CN106275302A - 一种双槽道水面复合快艇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双槽道水面复合快艇，包括主艇体，主艇体底部两侧均设有侧体，在主艇体底部的中间设有中间艇体，在侧体与中间艇体之间形成槽道，在槽道的两端均设有水翼系统，所述水翼系统包含水翼、转动杆和调控装置，转动杆穿过水翼，转动杆带动水翼转动，所述调控装置安装在中间艇体上，调控装置通过转动杆与水翼连接，通过调控装置带动水翼转动。本发明的一种双槽道水面复合快艇，结合了双槽道型滑行艇布置特性好、阻力性能好及航向稳定性好和可控水翼的水翼艇快速性及综合航行性能好的优点，较好的克服了前述的槽道型滑行艇和水翼艇所固有的缺点。

Description

一种双槽道水面复合快艇
技术领域
本发明涉及双槽道水面复合快艇，属于高性能船舶技术领域。
背景技术
槽道型滑行艇和水翼艇是高性能船家族中的重要成员，目前国内外都在进行大量地研究。槽道型滑行艇在水面高速航行时，由于槽道的存在，空气在冲压作用下进入槽道滑行艇首部的槽道口，并与槽道内飞溅的水流相混合，混合成气水混合物，随着艇体航速的提高，空气进入槽道口的量也增多，从而形成了空气层。因为空气或气水混合物的密度都比水小，空气层可以作为对槽道顶滑行面的润滑降阻作用的润滑层，使得艇体的受到的摩擦阻力极大地减少；同时，由于艇体的形状使得船体获得额外的升力，使得艇体抬离水面，进一步减少阻力、提高效能。
水翼艇是一种依靠水翼的上、下压强差来抬高船体，从而达到快速航行的船舶。水翼艇在水面高速航行是靠水翼产生的水升力将船体完全托出水面，在同样排水量和推进功率情况下，其快速性比滑行艇提高15％以上，它克服了滑行艇的诸多缺点，但它在波浪中失速大，同时推进装置比较复杂，造价高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双槽道水面复合快艇，结合了双槽道型滑行艇布置特性好、阻力性能好及航向稳定性好和可控水翼的水翼艇快速性及综合航行性能好的优点，较好的克服了前述的槽道型滑行艇和水翼艇所固有的缺点。
技术方案：为实现上述目的，本发明的双槽道水面复合快艇，包括主艇体，主艇体底部两侧均设有侧体，在主艇体底部的中间设有中间艇体，在侧体与中间艇体之间形成槽道，在槽道的两端均设有水翼系统，所述水翼系统包含水翼、转动杆和调控装置，转动杆穿过水翼，转动杆带动水翼转动，所述调控装置安装在中间艇体上，调控装置通过转动杆与水翼连接，通过调控装置带动水翼转动。
作为优选，所述中间艇体的横剖线从首部的较浅V型逐渐过渡为尾部的极浅V型或水平型，侧体的横剖线从首部的半较浅V型或近似较浅V型逐渐过渡为尾部的半极浅V型或水平型。
作为优选，所述槽道顶部横剖线从首部的大圆弧形快速过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者是槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形快速过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者槽道顶部横剖线从首部的大圆弧形快速过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者是槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形快速过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变；槽道顶部横剖线分别与中间艇体和两侧体的横剖线光顺连接；中间艇体主尺度比为：长宽(水线以下最大宽度)比为5.8～8.2、宽度(水线以下最大宽度)吃水比为1.3～1.7；两侧体的主尺度比为：长宽(水线以下最大宽度)比为7～10、宽度(水线以下最大宽度)吃水比为0.5～1.2；两个侧体吃水与艇体吃水之比为0.7～0.96；槽道高度与宽度(一半吃水高度处)0.6～1.3；中间艇体与两侧体的长度比为1.15～1.30。上述尺度比等参数的具体数值，根据船艇的任务背景，兼顾航行性能及布置特性综合最优，基于优化计算确定。
作为优选，所述水翼是水平型，其水平面形状为矩形或梯形，翼型为机翼型或弓形；转动杆是柱型，剖面为圆形或多边形；水翼一端的转动杆深入主艇体与位于主艇体的轴承相连，另一端转动杆伸进艇体与调控装置相连，其攻角调控范围为-8°～12°。
作为优选，所述调控装置包含感知主艇体姿态的传感系统、步进电机和控制器，所述传感系统安装在主艇体上，传感系统与控制器连接，控制器与步进电机连接，步进电机与转动杆连接。
作为优选，当传感系统检测到船模的艉倾角度0～5°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为3°；当传感系统检测到船模的艉倾角度5～10°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为6°；当传感系统检测到船模的艉倾角度10～15°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为9°；当传感系统检测到船模的艉倾角度15～20°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为12°。
有益效果：本发明的双槽道水面复合快艇，结合了双槽道型滑行艇布置特性好、阻力性能好及航向稳定性好和可控水翼的水翼艇快速性及综合航行性能好的优点，较好的克服了前述的槽道型滑行艇和水翼艇所固有的缺点，其综合技术经济性能优于槽道型滑行艇和水翼艇；本发明的快速性比槽道型滑行艇提高6％以上，同时振动、稳定性等整体性能得到较大改善；本发明的水翼系统，在艇体高速航行时，提供升力，进一步减少航行阻力；同时水翼系统的调控装置可根据由角位移或角速度传感器、位置传感器(例如：DGPS等)等组成的艇体姿态及运动特征传感系统的反馈时时调控水翼攻角，充分利用波浪能推动艇体前进从而到达最佳航行状态，其综合性能比槽道型滑行艇提高8％以上。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的右视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1的艇体A-A剖视图；
图5是图1的艇体B-B剖视图；
图6为水翼的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图6所示，本发明的双槽道水面复合快艇，包括主艇体4，主艇体4底部两侧均设有侧体1、2，在主艇体4底部的中间设有中间艇体3，在侧体1、2与中间艇体3之间形成槽道，在槽道的两端均设有水翼系统5、6、7、8，所述水翼系统5、6、7、8包含水翼61、转动杆62和调控装置，转动杆62穿过水翼61，转动杆62带动水翼61转动，所述调控装置安装在中间艇体3上，调控装置通过转动杆62与水翼61连接，通过调控装置带动水翼61转动。
在本发明中，所述中间艇体3的横剖线从首部的较浅V型逐渐过渡为尾部的极浅V型或水平型，侧体1、2的横剖线从首部的半较浅V型或近似较浅V型逐渐过渡为尾部的半极浅V型或水平型。所述槽道顶部横剖线从首部的大圆弧形快速过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者是槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形快速过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者槽道顶部横剖线从首部的大圆弧形快速过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，或者是槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形快速过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线基本保持不变，槽道顶部横剖线分别与中间艇体和两侧体的横剖线光顺连接。大圆弧形指大圆弧形半径与船宽之比为1～1.5，中等圆弧形指中等圆弧形半径与船宽之比为0.7～1，大宽度梯形的平均宽度与船宽之比为0.6～1，中等宽度梯形的平均宽度与船宽之比为0.4～0.8，平均宽度为1/2的上底加下底。中间艇体3主尺度比为：长宽(水线以下最大宽度)比为5.8～8.2、宽度(水线以下最大宽度)吃水比为1.3～1.7；两侧体1和2的主尺度比为：长宽(水线以下最大宽度)比为7～10、宽度(水线以下最大宽度)吃水比为0.5～1.2；两个侧体吃水与艇体吃水之比为0.7～0.96；槽道高度与宽度(一半吃水高度处)0.6～1.3；中间艇体3与两侧体的长度比为1.15～1.30。上述尺度比等参数的具体数值，根据船艇的任务背景，兼顾航行性能及布置特性综合最优，基于优化计算确定。
在本发明中，所述水翼61是水平型，其水平面形状为矩形或梯形，翼型为机翼型或弓形；转动杆62是柱型，剖面为圆形或多边形；水翼61一端的转动杆62深入主艇体4与位于主艇体4的轴承64相连，另一端转动杆62伸进艇体与调控装置相连，水翼61攻角调控范围为-8°～12°。所述调控装置包含感知主艇体4姿态的传感系统66、步进电机65和控制器67，所述传感系统66安装在主艇体4上，传感系统66与控制器67连接，控制器67与步进电机65连接，步进电机65与转动杆62连接。
本发明在使用时，船体在初始静止状态，水翼攻角为0°，随着船速的增加，水翼角度不断增加，当传感系统检测到船模的艉倾角度0～5°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为3°，水翼角度即为水翼攻角；当传感系统检测到船模的艉倾角度5～10°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为6°；当传感系统检测到船模的艉倾角度10～15°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为9°；当传感系统检测到船模的艉倾角度15～20°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为12°。根据艇体姿态及运动特征的传感系统感知的艇体的艉倾角度及船速，随着艉倾角度及船速的增加，由步进电机、转动杆及控制器控制水翼攻角灵活的改变，充分发挥调节的灵活性，能适应复杂多变的海洋环境，较大程度实现对升沉、纵摇、横摇、侧移、回转、急停、减速等功能的控制，改善滑行艇航行性能，从而充分利用波浪能推动艇体前进从而到达最佳航行状态。同时根据控制目标以及外载荷等其他因素实现连续控制，加快控制响应速度与精度，实现对航行中槽道艇的高精度控制。
本发明的双槽道水面复合快艇，在水面高速航行时，由于槽道的存在，槽道内的空气，与槽道内水流的飞溅相混合形成空气层，减少航行时的阻力；艇体艏部设置的水翼61在艇体高速航行时将主艇体4抬离水面，更进一步减少航行阻力；同时水翼系统的调控装置可根据由角位移或角速度传感器、位置传感器(例如：DGPS等)等组成的艇体姿态及运动特征传感系统66的反馈时时调控水翼61攻角，充分利用波浪能推动艇体前进从而到达最佳航行状态。由此艇体的航行性能得到较大的改善，快速性得到较大的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双槽道水面复合快艇，其特征在于：包括主艇体，主艇体底部两侧均设有侧体，在主艇体底部的中间设有中间艇体，在侧体与中间艇体之间形成槽道，在槽道的两端均设有水翼系统，所述水翼系统包含水翼、转动杆和调控装置，转动杆穿过水翼，转动杆带动水翼转动，所述调控装置安装在中间艇体上，调控装置通过转动杆与水翼连接，通过调控装置带动水翼转动。
2.根据权利要求1所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：所述中间艇体的横剖线从首部的较浅V型逐渐过渡为尾部的极浅V型或水平型，侧体的横剖线从首部的半较浅V型或近似较浅V型逐渐过渡为尾部的半极浅V型或水平型。
3.根据权利要求1所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：所述槽道顶部的横剖线从首部的大圆弧形过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线保持不变。
4.根据权利要求1所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：所述槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线保持不变，或者槽道顶部横剖线从首部的大圆弧形过渡为中部的中等宽度梯形、中部至尾部顶部横剖线保持不变，或者是槽道顶部横剖线从首部的大宽度梯形过渡为中部的中等圆弧形、中部至尾部顶部横剖线保持不变。
5.根据权利要求1所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：所述水翼是水平型，其水平面形状为矩形或梯形，翼型为机翼型或弓形；转动杆是柱型，剖面为圆形或多边形；水翼一端的转动杆深入主艇体与位于主艇体的轴承相连，另一端转动杆伸进艇体与调控装置相连，其攻角调控范围为-8°～12°。
6.根据权利要求1或5所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：所述调控装置包含感知主艇体姿态的传感系统、步进电机和控制器，所述传感系统安装在主艇体上，传感系统与控制器连接，控制器与步进电机连接，步进电机与转动杆连接。
7.根据权利要求6所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：当传感系统检测到船模的艉倾角度0～5°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为3°；当传感系统检测到船模的艉倾角度5～10°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为6°；当传感系统检测到船模的艉倾角度10～15°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为9°；当传感系统检测到船模的艉倾角度15～20°时，控制器控制步进电机带动水翼转动到水翼角度为12°。
8.根据权利要求1所述的双槽道水面复合快艇，其特征在于：槽道顶部横剖线分别与中间艇体和两侧体的横剖线光顺连接，中间艇体主尺度比为：水线以下最大的长宽比为5.8～8.2、水线以下最大宽度吃水比为1.3～1.7；两侧体的主尺度比为：水线以下最大宽度处的长宽比为7～10、水线以下最大宽度吃水比为0.5～1.2；两个侧体吃水与艇体吃水之比为0.7～0.96；一半吃水高度处槽道高度与宽度0.6～1.3；中间艇体与两侧体的长度比为1.15～1.30。
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