舶實驗船的船頭照片。它包括1、導流吸嘴，2、膨脹腔，3、導流鰓幫

〔圖3〕是前驅(qū)動船舶實驗船的吃水線以下船身照片。它包括1、螺旋槳，2、導流半球圓突，3、導流肩，4、船體的縮脖型配置，5、特殊的船身形體。

〔圖4〕是前驅(qū)動船舶實驗船的吃水線以上船身照片。