CN101786488B - 设有纵倾调整片系统的高性能滑航式船体 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种高性能的滑航式船体，尤其是为带有固定型或非转向型驱动的船而设计。所述的船体包括附加体，其与船尾的浸入水中的部分制成一体。附加体大体上沿纵向延伸，且相对于所述船体的对称的纵向平面是对称的。

Description

设有纵倾调整片系统的高性能滑航式船体

技术领域

本发明涉及一种在速度和运送载重方面具有高性能的设有纵倾调整片系统的滑航式船体。术语“纵倾调整片”是指船尾的浸入水中的部分的表面和/或体，其能够在特殊的操作条件下，相对于水的自由液面而调整船体的纵倾。

背景技术

现有技术包括设有用于调整船的平衡的可移动面的滑航式船体，称之纵倾调整片或纵倾襟翼。当这些表面受到水流的冲击，就会产生水动力，动力再乘以动力施加点与船体重心之间的力臂，求出力矩，其用于调整船相对于水面的纵倾。

产生的力矩决定了船体绕船的纵倾轴旋转。

可以给纵倾调整片的表面提供驱动装置，使该表面相对于冲击表面的水流产生相对运动，当有速度变化和使用条件改变时，使驾船员能够“调节”纵倾大小调整的力矩。

在可移动式的纵倾调整片的情况下，现有技术描述了许多的系统，以使表面相对于冲击它的水流产生运动。在一些系统中，驱动装置使得可移动的表面在一个方向作简单的平移，而在其它更复杂的系统中，它们则使得表面相对于轴旋转。

现有技术中的船体提供了两个移动式的纵倾调整片，其安装在船的推进系统的侧面位置，以致于不会影响产生的水流，或者受产生的水流的影响。

驾船员可使用各种驱动系统以移动表面，通常是气动或液动型的。

如果船体是在海水中航行，由可移动表面形成的纵倾调节系统的驱动装置会有相当大的缺点，即安装的区域受湿度大、盐分高的影响。这些现象对机械部件尤为有害，这就需要经常的维修。

EP-0794115描述了一种滑航式船体，它设计成在两个可移动的侧面的驱动装置上设置外壳，以及避免与水或与引起腐蚀问题的空气介质接触，也免去了频繁进行的必要的维修工作。

近来，由于使用的高性能滑航式船体在速度和可运送的有效载重方面的增加，使得在一些使用条件下，特别是在达到稳定的滑行纵倾之前的加速过程中，会出现船纵倾的进一步问题。

由于动态稳定性因素，以这样一种方式设计高性能的滑航式船体，以致于相对于船体的整个长度，船的重心位置相对地更靠后。事实上，在高性能的船体中，重心的位置到船尾的距离为整个船体长度的25-40％。

尽管提供了速度方面的高性能，但在加速过程中，这会导致“船头向上”的纵倾，即船头高出水面，结果产生了能见度问题。

此外，在立定启动时，操纵和/或低速的操作条件下，作用在船体的水动力为零或其强度可忽略不计。

在航速加快和船体正在滑行时，能见度和纵倾状况有很大的改善，使得“船头向下”，保证了航行安全。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，具体地说，在作用的水动力的推力为零或强度忽略不计的操作条件下调整滑航式船体的纵倾，而保持重心位于远端的位置，以确保船体的高性能。

本发明的另一个目的在于改善从船头望的能见度，即在达到稳定的滑行纵倾之前达到较“水平”的纵倾。

本发明进一步的目的在于减小船体适合于滑行纵倾的最小速度和达到该速度所需要的时间，尤其适用于特别重型船体或那些为快速旅客运输或军事和巡逻目的而设计的船体。

这些或其它的目的是通过权利要求1的高性能的滑性船体实现的，所述的船体包括与船尾的浸入水中的部分成一体化的附加体。

附加体大体上沿纵向延伸，且相对于所述船体的对称的纵向平面是对称的。

附加体的底部包括至少一部分表面向下倾斜，倾斜的角度与水平面成锐角。倾斜表面的部分可以是固定的，也可以通过合适的驱动装置而移动。

相对于相同类型的船体，由于本发明的船体的重心位置更靠后，尽管保证了船体的高性能，但即使在低速时，船体都具更水平的纵倾，船头相对于水面升高的程度也更小。

事实上，在加速或低速行驶的过程中，设置在滑航式船体中的附加体可以调整船的纵倾，因此，保证了驾船者对周围环境有更好的能见度。

附加体可以在与船体模制的同时制成，以及通过向下倾斜的表面，能够调整船体的纵倾，这样就避免使用驱动系统，也无需进行经常的维修。

此外，根据本发明，固定在船体上的纵倾调整片有可能减小船体到达滑行状态时的最低速度，并有可能减小这个必要的最小速度的数值。

附图说明

通过以下的参考附图和实施例的描述，本发明的更进一步的特征和优点将变得更明显，其中：

图1所示为设有传统类型的可移动的纵倾调整片的船体的船尾的示意图；

图2所示为现有技术中的船体的船尾的示意图，其中，可移动的纵倾调整片的驱动装置安装在船体内；

图3所示为根据本发明设有附加的中央体的船体翻转后的立体图；

图4A所示为设有一对放到艉板上的纵倾调整片的传统的高性能滑航式船体的简化的侧视图；

图4B和4C所示为类似于图4A的侧视图，但所示的是本发明的船体，其中，图4B是含有一体化的附加体的船体的侧视图，而图4C则是含有一体化的附加体和中央的可移动的纵倾调整片的船体的侧视图，两个实施例都设有一对在侧面的纵倾调整片；

图5A-5D所示为根据本发明的高性能的滑航式船体的几个实施例的部分侧视图；

图6所示为根据本发明，设有传统型的中央可移动的纵倾调整片的高性能的滑航式船体的船尾的简化的示意图；

图7所示为根据本发明，设有中央可移动的纵倾调整片的高性能的滑航式船体的船尾的简化的示意图，所述的纵倾调整片具有倒U型的截面；

图8A-8D所示为图7的纵倾调整片的表面的截面的几种实施例。

具体实施方式

图1所示为根据现有技术的滑航式船体100的船尾，船体上设有一对传统型的可移动的纵倾调整片，其对称地设在推进系统的两侧。

为简化视图，图1中只示出了一个可移动的纵倾调整片，并省略了船的推进系统。纵倾调整片的可移动的表面2受船体100的艉板3的约束。可移动表面2偏转用的驱动装置4包括气压或液压驱动器5，并使驾船员能够相对水面调整船体100的纵倾。

在这种类型的配置中，纵倾调整片尤其是相应的驱动装置4固定在船体100的外部，使得机械部件与水和空气介质接触，结果产生了一些问题。

为了克服这些问题，本领域所知的是把可移动的纵倾调整片的驱动装置安装在船体的内部，如图2所示。在这样的情况下，为在图中能更清楚地表示，图中只示出了两个纵倾调整片中的一个，其位于船的推进系统8的侧面。

事实上，图2所示的是根据现有技术的滑航式船体的船尾，即该方案包括一对由安装在船体100的内的驱动装置控制的可移动的纵倾调整片2。更具体的是，驱动装置4和气压或液压驱动器5都安装在船体100的艉板3的端部形成的突出体6中。以公知的方式限定于船体100上的可移动的表面2与能相对于水流调整倾斜度的驱动器5的自由端连接。

如上所述，现有技术的方案避免了每个纵倾调整片的驱动装置4暴露在水中并直接与水接触。

图3所示为根据本发明的滑航式船体1的立体图。

所示的船体1是翻转后的船体，以便更佳地显示船体1的沉浸部分，即在工作状态下浸入水中的部分。

在船体1的船尾可见，附加体10大体上沿纵向延伸，且相对于船体1的对称的纵向平面是对称的。

附加体10与船体1的船尾的浸入水中的部分制成一体，并设有至少一个向下倾斜的表面12。当需要液力支持时，所述附加体设计成仅在低速时与水面接触，而当快速行驶时，它完全从水中浮出，以减小前行的阻力。

如前所述，附加体10较佳的是在建造船体的同时，通过模制与船体制成一体。

倾斜表面12形成附加体10的出水边，并与水平面(假定是水平的)以一锐角α倾斜。如图5A-5D所示，水平面与倾斜表面12之间的夹角α是从水平面开始，以逆时针方向测出。

平面20和21，设于附加体10的侧面，可用来安装公知类型的可移动的纵倾调整片，例如，图2中所示的实施例的那种。

在船使用期间，尤其是在达到滑行纵倾之前的加速过程中，附加体10，尤其是向下倾的表面12都能调整船体纵倾，降低船头，并更快地到达滑行状态。

图4A所示为现有技术中的滑航式船体100，以说明纵倾调整片的效果。这些能够产生水动力F，F乘以力臂B，即力F的作用点与船体重心之间的距离，求出沿俯仰轴的“船首倾”的力矩C。

图4B所示的是本发明的高性能的船体1的简化的侧视图，附加体10和倾斜表面12也产生水动力F，但是与现有技术相比，其力臂B更长。力矩C的增大能更有效地调节船体1的纵倾，因此，即使以相同的力F，也能求出所要求的“船首倾”。

事实上，应该注意的是，在附加体产生相同的水动力F的情况下，力臂越长，力矩就越大。因此，建议在船体1的船尾的末端部分设计附加体，以增大力臂B。为此，本发明尤其适合于使用整体固定的或者非转向的表面驱动的滑航式船，所述的船要求船体延伸超过船艉板，以支撑轴和舵。

在图4C的实施例中，附加体10设置了可移动的表面部分，而力臂B可以与图4B的实施例相同，随着航行的特定状况的变化，能更好地调节作用于船体1的水动力F(以及力矩C)。

在本发明(图5C)的船体的实施例中，可移动的纵倾调整片也可安装在附加体10的后面，以便进一步增大力臂B，使水动力F作用的点相对于重心尽可能的靠后。

图5A-5D所示的是本发明的滑航式船体1的四个不同实施例的部分侧视图，所述的船体1上设置了大体上沿纵向延伸的附加体10，其相对于船体的对称的纵向平面是对称的。

在图示(图5A-5D)的所有实施例中，船体包括一对安装在附加体10的侧面的可移动的纵倾调整片，船体1内安装了相应的驱动装置(图中未示)。

为更清楚地表示，图5A-5D只示出了两个侧面可移动的纵倾调整片40中的其中一个。

在图5A中，本发明的滑航式船体1包括附加体10，在船体1下端，设有两个相互倾斜的连续的表面11和12。表面12向下倾斜，与水平面成锐角α。

图5B中所示的是滑航式船体1的第二实施例，其类似于前述的图5A所述的实施例，但不同的是附加体10包括一个凹形表面13，其端部向下倾斜，与水平面成锐角α。

在图5C中，附加体10包括两个相互倾斜的连续表面11和12，如图5A所示的那样。在这个实施例中，表面12向下倾斜，与水平面成锐角α。可移动的纵倾调整片25安装在附加体10的倾斜表面12的端部，而可移动的纵倾调整片的表面26的驱动装置则安装在船体1的外部。用箭头K来表示纵倾调整片25的表面26的运动以及虚线表示它可能的角行程。

考虑到水流向前流动的方向，相对于只设有附加体10的船体所产生的力矩，位于附加体10下游的可移动的纵倾调整片的存在能产生更大的力矩C，以调整纵倾。事实上，位于附加体10的后面的可移动的纵倾调整片使水动力F的作用点进一步地相对重心向后移(力臂B变长)，故在同样的水动力F的作用下，能产生更大的力矩C。

此外，通过改变可移动的纵倾调整片的表面26的倾斜角，有可能调整水动力F的强度，因此，也有可能调整随航行速度而变化以及随船体纵倾而变的力矩C的大小。

事实上，在低速时或在到达滑行状态前的加速过程中，使可移动的纵倾平衡片向下偏移最大的角度，以增大由船体向前运动所产生的水动力F。

当航行速度增加时，可移动的纵倾调整片偏移的角度逐渐减小，直到达到滑行状态，这时它大体上是水平的，并与水面平行。

然而，在图5C所示的实施例中，可移动的纵倾调整片25的驱动装置也存在前述的问题，这是因为它们安装在船体的外侧，会受到外部空气介质和水的影响。

图5D所示为滑航式船体1的实施例，其中附加体10向下倾斜的表面通过内部活塞控制的可移动的部分31形成。

可移动的表面31的驱动装置(图5D中未示)安装在船体1的附加体10内。除了基于船体速度有可能调整可移动的表面的倾斜度的优点之外，该实施例克服了有关可移动表面的驱动装置的机械部件的腐蚀问题。

根据图5C的实施例，除了调整船体的纵向纵倾，附加体10和位于它端部的可移动的纵倾调整片也能影响船体的横向稳定性，即相对侧倾轴线的横向平衡。

事实上，图6的船尾的视图提供了滑航式船体的简化视图，可移动的纵倾调整片设在附加体的后面(图5C中的实施例)。这使人注意到：力T的不平衡的横向分量或水流的干扰能引起船体绕侧倾轴线的转动R。

转动使得船体倾靠在具有“V”型断面的滑行底部的两侧中的一侧上。显然，对于航行来说，这个位置在动态平衡及性能方面都是不能接受的。

实验结果已经表明，通过调整纵倾调整片的可移动表面的截面以及带有倒立的U形的附加体的下部的截面，可引导冲击表面的水流，使横向分量和干扰不会对船体的横向平衡产生负面影响。

图7是设有可移动的纵倾调整片和附加体的滑航式船体的船尾的简化视图，所述的附加体设有倒置的U形截面的平面。由于水流的横向力分量和/或干扰，水流的引导防止了横向泄压。

图8A-8D详细地示出了一些可移动表面的截面的可能的实施例，可与倒置的U形不相上下，因此其能够引导水流，结果对船体的横向稳定性产生正面影响。

与附加体成一体的可移动的纵倾调整片与位于它侧面的两片可移动的纵倾调整片的组合体可通过控制单元进行电子控制，该控制单元作用于各自的驱动系统上，以设定纵倾调整片的位置(对于两种类型的纵倾调整片，这个位置是不同的)，该位置随船速而变，而船速则由诸如全球卫星定位系统(GPS)和/或发动机转数测出。

Claims (8)

1.一种带有固定型或非转向型驱动的高性能滑航式船体，其特征在于，该船体包括与所述船体(1)的船尾的浸入水中的末端部分后面成一体化的附加体(10)，所述的附加体大体上沿纵向延伸，且相对于所述船体的对称的纵向平面是对称的，所述附加体的底部包括能够调整所述船体纵倾的向下倾斜的表面(12、31)。

2.根据权利要求1所述的滑航式船体，其特征在于，所述向下倾斜的表面(12、31)相对于水平面成锐角。

3.根据权利要求2所述的滑航式船体，其特征在于，所述向下倾斜的表面(12)是固定的。

4.根据权利要求2所述的滑航式船体，其特征在于，所述向下倾斜的表面(31)是可移动的。

5.根据权利要求4所述的滑航式船体，其特征在于，所述向下倾斜的表面(31)设有封装在所述附加体(10)内的驱动装置。

6.根据权利要求2所述的滑航式船体，其特征在于，所述向下倾斜的表面(12、31)沿所述船体横向平面的截面为倒置的“U”形。

7.根据权利要求1所述的滑航式船体，其特征在于，在所述船体的附加体(10)的两侧面各设置一片可移动的纵倾调整片。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑航式船体，其特征在于，所述船体设有至少一个电子控制单元，以实时地确定在中央放置且两侧有可移动的纵倾调整片的可移动的所述向下倾斜的表面(31)的位置，该位置随船速而变，而船速由全球卫星定位系统和/或发动机转数测出。