超高速超空泡雙體水翼船的製作方法
2023-06-13 19:22:26
超高速超空泡雙體水翼船的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種超高速超空泡雙體水翼船。(1)在雙體船的兩船體間安裝首、尾兩水翼，首水翼為可調式上升翼，尾水翼為由船的橫重心向首尾等距延伸的固定式主水翼，航行時，首水翼為船提供升力，尾水翼為主水翼，支撐船體於水面航行，這樣的水翼設計可使水翼船的排水量由當今的數百噸增至萬噸乃至萬噸以上。(2)水翼的升力面和雙體船的兩船體實現超空泡可使船底和水翼與水的粘性阻力降低90％以上。(3)將若干個進水管於中間合併，至後面為一個出水管的函道組合式螺旋槳的推進裝置，可起到前面進水口降低負壓，使螺旋槳不產生空泡現象，後面出水口成倍提高推進速度的作用。
【專利說明】超高速超空泡雙體水翼船
【技術領域】:
[0001](I)雙體船水翼的應用，使船舶在航行中的興波阻力，降低90%以上，雙體水翼船大面積水翼的應用，可使水翼船的排水量由數百噸增大至萬噸，隨著技術的不斷成熟，排水量還有繼續增大的空間。
[0002](2)雙體水翼船的水翼和船底實現超空泡，可使船艦的粘性阻力降低90%。
[0003](3)函道組合式螺旋槳推進裝置的應用，杜絕了空泡現象的產生，可使萬噸排水量的超空泡雙體水翼船航速提高至百節以上。
【背景技術】:
[0004]由船舶的阻力規律知道，船舶的阻力隨著航速的提高而迅猛的增加。粘性阻力約正比於速度的平方，而興波阻力約正比於速度的六次方。
[0005](I)雙體船安裝水翼:雙體船安裝水翼可有效降低雙體船的興波阻力，將雙體船的兩船體底面用兩水翼相連接，且船體底面和主水翼的升力面在同一平面，首水翼為可調式上升翼，尾水翼為由橫重心向首尾等距延伸的固定式主水翼，當船航行時，首水翼提供船首上升的力，使船首上升，船呈前高后低之勢，這時，與船底在同一平面的主水翼也呈前高后低之勢，為船體提供升力，使船體上升，當尾水翼升至水面時，首水翼調至較小的升力角，使首水翼保持一定的升能，尾水翼升至水面則自然恢復至接近水平狀態，支撐船體於水面航行，使船體基本露出水面，只有船體底面和水翼與水接觸，從而基本消除了興波阻力。與當今的水翼船相比，無翼柱，主水翼實現大型化，為水翼船的大型化提供支持。
[0006](2)船底和水翼實現超空泡:超空泡是將水下航行體與水用很薄的氣膜隔開大幅降低航行體航行阻力的一項技術，水下航行體實現超空泡，可有效降低百分之九十以上的航行阻力。當雙體水翼船升至水面高速航行時，即水翼和船體底面處於高速高壓狀態下，其粘性阻力會成倍增加，而水翼和船底實現超空泡是大幅降低水翼和船底的粘性阻力的有效手段，即用通氣裝置與水翼的升力面和兩船底面的前橫緣相連接，高速航行時，向水翼和兩船底面的前橫緣充氣，使水翼的升力面和兩船體的底面形成很薄的氣膜覆蓋，即水翼和兩船底實現超空泡，與普通船相比在興波阻力和粘性阻力皆降低90%的狀態下，燃料消耗率也將隨之大幅降低。
[0007](3)超高速推進:當今船艦的推進裝置主要有兩種，一是螺旋槳推進，二是噴水推進，螺旋槳推進最為普遍，其特點是工作時，螺旋槳的轉速越高，推力越大，缺點是在工作時，由於螺旋槳前面產生的負壓產生空泡現象，且轉速越高空泡現象越明顯，而空泡現象的出現，對推進效率產生極大的負面影響，螺旋槳的轉速越高，負壓越大，空泡現象越明顯，推進效率越低。因此當今航速較高的艦船有一部分採用噴水推進裝置，噴水推進由於其設計的特殊性，與螺旋槳推進相比，在一定的速度範圍內，噴水推進效率優於螺旋槳推進，不過，由於噴水推進為非直線性運動，當推進速度超過一定極限值時，推進效率會突然大幅下降，至使航速無法有效再提高，因此要獲得更高的推進速度和更好的推進效率，必須在新的理論基礎上對推進裝置重新設計。[0008]筆者採用螺旋槳前面零負壓的概念進行設計，避免在高速推進時產生空泡現象的推進裝置，從而大幅提高推進速度和推進效率，這裡從螺旋槳推進原理開始進行簡單的分析。
[0009]當螺旋槳工作時，螺旋槳推向後面的水的速度大於船的航行速度，致使螺旋槳前面產生負壓，螺旋槳的轉速越高，負壓越大，負壓是產生空泡現象降低推進效率的重要原因，因此要使螺旋槳前面不產生負壓，在理論上就必須螺旋槳前面進入螺旋槳的水的速度與船的航行速度基本相等，也就是螺旋槳前面基本處於零負壓狀態，而螺旋槳推向螺旋槳後面的水的速度必須成倍提高，使船的航行速度約等於螺旋槳前面進入螺旋槳水的速度，以此為依據，筆者設計了函道組合式螺旋槳的推進裝置，可達到這樣的效果。
[0010]假設某船在巡航時的螺旋槳推進裝置，每推進2米的水，船航行I米，則可採用二合一的函道組合式螺旋槳的推進裝置，即函道組合式螺旋槳的推進裝置的前面由兩個進水口，後面一個出水口(如圖)的螺旋槳組組成，這樣就形成前面兩個進水口各進入一米的水，後面一個出水口推出兩米的水，也就形成進入函道組合式螺旋槳的前面的進水口進入一米的水，後面一個出水口推出兩米的水，船航行一米，推進裝置的前面實現零負壓。
[0011]如果某船的螺旋槳每推進三米的水船航行一米，則可設計為三合一的推進裝置，以此類推，根據船的大小，巡航速度高低的需要，設計出二合一，三合一，四合一，六合一，九合一及更多的函道組合式的螺旋槳的推進裝置。
[0012]函道組合式螺旋槳的推進裝置應用廣泛，是高速船艦在當今技術條件下不可替代的高速高效推進裝置，對中低速船艦的使用，也會起到大幅度提高推進效率的作用。
[0013]超空泡雙體水翼船的設計，若以高速燃汽輪機作動力，以函道組合式螺旋槳推進裝置推進，排水量萬噸的艦船，可獲得超過百節以上的航速，理論上單位裡程的燃料消耗率降低90%，由於超空泡雙體水翼船具有寬大甲板的特殊性，若將其設計為航母，艦載機實現高速狀態下起降，攔阻裝置將變得簡單，而複雜的彈射裝置將可省去，且陸航機的上艦將成為可能。
【發明內容】
:
[0014](I)在雙體船的兩船體間安裝首、尾水翼。
[0015](2)水翼和船體底平面實現超空泡。
[0016](3) 二合一、三合一、四合一、六合一、九合一函道組合式螺旋槳推進裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0017]圖1:首水翼和尾水翼
[0018]圖2:二合一推進裝置
[0019]圖3:三合一推進裝置
[0020]圖4:四合一推進裝置
[0021]圖5:六合一推進裝置
[0022]圖6:九合一推進裝置
【具體實施方式】:[0023](I)在船首安裝首水翼為可調式上升翼，航行時，控制船體的升降，尾水翼為橫重心向首尾等距延伸的主水翼，與兩船體的底平面在同一平面且相連，為固定式主水翼。
[0024](2)用通氣裝置與水翼的升力面和船體底面的前橫緣相連，航行時，將水翼和船底面用很薄的氣膜與水隔開，水翼和船底實現超空泡。
[0025](3)將兩個進水管於中間合併，至後邊為一個出水口即為二合一的函道組合式螺旋槳推進裝置，三個進水管於中間合併，至後面為一個出水口即為三合一函道組合式螺旋槳推進裝置，以此類推還可設計為四合一、六合一、九合一及更多的推進裝置。
【權利要求】
1.在雙體船的兩船體間安裝首、尾兩水翼，首水翼為可調式上升翼，尾水翼為由船的橫重心向首尾等距延伸的固定式主水翼。
2.水翼的升力面和雙體船的兩船體底面實現超空泡。
3.函道組合式螺旋槳推進裝置。
【文檔編號】B63B1/24GK103661788SQ201210319158
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月3日 優先權日:2012年9月3日
【發明者】繆德貴 申請人:繆德貴