CN105966545B - 三体船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三体船，包括主船体、位于主船体左侧的第一片体、位于主船体右侧的第二片体和甲板，甲板位于主船体、第一片体和第二片体的上方，还包括：前水翼，前水翼支柱，第一后水翼，第二后水翼，第一襟翼，第二襟翼和断阶结构。根据本发明的一种三体船，具有一定的减纵摇效果，可以辅助减小横摇，高速时减小航行阻力。

Description

三体船

技术领域

本发明涉及一种高性能船舶设计和船舶运动姿态控制技术领域，具体地，涉及一种三体船。

背景技术

随着科学技术的不断发展，以及各个国家对海洋战略计划的要求，高性能船舶的发展越来越受到人们的关注。三体船具有优良的特性，其具有较大的内部空间和甲板面积，可以为操作人员提供更大的空间进行内部设施的强化，装载先进的电子设备等。由于其对称结构，具有更好的横稳性，并且具有良好的适航性能，既能增加船舶的面积又不影响船舶的快速性。所以三体船的研究和发展也备受人们关注。

三体船由三个船体组成，其中包括一个主船体和两个片体，三个船体共享一个甲板及上层结构。经过对现有文献检索发现，有设计研究非对称三体船，有对三体船的动力装置进行改造的，也有对三体船的水翼流线型进行设计的，但目前还没有对三体船的船体下部结构进行一定的优化从而达到一定的控制效果的。三体船的下部结构对船的航速以及对船体的控制都具有至关重要的作用，对三体船的下部结构进行改进是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种三体船，包括主船体、位于主船体左侧的第一片体、位于主船体右侧的第二片体和甲板，甲板位于主船体、第一片体和第二片体的上方，还包括：前水翼，位于主船体下方前侧、并通过前水翼支柱与主船体固定连接，前水翼的延展面与主船体呈第一预设攻角；第一后水翼，位于第一片体下方、并与主船体固定连接，第一后水翼的延展面与主船体呈第二预设攻角；第二后水翼，位于第二片体下方、并与主船体固定连接，第二后水翼的延展面与主船体呈第三预设攻角；第一襟翼，内嵌于第一后水翼，且与第一后水翼在竖直平面内转动连接；第二襟翼，内嵌于第二后水翼，且与第二后水翼在竖直平面内转动连接；断阶结构，位于主船体下方后侧，且沿船体方向自前向后呈阶梯状上升。

根据本发明的一种三体船具有如下优势：

(1)具有一定的减纵摇效果。当船体由于海浪等因素出现较大纵摇角时，通过两个位于船体后部的襟翼可以适当减小纵摇。

(2)可以辅助减小横摇。通过两个襟翼可以辅助减小一定的横摇运动。

(3)高速时减小航行阻力。由于尾部设计为断阶结构，当三体船高速航行时，可以减小一定的阻力，提高速度。

另外，根据本发明上述实施例的一种三体船,还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，第一后水翼通过第一后水翼支柱与主船体固定连接，第二后水翼通过第二后水翼支柱与主船体固定连接。

进一步地，第一襟翼通过第一连接轴与第一后水翼连接，第一连接轴与船体方向垂直；第二襟翼通过第二连接轴与第二后水翼连接，第二连接轴与船体方向垂直。

进一步地，第一襟翼和第二襟翼分别通过传动机构与电机相连。

进一步地，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的外表面为弧形面。

进一步地，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的翼展与翼弦的长度比为0.2～0.25。

进一步地，第一片体和第二片体对称分布于主船体两侧。

进一步地，第一襟翼位于第一后水翼的中间位置，第二襟翼位于第二后水翼的中间位置。

进一步地，前水翼、第一后水翼、第二后水翼、第一襟翼和第二襟翼采用NACA系列翼型，且前水翼、第一后水翼、第二后水翼、第一襟翼和第二襟翼保持翼型一致。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的三体船的示意图；

图2为图1所示三体船的仰视图；

图3为图1所示三体船的主视图；

图4为本发明实施例的前水翼的右视图；

图5为本发明实施例的第一襟翼与第一后水翼的右视图；

图6为船体坐标系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2和图3所示，根据本发明实施例的一种三体船，包括主船体100、第一片体200、第二片体300和甲板400。

第一片体200与第二片体300对称分布于主船体100的两侧，第一片体200位于主船体100左侧，第二片体300位于主船体100右侧，通过甲板400固定在一起。甲板400位于主船体100、第一片体200和第二片体300的上方。

主船体100下方前侧设置有前水翼110，前水翼110通过前水翼支柱120与主船体100固定连接，前水翼110的延展面与主船体100呈第一预设攻角。如图4所示，前水翼支柱120和前水翼固定连接，互相垂直。主船体100下方后侧设置有断阶结构150，断阶结构150沿船体方向自前向后呈阶梯状上升。

第一片体200下方设置有第一后水翼210，第一后水翼210与主船体100固定连接，且第一后水翼210的延展面与主船体100呈第二预设攻角。如图5所示，第一后水翼210上内嵌有第一襟翼220，第一襟翼220通过第一连接轴230与第一后水翼210在竖直平面内转动连接，且第一连接轴230与船体方向垂直(如图1和2所示，船体方向即为如图所示的前后方向)。

第二片体300下方设置有第二后水翼310，第二后水翼310与主船体100固定连接，且第二后水翼310的延展面与主船体100呈第三预设攻角。第二后水翼310上内嵌有第二襟翼320，第二襟翼320通过第二连接轴330与第二后水翼310在竖直平面内转动连接，且第二连接轴330与船体方向垂直(如图1和2所示，船体方向即为如图所示的前后方向)。

作为本实施例的进一步改进，第一后水翼210和第二后水翼310关于主船体100对称分布，第一襟翼220和第二襟翼320也关于主船体100对称分布。当三体船翼航时，通过流体在前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310上下表面的压力差提供一定的升力，进而提高速度。

作为本实施例的进一步改进，第一后水翼210和第二后水翼310通过第一后水翼支柱和第二后水翼支柱与主船体100固定连接。第一后水翼支柱与第二后水翼支柱分别位于主船体100、第一片体200和第二片体300的下部且对称分布，起到支撑水翼的作用。

作为本实施例的进一步改进，第一襟翼220和第二襟翼320分别安装于两个后水翼的中间位置。第一襟翼220和第二襟翼320分别通过传动机构与电机相连。在三体船航行时，通过控制电机来适当的改变襟翼的攻角从而实现对船舶的运行姿态进行辅助控制。其中，电机可以为直流式电机或交流式电机。

作为本实施例的进一步改进，主船体100尾部设置有断阶结构150，可以减小高速航行时的阻力，提高速度，减少能耗。

作为本实施例的进一步改进，前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310的外表面为弧形面，具体地说，前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310的外表面为流线型设计，可以保证船体受到较小的阻力。

作为本实施例的进一步改进，前水翼110、第一后水翼210、第二后水翼310、第一襟翼220和第二襟翼320采用NACA系列翼型，且前水翼110、第一后水翼210、第二后水翼310、第一襟翼220和第二襟翼320保持翼型一致，可以减小船体受到的阻力。

作为本实施例的进一步改进，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的翼展与翼弦的长度比为0.2～0.25，可以保证船体受到较小的阻力。

如图6所示，其中，x轴方向为纵荡运动方向，绕x轴为横摇运动方向，y轴方向为横荡运动方向，绕y轴为纵摇运动，z轴方向为升沉运动，绕z轴为艏摇运动。

以控制三体船的升沉运动、纵摇运动、横摇运动和航向/横倾运动为例说明本发明的具体实现方式。

当三体船翼航时，其速度较快，尾部的断阶结构会在流体的作用下产生一定的空气薄膜，将船轻微抬起，从而减少湿水面积，减小阻力。

当三体船体航时，水流在三个水翼的上下表面产生压力差，从而为三体船提供一定的升力。当三体船由体航转换到翼航状态时，适当的增大襟翼的攻角，从而提供船舶起飞所需的升力。

当三体船绕船体坐标系x轴产生横摇运动时，可以适当的调整第一襟翼220和第二襟翼320的攻角差动变化，从而产生恢复力矩。若产生向左横倾，则增大第一襟翼220的攻角，减小第二襟翼320的攻角，产生恢复力矩；若产生向右横倾，则减小第一襟翼220的攻角，增大第二襟翼320的攻角，产生恢复力矩，从而辅助减小一定的横摇。

当三体船绕船体坐标系y轴产生首倾纵摇运动时，可以适当的减小三体船的第一襟翼220和第二襟翼320的攻角，减小升力，从而辅助减小纵摇运动；若产生尾倾的纵摇运动，则增大第一襟翼220和第二襟翼320的攻角，提供一定升力，减小纵摇。

当三体船翼航时绕z轴向进行转向运动时，可能导致船体产生横倾，若向左转向产生左横倾时，可以调整第一后水翼210的第一襟翼220攻角增大和第二后水翼310的第二襟翼320的攻角减小，从而使三体船产生恢复力矩，减小了船体的横倾。

根据本发明实施例的一种三体船具有如下优势：

(1)具有一定的减纵摇效果。当船体由于海浪等因素出现较大纵摇角时，通过两个位于船体后部的襟翼可以适当减小纵摇。

(2)可以辅助减小横摇。通过两个襟翼可以辅助减小一定的横摇运动。

(3)高速时减小航行阻力。由于尾部设计为断阶结构，当三体船高速航行时，可以减小一定的阻力，提高速度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种三体船，包括主船体、位于主船体左侧的第一片体、位于主船体右侧的第二片体和甲板，所述甲板位于所述主船体、所述第一片体和所述第二片体的上方，其特征在于，还包括：

前水翼，位于所述主船体下方前侧、并通过前水翼支柱与所述主船体固定连接，所述前水翼的延展面与所述主船体呈第一预设攻角；

第一后水翼，位于第一片体下方、并与所述主船体固定连接，所述第一后水翼的延展面与所述主船体呈第二预设攻角；

第二后水翼，位于第二片体下方、并与所述主船体固定连接，所述第二后水翼的延展面与所述主船体呈第三预设攻角；

其中，所述的前水翼、所述第一后水翼和所述第二后水翼的翼展与翼弦的长度比为0.2～0.25；

第一襟翼，内嵌于所述第一后水翼，且与所述第一后水翼在竖直平面内转动连接；

第二襟翼，内嵌于所述第二后水翼，且与所述第二后水翼在竖直平面内转动连接；

其中，所述第一襟翼位于所述第一后水翼的中间位置，所述第二襟翼位于所述第二后水翼的中间位置；

断阶结构，位于所述主船体下方后侧，且沿船体方向自前向后呈阶梯状上升。

2.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于，所述第一后水翼通过第一后水翼支柱与所述主船体固定连接，所述第二后水翼通过第二后水翼支柱与所述主船体固定连接。

3.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于，

所述第一襟翼通过第一连接轴与所述第一后水翼连接，第一连接轴与船体方向垂直；

所述第二襟翼通过第二连接轴与所述第二后水翼连接，第二连接轴与船体方向垂直。

4.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于，所述第一襟翼和所述第二襟翼分别通过传动机构与电机相连。

5.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于：所述前水翼、所述第一后水翼和所述第二后水翼的外表面为弧形面。

6.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于：所述第一片体和所述第二片体对称分布于主船体两侧。

7.根据权利要求1所述的三体船，其特征在于：所述前水翼、所述第一后水翼、所述第二后水翼、所述第一襟翼和所述第二襟翼采用NACA系列翼型，且所述前水翼、所述第一后水翼、所述第二后水翼、所述第一襟翼和所述第二襟翼保持翼型一致。