CN103318385B - 水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，包括船体，船体下方的左右两端各安装一个片体，两个片体下方的前端安装前水翼，两个片体下方的后端安装后水翼，前水翼的后端部通过第一连接轴分别安装第一-第二外襟翼、第一-第二内襟翼，后水翼的后端部通过第二连接轴分别安装第三-第四外襟翼、第三-第四内襟翼，第一-第四外襟翼、第一-第四内襟翼分别连接各自的伺服电机。本发明结构简单，设计合理，实现了多功能多目标的协同控制，增强了水翼双体船的安全性、适航性、机动性。前后水翼分别与水翼双体船两片体联接，增加了机械结构强度。

Description

水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置

技术领域

本发明涉及的是一种水翼双体船。

背景技术

高性能船舶如气垫船、水翼艇以及滑行艇等虽然拥有众多优点，但同时也存在许多缺点。高速双体船的布置结构比较简单，且有较为宽敞的甲版而积和较好的横稳性，但高速时流体动力性能差，波浪中有较高的线加速度和较差的适居性。普通水翼艇存在垂向稳性和纵向稳性问题。随着时代的进步和科学技术的迅猛发展，上世纪90年代初，吸取了各种高性能船的特有优势混合而成的复合型高性能船的开发进入高潮。水翼双体船由两个对称的尖舭细长船体和在两船体间接近龙骨处安装的水翼构成。水翼双体船是一种由水翼船和海刀艇组成的杂交船种，在设计航速下80～90％的重量由水翼升力支撑，而其余的重量由两个片体的浮力支撑。作为一种21世纪最有前途的海上运输工具，水翼双体船具有“高速、平稳”特点。

由于双体结构，水翼双体船具有一个很大的甲板面积和优良的横稳性，增设的水翼可以在航行时提供动升力，减少水翼双体船吃水，从而可以降低船舶阻力，所以与双体船相比可获得更高的速度。但由于船体吃水的减少导致自稳性的恶化，并且使得船体容易受到外界如风、浪、流等的干扰，使得船舶尤其是在迎浪航行时，纵摇/升沉运动剧烈。水翼双体船的双体结构使得船舶有良好的横向稳定性，但在高速回转时，会产生严重横倾，过大的横倾角不但会降低船舶适航性，甚至存在船体倾覆的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现对水翼双体船纵摇、升沉和横摇或横倾的联合控制的水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，包括船体，船体下方的左右两端各安装一个片体，其特征是：两个片体下方的前端安装前水翼，两个片体下方的后端安装后水翼，前水翼的后端部通过第一连接轴分别安装第一-第二外襟翼、第一-第二内襟翼，后水翼的后端部通过第二连接轴分别安装第三-第四外襟翼、第三-第四内襟翼，第一-第四外襟翼、第一-第四内襟翼分别连接各自的伺服电机。

本发明还可以包括：

1、前水翼和后水翼与水翼双体船两片体龙骨平面的攻角均为0°～2°之间。

2、水翼和襟翼均采用弓背型的翼型，流型一致，襟翼和水翼的尾弦比取值范围为0.20～0.25。

本发明的优势在于：本发明结构简单，设计合理，水翼双体船在直线航行时，它既能减弱垂向的纵摇和升沉运动，又能降低横摇运动；水翼双体船在机动回转时，减少因高速回转而产生的横倾运动，且同时减小纵摇/升沉运动，提升水翼双体船的耐波性能和船舶稳定性；缩短起飞时间；实现多功能多目标的协同控制，增强了水翼双体船的安全性、适航性、机动性。前后水翼分别与水翼双体船两片体联接，增加了机械结构强度。

附图说明

图1为本发明的三维视图1；

图2为本发明的三维视图2；

图3为前水翼俯视图；

图4为后水翼俯视图；

图5为前后水翼与襟翼配合的三维图；

图6为前后水翼与襟翼配合的线条图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明包括：前水翼2和后水翼3，内襟翼5、6、9、10，外襟翼4、7、8、11，水翼与襟翼的连接体12、13。本发明前水翼2和后水翼3分别与水翼双体船两片体1固定连接，内襟翼5、6、9、10和外襟翼4、7、8、11与前水翼2和后水翼3分别通过连接机构12、13连接，前水翼2和后水翼3分别安装在水翼双体船1的前部和后部，其中前水翼2和后水翼3分别与水翼双体船两片体龙骨平面有一定的角度，安装位置和安装攻角需要根据船型、排水量、翼航吃水和设计仰角等确定，一般攻角范围为0°～2°之间。

如图4所示，所述的本发明的水翼2、3，内襟翼5、6、9、10，外襟翼4、7、8、11，连接体12、13，如该图所示本发明为对称结构。

如图5所示，所述的本发明的水翼2、3，内襟翼5、6、9、10，外襟翼4、7、8、11，连接轴12、13，水翼和襟翼均采用弓背型的翼型，保持流型一致，襟翼和水翼的尾弦比取值范围为0.20～0.25，水翼的厚度比、展比与弦长需要根据具体设计需要来决定，连接轴12、13内嵌在水翼2、3中。

以翼航模式下控制水翼双体船直线航行时的纵摇/升沉与横摇运动和机动回转时的横倾与纵摇/升沉运动为例说明功能的具体实现方式。

直线航行时，可通过控制前水翼2的内襟翼5、6同步，后水翼3的内襟翼9、10同步，前水翼2的内襟翼5、6和后水翼3的内襟翼9、10差动，通过改变5、6、9、10的翼角可达到增大或减少船头和船尾的垂向力，从而控制水翼双体船的纵摇/升沉运动；前水翼2的外襟翼4、7差动，后水翼3的外襟翼8、11差动，前水翼2外襟翼4和后水翼3外襟翼8同步，前水翼2外襟翼7和后水翼3外襟翼11同步，通过改变4、7、8、11翼角可达到增大或减少船体左舷和右舷的垂向力，从而控制水翼双体船的横摇运动。通过4、5、6、7、8、9、10、11的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉和横摇的协同控制。

水翼双体船机动回转时，通过控制前水翼2的外襟翼4与后水翼3的外襟翼8同步，前水翼2的外襟翼7与后水翼3的外襟翼11同步，且前水翼2的外襟翼4和7差动，后水翼3的外襟翼8和11差动，通过改变4、7、8、11翼角可达到改变水翼双体船左舷与右舷的垂向力，使水翼双体船产生克服横倾运动的力矩，从而控制水翼双体船在进行高速回传运动时产生的横倾运动。通过控制前水翼2的内襟翼5和6同步，后水翼3的内襟翼9和10同步，且前水翼2的内襟翼5、6和后水翼3的内襟翼9、10差动，通过改变5、6、9、10翼角可达到改变水翼双体船船头和船尾的垂向力，使得水翼双体船产生克服纵摇/升沉运动的力和力矩，从而控制水翼双体船在进行高速回传运动时产生的纵摇/升沉运动。通过4、5、6、7、8、9、10、11的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉和横倾的协同控制。

当水翼双体船处于体航航行状态时，本发明前后水翼内襟翼和外襟翼分别处于零位置，以保证船舶具有良好的稳定性。

当水翼双体船从体航模式向翼航模式过渡时，可以分别控制前后水翼内襟翼和外襟翼，通过增大翼角使得动升力增加，减少船舶吃水，降低船舶阻力，可以很快的增加速度，从而减少过渡时间。

当水翼双体船处于翼航模式，且进行直线航行时，由于船体吃水的减少导致自稳性的恶化，使得船舶尤其在迎浪航行时，纵摇/升沉运动剧烈。控制前水翼内襟翼同步，后水翼内襟翼同步，前后水翼内襟翼差动，从而产生克服纵摇/升沉的力和力矩；控制前后水翼同侧外襟翼分别同步，前水翼外襟翼差动，后水翼外襟翼差动，从而降低水翼双体船的横摇运动。通过前后水翼内外襟翼的联合控制实现水翼双体船的纵摇/升沉和横摇的协同控制。

当水翼双体船处于翼航模式，且进行高速回转时，控制前后水翼同侧外襟翼分别同步，前水翼外襟翼差动，后水翼外襟翼差动，通过改变船体左舷和右舷的垂向力，实现横倾运动的控制；前水翼内襟翼同步，后水翼内襟翼同步，前后水翼内襟翼差动，通过改变船头和船尾的垂向力，实现纵摇/升沉的控制。从而通过前后水翼内外襟翼的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉和横倾的协同控制。

Claims (3)

1.水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，包括船体，船体下方的左右两端各安装一个片体，其特征是：两个片体下方的前端安装前水翼，两个片体下方的后端安装后水翼，前水翼的后端部通过第一连接轴分别安装第一-第二外襟翼、第一-第二内襟翼，后水翼的后端部通过第二连接轴分别安装第三-第四外襟翼、第三-第四内襟翼，第一-第四外襟翼、第一-第四内襟翼分别连接各自的伺服电机。

2.根据权利要求1所述的水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，其特征是：前水翼和后水翼与水翼双体船两片体龙骨平面的攻角均为0°～2°之间。

3.根据权利要求1或2所述的水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，其特征是：水翼和襟翼均采用弓背型的翼型，流型一致，襟翼和水翼的尾弦比取值范围为0.20～0.25。