CN1333163A - 不用注排压载水就可快速升潜的潜水船 - Google Patents

Abstract

本潜水船是利用在船体二侧安装助潜水翼,以及将船体头部设计成宽大下伸锲状,锲形船头后部主船体设计为宽大平坦,从而可在船体高速潜行时,利用船体及其二侧助潜水翼前部快速压升前方运动通路内海水,后移船体及水翼之上产生下压力,以提供船体下潜的动力,再加上船体二侧前后同装可助潜及调节升降的水翼,在船体中部和后部上下表面都安装水平转向舵,从而可使这一潜水船转向十分灵活并不用注排水就可快速升潜。

Description

不用注排压载水就可快速升潜的潜水船

本发明涉及一种升潜时不用注排压载水，并且可以在水面和水体中十分机动灵活运动的新结构轮船。

现有的即可在水面运动，又可水下潜航的轮船主要是潜水艇，这种船主要是通过在艇内注排压载水来控制船的升沉的，这样的船由于压载水的注排需要一定时间，所以进行升潜比较费劲。同时压载水注入时需占据较大的船体容积，并占有很大的一部分排水量，因而也会影响船的舱内载货容积及可载物质及人的重量。此外在下潜之后一旦排水装置损坏，船就再也不可上浮。

本发明的目标，就是要提出一种不需注排压载水就可升降，在水面航行时航行特征类似水翼船，而在水下航行时载重量大，水平和垂直转向机动性能良好，在水下航行时如发生故障可具有较高不沉性的全新可潜水船。

为了实现上述目标，本发明潜水船主要采用了以下一些技术方案加以实现。一是在船体二侧安装1-3对(也可更多些)具有助潜和控制升降等功能的助潜水翼，并通过在潜水船高速航行时这种助潜水翼与海水的相互作用，产生助潜效应及控制船在水内的升降，以及充当船在水面航行时产生升力的水翼。这种助潜水翼的基本构型是上表面的前部为一个向前下方延伸的直线型或流线型的类锲形面，锲形面上部未端逐渐改变为以直线型或略上弯曲线面向水翼上表面尾部延伸，水翼的下部以前部的锲尖最低，向后近水平略延伸后，改为先略向上升起较小距离，然后以向上抬升流线型面向后上方延伸到水翼尾部，与水翼的直线型上表面相接(见图1)，这种水翼的构型主要是起助潜作用的，其作用原理主要在于其高速航行时，前部锲形面会不断提升运动通路内海水，使之增压增密后后移后部水平直线型水翼上表面，从而在这一过程对水翼产生下压作用(见图2)，而锲尖向后延伸时改为整体略向上提升的流线形面之后，由于在被提升的实际流线面和正常向后延伸时的流线型面之间会产生高负压海水区，同时整个水翼下表面后部的海水压力也会显著低于正常海水密度和水压(见图2)，这样也会对水翼产生向下的拉力，二者共同作用就使水翼可产生很强助潜作用了。而这样的助潜水翼的前后部制作为可旋转升降的活动襟翼式结构，自然就可通过控制前后活动襟翼升降，使之发挥助潜、升降舵、以及水面航行时的升力翼等多种功能了。此外这种助潜水翼，也可制成单体而全动型结构，这样的全动水翼，也可发挥相同的助潜、控制升降、水面航行时升力翼等各种功能。二是船体的结构也向横向宽平，而纵向与助潜水翼结构相似的有助潜功能的方向改造。三是提出了在船中部附近的上下表面，新设置全动式或具有前后活动舵面水平转向舵的构想，以提高船体的水平转向灵活性。四是将潜水船必须的可伸缩通气管、潜望镜等，尽可能安装于前后水平转向舵的舵体之内，以减少船体上部表面有破坏助潜作用的装置数量。

本发明潜水船在按照以上设计方案制成后，就可通过对助潜水翼上活动前后襟翼(或全动式助潜水翼)的调节，促使其在水面航行时变成水翼船，要下潜时可通过调节助潜水翼前后襟翼很快入水，在水中的升潜也完全可以达到不用注排压载水就可进行，并且升潜转换快速灵活，水平转向也可通过对前后水平转向舵调节而快速进行。此外本潜水船还可做到不俯仰船头就进行升潜，以及水下发生事故后，仅仅通过旋转水翼以及完全停机滞速，而就可很快上浮海面脱离险境，所以本发明潜水船是一种水面及水下性能都高度机动灵活，并且具有极高的不沉性特征的新型船。

下面就让我们结合附图，对本发明的特征及实施方面有关问题进行一下论述。

本发明附图中图1是助潜水翼的基本构型图2是助潜水翼水下运动时水翼上下的海水压力及密度变化特征图  图3是一种具有前后活动襟翼的助潜水翼  A平潜时构型  B上升及充当水面升力水翼时  C快速下潜时  D上下表面的一种平视结构  图4、5、6、7、8、9具有助潜水翼的潜水船的一些不同构型设想。

附图内 1海水压力与密度变化分布线，2前活动襟翼 3后活动襟翼 4襟翼旋转轴 5助潜水翼中部骨架 6通气管 7潜望镜及通信天线管 8前活动方向舵 9后活动方向舵 10前飞机升降 11后飞机升降口 12区域防空及远程反舰导弹舱 13近防导弹及可升降密集阵等近防炮舱。

为了最大限度的提高船体在构型方面的助潜作用，本发明潜水船的设计要点，一是船体横切面在保证强度和必要的升潜灵活性前提下，应尽量追求扁平而宽的特征。如选择助潜效率最高的原则时，船体纵向切面的外轮廊应选择如图6、8那样完全和助潜水翼一样的线型，这样可具有最大的助潜效率。而如希望同时兼顾助潜与升潜运动的变化灵活以及运动阻力最小三方面的特性平衡时，则纵切面线型就应以图4、5、7的特征为宜了。

本发明助潜水翼在不影响机动性的前提下，应尽可能制作为短而宽的结构，因为这样的结构对所用材料的性能要求低，制作成本小，并且不论是航行过程还是停放时，全都占用水面宽度小。而助潜水翼前后二侧的活动襟翼，则在强度和调节动力许可情况下，应尽量制作较宽，允许俯仰角较大，以利于提高调节控制升潜等能力，本发明潜水船的助潜水翼，除可采用具有前后活动襟翼的方式外，也可采用可整体俯仰转动的全动式结构，这样的结构实际使用效果可能更好一些，但在受力较大情况下，如何保持旋转轴的强度是一个必须很好解决的问题。

本发明潜水船的助潜水翼的水翼数量一般采用1-3对的方式。其中采用一对水翼时翼的外形为椭圆(如图8)或六角形(如图6)，但也可为位于潜水船二侧的纵向长条状、近方形或梯形。中前部装主助潜水翼，后部装尾助潜水翼，可能是最为常用的方式，但在船体较长，为了不影响机动性能前后助潜水翼又不能制作太宽的情况下，为了不至于将助潜水翼制作太长，也可将船体二侧助潜水翼制作为三对或更多，同时助潜水翼在船体二侧排布方式也可由一层变为二层。当助潜水翼为全动式结构时，由于不能制作过宽过大，所以采用这种多助潜水翼的设计，也是一种最好的选择。

为了强调和突出本发明潜水船上的助潜水翼，本发明附图中一般都把助潜水翼面积画的较大，但由于海水与水翼相互作用时压力远比空气对飞机机翼的作用力大，本发明潜水船实际需要通过助潜消除的不足排水量很小，再加上本发明潜水船还有船体可以助潜，所以在实际应用时，潜水船上助潜水翼和船体的相对比例很可能比所有图内的比例全都小得多，甚至可能小于一半甚至更多，对此在实施时应加以注意。

为了提高潜水船的水平转向灵活性，本发明潜水船除在船尾上下二表面全竖直安装水平转向舵外，还提出了在潜水船中部附近上下表面安装新的水平转向舵构想。从理论上考虑船中部和尾部同时安装水平转向舵之后，即可以提高转向灵活性，同时也可实现不回转船头而是在船头一直指向前方的情况下，船体就可由于前后双舵的作用略向侧前方斜行。但是否真正确可实现这些目标，仍需通过实验检验证明。

本发明潜水船在设计航速较低时，被船头及助潜水翼前部锲形面上抬暂时加压加密的海水扩散前，船体及助潜水翼可向前移动的距离小，因此船头锲形面后部上表面为水平面的船体应该较短，助潜水翼的宽度也应较窄。而如设计船速较大时，由于被船头锲形面上升加密的海水扩散前，潜水船可向前运动较长距离，船头锲形面后部上表面为水平面的船体就可较长，而助潜水翼的宽度也可较大了。

本发明潜水船虽然不用使用注排水方法控制深浅，但船内所载燃料及淡水不断使用，船在飞机的起飞，导弹等武器使用，全都会逐渐的或很快的损失船重，为了不至于因这些因素影响船的效率，因而在本潜水船上也应具有通过注排水以维持一定范围最佳船重的设备，但由于这种注排水也不再是为了船的快速升潜，因而只要有极少量这样设备就可。为了弥补燃料、淡水、弹药使用损失，以及飞机起飞失重，而补充的补重水，并不一定再必须设置专门压载水舱，而是由于燃料淡水损失，而补充的补重水就充入燃料舱和淡水舱，只要使用软橡胶的油袋、水袋将其隔离就可，补充飞机起飞损失的补重水，也可使用类似方法在机库内设置可随注排收放的补重水袋，以调节补重，至于导弹等武器储舱在发射后注水补重，现在已有正在使用的成熟技术，在此就不在多述。

本发明潜水船的最大应用范围是制造潜水型反舰导弹攻击快艇和反飞机防空导弹攻击快艇。反舰导弹攻击快艇可以取代现有的缺乏隐蔽攻击能力的水面型导弹快艇。这样的潜水型反舰导弹攻击快艇可以如黄蜂级和蚊子级那样排水量很小，装载武器则仅仅为潜射型或水面发射型的C801、C802、C803等反舰导弹，以及很少量用于自卫的鱼雷。非执行作战任务时，这种潜水船可在水面以水翼船的方式航行。在进行战斗执勤时，沉入水内外露通气管和潜望镜潜行，在准备发起攻击时改为使用蓄电池深潜接敌，发射导弹之后再改为以通气管状态，或水面航行方式快速撒离，这样的反舰导弹攻击快艇，对于敌方大型舰队的各种水面船只是一种十分有效的攻击武器。防空型的防空导弹潜水攻击快艇，艇内只安装潜射或水面发射型的KS-1、LY-60、FM-80、FM-90、FT-2000之类高效防空导弹和自卫用鱼雷，排水量及防空导弹装载量则可多可少，可利用已方远程值察机、预警机、卫星、伴行的水面船等资料链网络提供的信息进行隐蔽接敌，抵近后突然上浮发射或潜射发射防空导弹对各种敌机进行攻击。这样的防空型潜水快艇可以制作的较小，装LY-60、FM-80等防空导弹，并与前述装反舰导弹的潜艇一起编组，为这些快艇提供反航空攻击的保护。也可制作较大并装KS-1、FT-2000等专门的远程反辐射导弹及远程防空导弹攻击敌方各种作战飞机，这样的攻击由于发起攻击之前敌方很难发现，因此将成为敌方预警机及其它各种海军型战斗机难以防卫的极可怕的隐蔽杀手。

本发明潜水船的另一应用是制作潜水型轻型航母，这样的潜水型攻击航母可以是装载武装直升机为主的对地攻击型，但也可是专载战斗机的防空型。这样的轻型潜水航母在进行作战之前，可一直在水下潜行隐蔽，飞机一直不升空，只在开始攻击之时才突然上浮起飞飞机攻击，所以只要建造少量几艘这样的轻型航母，就会具有处处不在处处在，疑为不在却突现身的巨大的威摄作用力。这样的潜水航母当为直升机型时，可用2-3台飞机升降机升降飞机，并在中后部的水平船面起降，当装载战斗机时则一般通过船尾附近升降机提升待升空飞机，向前方弹射或短距滑跃起飞，拦阻降落或垂直降落所载飞机。

本发明潜水船还有一个用途是制造潜水型的武库舰或中远程弹道导弹与巡航导弹潜艇。水面型的武库舰隐蔽性差，战时生存率很低，而现有的常规及核潜艇由于必须注排压载水才可升潜，因而只能将大量的舱容用于存放压载水及其相关设备的安装，致使可使用舱容及排水量较少，但本发明潜水船在制作武库舰及远程导弹潜艇时，将不会存在以上弊端，当制成潜射型武库舰时，所需防御的目标仅仅只剩下对付各种反潜攻击。而用于制作进行中远程攻击的巡航导弹或弹道导弹潜艇时，则导弹及其它必需物质装载量无疑可以极大幅度提高，从而可保证更长时间的潜航和作战所需，因此应用本发明制作武库舰及类似奥斯卡级、夏级、093型、094型等中远程导弹攻击潜艇时，也具有一定的优越性。特别是在潜深方面将具有比现有潜水艇更大优势，几乎是能造出允许下潜多深的潜艇压力壳及推进装置，就可下潜到多大深度。

如果本文提出的潜水型轻型航母，潜水型武库舰及潜水型较远程巡航导弹与弹道导弹攻击潜艇，潜水型中近程反舰导弹攻击快艇，潜水型中程及近程防空导弹、反辐射导弹攻击快艇，全都能够建成，那么完全可以由这些新型潜水船与现有常规潜艇、核潜艇等，共同组成威摄作用十分巨大，远比现役美军航母编队战斗力更强大的潜水型打击舰队，并成为二十一世纪的主力海军舰队阵容。

除前述方面外，本发明潜水船同样也有可能在民用运输和海洋深潜科学考查等一些方面，得到十分广泛应用。

Claims (5)

1、不用注排压载水就可快速升潜的潜水船，与一般潜水艇一样，有压力壳、内部各种功能舱室及相关设备、推进装置、船体升降及水平转向控制装置，其特征在于：潜水船的船体二侧安装有具有助潜与升降舵双重功能的类似飞机机翼的助潜水翼，并且潜水船的船体纵切剖面，也可一定程度上具有类似助潜水翼式的可助潜结构外形。

2、如权利要求1所述的潜水船，其特征在于助潜水翼上表面的前部，是一个从最低点向后上方不断升高的直线型或流线型的锲状面，再向后逐渐变为水平面或向后方略有升高的直线型或上弯曲线形面，助潜水翼的下表面是从前部锲状面的最低点开始，首先略向后近水平延伸，然后整体略向上移一个较小距离后，再以流线型面向后上方延伸，最后与助潜水翼上表面的后部终点相接。

3、如权利要求1、2所述的潜水船，其特征在于船体二侧的助潜水翼前部或前后二部，全都可装有可受调节上下旋转的活动襟翼。

4、如权利要求1、2所述的潜水船，其特征在于潜水船中部前后的船体上下表面，可安装前水平转向舵装置。

5、如权利要求1、2所述的潜水船，其特征在于潜水船上的可升降通气管与潜望镜等通观装置，可部分或全部安装于潜水船上表面装置的前后水平转向舵舵体之内。

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