CN103935463A - 用于舰艇的实现高速浅吃水的消波m船型线型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于舰艇的消波M船型线型，能够具备高速、低功率、消波、适航性好的优点。M船型线型中部为主船体，两侧为对称于主船体纵中剖面的消波船体，每个消波船体底部具有一条纵向贯通的气道；主船体艏艉均采用滑行艇折角线型过渡至气道，且从中部至船艉设双断级；本M船型长宽比小于3.33，气道的开口宽度从船艏至船舯逐渐过渡减小，舯艉部气道开口宽度与主船体半宽的比值均为1：1，主船体横剖面形状的底部采用折角型，舯艉部的底部斜升角取值为10°～15°。
Description
技术领域
本发明涉及船型设计技术领域，尤其涉及一种用于舰艇的实现高速浅吃水的一种消波M船型线型。
背景技术
无论是单体滑行艇、气垫船还是双体船，都属于动力支撑型船，且双体船为静浮态型船，在特定的航行环境中，它们发挥各自的优势，然而都无法同时具备高速、低功率、消波、适航性好，高稳性和经济效益好的优点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于舰艇的消波M船型线型，能够具备高速、低功率、消波、适航性好的优点。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
M船型线型中部为主船体，两侧为对称于主船体纵中剖面的消波船体，每个消波船体底部具有一条纵向贯通的气道；主船体艏艉均采用滑行艇折角线型过渡至气道，且从中部至船艉设双断级；本M船型长宽比小于3.33，气道的开口宽度从船艏至船舯逐渐过渡减小，舯艉部气道开口宽度与主船体半宽的比值均为1：1，主船体横剖面形状的底部采用折角型，舯艉部的底部斜升角取值10-15°。
优选地，M船型的设计水线的进水角在12-15°范围内；艉部纵剖线呈平直状，或沿着艇艉方向纵向斜升1°以内。
优选地，船体两侧片体最低点高度与主船体和气道过渡的折角线高度保持一致。
本发明改善船舶适航性能的有益效果在于：
首先，M船型应用了空气动力学和流体力学原理，依靠随航速而增加的水动升力支持了绝大部份的船舶重量，使得被托起后的船体只形成非常小的排水量且吃水很浅，艏部三个船体均较尖瘦，这种几何形状既有利于劈浪，降低首浪，缓和波浪对船体的拍击，又具有明显的消波性能。三体之间形成两个喇叭口槽道，航行时高速气流从气道进入槽内形成气垫，产生附加升力，进一步托起船体，减少船体湿表面积，促进高速滑行。
其次，进入气道内被挤压的气水混合流产生的升力能够提供一种横向回复力，可减小横摇，提高船舶的横稳性，同时还能作为起到气垫作用来缓解船底的冲击，提高舒适性。在遭遇很大波浪时，其几何形状能减小对波浪扰动力的响应，中心排水体具有较小的水线进角，有利于减小艇的纵摇加速度，首兴波作为减小砰击加速度的阻尼因素，可减缓船体的纵摇运动。
可见，M船型是常规单体滑行艇、高速双体船和气垫船的组合船型，它集中三种船型之长处，将流体力学和空气动力学较好地组合起来，其消波性能，有效载荷，操纵性以及在逆风逆浪中高速航行的效果更显出其卓越的性能，是各类船型中最具竞争力的一种新船型。
附图说明
图1为M船型横剖面图；左侧是中后的横剖面，右侧是中前的横剖面；
图2为M船型纵剖面图；
图3为M船型水线面图；
图4为M船型三维图。
具体实施方式
下面结合附图1～3并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明M船型中部为主船体，两侧为对称于纵中剖面的消波船体。如图1所示的横剖面，每个消波船体底部有一条纵向贯通的气道，主船体艏艉采用滑行艇折角线型过渡至气道，从船舯部至船艉设双断级，如图2所示。本船型长宽比小于3.33，气道的开口宽度从船艏至船中逐渐过渡减小，如果气道过宽，纵向航行稳定性较差，因此在船体的舯艉部处气道开口宽度与主船体半宽之间比为1：1。主船体横剖面形状的底部采用折角型，舯艉部的底部斜升角（主船体与水平面之间的夹角）取值10-15°。
为了减小船体滑行时，艉部片体的湿表面积，降低摩擦阻力，从而减小消耗功率，如图3所示，设计水线的进水角在12-15°范围内，艉部纵剖线呈平直状，或沿着艇艉方向纵向斜升1°以内。
船体两侧片体最低点高度与主船体和气道过渡的折角线高度尽量保持一致，如果过高，气道空气动升力不足，如果过低，片体湿表面积增大导致摩擦阻力增加。
该M船型线型是经船模试验优化并与槽道滑行艇模型试验对比后确定，与槽道滑行艇线型相比可有效改善M船型阻力和耐波性，提高M船型的快速性和耐波性性能。
本M船型不仅兴波小，耐波性好，且在高航速、浅吃水条件下的消波性能大大优于双体船和单体消波船。M船型底部有两条对称于纵中剖面并纵向贯通的气道，利用船体气道捕捉空气的原理，充分借助静浮力、水动力和空气动力的增升作用，使船体水阻力降低，航速突破常规船型的极限。在航行中，从艏部进入槽内的气流和水流被压在船体以下，很少向横向溢出和飞溅，气水混合物通过艉滑行面冲击艉板，因此，船波明显减弱，尤其在高速时，这一特点更明显。
从船体结构上看，M船型与三体船型有些相似。两者都有三部分组成，因而相对于单体排水船型，M船型的稳性更好。M船型和三体船的主船体部分都是用来排水，提供浮力，两侧的片体能为船体提供一定的平衡力，不同的是，M船型的围壁还能起到密封的作用。
从原理上看，M船型的原理和侧壁式气垫船有些类似，但M船型充分利用了舰艇高速航行时艇艏产生的能量，形成气垫，对船体进行抬升，减小了侧壁式气垫船所需的气垫风扇系统，从而减少了舰艇的自重，增加了舰艇的有效载荷。传统单体滑行艇都会存在一个阻力峰值，而双体船属于排水型船舶，M船型则融合了气垫船的原理，不完全依靠排水和主船体滑行面水动升力来航行，因而它可以较为容易的突破阻力峰值，不受排水船型速度的限制，速度能够达到50节以上。
可见，M船型是常规单体滑行艇、高速双体船和气垫船的组合船型，它集中三种船型之长处，将流体力学和空气动力学较好地组合起来，其消波性能，有效载荷，操纵性以及在逆风逆浪中高速航行的效果更显出其卓越的性能，是各类船型中最具竞争力的一种新船型。
根据模型试验对比研究，在高速（30kn以上）航行时，本M船型方案总阻力性能比相近尺度的同排水量槽道滑行艇降低10%左右，耐波性能比相近尺度的同排水量槽道滑行艇船型提高20%以上。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于舰艇的消波M船型线型，其特征在于，M船型线型中部为主船体，两侧为对称于主船体纵中剖面的消波船体，每个消波船体底部具有一条纵向贯通的气道；主船体艏艉均采用滑行艇折角线型过渡至气道，且从中部至船艉设双断级；本M船型长宽比小于3.33，气道的开口宽度从船艏至船舯逐渐过渡减小，舯艉部气道开口宽度与主船体半宽的比值均为1：1，主船体横剖面形状的底部采用折角型，舯艉部的底部斜升角取值为10°～15°。
2.如权利要求1所述的消波M船型线型，其特征在于，M船型的设计水线的进水角在12°～15°范围内；艉部纵剖线呈平直状，或沿着艇艉方向纵向斜升1°以内。
3.如权利要求1所述的消波M船型线型，其特征在于，船体两侧片体最低点高度与主船体和气道过渡的折角线高度保持一致。
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