CN103661791B - 具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其艇体曲面是由设计水线、舯纵剖面线、折角线、上边界线、艉横剖面线、舯横剖面线、折角线纵倾角、艉底斜升角、舯底斜升角为特征控制生成的光顺空间封闭曲面。本发明的有益效果是：在各种航速下，不论航态如何变化，其浸湿长度恒定不变；在排水、过渡和起飞状态航行时其阻力性能比传统滑行艇阻力有较大减少；在滑行状态航行时其阻力性能与传统滑行艇阻力相近，操纵性、适航性及耐波性得到大幅度提高，较传统滑行艇可提高（1～2）级海况使用。此外，由于其浸湿长度始终保持不变，将更有利于人们利用长度傅汝德数从理论上来分析研究其性能。

Description

具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型

技术领域

本发明涉及一种滑行艇艇型，尤其涉及能在较高海况下正常航行的各类滑行艇，属于船舶船型技术领域。

背景技术

滑行艇是在水面上高速滑行运动的一种小艇，在军、民用领域均有广泛运用，如鱼雷快艇、导弹快艇、高速交通艇、高速豪华游艇、高速赛艇等等。滑行艇型线设计关系到滑行艇的各项性能指标,型线的些微不同有时性能相差会很大，艇型设计得优良与否直接关系到其航行性能，艇型设计不良的滑行艇甚至不能正常航行，所以如何设计优良的滑行艇艇型就成了造船人研究的最重要课题之一。传统的单体尖舭滑行艇在低速排水状态航行时，由于滑行艇长宽比较小，又具有尖舭，故相比于排水型船有较大的兴波阻力；同时由于传统单体尖舭滑行艇在起飞时其浸湿长度将明显减小，浸湿长宽比大幅度减小，此时有一个明显的兴波阻力峰，兴波阻力较大；传统的单体尖舭滑行艇在高速滑行状态航行时，由于滑行艇在水面滑行，此时主要是吃水减小、艇艏抬起、浸水长度减小、浸水宽度基本保持不变，使其艇体与水的接触表面积大大减小，虽然兴波阻力大幅度下降，但与此同时却又出现了飞沫阻力；由于浸水长度大幅度减小，使得尖舭滑行艇的纵向运动稳定性能大大降低，有的尖舭滑行艇由于纵向运动稳定性能变坏至不能正常航行而造成整艇报废；由于浸水长度的大幅度减小，使得尖舭滑行艇的操纵性和适航性变差，由于浸水长度大幅度减小，使得尖舭滑行艇的耐波性变差，甚至在稍高的海况下就不能正常航行，从而限制了传统尖舭滑行艇的使用条件范围。与常规排水型船不同的是，尖舭滑行艇作为一种动升型船舶，在航行时，其航态会随着航速的变化而变化，主要是艇体浸湿长度及艇体吃水和艇体纵倾角的变化，这为用长度傅汝德数来分析其性能带来了不便。因此，这就需要发明设计一种新的尖舭滑行艇艇型，以改善上述传统尖舭滑行艇的各种不足，使得在提高和优化了尖舭滑行艇各项航行性能的同时让按长度傅汝德数（Fr）来分析尖舭滑行艇的性能也变得更为方便。（注：长度傅汝德数式中：V—艇速（m/s）、g—重力加速度（m/s2）、L—船舶水线长（m））

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其艇体在各种航速下，不论航态如何变化，其浸湿长度基本恒定不变。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其艇体曲面31是由艇体设计水线12、舯纵剖面线13、折角线14、上边界线15、艉横剖面线21、舯横剖面线22、折角线纵倾角α、艉底斜升角β1、舯底斜升角β2组合生成的光顺空间封闭曲面；所述舯纵剖面线13是由艏上柱线131、艏下柱线132、艏纵底线133、艉纵底线134顺序相连构成；所述艏下柱线132，是以艇体设计水线艉端点o为圆心，艇体设计水线12的长度L为半径R作的圆弧K6K7；点K6在艇体设计水线12的下方，距艇体设计水线12的距离a=L/(9～11)；点K7在艇体设计水线12的上方，距艇体设计水线12的距离b=(0.2～0.5)a；所述艏纵底线133是过点K6指向艇艉的水平直线段K5K6，其长度c=L/(15～25)；所述艉纵底线134是由点K2、K4、K5连接而成的光顺的样条曲线,艉纵底线艉端点K2在点o的正下方；点K4是艉纵底线134的舯点；所述折角线14是由点K1、K3、K7连接成的光顺的空间样条曲线，其K1K3段是直线；点K3是折角线14的舯点，位于设计水线12的下方，距设计水线的距离h=(0.15～0.45)a、距离艇体中心线11的水平横向距离e=L/(4～8)；点K1是折角线14的艉端点，位于设计水线12的下方，距设计水线12的距离h1=h+0.5Ltanα、距离艇体中心线11的水平横向距离f=(1～1.1)e。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其中所述艉底斜升角β1是连接点K2、K1的直线与水平面的夹角，其取值范围：-5°≤β1≤12°；所述舯底斜升角β2是连接点K4、K3的直线与水平面的夹角，其取值范围：25°≤β2≤38°。

前述的具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其中所述点K2到设计水线（12）的距离h2=h1+ftanβ1；所述点K4到设计水线12距离h3=h+etanβ2。

前述的具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其中所述折角线纵倾角α=0°～4°。

前述的具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其中所述艉底斜升角β1、舯底斜升角β2应满足：(β1+β2）/2=10°～25°。

本发明的有益效果是：传统尖舭滑行艇的设计水线长度均小于艇体折角线长，而本发明的设计水线长度大于折角线长，在同折角线长及同排水量情况下，在排水状态和过渡状态航行时本发明的兴波阻力比传尖舭统滑行艇减少约5%；本发明在起飞时浸湿长度恒定不变，因而长宽比不变，其起飞兴波阻力比传统尖舭滑行艇减小约7%。由于本发明在滑行状态航行时其浸湿长度恒定不变，因而浸湿长宽比不变，使得水动力压力中心基本保持不变，与传统尖舭滑行艇相比较，本发明具有很好的纵向运动稳定性。本发明在滑行状态航行时其阻力性能与传统尖舭滑行艇相近，但由于其浸湿长度恒定不变，因而长宽比不变，使其操纵性、适航性及耐波性性能较传统尖舭滑行艇有大幅度提高，在较高海况下仍能正常航行，适航性及耐波性可提高（1～2）级海况，扩大了尖舭滑行艇的使用条件范围。此外，由于本发明的浸湿长度始终保持不变，将更有利于人们利用长度傅汝德数从理论上分析研究其性能。

附图说明

图1是本发明的侧视图，图1中左端为艇艉，右端为艇艏；

图2是图1的半俯视图，由于对称性，图示为艇体左舷部分；

图3是图1的横剖面图，由于对称性，A—A剖面（21艉横剖面线）图示在艇体中心线11的左边；B—B剖面（22舯横剖面线）图示在艇体中心线11的右边；

艇体设计水线艉端点o在A—A剖面内。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1中，以艇体设计水线艉端点o为原点，向艇艏方向画出一条水平的其长度等于艇体设计水线长L的线段OX，线段OX即是本发明的艇体设计水线12；

在图1和图3中，以艇体设计水线艉端点o为圆心，艇体设计水线12的长度L为半径R作圆弧K6K7，得艏下柱线132，圆弧下端点K6在艇体设计水线12的下方，距艇体设计水线12的距离a=L/（9～11），圆弧上端点K7在艇体设计水线12的上方，距艇体设计水线12的距离b=（0.2～0.5）a；在点K7的上方艇艏方向取点K8，连接点K7、K8得艏上柱线131；过点K6向艇艉方向画水平直线，在直线上取点K5，线段K5K6的长度c=L/（15～25），线段K5K6即为艏纵底线133；在艇体设计水线艉端点o的正下方取点K2，其到艇体设计水线12的距离h2由艉底斜升角β1和点K1到艇体中心线11的距离f控制，h2=h1+ftanβ1，在舯横剖面及设计水线12下取点K4，其到艇体设计水线12的距离h3由舯底斜升角β2和点K3到艇体中心线11的距离e控制，h3=h+etanβ2，点K2是艉纵底线134的艉端点，点K4是艉纵底线134的舯点；连接点K2、K4、K5使成光顺的样条曲线，即得艉纵底线134；顺序连接艏上柱线131、艏下柱线132、艏纵底线133、艉纵底线134即得舯纵剖面线13。

在图1和图2中，折角线14是由点K1、K3、K7连接成的一条光顺的空间样条曲线，其K1K3段是直线。在图1中，点K1是折角线14的艉端点，位于艇体设计水线艉端点o的正下方，其到艇体设计水线12的距离h1由折角线纵倾角α控制，h1=h+0.5Ltanα，图2中，所述点K1与艇体中心线11的距离f=（1～1.1）e；所述折角线纵倾角α是连接点K1、K3的直线与水平面的夹角，α在水平面上为正，其取值范围α=0°～4°；在图1中，点K3是折角线14的舯点，位于艇体设计水线12的下方，距艇体设计水线12的距离h=(0.15～0.45)a，图2中，点K3与艇体中心线11的距离e=L/(4～8)。

图3中，所述艉底斜升角β1是连接点K2、K1的直线与水平面的夹角，β1在水平面上为正，在水平面下为负，其取值范围：-5°≤β1≤12°；所述舯底斜升角β2是连接点K4、K3的直线与水平面的夹角，β2在水平面上为正，在水平面下为负，其取值范围：25°≤β2≤38°；艉底斜升角β1与舯底斜升角β2应满足：(β1+β2）/2=10°～25°；当考虑滑行效率为主时β1和β2取小值，当考虑耐波性为主时β1和β2取大值，当考虑滑行效率和耐波性兼顾时β1取小值、β2取大值；

图1和图2中，上边界线15是由点K10、K9、K8等形成的空间光顺样条曲线，位于折角线14的上方其形状由设计者按实际需要情况确定。

为确保艇体曲面31的三维光顺性须增加若干横剖面线、若干纵剖面线和若干水线面线，其数目按设计需要而定，调整各线条光顺性及协调性，使得生成的艇体三维光顺性达到满意的状态，同时要确保艇体设计水线面下的排水量和浮心位置满足设计要求。

图1、图2和图3中所示为具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇体的空间曲线、平面曲线的形状及控制角，仅作为非限制性说明给出。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其艇体曲面(31)是由艇体设计水线(12)、舯纵剖面线(13)、折角线(14)、上边界线(15)、艉横剖面线(21)、舯横剖面线(22)、折角线纵倾角α、艉底斜升角β1、舯底斜升角β2组合生成的光顺空间封闭曲面；所述舯纵剖面线(13)是由艏上柱线(131)、艏下柱线(132)、艏纵底线(133)、艉纵底线(134)顺序相连构成；其特征在于，所述艏下柱线(132)，是以艇体设计水线艉端点o为圆心，艇体设计水线(12)的长度L为半径R作的圆弧K6K7；点K6在艇体设计水线(12)的下方，距艇体设计水线(12)的距离a＝L/(9～11)；点K7在艇体设计水线(12)的上方，距艇体设计水线(12)的距离b＝(0.2～0.5)a；所述艏纵底线(133)是过点K6指向艇艉的水平直线段K5K6，其长度c＝L/(15～25)；所述艉纵底线(134)是由点K2、K4、K5连接而成的光顺的样条曲线,艉纵底线艉端点K2在点o的正下方；点K4是艉纵底线(134)的舯点；所述折角线(14)是由点K1、K3、K7连接成的光顺的空间样条曲线，其K1K3段是直线；点K3是折角线(14)的舯点，位于艇体设计水线(12)的下方，距设计水线的距离h＝(0.15～0.45)a、距离艇体中心线(11)的水平横向距离e＝L/(4～8)；点K1是折角线(14)的艉端点，位于艇体设计水线(12)的下方，距艇体设计水线(12)的距离h1＝h+0.5Ltanα、距离艇体中心线(11)的水平横向距离f＝(1～1.1)e；所述艉底斜升角β1是连接点K2、K1的直线与水平面的夹角，其取值范围：-5°≤β1≤12°；所述舯底斜升角β2是连接点K4、K3的直线与水平面的夹角，其取值范围：25°≤β2≤38°。

2.根据权利要求1所述具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其特征在于，所述点K2到艇体设计水线(12)的距离h2＝h1+ftanβ1；所述点K4到艇体设计水线(12)距离h3＝h+etanβ2。

3.根据权利要求1所述具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其特征在于，所述折角线纵倾角α＝0°～4°。

4.根据权利要求2或3所述具有恒定浸湿长度的尖舭滑行艇艇型，其特征在于，所述艉底斜升角β1、舯底斜升角β2应满足：(β1+β2)/2＝10°～25°。