CN103625606B - 水面无人艇的三柱支撑式上层建筑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，有两个全封闭的前支柱和一个全封闭的后支柱竖直固定在主艇体的甲板上，两个前支柱相对于主艇体左右宽度方向对称且位于船舯偏前(1/6-1/4)L位置处，L是主艇体的设计水线长，后支柱位于主艇体左右宽度方向的正中间且位于船舯偏后（1/6-1/4）L位置处；后支柱顶部设置一个第一层感知平台及位于第一层感知平台上方的第二层感知平台，上下两层感知平台之间有连接柱固定连接；两个前支柱顶部之间连接另一个第一层感知平台，所述另一个第一层感知平台正中间与所述一个第一层感知平台正中间之间连接纵向水平构件；感知平台的面积大，可以布置更多的设备，提高无人艇的纵向稳性。
Description
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三柱支撑式上层建筑。
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三柱支撑式上层建筑，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：本发明包括支柱和感知平台，有两个全封闭的前支柱和一个全封闭的后支柱竖直固定在主艇体的甲板上，两个前支柱下端与甲板和舷侧均连为一体，两个前支柱相对于主艇体左右宽度方向对称且位于船舯偏前(1/6-1/4)L位置处，L是主艇体的设计水线长，一个后支柱位于主艇体左右宽度方向的正中间且位于船舯偏后（1/6-1/4）L位置处；后支柱顶部设置一个第一层感知平台及位于第一层感知平台上方的第二层感知平台，上下两层感知平台之间有连接柱固定连接；两个前支柱顶部之间连接另一个第一层感知平台，所述另一个第一层感知平台正中间与所述一个第一层感知平台正中间之间连接纵向水平构件。
本发明具有有如下优点：
1.本发明的感知平台的面积大，可以布置更多的设备，较有效地避免感知系统的电磁干扰，适合于大吨位的水面无人艇。
2.本发明和主艇体有机的结合成为一个整体，提高了主艇体的结构强度，同时也可大幅度降低无人艇的摇荡特性，三支柱构成一个纵向的大结构，可以提高无人艇的纵向稳性，具有显著的抗倾覆能力，可以在高海况的情况下工作，对于提高复杂环境条件下有效工作时间提供了良好条件。
3.前低后高的感知平台设置保证了感知系统在艇体高速航行时的有效视角，前支柱2提供的作用力使得艇体在航行的过程中大幅度降低摇荡，前后支柱的结合使得艇体的纵向稳定性得到了良好的保证。如果双体船型，其整体横向强度和抗扭能力都得到加强。
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剖面放大图；
图5是图1中B-B剖面放大图；
图6是图1中C-C剖面放大图；
图7是本发明的第一种布置方式图；
图8是本发明的第二种布置方式图；
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—连接柱，7—纵向水平构件7，11—甲板。
具体实施方式
参见图1-3，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和一个后支柱5，两个前支柱2和一个后支柱5的底部都竖直固定在甲板11上。两个前支柱2和一个后支柱5均为全封闭支柱结构。两个前支柱2相对于主艇体1在左右宽度方向上对称，一个后支柱5位于主艇体1左右宽度方向的正中间。
两个前支柱2位于船舯偏前(1/6-1/4)L位置处，后支柱5位于船舯偏后（1/6-1/4）L位置处。后支柱5的底部长度L1是（1/6-1/5）L，后支柱5的高度h为设计水线长的2/3-13/7，两个前支柱2的高度和后支柱5的高度一样。两个前支柱2的形心距离L2是（2/3-3/4）B，两个前支柱2下部长度为L3是（1/6-2/5）L。两个前支柱2和一个后支柱5的前后侧边缘线由下至上呈二次抛物线，并且水平截面积由下至上逐渐变小。
在后支柱5的顶部设置一个第一层感知平台3以及位于第一层感知平台3上方的第二层感知平台4，上下两层感知平台之间以连接柱6固定连接。在两个前支柱2的顶部之间连接另一个第一层感知平台3，第二层感知平台4可用于布置各类天线，第一感知层平台3可用于布置感知设备以及感知系统。在另一个第一层感知平台3的正中间与后支柱5顶部的一个第一层感知平台3正中间之间连接纵向水平构件7，形成顶部复合框架式感知平台。复合框架式感知平台采用左右对称的三角形、等腰梯形、矩形、椭圆形整体结构或平面框架形式。
两个前支柱2下端与甲板11连为一体并且也与舷侧连为一体，与甲板11采用光滑过渡连接，与舷侧采用板架无缝连接。后支柱5下端两面与舯后甲板11连接为一体，采用光滑过渡连接，要避免连接部的应力集中，对阻力性能和艇体总强度有利。
参见图4，后支柱5的水平剖面在主艇体1的左右宽度方向呈对称翼型，其水平长度b与左右宽度a的比值a/b为1/10～1/8，对于重心偏高或视距要求高的艇，水平长度b度取上限，对于重心偏低或视距要求一般的艇，水平长度b取下限。
参见图5，两个前支柱2水平剖面为非对称翼型，其水平长度b与左右宽度a的比值a/b也为1/10-1/8。
参见图6，第一层感知平台3和第二层感知平台4采用相对于主艇体1的左右宽度方向对称的等腰梯形。
两个前支柱2和一个后支柱5在布置时，两个前支柱2有垂直、向前倾斜和彼此向内倾斜的布置形式，后支柱5有垂直、向前倾斜的布置形式。图1所示是两个前支柱2和一个后支柱5均是上下垂直于甲板11布置，图7所示是两个前支柱2上下垂直于甲板11，一个后支柱5整体向前倾斜，倾斜角度为10°～15，倾斜角度为是后支柱5的中心线与艇长方向上的夹角；图8所示是两个前支柱2和一个后支柱5上下均整体向前倾斜，倾斜角度均为10°～15。还可以是一个后支柱5上下垂直于甲板11，两个前支柱2向内倾斜，即彼此向对方倾斜布置。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，采用整体支柱偏前且两个前支柱2垂直的布置形式。对于处于半滑行航行状态的无人艇，采用整体支柱居中且两个前支柱2垂直的布置形式，对于处于滑行航行状态的无人艇，采用整体支柱居中且两个前支柱2前倾的布置形式。
Claims (6)
1.一种水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，包括支柱和感知平台，其特征是：有两个全封闭的前支柱（2）和一个全封闭的后支柱（5）竖直固定在主艇体的甲板上，两个前支柱（2）下端与甲板和舷侧均连为一体，两个前支柱（2）相对于主艇体左右宽度方向对称且位于船舯偏前(1/6-1/4)L位置处，L是主艇体的设计水线长，后支柱（5）位于主艇体左右宽度方向的正中间且位于船舯偏后（1/6-1/4）L位置处；后支柱（5）顶部设置一个第一层感知平台（3）及位于第一层感知平台（3）上方的第二层感知平台（4），上下两层感知平台之间有连接柱（6）固定连接；两个前支柱（2）顶部之间连接另一个第一层感知平台（3），所述另一个第一层感知平台（3）正中间与所述后支柱（5）顶部的第一层感知平台（3）正中间之间连接纵向水平构件（7）。
2.根据权利要求1所述水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，其特征是：后支柱（5）的底部长度是（1/6-1/5）L，后支柱（5）的高度为L的2/3-13/7，两个前支柱（2）和后支柱（5）等高，两个前支柱（2）的形心距离是（2/3-3/4）B，B为主艇体的设计水线宽，两个前支柱（2）的底部长度是（1/6-2/5）L。
3.根据权利要求1所述水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）和一个后支柱（5）的前后侧边缘线由下至上呈二次抛物线，且水平截面积由下至上逐渐变小。
4.根据权利要求1所述水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，其特征是：后支柱（5）的水平剖面在主艇体的左右宽度方向呈对称翼型，两个前支柱（2）水平剖面为非对称翼型，对称翼型和非对称翼型的左右宽度与前后长度之比均为1/10～1/8。
5.根据权利要求1所述水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，其特征是：第一层感知平台（3）和第二层感知平台（4）是相对于主艇体左右宽度方向对称的等腰梯形。
6.根据权利要求1所述水面无人艇的三柱支撑式上层建筑，其特征是：两个前支柱（2）有垂直、向前倾斜或向内倾斜的布置形式，向前倾斜和向内倾斜的倾斜角度均为10°～15°，后支柱（5）有垂直或向前倾斜的布置形式，后支柱（5）向前倾斜的倾斜角度为10°～15°。
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