一種複合三體衝翼船的製作方法

2023-06-02 00:19:01 1

專利名稱：一種複合三體衝翼船的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高速衝翼船，特指一種集衝翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船船型於一體的複合三體衝翼船，用於水上交通運輸、水面監測(包括目標監測和風浪流等環境監測)、緝私、偵查、科研等方面。
背景技術：
三體船是當今造船界研究的優良高速船型之一，主要由三個船體組成，其中間為主船體，兩側並肩各有一個大小相同的輔助船體，其主要特點是中高速阻力性能優於單體船和雙體船，穩定性好，高速航行時興波阻力小。但三體船的溼面積較單體船大，因此其摩擦阻力較大，影響航速的提升，同時在較高海況航行時往往容易出現埋首現象，影響正常航行。小水線面船將大部分排水體積移至遠離水線面的深處以減小船的水線面積，減小船受到的波浪擾動力矩，其主要特點是高速航行時阻力性能較好，推進效率高，耐波性能好，但是由於其溼表面積增大，摩擦阻力較大，高速航行時縱向穩定性不佳。水翼艇是依靠安裝在艇底的水翼所產生的水動力升力支承艇體重量的一種高速艇型，其優點在於航速較高，高速快速性優於滑行艇。水翼艇的缺點在於穩定性較差，且在正常航行時，艇的重量完全依靠較小的水翼及其支柱支承，為了降低阻力，水翼和支柱通常都採用了輕型結構，強度有限，不能支撐很大的重量，所以常見水翼船的規模一般都比較小。衝翼艇是利用安裝在船體上的機翼在貼近水面飛行時，利用表面效應產生的更大升力使船體脫離支承表面貼近水面飛行，具有優越的超高速性能和良好的機動性。但衝翼艇有著載重量較小，波浪中起降難，加速階段需要巨大的動力支持，發動機容易被腐蝕，不利於避碰等種種問題。申請日為2004年7月6日，授權公告號為CN2741864Y公開了一種「前置可調V型割劃式水面自穩水翼翼滑艇」，提出了一種在滑行艇的基礎上加裝水翼的前置可調V型割劃式水面自穩水翼翼滑艇，一定程度上改善了滑行艇的航行性能，但是這種翼滑艇在波浪中穩定性不高，而且載重量較小，上層建築面積較小。申請日為1998年10月4日，公開號為CN1250009A公開了一種「大型雙體衝翼艇 (地效運輸機)」，將衝翼艇和雙體船結合，減小了雙體阻力，提高了雙體穩定性，還增大了由艇翼空氣效應所產生的升力，增大了艇體的載重和艇速。但是未能解決發動機容易被腐蝕的問題，同時由於航速偏高而飛行高度偏低，避碰問題依然存在。

發明內容
本發明的目的是提供一種兼顧衝翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船優良性能於一體，克服各自缺點的複合三體衝翼船，其發動機不易被腐蝕，支撐重量大，穩定性好，具有更大航速範圍，避碰性能良好，綜合航行性能最佳。
本發明採用的技術方案是包括上層建築、水下中體，艉部水翼和推進器，上層建築下部連接水下中體，水下中體的前部左右對稱地設有艏部複合割劃自穩式水翼，水下中體的後上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側體，在水下中體和兩個側體之間左右對稱地設置艉部水翼，艏部和艉部的兩個推進器分別設在水下中體的前部中間和後部中間，在水下中體的艉部中點處設有平衡舵且衡舵位於艉部推進器後部。水下中體由上部的中體支柱和下部的下部潛體組成，中體支柱上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，中體支柱下部分是方形，下部潛體的垂直剖面是圓形或者橢圓形；艏部複合割劃自穩式水翼左右對稱地接於中體支柱上下部分的過渡處和下部潛體之間，且艏部複合割劃自穩式水翼斜向下延伸。本發明的有益效果是
1、本發明的船身設計成三體式，大幅增加了上層建築面積，增加了載重量和穩性。2、當航速達到一定速度時，船體艏部的複合割劃自穩式水翼割划水面使重力和升力達到並保持平衡，因而具有良好的自穩性能。3、流線型的上層建築由於空氣動力學效應使船體產生升力。由水翼和機翼狀的上表面分別提供的升力極大程度的支承了船體重量，大大減小了本發明的水阻力；同時，上表面光滑的型線可以大大減小該船的空氣阻力，隨著船速的增加，船的總阻力也進一步減少。4、本發明採用船用推進裝置，高速航行時船體不完全離開水面，而是與水面有一定的傾角並始終與水面保持接觸，一方面避免了採用空氣螺旋槳發動機易被腐蝕的現象， 另解決了埋首的問題。


圖1為本發明的結構側視圖2為圖1中B向旋轉視圖，其艏部安裝梯形複合割劃自穩式水翼，艉部安裝梯形水
翼；
圖3為圖1中的C向旋轉視圖； 圖4為圖2中艉部水翼5為V形時的放大示意圖； 圖5為圖2中艉部水翼5為梯形時的放大示意圖； 圖6為圖2中艏部複合割劃自穩式水翼6為V型時的放大示意圖； 圖7為圖2中艏部複合割劃自穩式水翼6為梯型時的放大示意圖； 圖8是圖1中水翼在A-A向剖面為弓形的示意圖； 圖9是圖1中水翼在A-A向剖面為月牙形的示意圖； 圖10為圖1中艉部推進器及平衡舵9的局部放大視圖； 圖11為圖10中的D向視圖中1.上層建築；2.水下中體；3、4.兩個側體；5.艉部水翼；6.艏部複合割劃自穩式水翼；7、8.兩個推進器；9.平衡舵；201.中體支柱；202.下部潛體；901,902.舵託；903. 舵杆。
具體實施例方式如圖1-3所示，以中體潛體202的垂直剖面為圓形且安裝雙推進器為例闡述本發明本發明包括機翼狀的上層建築1、水下中體2、兩個側體3、4、艉部水翼5、艏部複合割劃自穩式水翼6、兩個推進器7、8和帶舵託的雙支承平衡舵9。上層建築1，水下中體2，兩個側體3、4屬於船體部分，上層建築1下部連接水下中體2。艏部複合割劃自穩式水翼6左右對稱地安裝在水下中體2的前部，兩個側體3、4左右對稱地固定連接在水下中體2的後上部，側體3或4的水平剖面均為一窄長的單翼型，兩個側體3、4組成對稱的翼型，提高了橫穩性。艉部水翼5左右對稱地連接在水下中體2和兩個側體3、4之間，兩個推進器7、8分別安裝在水下中體2上的前部中間和後部中間。在水下中體2的艉部中點處安裝帶舵託的雙支承平衡舵9。如圖2所示，水下中體2由上部的中體支柱201和下部的下部潛體202組成，中體支柱201上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，即在船體寬度方向上看是左右對稱的翼型，中體支柱201下部分是方形。該中體支柱201上部分的左右對稱的翼型上連接並支撐上層建築1。下部潛體202的垂直剖面是圓形或者橢圓形，即在船體寬度方向上看是圓形或者橢圓形，下部潛體202在船體水平長度上分為進流段、平行中體和去流段。推進器安裝在水下中體2的下部潛體202上，推進器的形式可以是普通螺旋槳，也可以是導管螺旋槳、可調螺距螺旋槳等特種推進器。當水下中體2的下部潛體202的垂直剖面是圓形時，在水下中體2後端安裝一個推進器8或者前、後兩部分別安裝一個推進器7、 8，艏艉兩個推進器可同時提供推力，增加船的航速，並且使用艏部推進器可以加快艏部水流速度，減小艏部壓力，從而減小了粘壓阻力，進一步增加了航速；當水下中體2的下部潛體202的垂直剖面是橢圓形時，在水下中體2後部左右對稱地安裝兩推進器7、8，艉部對稱的裝兩個推進器可同時提供推力，增加船的航速，並且可以相互抵消推進器對船造成的扭轉力矩，使直線航行更加穩定。如圖3所示，上層建築1的外體為光滑的流線型，在船體寬度方向上是左右對稱的機翼狀，上層建築1的這種結構可使其在航行過程中提供升力，減小空氣阻力。如圖4-5所示，艉部水翼5是左右對稱的梯形或者V形水翼，安裝在艉部，為航行過程提供升力。艉部水翼5在圖1中A-A向水平剖面為弓形或者月牙形，如圖8-9所示， 弓形剖面的水翼翼背吸力分布較為平坦，空泡性能較好，加工製造較為簡便，但是升阻比較低，同等長度的水翼提供的升力較小。而月牙形剖面的水翼翼背吸力分布峰值較高，空泡性能較不穩定，但是升阻比較高，同等長度的產生的升力較大。如圖6-7所示，艏部複合割劃自穩式水翼6安裝在艏部，是左右對稱的梯形或者V 形水翼，艏部複合割劃自穩式水翼6在圖1中A-A向水平剖面為弓形或者月牙形。艏部複合割劃自穩式水翼6左右對稱地連接於中體支柱201上下部分的過渡部分和下部潛體202之間，中體支柱201上部的水翼型並與梯形或者V形艏部複合割劃自穩式水翼6連接，並且使艏部複合割劃自穩式水翼6斜向下延伸，使之在航行過程中始終割划水面產生升力，這樣， 前後水翼提供的升力平衡使船身能隨著船速的提昇平穩的抬高。如圖10-11所示，水下中體2上部的中體支柱201的中點處垂直連接舵杆903上端，舵杆903下端垂直連接平衡舵9，且平衡舵9位於艉部推進器後部，平衡舵9的左右分別連接對稱的舵託901、902，舵託901、902水平放置作雙支承，舵託901、902和舵杆903之間採用軸承連接，舵杆903與艉部推進器8的中心對齊，舵託901、902的垂直剖面為機翼狀， 提供部分升力。
本發明在推進器7、8推力較小且航速較低的時候處於排水航行狀態，吃水線在圖 1中所示靜浮吃水線位置，此時浮力佔支撐船體重量的絕大部分，而浮力大部分由水下中體 2產生，由艉部水翼5和艏部複合割劃自穩式水翼6割划水面產生升力，機翼狀的上層建築 1由於地面效應使升力增加，阻力減小。隨著推進器7、8推力的增大，船速的增加，艉部水翼5和艏部複合割劃自穩式水翼6產生的升力逐漸增加，船體逐漸抬升，吃水減小，地面效應產生的升力進一步增加，阻力減小，船速進一步增加。航向的改變由雙支承平衡舵9產生舵力矩從而誘導船體產生迴轉力矩來實現。當推進器7、8的推力達到一定值，航速達到設計航速後，船身吃水減小到圖1中所示航行吃水線位置，升力、浮力和重力達到平衡，推力和阻力也達到平衡，以極高的速度在水面滑行。
權利要求
1.一種複合三體衝翼船，包括上層建築(1)、水下中體(2)，艉部水翼(5)和推進器，上層建築(1)下部連接水下中體(2)，其特徵是水下中體(2)的前部左右對稱地設有艏部複合割劃自穩式水翼(6)，水下中體(2)的後上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側體(3、 4)，在水下中體(2 )和兩個側體(3、4)之間左右對稱地設置艉部水翼(5 )，艏部和艉部的兩個推進器分別設在水下中體(2)的前部中間和後部中間，在水下中體(2)的艉部中點處設有平衡舵(9)且衡舵(9)位於艉部推進器後部。
2.根據權利要求1所述的一種複合三體衝翼船，其特徵是水下中體(2)由上部的中體支柱(201)和下部的下部潛體(202)組成，中體支柱(201)上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，中體支柱(201)下部分是方形，下部潛體(202)的垂直剖面是圓形或者橢圓形；艏部複合割劃自穩式水翼(6)左右對稱地接於中體支柱(201)上下部分的過渡處和下部潛體 (202)之間，且艏部複合割劃自穩式水翼(6)斜向下延伸。
3.根據權利要求2所述的一種複合三體衝翼船，其特徵是推進器設在下部潛體(202) 上，當下部潛體(202)的垂直剖面是圓形，在水下中體(2)後部設有一個推進器(8)或前後兩部分別設有一個推進器，當下部潛體(202)的垂直剖面是橢圓形，在水下中體(2)後部左右對稱地設置兩推進器。
4.根據權利要求2所述的一種複合三體衝翼船，其特徵是中體支柱(201)的中點處垂直連接舵杆(903 )上端，舵杆(903 )下端垂直連接平衡舵(9 )，平衡舵(9 )的左右分別連接水平放置的對稱的兩個舵託(901、902)，舵杆(903)與艉部推進器(8)的中心對齊，兩個舵託 (901,902)的垂直剖面均為機翼狀。
5.根據權利要求1所述的一種複合三體衝翼船，其特徵是艏部複合割劃自穩式水翼 (6)和艉部水翼(5)均是左右對稱的梯形或者V形水翼，水平剖面均是弓形或月牙形。
全文摘要
本發明公開一種集衝翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船船型於一體的複合三體衝翼船，水下中體的前部左右對稱地設有艏部複合割劃自穩式水翼、後上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側體，在水下中體和兩個側體之間左右對稱地設置艉部水翼，在水下中體的艉部中點處設有平衡舵且衡舵位於艉部推進器後部；水下中體由上部的中體支柱和下部的下部潛體組成，艏部複合割劃自穩式水翼左右對稱地接於中體支柱上下部分的過渡處和下部潛體之間且艏部複合割劃自穩式水翼斜向下延伸；船體艏部的複合割劃自穩式水翼割划水面使重力和升力達到並保持平衡，具有良好的自穩性能，由水翼和機翼狀的上表面分別提供的升力極大程度的支承了船體重量。
文檔編號B63B1/26GK102407918SQ20111030678
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者崔健, 文逸彥, 李慧蕾, 楊松林, 陳鵬, 馬天宇 申請人:江蘇科技大學