CN103612714B - 水面无人艇的单柱式上层建筑 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水面无人艇的单柱式上层建筑，有一个全封闭的支柱布置主艇体的甲板上，支柱底部与甲板光滑过渡固定连接，支柱的前后边缘的轮廓线由下至上呈二次抛物线，且水平横截面的面积由下至上逐渐减小，支柱的高度等于主艇体设计水线长的1/2～11/8，支柱的下部前后长度等于主艇体设计水线长的1/4～3/4，支柱的顶部从下至上依次设置三层感知平台，每层感知平台之间由连接柱连接；对于设备的布置提供了较多平台，和主艇体完全构成一个整体，加大了艇体的结构强度，使得水面无人艇具有很好的自扶正性能。

Description

水面无人艇的单柱式上层建筑

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单柱式上层建筑结构。

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现有技术的不足，提供一种水面无人艇的单柱式上层建筑，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：本发明包括支柱和感知平台，有一个全封闭的支柱布置主艇体的甲板上，支柱底部与甲板光滑过渡固定连接，支柱的前后边缘的轮廓线由下至上呈二次抛物线，且水平横截面的面积由下至上逐渐减小，支柱的高度等于主艇体设计水线长的1/2～11/8，支柱的下部前后长度等于主艇体设计水线长的1/4～3/4，支柱的顶部从下至上依次设置三层感知平台，每层感知平台之间由连接柱连接。

支柱的水平横截面的形状在主艇体宽度方向上是左右对称翼型，左右对称翼型的左右宽度与前后长度之比是1/10～1/8。

本发明具有以下优点：

1、本发明和主艇体完全构成一个整体，加大了艇体的结构强度，使得水面无人艇具有很好的自扶正性能。

2、本发明对于设备的布置提供了较多平台，能提高感知设备的工作时间和效率。

3、通过在内部多余空间全部填充比水密度小的轻质材料，可使得艇体具备抗沉性，还可降低船舶运动过程中的摇荡运动特性，使得水面无人艇具有良好的自扶正和不沉性性能。

4、感知平台的侧向面积大，重心偏低，提高了艇体航行的纵向稳定性。

附图说明

图1是本发明安装在主艇体甲板上的主视图；

图2是图1的右视图；

图3是图1中A-A剖面放大图；

图4是图1中B-B剖面放大图；

图5是图1中的支柱上部向前倾斜的布置图；

图6是图1中的支柱整体向前倾斜的布置图；

图中：1—主艇体；2—支柱；3—第一层感知平台；4—第二层感知平台；5—第三层感知平台；6—连接柱；11—甲板。

具体实施方式

参见图1、2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。

在主艇体1的甲板11上面布置一个支柱2，支柱2为全封闭结构，相对于主艇体1，支柱2的形心可以偏后、居中和偏前设置。支柱2底部与主艇体1的甲板11是光滑过渡固定连接，形成一个全封闭艇体，要避免两者连接部的应力集中。支柱2采用碳纤维复合材料等非金属复合材料或铝合金等轻质材料制成。支柱2的前后边缘的轮廓线由下至上呈二次抛物线，并且，支柱2的水平横截面的面积由下至上逐渐减小，使支柱2重心最低，有利于提高纵横稳性。

支柱2的高度h等于设计水线长L的1/2～11/8,对于重心偏高或视距要求高的艇，高度h取上限值，对于重心偏低或视距要求一般的艇，高度h取下限值。

支柱2的下部前后长度L1等于设计水线长L的1/4～3/4,对于重心偏高的艇，长度L1取上限值，对于重心偏低的艇，长度L1取下限值。

在支柱2的顶部从下至上依次设置三层感知平台，分别是最下部的第一层感知平台3、中间的第二层感知平台4和最上部的第三层感知平台5，每层感知平台之间由连接柱6连接，采用螺栓连接，根据需要可以拆卸。第三层感知平台5可用于布置各类天线，第二层感知平台4和第一层感知平台3可用于布置各类环境感知系统设备。

参见图3，支柱2的水平横截面的形状在主艇体1的宽度方向上是左右对称翼型，对称翼型的前后长度是b，左右宽度是a，a/b的比值是1/10～1/8。

三层感知平台3、4、5的纵向截面的形状是在主艇体1的宽度方向上左右对称的矩形、圆形、椭圆形、梯形，图4仅示出梯形状的第三层感知平台5的纵向截面的形状。

支柱2的有垂直布置和向前倾斜布置两种形式，图1是支柱2上下均垂直于甲板11的布置形式，参见图5是从支柱2上部开始向前倾斜的布置形式，由下至上从支柱2的3/4h处开始向前倾斜，倾斜角度为10°～15 。图6所示是支柱2整体向前倾斜的布置形式，倾斜角度为10°～15。

考虑到无人艇随着航速的提高从排水航行状态过渡到半滑行或滑行状态，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或重心居中或偏前的无人艇，采用支柱2形心偏后或居中分布式；对于处于排水航行状态或重心偏后的无人艇，采用支柱2形心偏后分布式；对于处于半滑行航行状态或重心居中或偏前的无人艇，采用支柱2形心偏后分布、上部前倾式；对于处于不半滑行航行状态或重心偏后的无人艇，采用支柱2形心偏后、上部前倾式或整体前倾式；对于处于滑行航行状态或重心居中或偏前的无人艇，采用支柱2形心偏后、上部前倾式；对于处于滑行航行状态或重心偏后的无人艇，采用支柱2形心偏后、整体前倾式。

Claims (3)

1.一种水面无人艇的单柱式上层建筑，包括支柱和感知平台，其特征是：有一个全封闭的支柱（2）布置主艇体的甲板上，支柱（2）底部与甲板光滑过渡固定连接，支柱（2）的前后边缘的轮廓线由下至上呈二次抛物线，且水平横截面的面积由下至上逐渐减小，支柱（2）的高度等于主艇体设计水线长的1/2～11/8,支柱（2）的下部前后长度等于主艇体设计水线长的1/4～3/4，支柱（2）的顶部从下至上依次设置三层感知平台，每层感知平台之间由连接柱（6）连接；支柱（2）可垂直布置或向前倾斜布置，若向前倾斜布置，倾斜角为10°～15°；支柱（2）的形心相对于主艇体在偏后、居中或偏前位置。

2.根据权利要求1所述一种水面无人艇的单柱式上层建筑，其特征是：支柱（2）的水平横截面的形状在主艇体宽度方向上是左右对称翼型，左右对称翼型的左右宽度与前后长度之比是1/10～1/8。

3.根据权利要求1所述一种水面无人艇的单柱式上层建筑，其特征是：三层感知平台的纵向截面的形状在主艇体宽度方向上是左右对称的矩形、圆形、椭圆形或梯形。