CN101249873A - 带滑行艇功能的水翼船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带滑行艇功能的水翼船，包括主船体、推进装置和艉舵，所述主船体的底部设有深浸式水翼和可作升降调节的活动滑水翼，深浸式水翼设置于主船体重心的后方，活动滑水翼设置于主船体的首部，深浸式水翼至主船体的距离大于活动滑水翼至主船体的距离。该带滑行艇功能的水翼船具有航行速度快、动稳性好、安全性高、可节省能源、生产成本低的优点。

Description

带滑行艇功能的水翼船

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，尤其涉及带滑行艇功能的水翼船。

背景技术

现有船舶中，以滑行艇和水翼船与本发明相类似。

滑行艇制造成本较低，它在高速行驶时，船头上扬，尾部约三分之一浸在水中，依靠船底与水面间的相对冲力将船托起，由于船底与水面的接触面小，减少了水与船体的摩擦阻力，所以能够达到较高航速。其缺陷有：1、滑行艇船速越高，其船头越高，驾驶员也越危险。2、兴波阻力大，产生很大的波浪对航道有影响。3、船长、船宽和吃水等有限制，只能做小艇不能做大船。4、本身惧怕风浪，在大浪中可能会翻船。5、油耗很高。

水翼船可以分为浅浸式水翼船、割划式水翼船和深浸式水翼船，其中以带有自动平衡控制系统的深浸式水翼船的性能最优，它一般是在船体底部的首尾两端分别设置一深浸入水中的水翼，利用水翼与深水的相对冲力将整个水翼以上的船体部分托出水面，该船型行驶时所受的摩擦阻力和兴波阻力都非常小，所以航速很快，油耗也较低。其缺陷有：1、一旦深浸入水中的水翼发生意外，如在水翼上挂上水草、渔网等杂物时，易造成水翼失效，不能提供足够的升力，使船体落下与水面接触，船体所受摩擦阻力和兴波阻力突然增大，使船体急剧失速，其加速度比汽车急刹更大，相当危险。2、水翼始终保持在水中，与水的接触面积不变，在船速稳定的情况下只有通过改变其迎角来改变水翼所提供的升力，在船的行驶过程中水翼所承受的载何是不断变化的，为了保持船在行驶中的平稳性，现有深浸式水翼船通过自动平衡控制系统即时调整水翼的迎角，改变水翼所提供的升力，以此来维持船的平稳，该自动平衡控制系统与飞机上用的平衡系统类似，由美国波音公司研发，因此该船型的造价昂贵，一般只用于军事。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种航行速度快、动稳性好、安全性高、可节省能源、生产成本低的带滑行艇功能的水翼船。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种带滑行艇功能的水翼船，包括主船体、推进装置和艉舵，所述主船体的底部设有深浸式水翼和可作升降调节的活动滑水翼，深浸式水翼设置于主船体重心的后方，活动滑水翼设置于主船体的首部，深浸式水翼至主船体的距离大于活动滑水翼至主船体的距离。

所述主船体底部的首端设有一对前固定滑水翼，两前固定滑水翼分别位于活动滑水翼的两侧，主船体底部的尾端设有一对后固定滑水翼。

所述主船体首端设有一对球鼻艏，两球鼻艏分别位于活动滑水翼的两侧，所述前固定滑水翼设于球鼻艏的下底面。

所述主船体的侧面装设有平衡舵。

所述主船体上设有全封闭式上盖。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、在本船航行时，深浸式水翼伸入水面以下，活动滑水翼保持部分与水面接触，随着航速逐步提升，深浸式水翼和活动滑水翼为主船体提供的升力逐渐增大，主船体大约80％的重量由深浸式水翼支撑，为了减少船的湿水面积，此时控制活动滑水翼相对主船体逐渐向下伸出，可实现整个主船体的逐渐上升，直至主船体完全脱离水面，此时主船体不产生兴波阻力和摩擦阻力，主船体由活动滑水翼和深浸式水翼支撑，其航速可达到现有水翼船的水平，并且能源消耗量很少；活动滑水翼为主船体提供升力的大小和它与水面接触面积的大小有关，可将其设计为具有足够大的面积，在正常行驶状态下活动滑水翼只有少部分接触水面，当船的压力偶然增大时，活动滑水翼接触水面的面积也就随之增大，为主船体提供的升力也增大，当船的压力偶然减小时，活动滑水翼接触水面的面积也就随之减少，为主船体提供的升力也减小，从而可起到自动维持主船体高度的作用；在高速行驶时，由于船的惯性，活动滑水翼遇到波浪，也可以穿浪而过，不会造成主船体的突然升降，可保证本船具有较高的抗颠簸能力；随着船体重量、航速、风向风力的不断变化，主船体会以活动滑水翼为支点形成纵向的轻微摆动，产生合适的纵倾角，深浸式水翼固定在主船体下部，它会随主船体的摆动自动改变迎角，那么在主船体的纵向摆动刚刚产生时，深浸式水翼所提供的升力随着迎角的改变产生自适应的调整，达到维持主船体纵向平衡的目的，所以该船型在没有昂贵的自动平衡控制系统的情况下，也能实现对深浸式水翼迎角的即时调整，满足维持主船体平衡的需要，从而可大幅降低生产成本；由于本船是通过活动滑水翼和深浸式水翼作前、后两点的支撑，故具有很好的动稳性，在高速行驶的状态下转弯时，本船可主动产生合适的横倾来抵消离心力，使乘坐者不会容易感到晕船。

2、主船体底部可设前固定滑水翼和后固定滑水翼，在本船航速提升的中间阶段，主船体基本脱离水面，由前固定滑水翼和后固定滑水翼与水面接触并提供主要的升力，深浸式水翼在水下也能提供部分升力，航行的原理与滑行艇基本一致。

3、在本船的高速阶段，只有活动滑水翼和深浸式水翼提供升力，四个固定式滑水翼全部脱离水面，阻力进一步减小，航速进一步提高，达到节能的效果。若本船的深浸式水翼挂上水草、鱼网甚至触礁时，深浸式水翼提供升力的作用也会消失，但是主船体下落至水面后，前固定滑水翼和后固定滑水翼就会马上起到为主船体提供升力的作用，使本船还能在水面上滑行，回到滑行的中间阶段，主船体还能保持70公里/小时左右的航速前进，不至于主船体突然失速，也不会有倾复的危险，相对现有的水翼船来说提高了安全性。

4、主船体的侧面装设平衡舵，平衡舵可以在主船体的一侧装设一件或多件，也可以根据需要在主船体的两侧同时装设多件，其目的是保持高速行船时的横向稳定性。

5、主船体前端设有一对球鼻艏，使本船在低速航行的启动阶段相当于普通排水型双体船，能够保证主船体具有较好的平稳性，还可以防止甲板上浪。

6、本船采用全封闭式的结构，在遇到超大型的海浪时，可以整船穿浪而过，同时可保证乘船者的安全。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是本发明的右视图。

图中各标号表示：

1、主船体        2、深浸式水翼

3、活动滑水翼    4、前固定滑水翼

5、后固定滑水翼  6、平衡舵

7、球鼻艏        8、上盖

9、水平面        10、艉舵

11、气缸         12、推进装置

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的带滑行艇功能的水翼船，包括主船体1、推进装置12和艉舵10，本实施例的推进装置12为螺旋浆推进装置，推进装置12和艉舵10装设于主船体1的尾部。在主船体1的底部设有深浸式水翼2和可作升降调节的活动滑水翼3，深浸式水翼2通过两连接板焊接固定于靠近主船体1重心G的位置，并位于重心G的后方，活动滑水翼3设于主船体1首部，深浸式水翼2至主船体1的距离D1大于活动滑水翼3至主船体1的距离D2，活动滑水翼3的升降调节可通过多种传动方式实现，如齿轮齿条传动机构、四连杆机构配步进制电机、电液推杆等，本实施例中采用气缸11驱动活动滑水翼3的升降，气缸11的缸体焊接固定在主船体1上，气缸11的活塞杆与活动滑水翼3连接。本船在航行时，深浸式水翼2伸入水面以下，活动滑水翼3保持与水面接触。主船体1首端设有一对球鼻艏7，两球鼻艏7分别位于活动滑水翼3的两侧，双球鼻艏7的结构能够保证主船体1具有较好的平稳性，还可以防止甲板上浪。球鼻艏7的下底面设前固定滑水翼4，主船体1底部的尾端设一对后固定滑水翼5，两后固定滑水翼5沿主船体1的纵轴线对称布置，活动滑水翼3的安装位置正处于两块前固定滑水翼4的中间。在行船的启动阶段，前固定滑水翼4和后固定滑水翼5可使主船体1保持良好的横稳性和纵稳性。主船体1的一侧安装有一件平衡舵6，它与主船体1的纵轴线之间有一定的距离，具有较大的力臂，当风、波浪、人员的走动等引起主船体1失去平衡时，平衡舵6可提供维持主船体1平衡的力矩，可通过人工或自动控制装置控制平衡舵6的迎角实现力矩大小的调节。主船体1上设有全封闭式上盖8，在遇到超大型的海浪时，本船可以整船穿浪而过，同时可保证乘船者的安全。从侧面看，上盖8与主船体1的组合形状大致上呈椭圆状，椭圆状的外形是极好的流线型设计，可以减少高速航行时的空气阻力，提高航行速度。

本发明的工作原理：开动推进装置12，本船开始沿图1中箭头所示方向向前航行，进入启动阶段，其特性相当于普通排水型双体船。当航速上升到30公里/小时左右时，进入中间提速阶段，前固定滑水翼4和后固定滑水翼5开始在水面上滑行，并提供大部分升力；此时活动滑水翼3保持部分与水面接触，它与保持在水平面9以下的深浸式水翼2一起为主船体1提供小部分升力，本船航速可进一步提高。当航速达到60公里/小时左右时，进入高速行驶阶段，启用平衡舵7，以提高行船的平稳性，随着船速的提高，深浸式水翼2和活动滑水翼3已经能为主船体1提供足够强大的升力，主船体1大约80％的重量由深浸式水翼2支撑，此时通过气缸11驱动活动滑水翼3相对主船体1逐渐向下伸出，可实现整个主船体1的逐渐上升，直至主船体1底部的前固定滑水翼4和后固定滑水翼5脱离水平面9，此时主船体1不产生摩擦阻力和兴波阻力，其航速可进一步提高，达到现有水翼船的航速水平，并且能源消耗量很少。活动滑水翼3为主船体1提供升力的大小和它与水面接触面积的大小有关，可将其设计为具有足够大的面积，在正常行驶状态下活动滑水翼3只有少部分接触水面，当船对水面的压力偶然增大时，活动滑水翼3接触水面的面积也就随之增大，为主船体1提供的升力也增大；当船对水面的压力偶然减小时，活动滑水翼3接触水面的面积也就随之减少，为主船体1提供的升力也减小，从而可起到自动维持主船体1高度的作用。在高速行驶时，由于船的惯性，活动滑水翼3遇到波浪，也可以穿浪而过，不会造成主船体1的突然升降，可保证本船具有较高的抗颠簸能力。随着船体重量、航速、风向风力的不断变化，主船体1会以活动滑水翼3为支点形成纵向的轻微摆动，产生合适的纵倾角，深浸式水翼2固定在主船体1下部，它会随主船体1的摆动自动改变迎角，那么在主船体1的纵向摆动刚刚产生时，深浸式水翼2所提供的升力随着迎角的改变产生自适应的调整，达到维持主船体1纵向平衡的目的，所以该船型在没有昂贵的自动平衡控制系统的情况下，也能实现对深浸式水翼2迎角的即时调整，满足维持主船体1平衡的需要，从而可大幅降低生产成本。由于本船是通过活动滑水翼3和深浸式水翼2作前、后两点的支撑，故具有很好的动稳性，在高速行驶的状态下转弯时，本船可主动产生横倾来抵消离心力，使乘坐者不会容易感到晕船，该原理与自行车维持平衡的原理相同。若本船的深浸式水翼2挂上水草、鱼网甚至触礁时，深浸式水翼2提供升力的作用也会消失，但主船体1下落至水平面9后，前固定滑水翼4和后固定滑水翼5就会马上起到为主船体1提供升力的作用，使本船还能在水上滑行，相当于一艘断级滑行艇，主船体1还能保持大约70公里/小时的航速前进，不至于主船体1突然失速，也不会有倾复的危险，相对现有的水翼船来说提高了安全性。

Claims (6)

1. 一种带滑行艇功能的水翼船，包括主船体(1)、推进装置(12)和艉舵(10)，其特征在于所述主船体(1)的底部设有深浸式水翼(2)和可作升降调节的活动滑水翼(3)，深浸式水翼(2)设置于主船体(1)重心的后方，活动滑水翼(3)设置于主船体(1)的首部，深浸式水翼(2)至主船体(1)的距离大于活动滑水翼(3)至主船体(1)的距离。

2. 根据权利要求1所述的带滑行艇功能的水翼船，其特征在于所述主船体(1)底部的首端设有一对前固定滑水翼(4)，两前固定滑水翼(4)分别位于活动滑水翼(3)的两侧，主船体(1)底部的尾端设有一对后固定滑水翼(5)。

3. 根据权利要求2所述的带滑行艇功能的水翼船，其特征在于所述主船体(1)首端设有一对球鼻艏(7)，两球鼻艏(7)分别位于活动滑水翼(3)的两侧，所述前固定滑水翼(4)设于球鼻艏(7)的下底面。

4. 根据权利要求1或2或3所述的带滑行艇功能的水翼船，其特征在于所述主船体(1)的侧面装设有平衡舵(6)。

5. 根据权利要求1或2或3所述的带滑行艇功能的水翼船，其特征在于所述主船体(1)上设有全封闭式上盖(8)。

6. 根据权利要求4所述的带滑行艇功能的水翼船，其特征在于所述主船体(1)上设有全封闭式上盖(8)。

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