张　辉

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的哥发明家的猜想二《浅论船舶的设计缺陷》

张辉

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在地球的引力范围内，一些物质也会随温度的变化而“运动”。当物质受热即会澎涨，而冷却时则会收缩。物质的“运动”速度和范围，与其密度相关。遇稀则“运动”快，范围广。遇密则“运动”慢，“运动”范围也越小。在自然生态中，空气最为稀薄，它的物理变化也最为明显。其次就是水，空气和水的物理特性相近，它们的温度感觉灵敏，受热快，冷却也容易。在加热和冷却中都会生成“大范围”运动。在人类生活的环境中，由于太阳和地心热源的存在，它们会对空气和水持续的加热。由于引力的作用，物质遇热澎涨时，比重轻，便向上移动形成热流。而太阳照射地表位置的不断变化，使加热气体开始冷却收缩，比重增加，下行而形成寒流。由于流体的互补和连续性，使气体形成了规则的定向移动。也由于地球表面高低不平，太阳的幅射会产生气压梯度，致使空气移动，再由于地球自转会产生偏向流，加之地面的阻隔作用，从而使气体形成横向移动。虽然水的密度大于空气，但因加热产生的密度流，因风产生的吹风流，因海面倾斜产生的倾斜流，以及月球引力的潮汐流和流体的补偿流等，共同作用影响了水的移动。使海洋相对活跃，尤如空气，暖流寒流构建了全方位的海水流动。

综上所述，地球上“风”和“水流”的产生，其根本根源来自于“宇宙”。空气和水移动生成的力，是由宇宙中的热能转换而获得的。可以说∶是“上帝”（宇宙）造就了气流，也是“上帝”（宇宙）造就了水的流动。这看似偶然，实则必然。宇宙间每个物质的产生，每种行为的发生，实际上都是“上帝”（宇宙）精心设计的。无论是在浩瀚而博大的宇宙中，还是具体的星球里，物物、事事环环相扣，都有着某种联带关系。是一个循环成就着另一个循环。事物无论如何发展，最终总会达成平衡。凡存在的，都有着因果关系，你的存在、你的服务，就是他人的需要，都是一种延续，也正所谓是∶一物降一物。而整个宇宙，就是一个超级生态平衡圈。

即然“上帝”（宇宙）给了我们风（气流）和水流，那一定是有作为的。

我们人类的大脑虽错终复杂，但还远不及“上帝”（宇宙）灵魂的深奥。我们对自然的理解、对现象的认识，都有着许多的欠缺。还需要大量的探索以及获得更多的宇宙灵感。宇宙中存在的，都是连续的。就气流和水流而言，这就是“上帝”（宇宙）安排在地球上的循环载体，我们了解了多少？又如何运用的呢？气流在空气中可以载云、搬水，可以播撒、扩散生命。风能还能被人类进一步提炼、、、、、。水流在水中也有风的行为能力。在空中和水中，应怎样绿色的合理借用“风力”和“水力”？因为时间是繁衍、循环、进化堆积起来的，是后浪推动的前浪，为后面进化的生灵更胜一筹，“上帝”（宇宙）也都造就了生命活体即∶天上的鸟和水中的鱼它们作为标体样本，使后来者学有所鉴，并实现超越。

随着自然界的发展和变化，我们人类不仅可以站立行走、使用工具，还可以突破地球引力，登陆其它星球。这其间，也是经历了很长的进化发展过程。我们虽然可以创造生活，但也必须要遵循“顺其自然”。这是宇宙间平衡的存在原则。但人类的弱点是私欲和贪心。容易急功近利。

自从发现了能源可以作替代品后，大家就更加疯狂。一味的追求速度快、更快，一味的追求载重大、更大，己至过度的砍伐、过度的采矿、过度的钻油俞演俞烈，只用了短短百十年时间，就已经消耗了半个地球几亿年来的能源储备。如世界自然基金会（WWF）的报告所称∶人类目前正在以空前的速度消耗着大自然的资源，到2050年，人类即使有两个地球的自然资源也可能不够花。对能源的一味依赖，以及消费的泛滥，不仅抑制了可持性发展，而且耗能所排放的废弃物严重污染了环境。WWF的“生命地球指数”显示，人类的行为，己使地球上从鱼类到哺乳类的脊椎物种种群锐减了三分之一。环境的破坏，生物链的失调，都为日后即将承受的灾难和痛苦埋下了伏笔。就象儿时的我们做了错亊，会承受父母的体罚，人类所犯下的错误，终会遭到“上帝”（宇宙）的惩罚。

痛定思痛，如今，我们虽然己经有了能源替代品的“门牌号”一E=MCC，但我们还没有拿到“钥匙”，也只能另辟途径，回到产品的设计起点，“关机，重新启动”。比如，在应用气流和水流移动我们的生活时，也应该在活体的鸟和鱼身上获取灵感。细致地研究它们的构造组合，特别是它们与气流和水流的机缘巧合，它们都没有机械作功，而是运用生态的自然力量，悠哉驾驭着气体和液体。地球上，鸟和鱼己经生活了上亿年，它们飞南飞北，游东游西却从来没有吸取地球“血液”，也从来没有任何的污染，因此，才保证了后来人类的繁衍生长。

那么，我们人类在产品的设计制造上，是否具有灵性？是否能与生态、环境保持“互动”？。都有待我们更多的思考与探索。在运载工具上，我们特别注重速度和承载力，原生态运动的完整性和持续性就有不足。前面说到，“上帝”（宇宙）即然己设计了气流和水流，那一定是为下一环节而服务的，生命体和非生命体都可以运用它来作移动的。人类在实现了工业革命后，也不能以没有灵性的机械运动，完全替代生物运动。我们在设计运动产品时，完全可以在飞行体和浮游生物上获得灵感。鸟在空中的飞行，不是一直在作机械功，绝大多数的行程，是依靠了气流实现滑动的。并没有消耗自己的能量。而我们的飞机，基本上全程都在作功，时时刻刻在燃烧着携带的油料。如果换作是鸟，早就累死而掉下来了。在物理特性类同的水中，鱼的移动也类于此。本文就鱼的结构涉及船（艇）的设计缺陷。简单而论，从空中的鸟到水中的鱼，它们不仅有一定速度、一定的承载力，而且还可以非常灵活的作大规模团队的滚动移动。让人看的眼花潦乱。但我们却从未感觉到它们设定了区域或“空中管制”，也从未看到它们发生了“刮碰”和“追尾”。这不能简单的归结大脑的中枢系统，从结构上，也能看出端倪。

人类从远古时期的一叶小舟，到三千年前的造木船，再到现在的水上水下、高速度、大吨位超级大船的全方位发展，凝聚了一代又一代人的聪明才智。由于地球表面70%被水覆盖，走水路，也成为了越来越多人的选择。特别是，还可以以水为掩体，实现军事目的。如此而为，为不同需要，人们便大量制造船舶（艇），有深度，有宽度驶向了各个角落。船舶也因此而越来越密集，不仅耗用了更多能源，污染了更多水域，而且常有碰撞事故，直接导致了生命和财产的损失。人类造船，不仅没有象鱼那样“零排放”，也没有象鱼那样的自由灵活，这源于目前我们人类得到还没有“上帝”（宇宙）赋予的灵性。证明了人类在船舶（艇）设计制造上还存在一定的缺陷。

除了造船的材料还不具备生物特性外，在结构上，就存在了差异。如图∶

在图中，我们明显的看到，鱼有鳍，船（艇）没有鳍。鱼类在水中生存己超过亿年，无论是其为何种形态，却都有鳍。从进化的角度，就完全地肯定了鱼鳍存在的必要性。经研究，鱼鳍是鱼类生存移动不可缺少的重要器官。我们知道，鱼鳍的直接作用是∶平衡稳定、调整方向、刹车减速。而这恰是鱼在水中能游纫有余，且又动作灵活、躲闪快的必要条件。也是因为有了鱼鳍，鱼才没有发生“交通事故”。而人类，从老祖宗开始，在船舶（艇）的设计制造上，一直致立于怎样克服阻力、增加动能而提高船（艇）速，怎样扩大体积、增加运能而多载货。当船（艇）密集时，当船（艇）动能足、速度快产生巨大贯性，难以控制时，极易发生“交通事故”。我们的解决办法，是用位置确定双方、采用“导航”，当无法预知或一方未知时，“泰坦尼克号”就会撞冰山，“杜纳巴兹号”就会撞船，“岁月号”就会失稳……。触目惊心。一桩桩、一件件事故的发生，都表明了船舶的掌控能力不足，稳定性不好，灵活性差。无可奈何而为之的根源，就是设计家的指导思想忽略了安全因素，忽略了汲取生物运动的灵性，致船舶的结构设计不完善、存在着设计上的缺陷。

为能弥补船舶（艇）的设计不足，提升船舶（艇）的稳定性，并能灵活的掌控船（艇），特别是顺应宇宙规律，在生活中正确合理的利用自然资源，本人设计发明了“水帆”（中国专利号∶ZL201520471474.4）。希望能对日后造船（艇）的健康发展，起到抛砖引玉的作用。

水帆的设计（图1，图2）。

水帆包括转动支撑在船体1上的底盘2，底盘2的外圆周设有齿圈，与齿圈相啮合的设置有转动驱动齿3，转动驱动齿3位于固定设置在船体1内的转动电机4的工作端上，与底盘2相铰接的设置有与底盘2的横断面相配的帆体5，在帆体5的几何中心处还设置有通孔6，在通孔6内设置有单向阀，与帆体5相配的还设置有翻转驱动装置。

所述的翻转驱动装置为两个对称设置的伸缩缸7，伸缩缸7的底端与底盘2铰接，伸缩缸7的工作端与帆体5的内侧相铰接。

所述的翻转驱动装置包括位于船体1内的翻转电机，翻转电机的工作端上设置有翻转驱动齿8，与翻转驱动齿8相啮合的翻转被动齿9位于帆体5的底部，在帆体5和底盘2之间还设置有拉拽索10，在拉拽索10与底盘2的连接处还设置有通过扭簧控制的收索轴11。

本种结构形式的水帆，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它创造性地首次设计出利用海洋或湖泊中水流作为驱动源的结构，将自然界中不利于船舶航行的因素转化为有助于航行的因素；安装了本种水帆的船舶或潜艇，能够充分利用水流作为动力，辅助传统动力驱动船体航行，还可以完全依靠水流作为动力；它的出现，让利用水流驱动船舶航行成为可能，有效地利用了自然界中绿色无污染的自然能源。同时它的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式：

如图1、图2所示：它包括转动支撑在船体1上的底盘2，在底盘2的外圆周处设置有齿圈，与这个齿圈相啮合的设置有转动驱动齿3，而这个转动驱动齿3位于转动电机4的工作端上，所述转动电机固定设置在船体1内；与底盘2相铰接的设置有帆体5，并且帆体5的形状与底盘2的横断面相吻合，在帆体5的几何中心处开设有通孔6，在这个通孔6内设置有单向阀，与帆体5还相配的设置有翻转驱动装置，它能够驱动帆体5相对于底盘2做翻转动作；

所述的翻转驱动装置有两种形式，第一种形式的翻转驱动装置为两个对称设置的伸缩缸7，伸缩缸7的底端与底盘2相铰接，而伸缩缸7的工作端则与帆体5的内侧相铰接；

第二种形式的翻转驱动装置包括位于船体1内的翻转电机，这个翻转电机的工作端上设置有翻转驱动齿8，与翻转驱动齿8向啮合的设置有翻转被动齿9，翻转被动齿9则位于帆体5的底部，这样当翻转驱动齿8转动时，就能够通过翻转被动齿9带动帆体5转动，在帆体5和底盘2之间还设置有拉拽索11，在拉拽索11与底盘2的连接处设置有收索轴12，这个收索轴12通过扭簧控制。

上述实施例的水帆的工作过程如下：将本装置设置在船体底部的吃水线以下，或者设置在潜水艇的艇身外围，具体设置的数量、位置等参数可由使用者根据需要进行选择和设计；在不需要本装置工作时，帆体5并拢在底盘2上，船舶或潜艇可通过其他的驱动方式航行；需要利用水流提供动力航行时，通过翻转驱动装置控制帆体5翻转一定角度，让水流冲击在帆体5上，产生的推力便能够驱动船舶航行，通过转动电机4来改变底盘2的旋转角度，也就改变了帆体5在船体1上的角度，来更好的迎合水流，以获得更大的推动力；在水流冲击到帆体5上时，一部分水流会通过帆体5中心处的通孔6排出，这种结构设计能够保证帆体5受力均匀和船体1的顺利行进；而在通孔6处设置的单向阀的作用下，当帆体5处于闭合状态时，外界的水体无法通过通孔6进入本装置的内腔中，能够防止在船舶航行过程中因通孔6处的水流对船体造成的阻力的产生。

在实施例一中，需要帆体5打开时，两个伸缩缸7同步伸出，带动帆体5转动至一定角度后停止，通过帆体5承受水流产生的推力驱动船舶航行；需要回收帆体5时，伸缩缸7同步回收，带动帆体5重新并拢在底盘2上，不会为船舶的航行提供阻力。

在实施例二中，需要帆体5打开时，翻转电机工作，通过翻转驱动齿8带动翻转被动齿9转动，进而带动帆体5转动至一定角度后停止，在帆体5转动的过程中，缠绕在收索轴12上的拉拽索11被拉伸，拉拽索11能够始终为帆体5提供一个拉紧力，防止其在水流的作用下过度翻转；需要回收帆体5时，翻转电机带动翻转驱动齿8反向转动，进而带动帆体5并拢在底盘2上，不会为船舶的航行提供阻力；在帆体5回收的过程中，在扭簧的作用下，收索轴12会让拉拽索11重新缠绕在其上。

本种结构设计的水帆，实则是类鱼鳍结构，可谓“船鳍”。除了上述表明的可以借助不同方向水的流动能量来驱动船舶（艇）有方向的移动外，它还具有鱼鳍的其它功能，驱动电机4，将底盘2转动到同船（艇）水平相同的位置，打开帆体5，则起到稳定船（艇）的平衡鳍作用，以此类推，再度换角度，则可起到“刹车制动”效果。打开一侧，关闭另一侧，则可起到辅助转向的作用。水帆的应用，使船舶（艇）的无内燃力航行（零排放），安全掌控航行（灵活性）成为了现实。

我们人类的大脑，虽自认很聪明，但绝非达到了“上帝”（宇宙）灵魂。自然界中，还有许多的未知和不解。需要我们不断的探索和发现。“上帝”（宇宙）造人，也绝不会是让人类来破坏地球环境、消耗地球资源、破坏生物链的。一定会有“金钥匙”能开启生态循环的绿色之门。我们要用更多的灵感，科学利用自然资源，就一定会实现理想的生活。因此，我们思变，也应遵守生物法责，在生态环境里健康∶快乐、持续性的和谐共处。

张辉（1958-），男，辽宁大连人，大专，研究方向：自然科学。