CN104554613A - 三槽道水翼复合型超高速艇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三槽道水翼复合型超高速艇，旨在提供一种能在一定海况下有效兼顾快速性、耐波性和稳定性，实现优秀的综合航海性能的三槽道水翼复合型超高速艇。本发明包括船体，由所述船体的首部往尾部看，所述船体的底部设置有中央槽道（3）以及对称设置的左侧面浅槽道（4）和右侧面浅槽道（4a），所述中央槽道（3）内设置有首部水翼（9）和尾部水翼（10）。本发明应用于船舶设计及生产制造的技术领域。

Description

三槽道水翼复合型超高速艇
技术领域
本发明涉及一种超高速艇，特别涉及一种三槽道水翼复合型超高速艇。
背景技术
众所周知，对于超高速的船艇而言，“快速性” 、“耐波性”和“稳定性”是重点要解决的技术问题。
我国在超高速执法艇领域的技术远落后于西方国家，目前我国超高速艇的航速最高记录为60kn～70kn，西方国家在同一领域以英国的“XSR型”高速拦截艇为代表已经实现了85kn的航速，刷新了世界记录，而现代赛艇的速度更是突破了100kn，新船型、新线型层出不穷，超高速艇的航速极限不断刷新，各种超高速艇型线的性能和使用范围进一步得到拓展。
随着“超高速”时代的到来，国外出现多种多样的技术复合型艇型，并且取得了很大的成功，如美国的“双M型”和“X翼”、英国的“银翼杀手”等，其在高速流体动力学方面的优势已经得到普遍承认。
而我国的“超高速艇”，目前应用于实践的基本都是常规单一型艇，尤以单体常规深V滑行艇、单体深V断级滑行艇为主流，槽道艇也偶尔采用，但在同等装机功率下其速度不得不降低要求。上述单一艇型的性能由于各自的局限性，随着用户的功能需求多样化，若需在较复杂的海况下执行特种任务，其“快速性” 、“耐波性”和“稳定性”将是令人头疼的问题，目前实践的效果证明采用单一艇型的海上超高速艇难以取得令工程师和用户都满意的结果。现简要说明常规深V滑行艇、深V断级滑行艇和槽道艇各自仍然存在的技术瓶颈，具体如下：
常规深V滑行艇具有剖面形状简单、适用速度范围广、波浪中的失速小等诸多优点，但其存在的问题也是明确的：其一，较大的底部斜升角在耐波性方面带来收益的同时，却明显损失了静水中的滑行效率，导致中、低速时阻力不佳，加速的时间较长；其二，根据62系列滑行艇试验测得的颠簸界限图可明显看出，在体积佛氏数F▽≥5之后的稳定区非常小，将很容易产生“海豚运动”，这一结论也已被实践所证实,而超高速艇的F▽几乎都超过5；其三，在波浪中的“横倾”和在高速回转时的“横漂”都较大，由于快艇的干舷较小，遇上波浪有相当的危险性；其四，由于深V型底部瘦削，在波浪中“升沉”运动的幅值较大。
深V断级滑行艇一定程度上改善了纵向的稳定性，可在更高的航速范围内应用，但遗憾的是，经试验表明，断级艇的适用范围的极限约为Fv=7.0,速度高于该值将出现危险的“三角形运动”，因此，断级艇在超高速区的耐波性反不如常规滑行艇。
槽道艇可有效提高耐波性，但其快速性方面却没有任何优势，其阻力反不如常规滑行艇，因此,到目前为止，超高速艇鲜有采用常规槽道艇型的实例。
可见，在我国应用广泛的上述三种艇型，均不能在“快速性” 、“耐波性”和“稳定性”方面得到有效的兼顾。
因此，为了满足新时代用户的需求，尤其是满足在一定海况下执行快速反应任务，如海上缉私、应急边防、军事截击等特种任务，推动我国高速艇领域的技术进步，目前需要研制出一种能在一定海况下有效兼顾“快速性” 、“耐波性”和“稳定性”的超高速艇，实现优秀的综合航海性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有单一型快艇的技术不足，提供一种能在一定海况下有效兼顾快速性 、耐波性和稳定性，实现优秀的综合航海性能的三槽道水翼复合型超高速艇。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括船体，由所述船体的首部往尾部看，所述船体的底部设置有中央槽道以及对称设置的左侧面浅槽道和右侧面浅槽道，所述中央槽道内设置有首部水翼和尾部水翼，所述左侧面浅槽道和右侧面浅槽道沿纵向船底形成了独特的反凹面，该反凹面从船首开始，到船中附近达到最大，由中至尾逐渐消失；当所述三槽道水翼复合型超高速艇静浮时，所述中央槽道位于静浮水线以下；当所述三槽道水翼复合型超高速艇全速航行时，所述中央槽道的槽底露出水面, 并保持在全速滑行水线以上，中央槽道内充满高速压缩的空气和水的混合物；所述左侧面浅槽道和所述右侧面浅槽道为船体提供高效率的滑行面，保证快速性，同时，反凹面可有效抑制飞溅，减小能量损失。
另外，所述左侧面浅槽道和所述右侧面浅槽道所形成的船底反凹面在靠近船底龙骨附近的形状也是变化的，在首部为V型，由首至尾逐渐过渡为波形。
舭折线呈S型，与所述独特的船底反凹面相配合，在舭部向船底反向弯曲，形成了所述左侧面浅槽道和所述右侧面浅槽道。
所述中央槽道的两侧壁为直壁，所述中央槽道的槽底设有V型凸起。
所述船底反凹面上对称设置有一条从首部一直延伸至尾封板的底部压浪条。
所述船体的舷侧为直壁。
所述的三槽道水翼复合型超高速艇的龙骨线首部下沉，所述龙骨线的尾部在尾封板处且位于船体基线BL处，所述龙骨线由尾向首逐渐下沉，并倾斜到所述船体基线BL以下，到所述首部水翼的安装位置达到最低,具体下沉的幅度根据实际需要确定。
所述三槽道水翼复合型超高速艇的首部甲板线自船中向船首逐渐降低。
所述首部水翼要低于尾部水翼。
所述三槽道水翼复合型超高速艇的尾部还设置有推进装置，所述推进装置为两套表面桨推进装置；所述船体上设置有上层建筑，所述上层建筑为流线型上层建筑，且所述上层建筑的前挡风玻璃的后倾角度不大于32度。
本发明的有益效果是：由于本发明的型线在研究前苏联G-5鱼类快艇的基础上，运用高速流体水动力学原理和基本滑行理论，融入槽道艇、消波艇和水翼原理，兼收并蓄，创造出了一种全新的超高速艇型线，其中：
所述中央槽道可大幅减小艇体在波浪中的“横摇”和回转过程中的“横漂”运动，可有效提高耐波性；
独特的船底反凹面可提供很高的滑行效率，保证快速性；同时，与S型舭折线相配合，在舭部可有效抑制加速过程中的“飞溅”，减小飞溅引起的底部升力损失，防止甲板淹湿；另外，还可提供很大的横倾回复力矩，无论是在直线航行中遇到波浪或是在高速回转过程中均可有效抑制横倾，减小横倾幅度，增大横摇周期，进一步提高耐波性。
所述首部水翼和所述尾部水翼在加速阶段提供辅助升力，抬升船体，减小航行阻力；同时，在全速滑行阶段抑制“纵摇”运动，保证最佳航行纵倾角，保持航态；另外，延缓在波浪中的“升沉”运动；最后，改变高速航行时的受力关系，改善高速时的纵向稳定性，避免出现“海豚运动”。
所以，本发明能为50kn以上的超高速快艇提供技术升级的解决方案， 可克服现有单一型快艇的技术不足，有效兼顾快速性 、耐波性和稳定性，使艇在一定海况下高速航行时，具有更优秀的快速性、更出色的耐波性、更好的航行稳定性，有望实现常规单一型艇无法达到的优秀综合航海性能。
附图说明
图1是本发明的前视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明另一标注方式的前视图。
具体实施方式
如图1至图3所示，在本实施例中，本发明包括船体A，其特征在于：由所述船体A的首部往尾部看，所述船体A的底部设置有中央槽道3以及对称设置的左侧面浅槽道4和右侧面浅槽道4a，所述中央槽道3比常规槽道艇的槽道要更宽、更高。所述中央槽道3在所述三槽道水翼复合型超高速艇静浮时，位于静浮水线WL1以下；随着航速的提高，所述中央槽道3的槽底逐渐露出水面；当所述三槽道水翼复合型超高速艇全速航行时，所述中央槽道3的槽底将持续保持在全速滑行水线WL2以上，此时，所述中央槽道3内充满高速压缩的空气和水的混合物，开始出现一定的空气润滑效果，进一步减小阻力。
所述左侧面浅槽道4和所述右侧面浅槽道4a提供了独特的船底反凹面，由于其特殊的形状，其作用在于：其一，充当滑行面，可在高速航行时为船体提供很高的滑行效率，保证快速性；其二，在舭部形成的反凹面可有效抑制加速过程中的“飞溅”，减小因飞溅引起的底部升力损失，并防止甲板淹湿；其三，可提供很大的横倾回复力矩，无论是在航行中遇到波浪还是在高速回转过程中均可有效抑制横倾；其四，可明显减小横摇角，增大横摇周期。
所述中央槽道3内设置有首部水翼9和尾部水翼10，所述首部水翼9和所述尾部水翼10的浸没深度可上下调节，以适应不同航航速下的浸深需要；所述首部水翼9要低于尾部水翼10，以平衡自然航行纵倾角。首先水翼的设置改变了船艇在高速滑行状态下的受力关系，可有效避免高速滑行时的纵向“颠簸”问题，保证纵向稳定性；其次,水翼的设置保证在加速过程中将艇体抬升到合适的高度，大大减小船体与水的接触面积，进而明显减小航行阻力；再者，水翼的升力作用可在船艇高速滑行状态下轻松保持浮态，进而减小汹涛阻力的影响，保证船艇的阻力曲线平顺，不会因为波浪扰动突然出现峰谷点，对主机的运行寿命大有益处。
在本实施例中，所述左侧面浅槽道4和所述右侧面浅槽道4a所形成的船底反凹面在靠近船底龙骨附近的形状也是变化的，在首部为V型，由首至尾逐渐过渡为波形，另外，在所述左侧面浅槽道4和所述右侧面浅槽道4a的反凹面上沿纵向对称设有一条底部压浪条5，所述底部压浪条5从首柱处一直延伸至尾封板。首部采用V型底的目的在于减小高速航行中的首部波浪拍击，而波形底和所述底部压浪条5，旨在局部补偿因开设中央槽道而引起的底部升力损失，改善加速性，缩短起滑时间。
在本实施例中，舭折线2呈S型，所述独特的船底反凹面与所述舭折线2配合，在舭部向船底的方向弯曲，形成所述左侧面浅槽道4和所述右侧面浅槽道4a，所述左侧面浅槽道4和所述右侧面浅槽道4a沿纵向在船底形成了独特的反凹面，反凹面自船首开始，到船中部附近达到最大，并由中部向尾部逐渐消失。其作用在于：其一，保证优秀的航海性能；其二，利于尾部的机舱布置。
在本实施例中，所述的三槽道水翼复合型超高速艇的龙骨线6首部下沉，所述龙骨线6的尾部在尾封板处且位于船体基线BL处，所述龙骨线6由尾向首逐渐下沉，具体下沉的幅度根据实际需要确定。所述龙骨线6倾斜到所述船体基线BL以下，到所述首部水翼9的安装位置处达到最低。所述龙骨线6设计为首部下沉，可保证所述首部水翼9的浸深比所述尾部水翼10更深，其目的在于:一方面平衡船艇的自然纵倾，另一方面用于保证在船艇加速过程中及全速滑行状态下，所述首部水翼9不至于抬出水面而损失水翼的动升力。
在本实施例中，所述三槽道水翼复合型超高速艇的首部甲板线7自船中向船首逐渐降低，在首端点处达到最低，目的在于平衡高速艇的自然纵倾角，改善驾驶视线。
在本实施例中，所述船体A的舷侧侧壁近乎为竖直的直线，原因在于所述独特的船底反凹面形状具有相当出色的抑制飞溅的能力，采用近乎为竖直的舷侧侧壁可在保证足够的底部滑行面的前提下尽量控制船宽。
在本实施例中，所述三槽道水翼复合型超高速艇的尾部还设置有推进装置B，所述推进装置B为两套表面桨推进装置11；所述船体A上设置有上层建筑C，由于超高速艇的风阻力已经占到总阻力的很大比重，所述上层建筑C的形状对航速将有重要影响，因此，不得不纳入考虑范畴，所述上层建筑C为流线型上层建筑12，且所述上层建筑C的前挡风玻璃的后倾角度不大于32度。
本发明很容易实施，理由如下：
船体型线与水翼的组合由船体型线和水翼两部分组成。材料方面可采用玻璃纤维增强塑料复合材料制造，亦可采用铝合金材料制造，上述材料在国内应用成熟，供货渠道畅通；工艺方面若采用复合材料制造则可根据工厂情况灵活选择真空导流成型工艺或手糊成型工艺，技术都很成熟，若采用铝合金材料制造，则采用全电焊工艺，国内技术同样成熟，变形控制、焊接质量均有保证；
其中，所述首部水翼9、所述尾部水翼10及控制所述首部水翼9和所述尾部水翼10的调节装置，所述首部水翼9、所述尾部水翼10均采用铝合金材料制造，手工焊接或机械铆接，工艺成熟；调整装置通过一台小型液压机构及显示面板即可实现，国内技术无障碍；
本艇为超高速滑行艇，所述表面桨推进装置11在国内供货渠道畅通，设备采购无障碍。
本发明的型线在不降低滑行效率的前提下，尽可能的提高其耐波性，减小在波浪中各种自由度运动，改善人员舒适性，还能尽可能提高其在高速状态下的稳定性，减小高速航行时的结构损伤风险和波浪运动响应，为高速状态下的激烈驾驶提供可能。
本发明的型线在研究前苏联G-5鱼类快艇的基础上，运用高速流体水动力学原理和基本滑行理论，融入槽道艇、消波艇和水翼原理，兼收并蓄，创造出了一种全新的超高速艇型线。

Claims (10)

1.一种三槽道水翼复合型超高速艇，包括船体（A），其特征在于：由所述船体（A）的首部往尾部看，所述船体（A）的底部设置有中央槽道（3）以及对称设置的左侧面浅槽道（4）和右侧面浅槽道（4a），所述左侧面浅槽道（4）和右侧面浅槽道（4a）沿纵向船底形成了独特的船底反凹面，该反凹面从船首开始，到船中附近达到最大，由中至尾逐渐消失；所述中央槽道（3）内设置有首部水翼（9）和尾部水翼（10），所述中央槽道（3）比常规槽道艇的槽道要更宽、更高；所述中央槽道（3）在所述三槽道水翼复合型超高速艇静浮时，位于静浮水线（WL1）以下；随着航速的提高，所述中央槽道（3）的槽底逐渐露出水面；当所述三槽道水翼复合型超高速艇全速航行时，所述中央槽道（3）的槽底将持续保持在全速滑行水线（WL2）以上。
2.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：舭折线（2）呈S型，与所述独特的船底反凹面相配合，在舭部向船底方向弯曲，形成了所述左侧面浅槽道（4）和所述右侧面浅槽道（4a）。
3.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述左侧面浅槽道（4）和所述右侧面浅槽道（4a）所形成的船底反凹面在靠近船底龙骨附近的形状也是变化的，在首部为V型，由首至尾逐渐过渡为波形。
4.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：中央槽道（3）的两侧壁为直壁，所述中央槽道（3）的槽底设有V型凸起。
5.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述船底反凹面上对称设置有一条从首部一直延伸至尾封板的底部压浪条（5）。
6.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述船体（A）的舷侧为直壁（8）。
7.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述的三槽道水翼复合型超高速艇的龙骨线（6）首部下沉，所述龙骨线（6）的尾部在尾封板处且位于船体基线（BL）处，所述龙骨线（6）由尾向首逐渐下沉，并倾斜到所述船体基线（BL）以下，到所述首部水翼（9）的安装位置处达到最低,具体下沉的幅度根据实际需要确定。
8.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述三槽道水翼复合型超高速艇的首部甲板线（7）自船中向船首逐渐降低。
9.根据权利要求1所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述首部水翼（9）要低于尾部水翼（10）。
10.根据权利要求1至9任一项所述的三槽道水翼复合型超高速艇，其特征在于：所述三槽道水翼复合型超高速艇的尾部还设置有推进装置（B），所述推进装置（B）为两套表面桨推进装置（11）；所述船体（A）上设置有上层建筑（C），所述上层建筑（C）为流线型上层建筑（12），且所述上层建筑（C）的前挡风玻璃的后倾角度不大于32度。
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Denomination of invention: Three channel hydrofoil composite ultra high speed boat

Effective date of registration: 20231031

Granted publication date: 20170606

Pledgee: Guangfa Bank Co.,Ltd. Zhongshan Branch

Pledgor: JIANGLONG SHIPBUILDING Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980063287