具有尾後水翼的船舶的製作方法

2023-05-14 06:40:26

專利名稱：具有尾後水翼的船舶的製作方法
技術領域：
本發明涉及船舶，特別是具有水翼的船舶。
背景技術：
在船舶工程領域中，在船體上加設水翼的技術為各國普遍採用，目前，具有水翼的船舶，其上的水翼均是設置在船側或船底位置，其作用可分為兩種，一種是依靠水翼在流體中的升力支撐船體的一部分重量，從而使航行時的船體整體抬高，以改變船舶吃水，減小船舶航行時的阻力；另一種是依靠水翼在流體中的興波與船舶本身的興波形成有利幹擾，以減小波浪及船舶的航行阻力。
另一方面，隨著船舶航速的提高及高速船的廣泛應用，暴露出以下缺陷1、由於船艉部的航行下沉量(或稱艉下沉量)較大，導致船舶航行阻力較大，在淺水航道中此缺陷尤為突出；2、高速船航行時興波比較大，尤其是尾浪較大，影響其它過往船隻的航行，對小船容易造成傾翻事故；同時其尾浪對堤岸的強勁衝刷，也常常引起航道管理部門的幹預。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有尾後水翼的船舶，該船航行時，船艉部的航行下沉量小，興波小，能耗小。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是具有尾後水翼的船舶，它包括船體，船體尾後的船體水線所在的水平面下設有水翼，水翼為機翼型，水翼通過連接機構與船體連接。
上述方案中，水翼設置在船體水線所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設計吃水深度之間。
本發明的工作原理為船舶航行時，依靠水翼在流體中產生的升力抬高船舶的艉部，調節船舶的航行姿態，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達到節能的效果。
本發明船舶與現有的具有水翼的船舶的區別在於1、技術手段不同。現有的具有水翼的船舶，它的水翼均是設置在船體的兩側或船體的底部下方。而本發明船舶上的水翼是設置在船體尾後的船體水線所在的水平面下方。
2、發明的目的和技術效果不同。現有的具有水翼的船舶，是通過水翼在流體中的升力使航行時的船體整體抬高，以改變船舶吃水，減小船舶航行時的阻力；或，是通過水翼在流體中的興波與船舶本身的興波形成有利幹擾，以減小波浪及船舶的航行阻力。而本發明船舶是通過水翼在流體中產生的升力抬高船舶的艉部，調節船舶的航行姿態，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達到節能的效果。
與現有技術相比，本發明船舶具有以下優點1、由於船舶的艉部下沉量較小，船舶的航行姿態好，使船舶具有優良的低阻力性能；2、由於水翼的淺浸效應，不僅使其易於保持一個較佳的航行姿態，而且對改善船舶縱向運動穩定性也是有意義的；3、由於船艉部的航行下沉量較小，有利於船舶在淺水中航行；4、由於船艉部的航行下沉量較小，船舶航行時的興波小，尤其是尾浪較小。
5、水翼設置在船體水線所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設計吃水深度之間，設置深度淺，有利於船舶在淺水中航行。


圖1為本發明實施例1的結構示意2為本發明實施例1的俯視示意3為本發明實施例2的俯視示意4為船模(裸船)的尾沉降Δh/T-Fr曲線圖5為船模(裸船+艉後水翼)的尾沉降Δh/T-Fr曲線具體實施方式
如圖1、2所示，本發明具有尾後水翼的船舶實施例1，它為雙體船，它包括船體1，船體1尾後的船體水線4下設有水翼2，水翼2為機翼型，水翼2通過連接機構3與船體1連接。水翼2設置在船體水線4所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設計吃水深度之間。
如圖3所示，本發明具有尾後水翼的船舶實施例2，它為單體船，其側視圖同圖1，它的船體1尾後的船體水線4所在的水平面下設有水翼2。
下面通過對比試驗，對本發明船舶的技術效果進行詳細說明試驗船型為雙體船，設計並選定船型的主尺度及係數如下設計水線長30m，兩柱間長30m，片體設計水線寬2.85m，設計吃水1.2m，型排水體積100.912m3，方形係數Cb 0.492，舯剖面係數Cm 0.707，稜形係數Cp 0.695，水線面係數Cw 0.741，浮心縱向位置LCB-10.10％Lbp，間距比k/b 2.6，設計航速32kn。
主機參數主機臺數2臺，主機持久功率1343kw，主機轉速1900rpm，齒輪箱減速比i 2.759。
船模(裸船)阻力試驗(k/b＝2.6)數據計算結果如表1船模(裸船+艉後水翼)阻力試驗(k/b＝2.6)數據計算結果如表2從表1和表2計算結果對比，船模(裸船+艉後水翼)在Fr＝0.3-0.48時有效馬力減小值最多可達18％。從圖5、圖6可知船模(裸船)和船模(裸船+艉後水翼)尾沉降Δh/T-Fr對比曲線可知，由於尾後水翼2的附加升力作用，顯著抑制了艉下沉。
表1阻力試驗數據計算結果(NO.1 WUTCATO21船模裸體阻力試驗k/b＝2.6)Dm＝30.0(Kg) Lm＝2(m)Sm＝.917355(m^2)t＝9℃ ρm＝101.94 νm＝1.34463E-06λ＝15 ΔCf＝0.0004Ds＝100.9125(t)Ls＝30(m) Ss＝206.4049(m^2)t＝15℃ρs＝101.87 νs＝1.13902E-06序號 Vm(m/s)Rtm(Kg) Ctm*10^3Cfm*10^3Crm*10^3 Fr(1)1.33 0.632 7.687 4.066 3.622 0.299(2)1.59 0.946 7.963 3.919 4.044 0.360(3)1.86 1.528 9.466 3.802 5.664 0.419(4)2.12 2.001 9.495 3.705 5.790 0.479(5)2.39 2.210 8.275 3.621 4.653 0.540(6)2.66 2.369 7.171 3.549 3.622 0.600(7)2.92 2.551 6.386 3.486 2.899 0.660(8)3.19 2.815 5.931 3.431 2.500 0.719(9)3.46 3.123 5.592 3.379 2.213 0.780(10) 3.72 3.444 5.328 3.334 1.994 0.839(11) 3.98 3.782 5.096 3.292 1.804 0.899(12) 4.25 4.170 4.942 3.254 1.688 0.959(13) 4.52 4.600 4.820 3.218 1.601 1.020(14) 4.78 5.025 4.708 3.186 1.521 1.079(15) 5.05 5.558 4.665 3.155 1.510 1.140序號 Vs(km/h) Rts(KN) Cts×10^3 Cfs×10^3 Crs×10^3EHP(Kw)(1)18.49 16.366 6.017 1.995 3.62284.05(2)22.22 25.111 6.388 1.944 4.044155.02(3)25.91 42.551 7.967 1.903 5.664306.20(4)29.60 56.191 8.059 1.868 5.790462.02(5)33.32 60.899 6.892 1.838 4.653563.71(6)37.06 63.769 5.835 1.812 3.622656.47(7)40.75 67.259 5.089 1.789 2.899761.42(8)44.42 73.321 4.669 1.769 2.500904.73(9)48.19 80.605 4.362 1.750 2.2131078.9(10) 51.84 88.254 4.127 1.733 1.9941270.8(11) 55.55 96.270 3.921 1.717 1.8041485.4(12) 59.23 105.818 3.790 1.703 1.6681741.0(13) 62.99 116.533 3.690 1.689 1.6012039.1(14) 66.62 127.075 3.598 1.677 1.5212351.5(15) 70.38 140.914 3.575 1.665 1.5102755.0
表2阻力試驗數據計算結果(NO.2 WUTCATO21船模+艉後水翼阻力試驗k/b＝2.6)Dm＝30.0(Kg) Lm＝2(m)Sm＝.99775(m^2)t＝9℃ ρm＝101.94 νm＝1.34463E-06λ＝15 ΔCf＝0.0004Ds＝100.9125(t)Ls＝30(m) Ss＝224.4937(m^2)t＝15℃ρs＝101.87 νs＝1.13902E-06序號 Vm(m/s)Rtm(Kg) Ctm*10^3Cfm*10^3Crm*10^3Fr(1)1.33 0.642 7.169 4.065 3.104 0.300(2)1.59 0.877 6.796 3.919 2.877 0.360(3)1.86 1.306 7.431 3.802 3.629 0.420(4)2.13 1.866 8.118 3.704 4.414 0.480(5)2.39 2.204 7.581 3.621 3.960 0.540(6)2.66 2.455 6.843 3.550 3.294 0.600(7)2.92 2.707 6.234 3.486 2.748 0.660(8)3.19 2.957 5.714 3.430 2.284 0.720(9)3.46 3.327 5.477 3.379 2.098 0.780(10) 3.72 3.720 5.294 3.334 1.960 0.839(11) 3.99 4.174 5.168 3.292 1.876 0.900(12) 4.25 4.585 4.996 3.254 1.742 0.959(13) 4.52 5.060 4.877 3.219 1.658 1.020(14) 4.78 5.626 4.836 3.186 1.650 1.080(15) 5.05 6.238 4.814 3.155 1.658 1.140序號 Vs(km/h) Rts(KN) Cts×10^3 Cfs×10^3 Crs×10^3 EHP(Kw)(1)18.50 16.293 5.499 1.995 3.104 83.73(2)22.21 22.293 5.221 1.944 2.877 137.54(3)25.92 34.496 5.932 1.903 3.629 248.37(4)29.64 50.821 6.682 1.868 4.414 418.45(5)33.34 59.621 6.198 1.838 3.960 552.10(6)37.03 65.354 5.506 1.812 3.294 672.28(7)40.74 70.929 4.937 1.789 2.748 802.69(8)44.48 76.237 4.452 1.768 2.284 941.89(9)48.19 85.364 4.248 1.750 2.098 1142.6(10) 51.83 95.147 4.093 1.733 1.960 1369.7(11) 55.56 106.697 3.993 1.717 1.876 1646.8(12) 59.23 116.731 3.844 1.703 1.742 1920.5(13) 62.98 128.642 3.747 1.689 1.658 2250.5(14) 66.69 143.451 3.727 1.677 1.650 2657.4(15) 70.38 159.646 3.723 1.665 1.658 3121.權利要求
1.具有尾後水翼的船舶，它包括船體(1)，其特徵在於船體(1)尾後的船體水線(4)所在的水平面下設有水翼(2)，水翼(2)為機翼型，水翼(2)通過連接機構(3)與船體(1)連接。
2.如權利要求1所述的船舶，其特徵在於水翼(2)設置在船體水線(4)所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設計吃水深度之間。
全文摘要
本發明涉及具有尾後水翼的船舶，它包括船體(1)，船體(1)尾後的船體水線(4)所在的水平面下設有水翼(2)，水翼(2)為機翼型，水翼(2)通過連接機構(3)與船體(1)連接。本發明的工作原理為船舶航行時，依靠水翼在流體中產生的升力抬高船舶的艉部，調節船舶的航行姿態，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達到節能的效果。本發明船舶具有以下優點1.船舶的航行姿態好，使船舶具有優良的低阻力性能；2.由於水翼的淺浸效應，不僅使其易於保持一個較佳的航行姿態，而且對改善船舶縱向運動穩定性也是有意義的；3.有利於船舶在淺水中航行；4.船舶航行時的興波小，尤其是尾浪較小。
文檔編號B63B1/24GK1636824SQ200410061388
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月20日 優先權日2004年12月20日
發明者張大有 申請人:武漢理工大學