CN107226169A - 带有可收放式水翼的断阶复合船型 - Google Patents

带有可收放式水翼的断阶复合船型 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有可收放式水翼的断阶复合船型，包括带有断阶和假尾的船体、前后两个水翼及其支柱、控制水翼收放的装置。前水翼位于断阶之后，后水翼位于假尾之下，并在船体内部设置水翼收放装置，用于收放前后水翼。水翼展开时，水翼位于船体基线之下；水翼收起时，前水翼位于断阶之后、后水翼位于假尾之下，并紧贴船体底部。本发明对于加装水翼的断阶复合船型来说，在深水区，既可利用水翼优异的水动力特性，达到减阻、提速、节能的目的，又可利用水翼的垂向阻尼和水翼系统的纵向自稳特性，显著改善船艇的运动性能；而在浅水区，可将前水翼收到断阶之后，将后水翼收到假尾下方，避免因水翼触底而影响船艇功能的正常发挥。

Description

带有可收放式水翼的断阶复合船型
技术领域
本发明涉及复合型高性能船领域，具体涉及带有可收放式水翼的断阶复合船型的水动力构型。
背景技术
减阻提速是船舶设计者的一贯追求。在油价高企、温室气体排放受限的今天，减阻节能也成了造船界的关注热点。水翼作为一种效能比很高的水动力部件，在高速船上的使用频率很高。
水翼就是在水中工作的机翼，它在水中运动就像飞机机翼在空气中运动一样产生升力。水翼带来的好处有很多，由于水的密度约为空气密度的800倍，在同等升力之下，水翼的尺度比机翼小得多。加装水翼后，靠水翼升力支撑部分艇重的高速艇比一般的滑行艇所受阻力小，因而水翼具有减阻、提速、节能的功能，而水翼的垂向阻尼和水翼系统的纵向自稳特性，也大大改善了船艇的运动性能。
水翼一般安装在船舶底部基线以下，因此靠水翼支撑部分艇重的高速艇在正常航行时的最大吃水一般都很深。较大的吃水会影响船艇功能的正常发挥，如在浅水域，水翼易触底，在渔网和水草区，水翼易缠绕，在码头区，水翼影响停靠。而类似于冲锋舟、登陆艇这样的高速船艇，伸出船底的水翼明显会影响登滩，更是难以接受。为此，有人设计出上翻水翼，即将水翼上翻到甲板上，但这样的水翼系统较笨重，船艇的形状也需要特殊设计,导致机构复杂、工艺技术困难。
鉴于上述问题，需要采取一定的技术措施来实现水翼的收放，一方面要不影响水翼性能的正常发挥，如改善船艇的快速性和耐波性；另一方面要不影响船艇功能的正常发挥，解决船艇在浅滩区的作业受限问题，提高工作安全性，并保证船艇能够停靠有限水深港口或便于小型水翼复合船艇的舰载携带。
发明内容
本申请人针对上述问题，本发明提出一种带有可收放式水翼的断阶复合船型，实现了水翼的收起和放下。在浅水域，通过回收水翼解决了水翼复合船在浅水区域的作业受限问题，使得船艇功能得以正常发挥；而在深水域，将水翼展开到相应位置，从而减小自由面对水翼的影响，增加了水翼支撑的水动力，体现了水翼复合船型的优势(快速性、耐波性和舒适性)。
本发明的技术方案如下：
适用于单体船型的方案一：带有可收放式水翼的断阶单体复合船型，包括带有断阶和假尾的船体、前后两个水翼及其支柱、水翼系统收放装置。在船体中前部设置断阶，水翼通过支柱分别安装于断阶后和假尾下，并在船上配置水翼系统收放装置，用于控制水翼的收放。在需要的时候可以利用收放装置进行控制，通过支柱实现水翼的收放。前水翼通过上下可升降的支柱实现收起和放下，从而可将前水翼收放在断阶后的船体底部。后水翼同样通过上下可升降的支柱实现收起和放下，从而可将后水翼收放在假尾之下，并紧贴船体底部。
适用于双体船型的方案二：带有可收放式水翼的断阶双体复合船型，包括两个带有断阶和假尾的片体、前后两个水翼及其支柱、水翼系统收放装置。在船体中前部设置断阶，水翼通过支柱分别安装于断阶后和船体尾部的假尾下，并在船上配置系统收放装置，用于控制水翼的收放。前后水翼均通过支柱上下升降来实现水翼的收起和放下，收起的水翼紧贴在断阶后和假尾下的船体底部。
适用于双体船型的方案三：带有可收放式水翼的断阶双体船型，包括两个带有断阶和假尾的片体、前后两个水翼及其支柱、水翼系统收放装置。在船体中前部设置断阶，水翼通过支柱分别安装于断阶后和船体尾部的假尾下，并在船上配置水翼系统收放装置，用于控制水翼的收放。支柱和水翼之间都是通过铰接连接的，两侧的支柱与船体也是铰接。在需要的时候可以通过收放装置的控制，来实现水翼的收放。因为是双体船，两个片体之间会存在槽道，在水翼收起时，船体两侧的支柱通过向内侧转动、中间的支柱通过上下升降来带动水翼进行回收，最终水翼可以收放在相应的槽道内，两侧的支柱通过转动最终紧贴在船底，而中间的两个支柱通过升降收放在船体内部，考虑到回收过程中水翼有可能会打到船体中间的折角，相应对断阶后的船底折角进行倒角工艺。
本发明的技术效果：
本发明通过在船体上设置断阶和假尾，将水翼通过支柱(大部分支柱可以上下升降，还有部分支柱可以转动)安放在断阶后和假尾下，同时利用水翼系统收放装置来调节控制，从而实现水翼的收起和放下。这解决了水翼在浅水域时的回收问题，避免了因水翼触底而影响船艇功能的正常发挥；而在深水域将水翼放下来，减小了自由面对水翼的影响，增加了水翼支撑的水动力，体现了水翼优异的水动力特性(快速性、耐波性和舒适性)。前后水翼设计成不一样的形状，其对应的升阻比性能也不一样，同时设计好前后水翼至重心的位置，使得水翼具有纵向自稳特性，从而提高船舶的纵向稳定性。功能的实现主要通过以下几点：
1、水翼的收起。本发明在船体中前部设置断阶，船体尾部设置假尾，然后分别在断阶后和假尾下通过支柱安装水翼，支柱是可以上下升降或转动的。在需要的时候，比如说浅水区域或者是高速船需要登滩时，伸出船底的水翼会明显影响船舶的吃水，增加事故的发生概率，这时候就可以利用收放装置对水翼及其支柱进行调节控制，将水翼收起来，回收后的水翼紧贴在船底(对于双体船型的方案三，回收后的水翼则可安放于两片体间的槽道内，从而充分利用这部分空间)，支柱收放在船体内部(对于双体船型的方案三，部分支柱收放并紧贴于船底)。这些设计方案，在水翼回收后，避免了因水翼触底而影响船艇功能的正常发挥，提高了工作的安全性，并保证船艇能够停靠有限水深的港口。
2、水翼的放下。本发明中的水翼及其支柱在收放装置的控制下也可放下来。在深水区域，根据需要，利用收放装置可以快速地放下水翼，最终将水翼安置于相应的位置，便于利用水翼优异的水动力特性。水翼一方面可以提高船舶的升阻比，大幅提高船舶的阻力性能，从而达到减阻、提速、节能的目的；另一方面又可利用水翼的垂向阻尼和水翼系统的纵向自稳特性，显著改善船艇的运动性能，提高船舶的耐波性和适航性。
本发明在船体中前部设置了断阶，船尾部设置了假尾，前后两个水翼通过支柱分别安装于断阶后和假尾下，其中采用的支柱是可以上下升降或转动的，从而便于水翼的快速收放，回收后的水翼可以紧贴在断阶后和假尾下的船体底部，避免了因水翼触底而影响船艇功能的正常发挥，降低了触礁事故发生的风险。而放下来的水翼则可以充分利用水翼优异的水动力特性，从而达到减阻节能的效果。整体上看，采用可收放式水翼，机构工艺都相对简单，可靠性更高，对于船舶的安全性、快速性、耐波性等都是有利的。
附图说明
图1为本发明适用于单体船型的侧视结构示意图。
图2为本发明适用于单体船型的俯视结构示意图。
图3为本发明适用于单体船型的正视(从船尾方向看)结构示意图。
图4为本发明适用于双体船型的侧视结构示意图。
图5为本发明适用于双体船型的俯视结构示意图。
图6为本发明适用于双体船型的正视(从船尾方向看)结构示意图。
图7为本发明适用于双体船型的另一方案的侧视结构示意图。
图8为本发明适用于双体船型的另一方案的俯视结构示意图。
图9为本发明适用于双体船型的另一方案的正视(从船尾方向看)结构示意图。
其中：1、船体(包括单体船或双体船)；2、断阶；3、前水翼；4、前支柱；5、前收放装置；6、假尾；7、后水翼；8、后支柱；9、后收放装置。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
见图1-图9，本发明包含船体1(包括单体船或双体船)、假尾6，在船体1中前体底部设置的断阶2，前水翼3通过前支柱4安装在断阶2后，前水翼3及前支柱4由前收放装置5进行控制实现前水翼的收和放，后水翼7通过后支柱8安装在假尾6下，后水翼7及后支柱8由后收放装置9进行控制实现后水翼的收和放，前收放装置5和后收放装置9安装在船体内部。
本发明的运行方式如下：
1、回收水翼。当高速船舶需要登滩时，或船舶航行至浅水区域时，通过前收放装置5及后收放装置9对安装在断阶2后和船体1假尾6下的前水翼3及后水翼7及其前支柱4、后支柱8进行调节，将水翼回收起来。如图1-3及图4-6中的前支柱4、后支柱8均可以上下升降，在水翼收起来时，通过操作前收放装置5及后收放装置9，使得前支柱4、后支柱8垂直向上抬升，并带动前水翼3及后水翼7上升收起，最终将前水翼3收置并紧贴断阶2后的船体1底部，后水翼7则紧贴于假尾6下的船体1底部，前支柱4、后支柱8收于船体1内部。如图7-9中，通过前收放装置5及后收放装置9进行控制，使得靠中间的前后支柱垂直向上抬升，靠船体两侧的前后支柱则向内向上转动(位于两侧的前后支柱的两端分别与船体1及前后水翼铰接，位于中间的前后支柱的下端与前后水翼铰接)，带动前水翼3及后水翼7的上升回收，最终将前水翼3及后水翼7收置于两片船体1间的槽道10内，两侧的支柱收置紧贴于船底，中间的支柱则收于船体1内部。水翼回收后，船艇在登滩或在浅水域作业时，船艇功能将不再受到水翼的影响，也能保证船舶安全进入港口。
2、放下水翼。当船舶驶离港口航行至深水域后，利用前收放装置5及后收放装置9将前水翼3及后水翼7及其前支柱4、后支柱8放下来。如图1-3及图4-6中利用前收放装置5及后收放装置9进行控制，使得前支柱4、后支柱8垂直向下降落，带动前水翼3及后水翼7放下，最终前水翼3及后水翼7安置于合适的位置。如图7-9中，通过前收放装置5及后收放装置9的控制，使得中间的前后支柱垂直向下降落，两侧的前后支柱则向下向外转动，带动前水翼3及后水翼7放下来，最终将前水翼3及后水翼7安置于相应的位置，减少了自由面对水翼的影响。这时候船舶就可以利用水翼的优势，水翼可以提高船舶的阻力性能，改善船舶的快速性和耐波性。
3、收放装置。当行至不同的水深区域时，经由人工下达水翼的收起或放下指令后，收放系统借助机械式或液压式前收放装置5及后收放装置9实现前水翼3及后水翼7的收放。
综上所述，在浅水域航行时，加装水翼的高速船艇的水翼可以收起来，避免因水翼触底而影响船艇功能的正常发挥，保证了船艇安全地登滩、停靠港口。在深水区域航行时，又可放下水翼，充分利用水翼优异的水动力特性，达到减阻节能的效果，显著改善船舶的快速性、耐波性和稳定性。因此，提出的该新水动力构型在深水域时能减小自由面对水翼的影响，增加了水翼支撑的水动力，从而保证了水翼的性能优势，同时解决了水翼在浅水域的收放问题。

Claims (4)

1.一种带有可收放式水翼的断阶复合船型，其特征在于：包括底部带有断阶(2)、尾部带有假尾(6)的船体(1)，前水翼(3)通过前支柱(4)及前收放装置(5)安装于断阶(2)的后侧，后水翼(7)通过后支柱(8)及后收放装置(9)安装于假尾(6)的下侧；所述断阶(2)设置在船体(1)的中前部，所述前收放装置(5)及后收放装置(9)位于船体(1)的内部。
2.根据权利要求1所述的带有可收放式水翼的断阶复合船型，其特征在于：所述前收放装置(5)驱动前支柱(4)于船体(1)底部升降实现前水翼(3)的收起和释放；所述后收放装置(9)驱动后支柱(8)于假尾(6)底部升降实现后水翼(7)的收起和释放。
3.根据权利要求1所述的带有可收放式水翼的断阶复合船型，其特征在于：当安装在双体复合船型上时，所述前水翼(3)及后水翼(7)成对安装于船体(1)的底部两侧，位于中间的前水翼(3)及后水翼(7)分别通过位于中间的前支柱(4)及后支柱(8)升降实现收起和释放，位于两侧的前水翼(3)及后水翼(7)分别通过位于两侧的前支柱(4)及后水翼(7)摆动实现收起或释放。
4.根据权利要求3所述的带有可收放式水翼的断阶复合船型，其特征在于：所述双体复合船型的两侧船体底部之间具有槽道(10)，收起所述前水翼(3)及后水翼(7)时，所述前水翼(3)及后水翼(7)置于所述槽道(10)中。
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