CN103287551B - 一种液压驱动式可变面积的t形减摇水翼 - Google Patents
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Abstract
一种可改变翼面积和展弦比的T形水翼，包括立柱、水平主翼和可伸缩的副翼。立柱上端固定于船底，下端与水平主翼连接。在需要时，副翼借助液压油缸从水平主翼的副翼舱内推出，从而获得更大的翼面积和展弦比，提高升力系数，增强抑制纵摇和垂荡的作用，而在不需要时，借助液压油缸将副翼收回到水平主翼内部，以减少阻力，从而能够节约燃料并提高航速。
Description
技术领域
一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼，用于装备高速船(如单体穿浪艇、高速单体船或高速三体船等)；属于船舶收缩式或折叠式水翼领域。
技术背景
船舶的纵摇和垂荡对船舶的航行有诸多不利影响，对于高速船舶这种影响尤为严重。为了解决这一问题，广泛采用在船艏底部安装T型水翼。T型水翼的工作原理是利用水翼产生升力抑制船体纵摇力矩和垂荡力，起到减摇的作用。但是水翼在船舶高速航行时会产生很大的阻力，导致船舶航速下降和燃油消耗增大；而船舶在低速航行时流过水翼的水流速度较低，如果水翼尺寸较小则抑制船舶摇荡的能力不强，导致水翼在低速航行时减摇效果不佳。
发明内容
一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼，在T形水翼的水平主翼内加装由液压缸驱动的可伸缩的副翼；在船舶高航速时缩回副翼，以减小阻力，提高航速，减少燃料消耗；而低速航行时伸出副翼，提高升力系数。其有益效果在于：船舶能够达到更高的速度，拥有更高的燃油效率、航行质量、安全性能及更好的操纵性；具有机构简单，维修方便等优点。
本发明所采用的技术方案是：
在船艏底部安装T形水翼，T形水翼包括有支柱、水平主翼和可伸缩的副翼；其中，支柱上端固定于船底，下端连接水平主翼；支柱与水平主翼相互垂直；两侧水平主翼的内部各设有一个副翼箱，两侧的副翼可收入各自的副翼箱内，需要时可伸出。副翼通过导槽定位并通过副翼翼根处的筒状结构将作用在副翼上的升力传递至主翼。主翼内部安装有两组液压缸，可以产生推力或拉力，每组负责一个副翼的伸出与收回。副翼的翼形与主翼相适应，使之伸出时水平主翼和副翼自根部至梢部平滑。
当高速船在波浪中航行时，水流将以某一攻角流过T形水翼表面，在翼面上将产生升力，流动惯性力和粘性阻尼力，这些力都对船舶的纵摇和垂荡起阻碍作用，从而可以起到减少船舶摇荡的作用。在高航速航行时，副翼收于主翼两侧的副翼箱内，以减小航行时的阻力，在低速航行时通过液压装置将副翼从副翼箱内推出，使水翼有更大的面积并改变水翼的展弦比，从而以简单的结构改变水翼的升力系数，增大水翼产生的升力。
在高速航行时，将T型水翼副翼部分收回到主翼内部，这样可以减少阻力，从而能够节约燃料并提高航速，在低速航行时，将副翼伸出，从而提高升力系数，增大升力，增强减摇效果。通过这种方法可以在减摇效果与经济性两个方面达到平衡，提高船舶的综合性能。
附图说明
图1一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼实船安装位置示意图
图2一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼剖面图
图3一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼单侧水翼主视图
图4一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼俯视图
图5副翼伸出示意图
图6副翼收回示意图
图7航速20节时升力对比图
图8航速40节时升力对比图
图9航速20节时阻力对比图
图10航速40节时阻力对比图
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施方式并结合附图加以说明。
如图1所示，T型水翼的立柱1上端固定于船底；下端与水平主翼2连接；立柱1与水平主翼2垂直。
如图2所示，立柱1中部装有密封挡板7，密封挡板7上设有过油孔，过油孔处安装有管接头5，油管40与进油管41和回油管42通过管接头连接。水平主翼2和副翼3不必进行密封；作动油缸6及进油管41和回油管42均采用防水部件。水平主翼2和副翼3及立柱1下部总是工作在水中。
参照图3和图4，为增加翼的强度，水平主翼2内加装有肋板11；可伸缩副翼3可收于水平主翼2的副翼箱4中；翼体内也加装有肋板9；副翼箱处的肋板上设置有导向槽10，这些导向槽10起到固定可伸缩副翼和导向的作用，防止可伸缩副翼3在副翼箱4内的晃动。为保证水翼的结构强度，水平主翼2与副翼3长度相同，副翼3可伸出长度的一半。油缸6通过铰支座连接到立柱1上，油杆长度为副翼3的一半，且与副翼3铰接。在活塞上安装油缸导向带，引导活塞做直线运动，防止活塞因受力不均造成的走偏导致内漏，延长密封件使用寿命。
翼的面积选取主要应考虑翼产生的升力和恢复力矩足以能抵抗流场或波浪作用在船体上的纵倾力和力矩。因此，水翼面积应通过具体计算获得。
如图5、6所示，可伸缩的副翼3在低速时由各自相应的液压缸51推出；副翼3与水平主翼2的翼形相同；副翼伸出后，水平主翼2和伸出的副翼3在翼展方向上平滑过渡；副翼3上产生的升力由副翼3与水平主翼2的结合部传递至整个水翼上。
图7、8示出了本发明在副翼伸出与未伸出两种工作模式下的升力实验结果的比较曲线。图中实线是本发明在可伸缩副翼伸出时的升力曲线，虚线是可伸缩副翼未伸出时升力曲线。可以看出，本发明能明显增大升力。
图9、10示出了本发明在副翼伸出与未伸出两种工作模式下的阻力实验结果的比较曲线。图中实线是本发明在可伸缩副翼伸出时的阻力曲线，虚线是可伸缩副翼未伸出时的阻力曲线。可以看出在副翼收起时阻力减小。
试验表明：本发明在船舶高航速时通过缩回副翼，减小了阻力，进而能够提高航速，减少燃料消耗；而低速航行时通过伸出副翼，提高了升力系数。
Claims (1)
1.一种液压驱动式可变面积的T形减摇水翼，包括有立柱、水平主翼；其特征在于：立柱(1)中部装有密封挡板(7)，密封挡板(7)设有过油孔，并安装有管接头(5)；油管(40)、进油管(41)和回油管(42)借助管接头连接；液压油缸(6)、进油管(41)和回油管(42)均采用防水部件；水平主翼(2)内加装肋板(11)和副翼箱(4)；副翼(3)体内也加装有肋板(9)；水平主翼(2)与副翼(3)长度相等，副翼(3)可伸出长度的一半；副翼箱(4)处的肋板上设置有导向槽(10)；液压油缸(6)铰支在立柱(1)上，液压油缸(6)的油杆长度为副翼(3)的一半，且与副翼(3)铰接；副翼(3)借助液压油缸(6)收于水平主翼(2)的副翼箱(4)中；水平主翼(2)和副翼(3)相互间无密封。
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