CN104787275B - 可变体式三体水翼复合潜水船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变体式三体水翼复合潜水船，设有主船体、水翼以及对称设置在主船体两侧的侧体，其特征在于：所述侧体的上端与主船体铰接，侧体与主船体之间设有控制侧体下部张开或收拢的第一液压驱动机构，侧体的下端与主船体之间设有折叠水翼，所述折叠水翼由两个单元段铰接构成，两单元段的另一端各自与侧体或主船体铰接，连接侧体的单元段与侧体之间、连接主船体的单元段与主船体之间均设有控制相应单元段展开或叠起的第二液压驱动机构。本发明通过自身结构的变形，可适应不同的航行环境，从而兼顾了传统潜艇和水面船舶的各自优点，不仅能在水下航行还能够实现以较快的速度在水面上航行。

Description

可变体式三体水翼复合潜水船

技术领域

本发明属于船舶技术领域,具体为一种新型结构的潜水艇。

背景技术

目前船舶在航行区域上主要分为水面和水下两类，分别指水面船舶和潜艇。他们各自有优点和缺点。水面船舶以其速度快，良好的耐波性，装载量大和航程远为优势。潜艇的活动范围不仅限于水面还有整个水下空间，有隐蔽性好的特点，但是航速慢，在常规动力驱动下，其水下的最大航速一般只能达到20节，且在水下以最大速度航行只能持续约1小时，之后就要上浮充电，而在水面最大速度只有12节左右。

发明内容

本发明是针对目前的船舶不能兼顾水面和水下航行性能而设计的，通过自身的变形以适应不同的航行环境，兼顾潜艇和水面船舶的各自优点，提高潜艇在水面上的航行速度。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种可变体式三体水翼复合潜水船，包括主船体、水翼以及对称设置在主船体两侧的侧体，其特征在于：

所述侧体的上端与主船体铰接，侧体与主船体之间设有控制侧体下部张开或收拢的第一液压驱动机构，侧体的下端与主船体之间设有折叠水翼，所述折叠水翼由两个单元段铰接构成，其一单元段与侧体铰接，另一单元段与主船体铰接，连接侧体的单元段与侧体之间、连接主船体的单元段与主船体之间均设有控制相应单元段展开或叠起的第二液压驱动机构。

进一步的技术方案还包括：

所述第一液压驱动机构或第二液压驱动机构为伸缩式液压缸，所述第一液压驱动机构的活塞杆、缸套通过铰接的方式分别与侧体、主船体连接；所述第二液压驱动机构的活塞杆、缸套通过铰接的方式分别与折叠水翼的单元段、侧体或主船体连接。

本发明可选择性装备侧体水翼，所述侧体水翼的下端铰接在侧体上，侧体水翼与侧体之间设有控制侧体水翼上部张开或收拢的第三液压驱动机构。

所述第三液压驱动机构优选设为伸缩式液压缸，其缸套、活塞杆分别与侧体、侧体水翼铰接。

所述侧体水翼内侧面与侧体外侧面形状契合，收拢状态下，侧体水翼贴合在侧体上。

所述主船体底部可选择性设有底部水翼以及控制底部水翼上升或下降的第四液压驱动机构。

而所述第四液压驱动机构可优先选择以下两种方案中的任一种来实现：

（一）底部水翼的前部和后部分别通过液压杆与所述主船体连接，所述液压杆的两端（杆套端和活塞杆动作输出端）分别与主船体、底部水翼铰接；

（二）底部水翼的前部通过支撑杆与主船体连接，后部通过液压杆与主船体连接，所述支撑杆、液压杆的两端分别与主船体、底部水翼铰接。

所述侧体内可选择性设置压载水舱。

本发明工作过程中，需往压载水舱里加入或排出水以达到下潜或上浮的状态，这一点与传统潜艇类似。而在水面上，通过侧体的张开实现船型的变化，使之变为三体船，同时侧体的张开还带出了水翼，通过水翼原理(升力F=0.5CρAV^2.)使水翼在航行时产生升力，带动船体的上升，从而减小船体的排水体积，达到减小湿面积，减小摩擦阻力，提高船体稳定性的作用。本发明能兼顾水面及水下的性能，既能以较快的航速在水面航行，也能潜入水中，从而充分利用广阔的海洋空间。

附图说明

图1为本发明潜行状态的示意图;

图2为侧体、水翼与主船体合拢的结构示意图;

图3为侧体、水翼张开状态下的结构示意图;

图4为全水翼状态下船体的主视结构示意图；

图5为全水翼状态下船体俯视结构示意图；

图6为全水翼状态下船体的侧视结构示意图；

图7为第四液压驱动机构实施例状态一的侧视结构示意图；

图8为第四液压驱动机构实施例状态二的侧视结构示意图；

图9为第四液压驱动机构实施例的俯视结构示意图；

图10为单（半）水翼状态下船体的主视结构示意图；

图11为单（半）水翼状态下船体的侧视结构示意图；

图12为单（半）水翼状态下船体的仰视结构示意图；

图13为一实施例中在主铰链处侧体张开、收拢的原理示意图；

图14为一实施例中侧体收拢时的全船侧视示意图;

图15为一实施例中侧体收拢时的全船俯视示意图;

上图中，1-指挥塔，2-侧体，3-压载水舱，4-折叠水翼，5-液压驱动机构，6-前水平舵，7-船底水翼，8-侧体水翼，9-轴承，10-支撑杆，11-吊舱推进器，12-尾垂直舵，13-尾水平舵，14-喷水推进装置,15主铰链。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1至图3所示的一种可变体式三体水翼复合潜水船，包括以下组成部分：

1）主船体；

所述主船体包括指挥塔1，上、下压载水舱3，前水平舵6、尾水平舵13，尾垂直舵12、吊舱推进器11、喷水推进装置14以及体内其它舱室等。

2）侧体；

所述主船体的左右两侧对称的各设有一侧体2，所述侧体2可内置压载水舱。

3）水翼；

所述水翼包括设置在主船体与侧体2之间的折叠水翼4（必备）、船底水翼7（根据需要选择装备）、侧体水翼8（根据需要选择装备）。根据实际船型或不同的排水量，三种水翼装备的数量及位置可做调整。在已装备折叠水翼4的情况下，若想达到在水面航行时，船体被完全托起的状态，则根据需要装备船底水翼7和侧体水翼8，数量由实际排水量决定。原则上，折叠水翼4在船体前部、后部各设一对，如图6所示，根据实际需要，也可在船体前后再加一对。各水翼及侧体的变形动作可通过液压驱动机构5进行控制。

上述结构中：

侧体2的上端通过多个主铰链15与主船体铰接，如图14、图15所示，使侧体可以主铰链15的转轴为中心与主船体发生相对转动。在靠近侧体2上部,主铰链下方的位置设有第一液压驱动机构5-1，所述液压驱动机构5-1为伸缩式液压缸，其缸筒与主船体通过转轴、轴承9等构件与主船体铰接，其动作输出端活塞杆与侧体2铰接。所述折叠水翼4设在侧体2与主船体之间，所述折叠水翼4由两个单元段铰接构成，两单元段的另一端各自与侧体2或主船体铰接，连接侧体2的单元段与侧体2之间、连接主船体的单元段与主船体之间均设有控制相应单元段展开或叠起的第二液压驱动机构5-2，所述第二液压驱动机构5-2也采用液压缸，使其缸筒、活塞杆分别与折叠水翼单元段、主船体或侧体铰接。如图2、图3所示，潜水状态下，侧体2合拢在主船体两侧，当船体需上浮或在水面航行时，控制第一液压驱动机构5-1，使侧体2底部张开呈翅状，随着侧体2的张开动作，再配合控制第二液压驱动机构5-2动作，使折叠水翼4展开呈V形结构，支撑连接在主船体、侧体2之间。

所述侧体水翼8的下端通过转轴、轴承9等铰接在侧体2上，侧体水翼8与侧体2之间设有控制侧体水翼8上部张开或收拢的第三液压驱动机构5-3。侧体水翼8内侧面与侧体2外侧面形状契合，收拢状态下，侧体水翼8是贴合在侧体2上的，在第三液压驱动机构5-3的控制下，其上部可张开与侧体2呈V型。

所述底部水翼7设置在主船体底部，第四液压驱动机构5-4控制底部水翼7的上升或下降，所述第四液压驱动机构5-4可采用以下两种方案中的任一种：

（一）底部水翼7的前部和后部分别通过伸缩液压杆与所述主船体连接，所述伸缩液压杆的杆套端、动作输出端分别与主船体、底部水翼7通过转轴、轴承9等构件铰接，在需要时，伸缩液压杆伸长将底部水翼7从主船体中顶出；

（二）底部水翼7的前部通过普通支撑杆10与主船体连接，后部通过伸缩液压杆与主船体连接，所述支撑杆10、伸缩液压杆的两端分别与主船体、底部水翼7通过转轴、轴承9等铰接，如图7到图9所示。当船体浮出水面时，伸缩液压杆伸出，向下压出底部水翼7，支撑杆10以其转轴为中心转动。当船进港或下潜时，后部的伸缩液压杆收缩，将底部水翼7拉回，达到收缩水翼的目的。

本发明具体的变形方式为：假定船体由潜水状态转变至水面航行状态，潜水状态的航行示意如图1、图2所示，两侧体2与主船体合拢，折叠水翼4折叠收缩在主船体、侧体之间的空间内，前水平舵6伸出。当接到上浮指令后，船体各压载水舱2排出压载水，使船体上浮至水面后，前水平舵6收缩，液压驱动机构5工作，侧体2张开，折叠水翼4展开，根据需要调整侧体2张开的角度，同时根据需要和实际情况，打开侧体水翼8和船底水翼7，若是设有吊舱推进器11，则向下伸出推进器。所述吊舱推进器11也可采用与船底水翼7相同的驱动机构5-5进行动作的控制。若是由水面航行状态转变至潜水状态，则具体步骤为：首先，船体减速至所需航速。液压驱动机构5工作，侧体2闭合，折叠水翼4收缩，前水平舵6伸出，同时根据需要和实际情况，闭合收缩侧体水翼8和船底水翼7。船体各压载水舱2吸收压载水,使船体下潜。

由于水翼所提供的升力与水翼的面积成正比（长度的平方），而船舶的排水体积与其体积（长度的立方）成正比，故一般的水翼船有吨位限制（不超过1000吨），故本发明在水面上航行主要分为两种工作形式：

1）水面航行状态（排空压载水），达到最大速度（或者特定的巡航速度）时，水翼所产生的升力能将整个船体托起，此时只有水翼和螺旋桨（推进器）在水中，故称作全水翼航行状态，如图4至图6所示；

2）水面航行状态（排空压载水），船舶达到最大速度（或者特定的巡航速度）时，水翼所产生的升力无法将全部船体托起。此时只有水翼和螺旋桨以及部分船体在水中，故称作单（半）水翼航行状态，如图10至图12所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (8)

1.可变体式三体水翼复合潜水船，包括主船体、水翼以及对称设置在主船体两侧的侧体（2），其特征在于：

所述侧体（2）的上端与主船体铰接，侧体（2）与主船体之间设有控制侧体（2）下部张开或收拢的第一液压驱动机构（5-1），侧体（2）的下端与主船体之间通过折叠水翼（4）连接，所述折叠水翼（4）由两个单元段铰接构成，其一单元段与侧体（2）铰接，另一单元段与主船体铰接，连接侧体（2）的单元段与侧体（2）之间、连接主船体的单元段与主船体之间均设有控制相应单元段展开或叠起的第二液压驱动机构（5-2）。

2.根据权利要求1所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述第一液压驱动机构（5-1）或第二液压驱动机构（5-2）为伸缩式液压缸，所述第一液压驱动机构（5-1）的活塞杆、缸套通过铰接的方式分别与侧体（2）、主船体连接；所述第二液压驱动机构（5-2）的活塞杆、缸套通过铰接的方式分别与折叠水翼（4）的单元段、侧体（2）或主船体连接。

3.根据权利要求1所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，设有侧体水翼（8），所述侧体水翼（8）的下端铰接在侧体（2）上，侧体水翼（8）与侧体（2）之间设有控制侧体水翼（8）上部张开或收拢的第三液压驱动机构（5-3）。

4.根据权利要求3所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述侧体水翼（8）内侧面与侧体（2）外侧面形状契合，收拢状态下，侧体水翼（8）贴合在侧体（2）上。

5.根据权利要求3所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述第三液压驱动机构（5-3）为伸缩式液压缸，其缸套、活塞杆分别与侧体（2）、侧体水翼（8）铰接。

6.根据权利要求1所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述主船体底部设有底部水翼（7）以及控制底部水翼（7）上升或下降的第四液压驱动机构（5-4）。

7.根据权利要求6所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述第四液压驱动机构（5-4）为以下两种方案中的任一种：

（一）底部水翼（7）的前部和后部分别通过液压杆与所述主船体连接，所述液压杆的两端分别与主船体、底部水翼（7）铰接；

（二）底部水翼（7）的前部通过支撑杆（10）与主船体连接，后部通过液压杆与主船体连接，所述支撑杆（10）、液压杆的两端分别与主船体、底部水翼（7）铰接。

8.根据权利要求1-7中任一权项所述的可变体式三体水翼复合潜水船，其特征在于，所述侧体（2）内设有压载水舱。