CN109808827A - 一种气泡减阻槽道滑行艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气泡减阻槽道滑行艇，属于舰艇减阻技术领域；本发明由第一电动机10和第二电动机17并列布置提供船体动力，含槽道船体1底部开设贯通槽道，以减小吃水深度；由太阳能电池为第一微气泡发生器12和第二微气泡发生器18供能，微气泡气泵持续产生气泡通过第一微气泡导管6与第二微气泡导管20传至船体底部，使船体与水体中间形成稳定气泡层，减少流体黏性阻力。艏部、艉部设置压浪板7和船艉尾翼4，提高船体稳定性。本发明结构简单，适航性好，适用于复杂海面的工作环境，同时使用新能源减少能源消耗，符合绿色船舶设计理念。

Description

一种气泡减阻槽道滑行艇

技术领域

本发明涉及舰艇减阻技术领域，具体涉及一种气泡减阻槽道滑行艇。

背景技术

滑行艇是一种依靠水动升力来支持大部分艇重的小型船舶，因为其航速高、操纵灵活、结构简单、建造成本低等优点，成为新型小型船舶的理想船体。现有的滑行艇按其主要的艇体结构可以分为以下三类：单体滑行艇，普通双体滑行艇其中包含了在其基础上加装水翼而形成的槽道水翼艇和三体滑行艇。单体滑行艇是出现和应用最早的滑行艇，其技术发展成熟、艇型结构简单、造价低廉，是现阶段应用最为广泛的滑行艇；但其也有比较明显的缺点：

(1)高速航行时阻力增长迅速，且在高航速时会进入海豚运动状态，因此单体滑行艇的航速一般设计在40节以内；

(2)在风浪航行中失速较大，适航性和操纵性等较差；

(3)高速航行时艇体兴波大，对窄航道的冲刷破坏严重，影响航道内其余船只的正常航行，这极大的限制其在内河航道的航行；

针对以上船型问题，本作品依据槽道滑行艇的外形特征和微气泡减阻技术提出了一种全新的气泡槽道滑行艇，其采用内倾式倒V型槽道，在槽道根部布置气泡发生器，辅以尾翼和船底压浪板。该艇在任何速度下都面对较低的航行阻力，较小的兴波效应，航行过程中波浪冲击小，纵向稳定性好以及艇体宽阔，大大提高船舶适航性。

目前船用气泡的研究都集中在对船底微气泡吸附性的研究，只是讨论并改进了气泡与规则形状船底的被动附着性问题。而本发明提出采用船底槽道与气泡减阻技术相结合。利用船底槽道的导流作用使气泡在水面以下流动，使其主动附着于船体，减小航行阻力。

对于槽道船体的研究只是讨论并改进了不同船底槽道对船体通气减阻特性的影响问题。而本发明提出采用气泡减阻与船底槽道相结合的减阻方法，选用中央贯通槽道与导流槽对气泡进行导流分布，解决了滑行艇在低速条件下传统槽道艇通气量不足，减阻失败的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡减阻槽道滑行艇。设计一种同时具备槽道船体和微气泡减阻结构的新型气泡减阻槽道滑行艇，其采用双螺旋桨驱动，船底中央设置倒V型槽道，船底表面呈三角形铺设微气泡导气管，两台由太阳能电池板供电的微气泡气泵产生气泡。既在通过微气泡进行船体减阻的同时又通过设置船底槽道减少船体吃水深度，提高船体运行稳定性。

一种气泡减阻槽道滑行艇，包含船体、微气泡发生模块与动力模块；动力模块安装在船体尾部，微气泡发生模块安装在船体内部动力模块前端。

所述船体包含槽道船体1、上部船身2、船艉尾翼4与压浪板7；船艉尾翼4安装在上部船身2尾部，上部船身2与槽道船体1安装固定，在槽道船体底部开有槽道并安装有压浪板7。

所述动力模块包含第一螺旋桨5、第一传动轴8、第一联轴器9、第一电动机10、燃料电池组11、第二传动轴15、第二联轴器16、第二电动机17与第二螺旋桨19；其中燃料电池组11固定在船体内部，通过导线与第一电动机10和第二电动机17连接；第一电动机10输出轴通过第一联轴器9与第一传动轴8连接，在第一传动轴8的末端安装有第二螺旋桨19；第二电动机17输出轴通过第二联轴器16与第二传动轴15连接，在第二传动轴15末端安装有第一螺旋桨5。

所述微气泡发生模块包括第一太阳能电池板3、第一微气泡导管6、第一微气泡发生器12、第二太阳能电池板13、第三太阳能电池板14、第二微气泡发生器18与第二微气泡导管20；所述第一太阳能电池板3、第二太阳能电池板13与第三太阳能电池板14分别安装在上部船身2的左侧、后侧与右侧，并通过导线与第一微气泡发生器12和第二微气泡发生器18连接；第一微气泡导管6与固定在槽道船体1底部右侧的第二微气泡导管20连接；第二微气泡导管20与固定在槽道船体1底部左侧的第一微气泡发生器12连接。

所述压浪板7采用平凸翼型。

所述船艉尾翼4采用凹凸翼型。

所述槽道船体1底部中央设置贯通式槽道，槽道侧壁成倒V型向外倾斜，下宽上窄。

所述第一微气泡导管6与第二微气泡导管20沿船底外表面向船艉方向呈三角形贴附于船体外壁。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单，适航性好，适用于复杂海面的工作环境，同时使用新能源减少能源消耗，符合绿色船舶设计理念。

附图说明

图1为本发明的整体结构正视图；

图2为本发明的整体结构左视图；

图3为本发明的总体结构爆炸图；

图4为本发明的槽道结构图；

图5为本发明的微气泡发生结构图；

图6为本发明的整体结构侧视图；

图7为本发明的整体结构俯视图。

具体实施方式

本发明涉及一种气泡减阻槽道滑行艇，其主要组成部分包括：中央贯通槽道船身、船首压浪板、微气泡气泵、微气泡导管、船尾U型尾翼、推进式螺旋桨、船用传动轴、无刷电机、解调器、信号接收器、太阳能电池板等。本发明由两台并列布置无刷电机提供船体动力，船底开设贯通槽道，以减小吃水深度；由太阳能电池为两台微气泡气泵供能，微气泡气泵持续产生气泡通过微气泡导管传至船体底部，使船体与水体中间形成稳定气泡层，减少流体黏性阻力。艏部、艉部设置压浪板和U型尾翼，提高船体稳定性。本发明结构简单，适航性好，适用于复杂海面的工作环境，同时使用新能源减少能源消耗，符合绿色船舶设计理念。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

结合图1、图2说明本发明的具体结构。本发明主要由槽道船体，上部船身，太阳能电池板，船艉尾翼，微气泡导气管，船艏压浪板，传动部分，燃料电池组，微气泡产生设备等部分组成。船舶通过第一螺旋桨5与第二螺旋桨19差速旋转实现转向操作，槽道船体1采用倒V型槽道与第一微气泡导管6和第二微气泡导管20结合设置，有效减小船体阻力，提高航行稳定性。

结合图3说明本发明的内部结构。本发明内部采用第一电动机10和第二电动机17横向并列布置，由燃料电池组11进行供电，第一电动机10通过第一联轴器9、第一传动轴8与第一螺旋桨5连接，第二电动机17通过第二联轴器16、第二传动轴15与第二螺旋桨19连接，以两部电动机差速旋转进行船舶转向动作；船舱顶部和侧部设置第一太阳能电池板3、第二太阳能电池板13与第三太阳能电池板14，为两台横向并列布置的第一微气泡发生器12和第二微气泡发生器18提供电力，通过第一微气泡导管6和第二微气泡导管20通入船底。

结合图4说明本发明的槽道结构。船底槽道采用倒V型槽道结构，在增大船底进气量的同时，提高船体稳定性，其中槽道顶宽度为船宽19％，槽道高度为船高33％，槽道侧壁角度8°。

结合图5说明本发明的气泡减阻布局结构。设置两部微气泡导气管，沿船底外表面向船艉方向呈三角形布置。采用直径为4mm的气泡导管，将导管贴附于船体外壁。

实施例2：

一种新型气泡减阻槽道滑行艇，由倒V型槽道船体，船身甲板，微气泡导气管，船艉尾翼，船艏压浪板，太阳能电池板，传动部分，微气泡产生设备等部分组成。在航行过程中，由双台并列布置无刷电动机提供动力，通过两台电动机差速转动实现船体转向航行。船体中央采用贯通倒V型槽道，在槽道内侧顶部布置微气泡气泵，沿着槽道内壁和船体底侧成三角形布置微气泡导管。船顶布置太阳能电池板，为两台并排布置微气泡气泵供能。船艏底部设置压浪板，船艉顶部设置U型尾翼。

船底采用槽道设计，同时于船底布置微气泡导管。航行时贯通槽道增大船底空气流量，减小吃水深度；微气泡于船底形成均匀气泡膜，减小流体黏性阻力。

船底中央槽道采用倒V形设计，槽道高度为船高33％，槽道根部宽度为船宽19％，槽道侧壁角度8°。

从倒V型槽道根部引出微气泡气泵导管，导管沿槽道内壁和船底外壁成三角形布置。

于船舱顶部和侧壁布置太阳能电池板，串联连接为微气泡气泵供能。

船艏底部设置压浪板，以在航行时抬高船艏；船艉顶部设置U型尾翼，以在航行时控制船体姿态。

实施例3：

本发明的原理如下：船身底部采用贯通型倒V型槽道设计，在高速航行过程中，空气从船艏进气道进入船底部，在船体上下形成压力差，平衡船重能有效减小船体吃水深度，减小水体对船体的航行阻力，并且采用倒V型槽道设计更有利于船体航行稳定性。在船体底部设置微气泡发生器，通过微气泡导管沿船底结构成三角形布置，于船底形成均匀微气泡层将船体与水体隔离开，减小船体受到水体的黏性阻力。船艏底部设置压浪板使船艏在航行时尽量抬高，减小与水面的接触面积，船艉顶部设置U型尾翼，保持船体航行姿态防止倾覆。

本发明包括这样一些结构特征：

船底中央设置贯通式槽道，槽道侧壁成倒V型向外倾斜，下宽上窄的设计可在增大槽道进气量的同时加快船底空气流速，增大船体所受的空气压差，通过提高空气浮力平衡船重，减小船体吃水深度，减小船体所受流体阻力。

船底表面设置两部微气泡导气管，沿船底外表面向船艉方向呈三角形将导管贴附于船体外壁，使气泡喷射口与船壁有一定距离减小近壁面的气泡浓度，并使其产生的气泡与水充分混合，扩大缓冲区范围，在缓冲区中气泡具有最在船地面形成稳定的气—液混流层，以达到最大的减阻效果。动力系统双台并列布置电机，采用电机差速运行进行转向航行。

在船舱顶部和侧壁设止太阳能电池板，为船内两台微气泡气泵供电。

船艏压浪板采用平凸翼型，U型尾翼采用凹凸翼型。

实施例4：

一种气泡减阻槽道滑行艇，包含船体、微气泡发生模块与动力模块；动力模块安装在船体尾部，微气泡发生模块安装在船体内部动力模块前端。

所述船体包含槽道船体1、上部船身2、船艉尾翼4与压浪板7；船艉尾翼4安装在上部船身2尾部，上部船身2与槽道船体1安装固定，在槽道船体底部开有槽道并安装有压浪板7。

所述动力模块包含第一螺旋桨5、第一传动轴8、第一联轴器9、第一电动机10、燃料电池组11、第二传动轴15、第二联轴器16、第二电动机17与第二螺旋桨19；其中燃料电池组11固定在船体内部，通过导线与第一电动机10和第二电动机17连接；第一电动机10输出轴通过第一联轴器9与第一传动轴8连接，在第一传动轴8的末端安装有第二螺旋桨19；第二电动机17输出轴通过第二联轴器16与第二传动轴15连接，在第二传动轴15末端安装有第一螺旋桨5。

所述微气泡发生模块包括第一太阳能电池板3、第一微气泡导管6、第一微气泡发生器12、第二太阳能电池板13、第三太阳能电池板14、第二微气泡发生器18与第二微气泡导管20；所述第一太阳能电池板3、第二太阳能电池板13与第三太阳能电池板14分别安装在上部船身2的左侧、后侧与右侧，并通过导线与第一微气泡发生器12和第二微气泡发生器18连接；第一微气泡导管6与固定在槽道船体1底部右侧的第二微气泡导管20连接；第二微气泡导管20与固定在槽道船体1底部左侧的第一微气泡发生器12连接。

所述压浪板7采用平凸翼型。

所述船艉尾翼4采用凹凸翼型。

所述槽道船体1底部中央设置贯通式槽道，槽道侧壁成倒V型向外倾斜，下宽上窄。

所述第一微气泡导管6与第二微气泡导管20沿船底外表面向船艉方向呈三角形贴附于船体外壁。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，包含船体、微气泡发生模块与动力模块；动力模块安装在船体尾部，微气泡发生模块安装在船体内部，动力模块前端。

2.根据权利要求1所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述船体包含槽道船体(1)、上部船身(2)、船艉尾翼(4)与压浪板(7)；船艉尾翼(4)安装在上部船身(2)尾部，上部船身(2)与槽道船体(1)安装固定，在槽道船体底部开有槽道并安装有压浪板(7)。

3.根据权利要求1所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述动力模块包含第一螺旋桨(5)、第一传动轴(8)、第一联轴器(9)、第一电动机(10)、燃料电池组(11)、第二传动轴(15)、第二联轴器(16)、第二电动机(17)与第二螺旋桨(19)；其中燃料电池组(11)固定在船体内部，通过导线与第一电动机(10)和第二电动机(17)连接；第一电动机(10)输出轴通过第一联轴器(9)与第一传动轴(8)连接，在第一传动轴(8)的末端安装有第二螺旋桨(19)；第二电动机(17)输出轴通过第二联轴器(16)与第二传动轴(15)连接，在第二传动轴(15)末端安装有第一螺旋桨(5)。

4.根据权利要求1所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述微气泡发生模块包括第一太阳能电池板(3)、第一微气泡导管(6)、第一微气泡发生器(12)、第二太阳能电池板(13)、第三太阳能电池板(14)、第二微气泡发生器(18)与第二微气泡导管(20)；所述第一太阳能电池板(3)、第二太阳能电池板(13)与第三太阳能电池板(14)分别安装在上部船身(2)的左侧，后侧与右侧，并通过导线与第一微气泡发生器(12)和第二微气泡发生器(18)连接；第一微气泡导管(6)与固定在槽道船体(1)底部右侧的第二微气泡导管(20)连接；第二微气泡导管(20)与固定在槽道船体(1)底部左侧的第一微气泡发生器(12)连接。

5.根据权利要求2所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述压浪板(7)采用平凸翼型。

6.根据权利要求2所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述船艉尾翼(4)采用凹凸翼型。

7.根据权利要求2所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述槽道船体(1)底部中央设置贯通式槽道，槽道侧壁成倒V型向外倾斜。

8.根据权利要求4所述的一种气泡减阻槽道滑行艇，其特征在于，所述第一微气泡导管(6)与第二微气泡导管(20)沿船底外表面向船艉方向呈三角形贴附于船体外壁。