◉ 简介和目标:
该系统的最初构想诞生于2004年,当时我去迪拜参加一个艺术展。当时,我买了一个电动汽车模型(玩具),它配备了非常复杂的悬挂系统。该车的悬挂辅助装置在水平和垂直方向上都能实现180度的旋转,其流畅的浮动运动令我惊叹不已,这种复杂而独特的工程设计竟然出现在玩具尺寸的模型上。玩具完美的悬挂性能让我萌生了在水波上使用类似系统的想法。十年后,我完成了这一理论设计 并在2014年由美国好莱坞Da Yamms娱乐公司赞助的第五部科幻电影《411号 . 任务》中进行了演示。多年后,我意识到我在这部电影中创作的防震船当时有可能被授予现实世界的发明专利,因此,我特意撰写本文,重新解释我之前对该系统的设计(未进行任何修改)。
在海上交通中,船舶越小,由于波浪的起伏,其振动就越大。这是因为根据物理定律,如果两个物体的表面积越小,它们之间的动能影响就越大;如果两个物体的表面积不同,那么它们之间的运动影响就会成反比,并且与它们的尺寸和质量成正比。同时,这个问题也与物体的密度直接相关,因为如果物体的密度小于水的密度,震动的强度就会增大;如果物体的密度与水相同,则物体会浸没在水中,受波浪运动的影响较小。例如,如果海面上一个小波浪的外表面面积为1平方米,位于波浪上的物体的表面积与波浪相同,且密度小于水的质量,在其他条件相同的情况下,波浪的冲击对物体的影响将是完全的。这意味着当波浪上升或下降时,物体也会跟随波浪。
例如,如果波浪的外表面为 1 平方米,而物体的表面积为 10 平方米,且密度低于水的质量,那么由于物体表面和波浪表面之间缺乏物理重叠,因此只有部分物体表面会受到波浪动量的影响。如果物体的表面积达到 100 平方米,且密度与水相同,那么该物体对波浪的影响几乎微乎其微,这也是为什么船舶和油轮在面对中小波浪时保持静止的原因。波浪有多种形式,其强度和高度取决于各种因素,例如风速、水床深度、海底岩浆核心的水温变化或海床的突然运动。在每一种情况下,波浪都是由不同的物理振荡产生的,从而导致具有不同幅度和周期的轻微到剧烈的摇晃。
显然,船舶长时间反复上下波动绝对不是什么愉快的体验。对于那些不习惯长时间漂浮在水中的人来说,这些波浪波动会引起恶心、头痛以及脊椎和颈部疼痛等问题。由于我居住在沿海城市,并且经常使用海上交通,这些挑战促使我在那些年萌生了为船舶和海上巴士使用悬挂系统的想法。
◉ 发明技术说明:
正如计算机模拟(本文末尾的视频)所示,我使用了12个混合液压千斤顶来支撑和悬挂一艘海上巴士的船体。使用这些千斤顶,当船或海上巴士的甲板受到波浪冲击时,其甲板可以固
为了防止船舱主体对波浪表面产生反作用,每个千斤顶的高度约为1米30厘米,因为这个高度有助于每个千斤顶的机械和液压臂灵活地在水平和垂直轴上进行90度操作。所有3个机械臂的底座都安装在一个保持拉索上,以便利用4个保持拉索上的12个液压机械臂将船舱放置在安全位置。
握把的材料成分由压缩聚乙烯制成,这样可以通过四壁结构在每个盘内压缩空气。这种材料具有以下特性:细密、致密、轻盈的蜂窝结构 - 旋转成型 - 对咸海水中钠阳离子的破坏性具有很强的抵抗力 - 以及抵抗强烈太阳辐射对握把结构和形状的破坏。这种较低的密度(与海水相比)与内部压缩空气的结合产生了抗下沉和抗倾覆性能(没有水渗透握把的风险)。每个握把的最大纵向和横向尺寸都设计成彼此之间没有交叉或碰撞,因为这可以防止握把相互碰撞,在握把和波浪表面之间提供最大的接触表面积,并最大限度地减少对小波浪波动的反应。
根据本文附图,每个液压双向千斤顶(悬挂系统)由5个主要部件组成,它们通过轴承和齿轮相互连接。这些部件包括千斤顶连接座到客舱底部、母机械臂杠杆、子机械臂杠杆、千斤顶端部连接座到水中浮拉面、以及油气进出活塞。在这种千斤顶中,需要海浪的力量来缩回和打开活塞。换句话说,随着海浪的上升,连接到活塞的机械臂杠杆闭合,而随着海浪的下降,这些杠杆沿着活塞的线性路径打开。母机械臂和子机械臂开合的功能曲线使得千斤顶杠杆以与海浪振荡成90度角的方式操作。
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每个船体上依次布置三个液压千斤顶,旨在分散波浪振动对船体表面的压力,防止船体倾覆或偏转。在遇到较宽的海浪时,如果船体之间的横向和纵向距离较大,波浪振动对千斤顶座臂施加的压力会减小;如果船体之间的距离较小,船体会更好地跟随波浪宽度,乘客舱的上下振动也会增大。因此,为每个船体设计合适的距离和尺寸对于悬架系统的正常运行至关重要。
使用液压千斤顶悬挂系统的优势之一是,它打破了船舶或海上巴士建造中刻板而常见的设计。将客舱置于液压千斤顶悬挂杆的基座上,消除了客舱设计对气动结构的限制和依赖。换句话说,通过将客舱与船体分离,我们可以在客舱设计中实现更大的创新和创造力。
与其他发明一样,这项发明也具有进一步开发和优化的潜力,通过将其商业化,我们可以实现与众不同、安全舒适的海上交通体验。
◉ 本视频动画创作者:Ali Pourahmad
◉ 本视频的音乐作曲家:Ali Pourahmad
◉ 叙述者:阿里·普拉哈迈德
◉ 语言:英语
◉ 字幕:无