CN108639236A - 一种机翼型高速三体游艇结构 - Google Patents

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张开银
吴倩赟
郑威
张辉
李莎
曹萱
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    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/12—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly
    • B63B1/125—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly comprising more than two hulls
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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Abstract

本发明涉及船舶工程技术领域，特指一种机翼型高速三体游艇结构，包括船体、涵道风扇螺旋桨推进器、机翼型连接臂、片体与水下螺旋桨，船体两侧分别连接有机翼型连接臂，机翼型连接臂连接于片体，涵道风扇螺旋桨推进器设于机翼型连接臂上，水下螺旋桨设于船体的尾部上。本发明创新性突出，机翼结合涵道风扇螺旋桨的独特结构，不仅实现了游艇在高速时的地效翼航行，还提高了游艇的稳定性、舒适性和操作性。

Description

一种机翼型高速三体游艇结构
技术领域
本发明涉及船舶工程技术领域，特指一种机翼型高速三体游艇结构。
背景技术
目前，国内现有的私人游艇绝大多数都是单体结构，其稳定性不强，遇到风浪容易侧倾，相对于普通三体游艇，横向摆动幅度大，舒适性差，通过水下螺旋桨推进，巡航速底低，极限速度也已经很难再提高，相对于普通三体游艇，连接臂部分只是起到了连接片的作用，实现不了地效翼航行。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种防撞诱导型城市中分带安全岛，具有耐候性强、反光效果佳、生命周期成本低、绿色环保，有效提高安全岛警示、诱导、防撞功效，从而保障交通安全。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种机翼型高速三体游艇结构，包括船体、涵道风扇螺旋桨推进器、机翼型连接臂、片体与水下螺旋桨，船体两侧分别连接有机翼型连接臂，机翼型连接臂连接于片体，涵道风扇螺旋桨推进器设于机翼型连接臂上，水下螺旋桨设于船体的尾部上。
进一步而言，所述机翼型连接臂为小展弦比、后掠式三角形机翼，其翼展为18.5米，连接船体端的弦长为4米，连接片体端的弦长为3米，依次递减设置。
进一步而言，所述机翼型连接臂的尾部设有襟翼。
进一步而言，所述涵道风扇螺旋桨推进器设于机翼型连接臂的正下方位置。
进一步而言，所述船体顶部设有用于乘客的上层建筑。
进一步而言，所述船体与片体均采用空心小水线面船体设置。
本发明有益效果：
1.通过将机翼型连接臂设计成机翼形状，产生升力，低速时减少吃水深度，高速时实现地效翼航行；
2.通过涵道风扇螺旋桨推进器的使用，避免了现有船舶水下螺旋桨在一定高速极限时的失速效果；
3.通过将涵道风扇螺旋桨推进器设于机翼型连接臂的正下方位置，使大量气流通向机翼型连接臂下方，在机翼型连接臂与水面之间形成气垫，从而更有效的产生升力；
4.将船体设计为三体游艇船型，其耐波性好，兴波阻力小，更舒适更安全。
附图说明
图1是本发明三体游艇前视图；
图2是图1侧视图；
图3是图1俯视图；
图4是图1后视图；
图5是襟翼设于机翼型连接臂尾部结构图；
图6是片体结构图。
1.船体；2.涵道风扇螺旋桨推进器；3.机翼型连接臂；4.片体；5.水下螺旋桨；6.襟翼。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图6所示，本发明所述一种机翼型高速三体游艇结构，包括船体1、涵道风扇螺旋桨推进器2、机翼型连接臂3、片体4与水下螺旋桨5，船体1两侧分别连接有机翼型连接臂3，机翼型连接臂3连接于片体4，涵道风扇螺旋桨推进器2设于机翼型连接臂3上，水下螺旋桨5设于船体1的尾部上。以上所述构成本发明基本结构。
本发明采用船体1两侧分别通过机翼型连接臂3连接于片体4，从而产生浮力，涵道风扇螺旋桨推进器2设于机翼型连接臂3上，使大量气流通向机翼型连接臂3下方，在机翼型连接臂3与水面之间形成气垫，从而更有效的产生升力，涵道风扇螺旋桨推进器2的使用主要是在高速航行时提供动力，水下螺旋桨5设于船体1的尾部上，主要是在低速航行时提供动力。
需要说明的是，本发明所述三体游艇的航行动力由两种推进器提供，一种是常规的置于船尾的水下螺旋桨5，它作为游艇低速航行时的动力。
另一种是涵道风扇螺旋桨推进器2，作为游艇高速航行时的动力。水下螺旋桨5在低速缓行的时候开启，由于空气密度比水低很多，低速航行时涵道风扇螺旋桨推进器2的效率很低，两种推进器在不同情况下的配合使用。
实际应用中，本发明所述涵道风扇螺旋桨推进器2在高速航行时开启，地效翼航行阶段，船体1在水面上一定高度，水下螺旋桨5已经无法提供动力，涵道风扇螺旋桨推进器2旋转时，桨叶不断把大量空气(推进介质)向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力，涵道风扇螺旋桨推进器2所提供的动力在一定范围内与船体1航行速度成正比，所以在船体1高速行驶时，涵道风扇螺旋桨推进器2能提供极大的动力。
实际应用中，本发明所述涵道风扇螺旋桨推进器2功率计算：靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨；螺旋桨运动时主要存在的阻力有空气摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等；桨叶因高速圆周运动使叶尖处速度最高，诱导阻力比较大，对外界气流产生冲击造成噪声大，这是自由螺旋桨动力效率低的主要原因；自由螺旋桨由于是悬臂梁结构杆件，在气动作用下叶尖处容易变形导致效率进一步恶化，这是限制螺旋桨高速运动的瓶颈之一，也是螺旋桨飞机及直升机速度限制之关健；而采用涵道风扇螺旋桨2则能适当避免缺陷。
实际应用中，本发明所述涵道风扇(Ducted Fan)，指在自由螺旋桨的外围设置涵道的一种推进装置，自由螺旋桨的原理同飞机机翼类似，涵道风扇螺旋桨推进器2的优点：由于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，而效率较高，在同样功率消耗下,涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨,会产生更大的推力，同时由于涵道的环括作用,其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好,因此作为一种推力或升力装置,被广泛应用于飞行器设计当中。
实际应用中，本发明所述涵道风扇螺旋桨推进器2的输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。以下是螺旋桨拉力的计算原理。
螺旋桨的拉力(T)公式：T＝Ctρn2D4
螺旋桨的有效功率公式：P桨＝TV
式中：
Ct—拉力系数
V—航行速度
ρ—空气密度(在标准状况下为1.297kg/m2)
n—螺旋桨转速
D—螺旋桨直径
更具体而言，所述机翼型连接臂3为小展弦比、后掠式三角形机翼，
其翼展为18.5米，连接船体1端的弦长为4米，连接片体4端的弦长为3
米，依次递减设置。本发明所述机翼型连接臂3设计成小展弦比、后掠形式三角形机翼，其尺寸设计需要综合考虑船速、船重、表面积、适航性等因素后设计，机翼型连接臂3产生升力的等效力作用点在三体船重心的前方，且同在船的中轴线上，这样可以使船的前部抬高。
实际应用中，本发明所述机翼型连接臂3升力的计算原理：机翼型连接臂3置于气流中时，机翼型连接臂3除受到气流方向的作用力(称谓阻力)外，还受到一个与气流方向相垂直的力(称谓升力)的作用，所谓机翼型连接臂3，通常是指它所产生的升力比其阻力大得多的物体，机翼所具有的这一特性，与其机翼剖面形状(翼型)密切有关，机翼剖面的动力特性还与机翼冲角有关，机翼型高速三体游艇升力的计算过程如下：
升力L＝C1×1/2×ρ×V2×A，
式中：
Cl——升力系数，为一定冲角、翼型下的估计值
ρ——空气密度(在标准状况下为1.297kg/m2)
V——动压(即相对速度)
S——机翼参考面积
更具体而言，所述机翼型连接臂3的尾部设有襟翼6。采用这样的结构设置，通过襟翼6辅助机翼型连接臂3提供升力。
更具体而言，所述涵道风扇螺旋桨推进器2设于机翼型连接臂3的正下方位置。采用这样的结构设置，在船体1高速航行时提供动力，并配合机翼型连接臂3在它和水面之间形成气垫.
更具体而言，所述船体1顶部设有用于乘客的上层建筑。
更具体而言，所述船体1与片体4均采用空心小水线面船体设置。本发明所述船体1以小水线面三体船为母型船并结合飞行器的优点设计，以达到超高速地效翼航行且更加安全稳定，片体4为空心小水线面船体，起到浮力和稳定船体1的作用。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：包括船体(1)、涵道风扇螺旋桨推进器(2)、机翼型连接臂(3)、片体(4)与水下螺旋桨(5)，所述船体(1)两侧分别连接有机翼型连接臂(3)，所述机翼型连接臂(3)连接于片体(4)，所述涵道风扇螺旋桨推进器(2)设于机翼型连接臂(3)上，所述水下螺旋桨(5)设于船体(1)的尾部上。
2.根据权利要求1所述一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：所述机翼型连接臂(3)为小展弦比、后掠式三角形机翼，其翼展为18.5米，连接船体(1)端的弦长为4米，连接片体(4)端的弦长为3米，依次递减设置。
3.根据权利要求1所述一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：所述机翼型连接臂(3)的尾部设有襟翼(6)。
4.根据权利要求1所述一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：所述涵道风扇螺旋桨推进器(2)设于机翼型连接臂(3)的正下方位置。
5.根据权利要求1所述一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：所述船体(1)顶部设有用于乘客的上层建筑。
6.根据权利要求1所述一种机翼型高速三体游艇结构，其特征在于：所述船体(1)与片体(4)均采用空心小水线面船体设置。
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