CN105365998A - 一种带水下附体的船体结构 - Google Patents

Abstract

一种带水下附体的船体结构，包括设于船体下方的水下附体结构，在水下附体结构与船体连接设置有悬挂装置。该船体结构在船体与水下附体结构之间设置悬挂装置，该悬挂装置可以缓和波浪传给水下附体结构的冲击载荷，衰减由此引起的振动、削弱由姿态调整引起的起浮运动，其中，悬挂装置包括弹性元件、减震器和导向机构，这三个部分分别起缓冲、减震和力的传递作用，水下附体结构接收波浪等传来的冲击，导向机构传递水下附体结构与船体底部的力与力矩，弹性元件发生形变，减震器对弹性元件起到阻尼作用，抑制弹性元件来回摆动，使得船体的船底上的冲击大大减小，即可改善船体的耐波性，提高船体上乘客的舒适度。

Description

一种带水下附体的船体结构

技术领域

本发明主要涉及高性能船舶技术领域。

背景技术

高性能船舶是未来船舶的发展方向之一，其高速性、耐波性等性能较传统船舶具有巨大优势。其中，现有的高性能船舶主要是通过在船上设置水下附体结构来实现其高速性能，利用水下附体的升力或浮力作用，将船舶主体抬升至水面以上，大大减少了船舶主体受到的水的阻力以及波浪的抨击作用，因此提高了船舶的快速性和耐波性。然而，由于高性能船舶的水下附体在行驶过程中受到波浪的干扰作用，导致船体振动较大，容易出现剧烈颠簸、抖动等现象，船上乘客的舒适性大大降低，阻碍了带有水下附体结构的高性能船舶的应用与发展。

发明内容

本发明提供了一种带水下附体的船体结构，该结构可提高带水下附体的高性能船舶的耐波性，提高乘客舒适性。

本发明所采用的技术方案为：

一种带水下附体的船体结构，包括船体和设于船体下方的水下附体，在船体与水下附体之间设置有悬挂装置。

该船体结构在船体与水下附体之间设置悬挂装置，该悬挂装置可以缓和波浪传给水下附体的冲击载荷，衰减由此引起的振动、削弱由姿态调整引起的起浮运动，其中，悬挂装置包括弹性元件、减震器和导向机构，这三个部分分别起缓冲、减震和力的传递作用，水下附体接收波浪等传来的冲击，导向机构传递水下附体与船体底部的力与力矩，弹性元件发生形变，减震器对弹性元件起到阻尼作用，抑制弹性元件来回摆动，使得船体的船底上的冲击大大减小，即可改善船体的耐波性，提高船体上乘客的舒适度。

在悬挂装置的上方设置有底盘，船体设置在该底盘上，水下附体设置在悬挂装置上。水下附体通过悬挂装置与底盘连接，即水下附体、悬挂装置、底盘形成了一个可用于放置支撑船体的模块结构，应用时，只需将相关船体放置安装在底盘上，即可将该船体转变成航速快、耐波性好、船体乘客舒适度高的高性能船舶，便于带有水下附体的高性能船舶的推广。另外，在船体下方安装底盘更方便水下附体及附属设施的安装与维护。

船体设置在悬挂装置上，在悬挂装置的下方设置有底盘，水下附体设置在底盘上。水下附体结构、悬挂装置、底盘形成了一个可用于放置支撑船体的模块结构，应用时，只需将船体放置在悬挂装置上，并依赖底盘支撑，即可将该船体转变成航速快、耐波性好、船体乘客舒适度高的高性能船舶，便于带有水下附体的高性能船舶的推广。另外，在船体下方安装底盘更方便水下附体结构及附属设施的安装与维护。

在水下附体上设有可相对水下附体转动的流线型支柱。流线型支柱本身为可转动的结构，因而可通过转动流线型支柱来改变船体的航向，以实现快速变向的目的，提高船舶的机动性。

水下附体包括附体、连接该附体与悬挂装置或底盘的连接轴，在该连接轴上套设有可相对该连接轴转动的流线型支柱。水下附体包括附体和连接轴，流线型支柱套设在连接轴上，结构简单，可通过转动流线型支柱来改变船体的航向，以实现快速变向的目的，提高船舶的机动性。

附体包括设置在船体下方的单个或者多个水翼。附体采用单个或多个水翼的结构形式，提高了船体的机动性和操作性。

水翼与连接轴铰接且可相对连接轴上下转动。水翼可相对连接轴上下转动，根据船舶行驶要求(如停船、倒船、转向等)以改变水翼的翼形攻角，实现改变船体的正向阻力大小，进而提高船舶的机动性。

附体包括设置在船体中部下方的前水翼和设置在船体尾部下方的后水翼，其中，前水翼为后掠式水翼，且前水翼较后水翼长。采取双水翼的结构形式，布置形式为飞机式布局，提高了船体的机动性和操作性，同时，前水翼为后掠式水翼结构，降低了前水翼的航行阻力，提高了船体的航向稳定性。

附体包括单个或多个片体，该片体呈圆柱状或三棱柱状设置。结构简单，利用片体的排水体积提供整个船体结构的浮力，使得船体能够脱离水面，提高船舶的机动性。

在片体两侧设置有片体水翼。在片体两侧设置片体水翼，片体的排水体积和片体水翼的升力均可提供整个船体结构的浮力，提高船舶的机动性。

该水下附体为水刀装置。即在船体底部下方设有水刀装置，水刀装置通过悬挂装置与船体底部或底盘底部连接，在极端海况下水刀装置能够实现储备浮力的功能，在船体下沉时割开水面，防止波浪对船底的抨击，降低船底的波浪载荷和振动，提高船舶的耐波性，悬挂装置能够有效缓冲水刀装置传递至船身的波浪载荷，达到减震的效果，提高了乘客的舒适性。

在船体的两侧上分别设有扁平状浮筒，且沿船身方向，各扁平状浮筒的垂直截面为翼形，该扁平状浮筒可沿船身翻折。在船舶停泊状态时，使扁平状浮筒沿靠近船身方向翻折，浸入水内以增加船舶排水量，减少吃水，降低船舶对于停泊水深的要求，而在船舶航行时，使扁平状浮筒沿远离船身方向翻折展开，产生地效应升力，减少船舶的吃水，进而降低船舶的阻力，提高推进效率，吃水的减少也抬高了船体，进而削弱了波浪的作用。

在船体两侧分别设有三角形浮筒，船体及三角形浮筒的整体垂直截面呈梯形。该三角形浮筒沿船身方向呈现具有一定展长的翼型特征，船体及三角形浮筒的整体垂直截面呈梯形，在水翼船航行状态时能够产生地效应作用，增加了船舶的升力，减少了船舶的吃水，进而降低了船舶的阻力，提高了推进效率，吃水的减少也抬高了船体，进而削弱了波浪的作用。

本发明所带来的有益效果为：

1、减小波浪对船体的船底的冲击，改善船体的耐波性，提高船体上乘客的舒适度；

2、模块化设计，可将船体快速组装成航速快、耐波性好、船体乘客舒适度高的高性能船舶，便于带水下附体的高性能船舶的推广与应用；

3、方便水下附体结构及附属设施的安装与维护；

4、减少船体的吃水，进而降低船体的阻力，提高推进效率，吃水的减少也抬高了船体，进而削弱了波浪的作用；

5、提高船体的机动性能。

附图说明

图1为本发明实施例1停泊状态时的立体图；

图2为本发明实施例1停泊状态时的主视图；

图3为本发明实施例1停泊状态时的侧视图；

图4为本发明实施例1停泊状态时的仰视图；

图5为本发明实施例1航行时的立体图；

图6为本发明实施例1航行时的主视图；

图7为本发明实施例1航行时的侧视图；

图8为本发明实施例1航行时的仰视图；

图9为本发明实施例1中水下附体在船体正向行驶时的俯视图；

图10为本发明实施例1中水下附体在船体转向行驶时的俯视图；

图11为本发明实施例1中前水翼、后水翼相对连接轴向下转动的状态示意图；

图12为本发明实施例2的主视图；

图13为本发明实施例3的立体图；

图14为本发明实施例3的主视图；

图15为本发明实施例3的侧视图；

图16为本发明实施例3的仰视图；

图17为本发明实施例4的立体图；

图18为本发明实施例4的主视图；

图19为本发明实施例4的侧视图；

图20为本发明实施例4的仰视图；

图21为本发明实施例5的主视图；

图22为本发明实施例6的主视图；

图23为本发明实施例1中水刀的仰视图；

图24为本发明实施例1中水刀的侧视图；

图25为本发明实施例1中水刀的主视图；

附图标记：

1、船体；201、前水翼；202、后水翼；203、连接轴；204、水翼；301、悬挂装置；302、悬挂装置；4、底盘；5、水刀装置；6、扁平状浮筒；7、流线型支柱；8、三角形浮筒；9、圆柱状片体；10、三棱柱状片体；11、片体水翼。

具体实施方式

实施例1

如图1-10所示，一种带水下附体的船体结构，包括船体1和设于船体1下方的水下附体，在船体1与水下附体之间设置有悬挂装置。本实施例中，水下附体包括附体、连接该附体与悬挂装置301的连接轴203，其中，附体包括设置在船体1中部下方的前水翼201和设置在船体1尾部下方的后水翼202，前水翼201为后掠式水翼，且前水翼201较后水翼202长，在该连接轴203上套设有可相对该连接轴203转动的流线型支柱7。结构简单，采取双水翼的结构形式，布置形式为飞机式布局，提高了水翼船的机动性和操作性，前水翼201为后掠式水翼结构，降低了前水翼201的航行阻力，提高了船体的航向稳定性，且前水翼201、后水翼203均通过连接轴203与悬挂装置301，在连接轴203上设有可相对连接轴203转动的流线型支柱7，该流线型支柱7可相对前水翼201、后水翼202转动，因而可通过转动流线型支柱7来改变船体1的航向，实际应用时可在船体1上设置与流线型支柱7连接的控制装置，操纵该控制装置即可使流线型支柱7转动，以实现快速变向的目的，提高船舶的机动性，如图9-10所示，图9为水下附体在船体1正向行驶时的俯视图，图10为水下附体在船体1转向行驶时的俯视图，可实现快速变向的目的，提高船舶的机动性。

前水翼201、后水翼202分别与连接轴203铰接，前水翼201、后水翼202均可相对连接轴203上下转动，实际应用时可在船体1上设置与前水翼201、后水翼202连接的控制模块，操纵该控制模块即可使前水翼201、后水翼202相对连接轴203上下转动，如图11所示，为前水翼201、后水翼202相对连接轴203向下转动的状态示意图，根据船舶行驶要求(如停船、倒船、转向等)以改变前水翼201、后水翼202的翼形攻角，实现改变船体1的正向阻力大小，进而提高船舶的机动性。

该船体结构在船体1与水下附体之间设置悬挂装置，该悬挂装置可以缓和波浪传给水下附体的冲击载荷，衰减由此引起的振动、削弱由姿态调整引起的起浮运动，其中，悬挂装置包括弹性元件、减震器和导向机构，这三个部分分别起缓冲、减震和力的传递作用，水下附体接收波浪等传来的冲击，导向机构传递水下附体与船体1底部的力与力矩，弹性元件发生形变，减震器对弹性元件起到阻尼作用，抑制弹性元件来回摆动，使得船体的船底上的冲击大大减小，即可改善船体1的耐波性，提高船体1上乘客的舒适度。

本实施例中，在悬挂装置301的上方设置有底盘4，船体1设置在该底盘4上，水下附体设置在悬挂装置301上。水下附体通过悬挂装置301与底盘4连接，即水下附体、悬挂装置301、底盘4形成了一个可用于放置支撑船体1的模块结构，应用时，只需将相关船体1放置安装在底盘4上，即可将该船体1转变成航速快、耐波性好、船体乘客舒适度高的高性能船舶，便于带有水下附体的高性能船舶的推广。另外，在船体1下方安装底盘4更方便水下附体及附属设施的安装与维护。

另外，在船体1的两侧上分别设有扁平状浮筒6，且沿船身方向，各扁平状浮筒6的垂直截面为翼形，该扁平状浮筒6可沿船身翻折。在船舶停泊状态时，如图1-4所示，使扁平状浮筒6沿靠近船身方向翻折，浸入水内以增加船舶排水量，减少吃水，降低船舶对于停泊水深的要求，而在船舶航行时，如图5-8所示，使扁平状浮筒6沿远离船身方向翻折展开，产生地效应升力，减少船舶的吃水，进而降低船舶的阻力，提高推进效率，吃水的减少也抬高了船体1，进而削弱了波浪的作用。

该水下附体还包括水刀装置5，如图23-25所示。即在船体1底部下方设有水刀装置5，水刀装置5通过悬挂装置302与底盘4底部连接，在极端海况下水刀装置5能够实现储备浮力的功能，在船体1下沉时割开水面，防止波浪对船底的抨击，降低船底的波浪载荷和振动，提高船舶的耐波性，悬挂装置302能够有效缓冲水刀装置5传递至船身的波浪载荷，达到减震的效果，提高了乘客的舒适性。

实施例2

如图12所示，本实施例与实施例1的区别在于底盘4的设置位置上：船体1设置在悬挂装置301上，在悬挂装置301的下方设置有底盘4，前水翼201、后水翼202设置在底盘4上。前水翼201、后水翼202、悬挂装置3、底盘4形成了一个可用于放置支撑船体1的模块结构，应用时，只需将船体1放置在悬挂装置301上，并依赖底盘4支撑，即可将该船体1转变成航速快、耐波性好、船体乘客舒适度高的水翼船，便于水翼船的推广。另外，在船体1下方安装底盘4更方便水翼结构2及附属设施的安装与维护。

该水下附体还包括水刀装置5，即在船体1底部下方设有水刀装置5，水刀装置5通过悬挂装置302与船体1底部连接，在极端海况下水刀装置5能够实现储备浮力的功能，在船体1下沉时割开水面，防止波浪对船底的抨击，降低船底的波浪载荷和振动，提高船舶的耐波性，悬挂装置302能够有效缓冲水刀装置5传递至船身的波浪载荷，达到减震的效果，提高了乘客的舒适性。

实施例3

如图13-16所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不设置扁平状浮筒6，而是在船体1两侧对称设有沿船身方向设置的三角形浮筒8，该三角形浮筒8的截面为三角形，该三角形浮筒8与船体1的截面呈梯形，且本实施例只设置有单个水翼204。该三角形浮筒8沿船身方向呈现具有一定展长的翼型特征，在船舶航行状态时能够产生地效应作用，增加了船舶的升力，减少了船舶的吃水，进而降低了船舶的阻力，提高了推进效率，吃水的减少也抬高了船体1，进而削弱了波浪的作用。

实施例4

如图17-20所示，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中不设置前水翼201、后水翼202，而是在连接轴203下方设置两个圆柱状片体9，该两个圆柱状片体9与连接轴203、流线型支柱7形成小水线面双体结构，其作用是仅仅依靠圆柱状片体9、连接轴203和流线型支柱7的排水体积提供整个船体结构的浮力，使得船体1能够脱离水面。圆柱状片体9、连接轴203、流线型支柱7、悬挂装置301、底盘4形成了一个可用于放置支撑船体1的模块结构，应用时，只需将船体1放置在底盘4上，便可将船体1转变成航速快、耐波性好、船体舒适度高的小水线面双体船，便于小水线面双体船的推广。

实施例5

如图21所示，本实施例与实施例4的区别在于，本实施例中不设置圆柱状片体9，而是将圆柱状片体9替换为三棱柱状片体10，该三棱柱状片体10与连接轴203、流线型支柱7形成穿浪双体结构，其作用是仅仅依靠三棱柱状片体10、连接轴203和流线型支柱7的排水体积提供整个船体结构的浮力，使得船体1能够脱离水面。三棱柱状片体10、连接轴203、流线型支柱7、悬挂装置301、底盘4形成了一个可用于放置支撑船体1的模块结构，应用时，只需将船体1放置在底盘4上，便可将船体1转变成航速快、耐波性好、船体舒适度高的穿浪双体船，尤其适合恶劣海况行驶，便于穿浪双体船的推广。

实施例6

如图22所示，本实施例与实施例4的区别在于，本实施例的圆柱状片体9仅设有一个，并在圆柱状片体9的两侧设置片体水翼11，圆柱状片体9、片体水翼11、连接轴203和流线型支柱7形成单体小水线面水翼复合结构，其作用是依靠圆柱状片体9、连接轴203和流线型支柱7的排水体积以及片体水翼11的升力抵消整个船体的重力，使得船体1能够脱离水面。圆柱状片体9、片体水翼11、连接轴203、流线型支柱7、悬挂装置301、底盘4形成了一个可用于放置支撑船体1的模块结构，应用时，只需将船体1放置在底盘4上，便可将船体1转变成航速快、耐波性好、船体舒适度高的单体小水线面水翼复合船，尤其适合恶劣海况行驶，便于单体小水线面水翼复合船的推广。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (13)

1.一种带水下附体的船体结构，包括船体和设于船体下方的水下附体，其特征在于：在所述船体与所述水下附体之间设置有悬挂装置。

2.根据权利要求1所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：在所述悬挂装置的上方设置有底盘，所述船体设置在该底盘上，所述水下附体设置在所述悬挂装置上。

3.根据权利要求1所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述船体设置在所述悬挂装置上，在所述悬挂装置的下方设置有底盘，所述水下附体设置在底盘上。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：在所述水下附体上设有可相对所述水下附体转动的流线型支柱。

5.根据权利要求2或3所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述水下附体包括附体、连接该附体与所述悬挂装置或所述底盘的连接轴，在该连接轴上套设有可相对该连接轴转动的流线型支柱。

6.根据权利要求5所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述附体包括设置在所述船体下方的单个或者多个水翼。

7.根据权利要求6所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述水翼与所述连接轴铰接且可相对所述连接轴上下转动。

8.根据权利要求7所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述附体包括设置在所述船体中部下方的前水翼和设置在所述船体尾部下方的后水翼，其中，前水翼为后掠式水翼，且前水翼较后水翼长。

9.根据权利要求5所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述附体包括单个或多个片体，该片体呈圆柱状或三棱柱状设置。

10.根据权利要求9所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：在所述片体两侧设置有片体水翼。

11.根据权利要求1或2所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：所述水下附体为水刀装置。

12.根据权利要求4所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：在所述船体的两侧上分别设有扁平状浮筒，且沿船身方向，各扁平状浮筒的垂直截面为翼形，该扁平状浮筒可沿船身翻折。

13.根据权利要求4所述的一种带水下附体的船体结构，其特征在于：在所述船体两侧分别设有三角形浮筒，所述船体及三角形浮筒的整体垂直截面呈梯形。