CN108557005A - 呆木及船 - Google Patents

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周国平
程宣恺
张磊
赖明雁
袁俊
王露
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Abstract

本发明提供了一种呆木及船，涉及船舶装置技术领域。该呆木包括呆木本体，呆木本体的底面和顶面相对应的一端端点重合，底面所在平面与顶面所在平面之间的夹角为锐角，以底面所在平面与顶面所在平面的交线为轴线，以底面所在平面为剖切面，剖切面绕轴线转动，在呆木本体上剖出的剖面均为NACA翼型；该船包括船体和上述呆木，船体包括船底，呆木的顶面与船底的底面固接，呆木顶面的弦线与船体底面的中轴线共线，且呆木本体的尖端指向船体的船首方向。该呆木的体积小，对船体的湿表面积增加较少，相应减少船航行过程中的增加的阻力；且该呆木的一端为尖端，各剖面均为NACA翼型，阻力小，引起涡流也较小，可以有效降低对螺旋桨推进效率的不良影响。

Description

呆木及船
技术领域
本发明涉及船舶装置技术领域，尤其涉及一种呆木及船。
背景技术
双桨船是一种节能型优秀船型，具有推进效率高、操纵性能好等优点，在船舶行业、航运业有重要的作用。
双桨船的尾部一般安装有呆木，一方面，呆木可以将船体的中心后移、且能够改善船底水流的流场，提高船舶航行过程中的稳定性和螺旋桨的推进效率；另一方面，呆木还可以对船体和船底安装的螺旋桨起到保护作用，当船舶航行到浅水区域时，如果发生搁浅，呆木首先与水底相碰，从而减少船体和安装在船底的螺旋桨受碰撞造成的损坏。
然而，由于船体底部安装呆木增大了船体的湿表面，船舶在航行过程中受到水流的阻力也相应增大，且呆木外形在对船底水流流场改善的同时，自身也会引起涡流场，对水流流场造成破坏，影响螺旋桨的推进效率。
即，现有的呆木安装在船底，大大增加了船体的湿表面，相应增大船航行过程中的阻力，且呆木外形会引起涡流，影响螺旋桨的推进效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种呆木及船，以解决现有技术中存在的呆木安装在船底，大大增加了船体的湿表面，相应增大船航行过程中的阻力，且呆木外形会引起涡流，影响螺旋桨的推进效率的技术问题。
本发明提供的呆木，包括呆木本体，所述呆木本体的底面和顶面均为NACA翼型，所述底面的一端端点与所述顶面上对应的一端端点重合，所述底面的中弧线与所述顶面的中弧线共面所在的平面垂直于所述底面所在平面和所述顶面所在平面，所述底面所在平面与所述顶面所在平面之间的夹角为锐角；
所述呆木本体的侧壁将所述底面与所述顶面平滑过渡连接在一起，以所述底面所在平面与所述顶面所在平面的交线为轴线，以所述底面所在平面为剖切面，所述剖切面绕所述轴线转动，在所述呆木本体上剖出的剖面均为NACA翼型。
进一步的，所述底面的中弧线与其弦线重合，所述顶面的中弧线也与其弦线重合。
进一步的，所述剖切面绕所述轴线在所述呆木本体上剖得的多个剖面中，多个所述剖面的一端端部重合形成尖端，另一端端部的连线为圆弧过渡的弧线。
进一步的，所述顶面的中弧线长度大于所述底面的中弧线长度。
进一步的，所述呆木本体的侧壁上设有安装孔，所述安装孔用于安装侧推器。
进一步的，所述安装孔为两个，两个所述安装孔沿所述呆木本体的长度方向分散分布。
进一步的，所述呆木本体中剖面的最大宽度为0.1m～0.2m。
进一步的，所述呆木本体中剖面的最大宽度为1.5m～2m。
本发明的另一个目的在于提供一种船，包括船体和上述呆木，所述船体包括船底，所述呆木的顶面与所述船底的底部固接，所述呆木顶面的弦线与所述船体底部的中轴线共线，且所述呆木本体的尖端指向所述船体的船首方向，该船具有上述呆木的所有技术效果。
进一步的，所述船底的底部固设有两个尾鳍，两个所述尾鳍的长度方向与所述船体的长度方向一致，且两个所述尾鳍对称分布于所述呆木的两侧。
本发明呆木及船的有益效果为：
本发明提供的呆木及船，其中，呆木包括作为基体的呆木本体，呆木本体包括底面、顶面和侧壁，侧壁将顶面与底面圆弧过渡连接在一起，且以底面所在平面与顶面所在平面的交线为轴线，以底面所在平面为剖切面，剖切面绕轴线转动，在呆木本体上剖出的剖面均为NACA翼型(剖面中位于最外侧的两个剖面，其中一个为底面，另一个为顶面)；其中，船包括上述呆木和作为基体的船体，船体包括用于承载支撑的船底，呆木的顶面与船体的底面配合固接。
首先，呆木本体底面的中弧线与顶面的中弧线共面，相交于一端端点处，且共面的平面与底面所在平面、顶面所在平面相互垂直，则，呆木本体的形状类似扇形，呆木本体安装在船体的底面上，船体的船底关于中轴线对称设置，呆木本体的弦线与船底的中轴线共线，底面一端端点与顶面相应一端的端点重合，该端形成尖端，尖端指向船体的船首方向。
上述船在水中行驶过程中，水流自船底的船首流向船尾，自呆木本体的尖端位置流入，随后流经呆木本体的侧壁流到呆木本体的另一端，流出呆木本体，首先，呆木本体中与水流接触部分包括底面和侧壁，底面上靠近船首的一端与船底紧贴，随后沿船体长度方向逐渐向下倾斜，呆木本体的尖端与船底的连接处平滑过渡，水流流过时阻力小，且在连接处产生涡流较小，对螺旋桨的推进效率不良影响较小；其次，呆木本体的侧壁圆滑过渡连接，且呆木本体上的每个剖面均为NACA翼型，水流流经呆木本体侧壁的过程中，阻力和产生涡流均较小，进一步减小设置呆木对螺旋桨推进效率的不良影响，提高船航行过程中的动力性能。
此外，呆木本体中底面所在平面与顶面所在平面之间存在锐角夹角，靠近船尾的一端端部厚度较大，可以对船体底部的螺旋桨等部件起到保护作用；呆木本体的尖端体积较小，相应呆木本体的整体体积也较小，船体上安装呆木增加的湿表面积较小，相应，船体运行过程中，增加的水流阻力也较小，从而降低螺旋桨的推进负荷。
即，该呆木的体积小，对船体的湿表面积增加较少，相应减少船航行过程中的增加的阻力；且该呆木的一端为尖端，各剖面均为NACA翼型，阻力小，引起涡流也较小，可以有效降低对螺旋桨推进效率的不良影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的船的第一视角三维结构示意图，其中，呆木本体上未设有安装孔；
图2为本发明实施例提供的船的第二视角三维结构示意图，其中，呆木本体上未设有安装孔；
图3为本发明实施例提供的船的第三视角三维结构示意图，其中，呆木本体上未设有安装孔；
图4为本发明实施例提供的呆木的三维结构示意图，其中，呆木本体上设有安装孔。
图标：1－呆木本体；11－底面；12－顶面；13－侧壁；2－安装孔；3－船体；31－船底。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种呆木，如图4所示，包括呆木本体1，呆木本体1的底面11和顶面12均为NACA翼型，底面11的一端端点与顶面12上对应的一端端点重合，底面11的中弧线与顶面12的中弧线共面所在的平面垂直于底面11所在平面和顶面12所在平面，底面11所在平面与顶面12所在平面之间的夹角为锐角；呆木本体1的侧壁13将底面11与顶面12平滑过渡连接在一起，以底面11所在平面与顶面12所在平面的交线为轴线，以底面11所在平面为剖切面，剖切面绕轴线转动，在呆木本体1上剖出的剖面均为NACA翼型。
本实施例还提供一种船，如图1－图3所示，包括船体3和上述的呆木，所述船体3包括船底31，呆木的顶面12与船底31的底部固接，呆木顶面12的弦线与船体3底部的中轴线共线，且呆木本体1的尖端指向船体3的船首方向。
本实施例提供的呆木及船，其中，呆木包括作为基体的呆木本体1，呆木本体1包括底面11、顶面12和侧壁13，侧壁13将顶面12与底面11圆弧过渡连接在一起，且以底面11所在平面与顶面12所在平面的交线为轴线，以底面11所在平面为剖切面，剖切面绕轴线转动，在呆木本体1上剖出的剖面均为NACA翼型(剖面中位于最外侧的两个剖面，其中一个为底面11，另一个为顶面12)；其中，如图2和图3所示，船包括上述呆木和作为基体的船体3，船体3包括用于承载支撑的船底31，呆木的顶面12与船体3的底面11配合固接。
首先，呆木本体1底面11的中弧线与顶面12的中弧线共面，相交于一端端点处，且共面的平面与底面11所在平面、顶面12所在平面相互垂直，则，呆木本体1的形状类似扇形，呆木本体1安装在船体3的底面11上，船体3的船底31关于中轴线对称设置，呆木本体1的弦线与船底31的中轴线共线，底面11一端端点与顶面12相应一端的端点重合，该端形成尖端，尖端指向船体3的船首方向。
上述船在水中行驶过程中，水流自船底31的船首流向船尾，自呆木本体1的尖端位置流入，随后流经呆木本体1的侧壁13流到呆木本体1的另一端，流出呆木本体1，首先，呆木本体1中与水流接触部分包括底面11和侧壁13，底面11上靠近船首的一端与船底31紧贴，随后沿船体3长度方向逐渐向下倾斜，呆木本体1的尖端与船底31的连接处平滑过渡，水流流过时阻力小，且在连接处产生涡流较小，对螺旋桨的推进效率不良影响较小；其次，呆木本体1的侧壁13圆滑过渡连接，且呆木本体1上的每个剖面均为NACA翼型，水流流经呆木本体1侧壁13的过程中，阻力和产生涡流均较小，进一步减小设置呆木对螺旋桨推进效率的不良影响，提高船航行过程中的动力性能。
此外，呆木本体1中底面11所在平面与顶面12所在平面之间存在锐角夹角，靠近船尾的一端端部厚度较大，可以对船体3底部的螺旋桨等部件起到保护作用；呆木本体1的尖端体积较小，相应呆木本体1的整体体积也较小，船体3上安装呆木增加的湿表面积较小，相应，船体3运行过程中，增加的水流阻力也较小，从而降低螺旋桨的推进负荷。
即，该呆木的体积小，对船体3的湿表面积增加较少，相应减少船航行过程中的增加的阻力；且该呆木的一端为尖端，各剖面均为NACA翼型，阻力小，引起涡流也较小，可以有效降低对螺旋桨推进效率的不良影响。
本实施例中，底面11的中弧线可以与其弦线重合，顶面12的中弧线也与其弦线重合。NACA翼型中的中弧线与弦线重合时，NACA翼型为对称图形，且中弧线即为对称轴，底面11和顶面12的中弧线均与其弦线重合，则呆木本体1中的底面11和顶面12均对称设置，呆木本体1的侧壁13圆弧过渡连接在底面11和顶面12之间，各剖面相应也为对称设置，即呆木本体1关于各剖面的弦线所在平面对称设置，船航行过程中，呆木设于船底31的中轴线上，呆木关于中轴线对称，则水流对呆木左右两侧的作用力相互平衡，相应的，船底31及船体3左右两侧受到水流的作用力也相互平衡，从而提高船航行过程中的稳定性，减少船体3由于左右两侧受力不均而发生倾斜等情况。
这里需要说明的是，这里所说的“底面11”、“顶面12”、“左侧”、“右侧”等是以船正常航行时的视角定义的，且左右侧是以船体3的侧舷方位定义的。
本实施例中，剖切面绕轴线在呆木本体1上剖得的多个剖面中，多个剖面的一端端部重合形成尖端，另一端端部的连线为圆弧过渡的弧线。水流流经呆木本体1的侧壁13后到达呆木本体1的尾端(尖端为首端)，尾端多个剖面的端部连线为圆弧过渡的弧线，弧线与船底31圆弧过渡连接，从而减少水流流过该连接处时产生的涡流，相应降低安装呆木对螺旋桨推进的不良影响。
具体的，本实施例中，如图1－图3所示，顶面12的中弧线长度大于底面11的中弧线长度。呆木本体1尾端端部连线连接在顶面12和底面11之间，顶面12的中弧线长于底面11的中弧线，则，该弧线与传递连接处的平滑程度更高，相应水流在该连接处产生的涡流更小。设定该弧线与船底31连接点处的切线与竖直线之间的夹角为r，顶面12中弧线长于底面11中弧线的长度越大，则r角度越大，连接处的平滑过渡程度越好，水流在该连接处产生涡流越少，相应，对螺旋桨的不良影响也越少。
本实施例中，如图4所示，还可以在呆木本体1的侧壁13上设有安装孔2，安装孔2用于安装侧推器。船航行过程中，侧推器可作为辅助的推进器，对船左右位置进行调整，以改善船的操纵性，便于船行驶在狭长水道或调头等情况时对船体3的调整控制。
本实施例中，安装孔2可以为两个，两个安装孔2沿呆木本体1的长度方向分散分布。两个安装孔2内分别安装有一个侧推器，两个侧推器在呆木的不同位置相互辅助，对船体3的角度位置进行调整，进一步提高船体3的航行灵活性。具体的，如图4所示，两个安装孔2可以安装在呆木的一侧侧壁13上，也可以分别安装在呆木的两侧侧壁13上。
具体的，本实施例中，当呆木上无需安装侧推器时，呆木本体1中剖面的最大宽度为0.1m～0.2m，呆木本体1的宽度较小，相应体积较小，增加的湿表面较小，对船体3航行过程中增大的阻力也较小。
本实施例中，呆木本体1中剖面的最大宽度也可以为1.5m～2m。呆木本体1的厚度加大，在呆木本体1上开设安装孔2安装侧推器，一方面，呆木本体1的强度增大，可以增强侧推器安装在呆木本体1上的安装牢固度；另一方面，侧推器可以镶嵌在安装孔2内，减少侧推器外凸对水流阻力的增加。
具体的，本实施例中，可以在船底31的底部固设有两个尾鳍，两个尾鳍的长度方向与船体3的长度方向一致，且两个尾鳍对称分布于呆木的两侧。两个尾鳍上固设有尾轴，尾轴的端部安装螺旋桨，两个尾鳍与位于其中部的呆木之间形成供水流流过的通道，船航行过程中，双尾鳍上的双螺旋桨同时对船进行推进，推进效率高，且操作人员可以根据实际需要仅打开单个螺旋桨，对船进行角度调节等操作，增强船的实用性。
具体的，可以根据船的主尺度、作业需求和阻力性能确定呆木本体1中底面11的长度a和最大宽度b；根据螺旋桨的位置和作业需求确定呆木尾端的角度r以及底面11尾端端点至尾轴端部之间的距离l等，通过对上述各参数的调整，确定呆木的具体结构尺寸，以得到性能较佳的船。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种呆木，其特征在于，包括呆木本体(1)，所述呆木本体(1)的底面(11)和顶面(12)均为NACA翼型，所述底面(11)的一端端点与所述顶面(12)上对应的一端端点重合，所述底面(11)的中弧线与所述顶面(12)的中弧线共面所在的平面垂直于所述底面(11)所在平面和所述顶面(12)所在平面，所述底面(11)所在平面与所述顶面(12)所在平面之间的夹角为锐角；
所述呆木本体(1)的侧壁(13)将所述底面(11)与所述顶面(12)平滑过渡连接在一起，以所述底面(11)所在平面与所述顶面(12)所在平面的交线为轴线，以所述底面(11)所在平面为剖切面，所述剖切面绕所述轴线转动，在所述呆木本体(1)上剖出的剖面均为NACA翼型。
2.根据权利要求1所述的呆木，其特征在于，所述底面(11)的中弧线与其弦线重合，所述顶面(12)的中弧线也与其弦线重合。
3.根据权利要求2所述的呆木，其特征在于，所述剖切面绕所述轴线在所述呆木本体(1)上剖得的多个剖面中，多个所述剖面的一端端部重合形成尖端，另一端端部的连线为圆弧过渡的弧线。
4.根据权利要求3所述的呆木，其特征在于，所述顶面(12)的中弧线长度大于所述底面(11)的中弧线长度。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的呆木，其特征在于，所述呆木本体(1)的侧壁(13)上设有安装孔(2)，所述安装孔(2)用于安装侧推器。
6.根据权利要求5所述的呆木，其特征在于，所述安装孔(2)为两个，两个所述安装孔(2)沿所述呆木本体(1)的长度方向分散分布。
7.根据权利要求1－4中任一项所述的呆木，其特征在于，所述呆木本体(1)中剖面的最大宽度为0.1m～0.2m。
8.根据权利要求5所述的呆木，其特征在于，所述呆木本体(1)中剖面的最大宽度为1.5m～2m。
9.一种船，其特征在于，包括船体(3)和权利要求3－8中任一项所述的呆木，所述船体(3)包括船底(31)，所述呆木的顶面(12)与所述船底(31)的底部固接，所述呆木顶面(12)的弦线与所述船体(3)底部的中轴线共线，且所述呆木本体(1)的尖端指向所述船体(3)的船首方向。
10.根据权利要求9所述的船，其特征在于，所述船底(31)的底部固设有两个尾鳍，两个所述尾鳍的长度方向与所述船体(3)的长度方向一致，且两个所述尾鳍对称分布于所述呆木的两侧。
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