CN103612713A - 水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑 - Google Patents

水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，有两个全封闭的前支柱和两个全封闭的后支柱设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，两个前支柱的顶端之间固定设置第一层感知平台，两个后支柱的顶端之间固定设置多层第二层感知平台，多层第二层感知平台的层与层以连接柱固定连接，第一层感知平台和多层第二层感知平台之间以位于主艇体纵向正中间的纵向构件固定连接；两个前支柱的顶端距离甲板的高度小于两个后支柱的顶端距离甲板的高度；能提供较多的感知平台，提高主艇体的结构强度，减小摇荡特性，使艇体保持良好的稳定性，使无人艇具有良好的自浮正性能和航行性能。

Description

水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑
技术领域
本发明涉及一种水面无人艇，用于水面和水下动态监测、水面巡逻和各种作业，具体是这种水面无人艇的上层建筑结构。
背景技术
无人艇的艇型采用单体船型的较多，由于其排水量及尺度都小，对于外部的风、浪和流等环境特别敏感，高速航行时难以维持良好的运动稳定性，特别是摇荡运动性、动稳性和抗倾覆性，航行经济性较差，在高海况条件下能正常工作的概率较低。此类艇型结构，特别是上层建筑结构没有科学兼顾动稳性、抗倾覆性、感知设备的感知效率和其他性能等要求，只是在需要的时候，搭建一个简单的上层建筑，该简单搭建的上层建筑结构不封闭，一般只有一层感知平台，既无法保护好感知设备，还使得稳定性变差，从而使船舶的整体航行性能降低。
发明内容
  本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，既能保护好感知设备，水面感知效果好，又能提高水面无人艇的稳定性，具备横向自浮正性能。
本发明通过以下技术方案予以实现：本发明包括感知平台和支柱，有两个全封闭的前支柱和两个全封闭的后支柱设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，两个前支柱在左右宽度方向上对称，两个后支柱在左右宽度方向上对称，左侧后支柱在左侧前支柱的正后方，右侧后支柱在右侧前支柱的正后方；两个前支柱的中心位于船舯偏前的（1/5～1/4）L位置处，两个后支柱的中心位于船舯偏后的（1/5～1/4）L位置处，L为主艇体的设计水线长；两个前支柱的顶端之间固定设置第一层感知平台，两个后支柱的顶端之间固定设置多层第二层感知平台，多层第二层感知平台的层与层以连接柱固定连接，第一层感知平台和多层第二层感知平台之间以位于主艇体纵向正中间的纵向构件固定连接；两个前支柱和两个后支柱距离甲板的高度等于设计水线长L的3/5～13/8，且两个前支柱的顶端距离甲板的高度小于两个后支柱的顶端距离甲板的高度。
本发明与现有的水面无人艇相比，具有如下优点：
1.本发明能提供较多的感知平台，为多功能无人艇的设备布置提供了条件，能有效保证设备的完整性和工作效率，适合大吨位无人艇和双体无人艇的要求。
2. 本发明既可较有效地避免感知系统的电磁干扰，又可大幅增加感知设备的布置面积，为拓宽艇的工作功能提供了良好条件。前低后高的感知平台能保证感知系统在艇体高速航行时的有效视角。
3.本发明四柱支撑式上层建筑与主艇体有机地结合在一起，提高了主艇体的结构强度。在无人艇航行的过程中，前后对称的四支柱能大幅度减小摇荡特性，使得艇体保持良好的稳定性，同时使无人艇具有良好的自浮正性能，为改善水面感知效果提供了条件，保证了无人艇的航行性能，提高了无人艇的航行稳定性。如果主艇体是双体船型，其整体横向和抗扭强度都得到更好地加强。
4.在四柱支撑式上层建筑和主艇体的缝隙之间可以添加轻质材料，可保证无人艇的不沉性和抗倾覆性。
附图说明
图1是本发明安装在主艇体的甲板上的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的右视图；
图4是图1中A-A第一种剖面放大图；
图5是图1中A-A放大的第二种剖面放大图；
图6是图1中A-A第三种剖面放大图；
图7是图1中B-B剖面放大图；
图8是本发明的一种布置形式的主视图；
图9是本发明的另一种布置形式的主视图。
图中：1.主艇体；2.前支柱；3.第一层感知平台；4.第二层感知平台；5.后支柱；6.纵向构件；7.连接柱；11.甲板。
具体实施方式
参见图1、2、3所示，水面无人艇包括主艇体1，主艇体1的设计水线长为L，设计水线宽为B。
在主艇体1的甲板11上有两个前支柱2和两个后支柱5，两个前支柱2和两个后支柱5的底部都竖直固定在甲板11上。两个前支柱2和两个后支柱5均为全封闭支柱结构。相对于主艇体1，两个前支柱2在左右宽度方向上对称，两个后支柱5在左右宽度方向上也对称，左侧前支柱2的中心与左侧后支柱5的中心共线，右侧前支柱2的中心与右侧后支柱5的中心共线，也就是，左侧后支柱5在左侧前支柱2的正后方，右侧后支柱5在右侧前支柱2的正后方。
两个前支柱2的中心位于船舯偏前的（1/5～1/4）L位置处，两个后支柱5的中心位于船舯偏后的（1/5～1/4）L位置处。两个前支柱2和两个后支柱5的前后侧面的最外轮廓线从下至上呈二次抛物线。
两个前支柱2的下部的长度L1是设计水线长L的1/6-2/5，两个前支柱2形心的左右横向距离L2是设计水线宽B的2/3-3/4。两个后支柱5的下部长度L3是设计水线长L的1/6-1/5，两个后支柱5形心的左右横向距离L2与两个前支柱2的左右横向距离L2一样。
两个前支柱2和两个后支柱5距离甲板11的高度h等于设计水线长L的3/5-13/8，对于重心偏高或视距要求高的艇，高度h取上限，对于重心偏低或视距要求一般的艇，高度h取下限。最好使两个前支柱2的顶端距离甲板11的高度小于两个后支柱5的顶端距离甲板11的高度。
在两个前支柱2的顶端之间固定设置第一层感知平台3，在两个后支柱5的顶端之间固定设置多层第二层感知平台4。多层第二层感知平台4的层与层用连接柱7固定连接。 在第一层感知平台3和多层第二层感知平台4之间以纵向构件6固定连接，纵向构件6位于主艇体1的纵向正中间。这样，使两个前支柱2和两个后支柱5顶端的感知平台形成左右对称的复合框架式结构。复合框架式结构整体上宜采用左右对称的等腰梯形、矩形或椭圆形，组成框架的构件采用横向与纵向等截面的构件。提高感知平台抵抗艇体在高速运动时的空气阻力和横向波浪载荷的能力。
多层第二层感知平台4用于布置各类天线，第一层感知平台3用于布置感知设备或者用于布置感知系统。
参见图2，全封闭的两个前支柱2和两个后支柱5下端均与舷侧无缝连接连为一体，与舷侧均平齐，均与甲板11平滑地连接为一体，要避免连接部位的应力集中，同时对阻力性能和艇体总强度也有利。
参见图4、5、6所示，两个前支柱2和两个后支柱5的水平剖面为在左右宽度方向的对称翼型或非对称流线型，见图4的对称翼型，图5和图6的非对称流线型。当两个前支柱2和两个后支柱5的水平剖面为非对称流线型时，两个前支柱2和两个后支柱5要分别采用相对于主艇体1对称的非对称流线型的支柱，例如，左侧的前支柱2采用图5所示的结构，而右侧的前支柱2则采用图6所示的结构。同理，两个后支柱5一样采用相对于主艇体1对称的非对称流线型的支柱。利于减小阻力，提高艇体航行的纵向稳定性。对称翼型或非对称流线型的前后长度是b，左右宽度为a，比值a/b为1/9～1/8。两个前支柱2和两个后支柱5前后长度的两端点分别从下到上连接成二次抛物线，并且两个前支柱2和两个后支柱5从下至上水平截面面积逐渐缩小。
参见图7所示，第一层感知平台3和第二层感知平台4均采用左右对称的等腰梯形结构。
参见图8和图9所示，两个前支柱2和两个后支柱5在总体布置时，有前倾与垂直两种布置形式。图1所示的是两个前支柱2和两个后支柱5上下均垂直于甲板11的布置形式，如图8所示的是两个前支柱2上下均垂直于甲板11，而两个后支柱5上下向前倾的布置形式；如图9所示的是两个前支柱2和两个后支柱5上下均向前倾的布置形式，向前倾的倾角为10°～15°，倾角为后支柱5的中心线与水平方向的夹角。考虑到船艇随着航速的提高从排水航行状态过渡到半滑行或航行状态，船艇的抬艏角度逐渐加大，为了保证感知平台的有效视角，对于处于排水航行状态无人艇采用如图1所示的布置形式。对于处于半滑行航行状态的无人艇采用如图8所示的布置形式，对于处于滑行航行状态的无人艇采用如图9所示的布置形式。 

Claims (5)

1.一种水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，包括感知平台和支柱，其特征是：有两个全封闭的前支柱（2）和两个全封闭的后支柱（5）设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，两个前支柱（2）在左右宽度方向上对称，两个后支柱（5）在左右宽度方向上对称，左侧后支柱（5）在左侧前支柱（2）的正后方，右侧后支柱（5）在右侧前支柱（2）的正后方；两个前支柱（2）的中心位于船舯偏前的（1/5～1/4）L位置处，两个后支柱（5）的中心位于船舯偏后的（1/5～1/4）L位置处，L为主艇体设计水线长；两个前支柱（2）的顶端之间固定设置第一层感知平台（3），两个后支柱（5）的顶端之间固定设置多层第二层感知平台（4），多层第二层感知平台（4）的层与层以连接柱（7）固定连接，第一层感知平台（3）和多层第二层感知平台（4）之间以位于主艇体纵向正中间的纵向构件（6）固定连接；两个前支柱（2）和两个后支柱（5）距离甲板的高度等于设计水线长L的3/5～13/8，且两个前支柱（2）顶端距离甲板的高度小于两个后支柱（5）顶端距离甲板的高度。
2.根据权利要求1所述水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）下部长度L1是设计水线长L的1/6-2/5，两个后支柱（5）下部长度L3是设计水线长L的1/6-1/5，两个前支柱（2）和两个后支柱（5）的形心的左右横向距离L2是设计水线宽B的2/3～13/4。
3.根据权利要求1所述水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）和两个后支柱（5）的前后侧面的最外轮廓线从下至上呈二次抛物线，且从下至上水平截面面积逐渐缩小。
4.根据权利要求1所述水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）和两个后支柱（5）的水平剖面为在左右宽度方向的对称翼型或非对称流线型，对称翼型或非对称流线型的左右宽度与前后长度之比为1/9～1/8。
5.根据权利要求1所述水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）和两个后支柱（5）下端均与舷侧无缝连接为一体，与甲板平滑连接为一体。
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