CN201350960Y - 四连体船型 - Google Patents

Abstract

本实用新型为四连体船型，它是一种全新船型。提出这种船型的目的是解决单体船型稳性、耐波性差的缺点；解决双体船长宽比较小，不适于铺设超长飞行甲板的问题；为某些大型超大型船舶的设计提供一种更加合适的理想船型。四连体船型的主要特征是：其主船体有四个(艘)分体，称之为主船体分体，亦可称之为分船体，如摘要附图中A1、A2、B3、B4；并且四艘分船体呈长方形分布，对称排列，通过连接层连为一体，形成一艘完整的船舶。连接层为高强度受力结构层，中间可布置舱室，其上面是上层建筑。四艘分船体型线应一致或基本一致，可同时布置螺旋桨或仅在后一组布置螺旋桨，船舵在后一组分船体各布置一个。四连体船型可广泛用于大型、超大型民用和军用船舶设计。如大型集装箱船、远洋客轮、四连体航空母舰等。

Description

四连体船型

技术领域

本实用新型涉及一种全新的船型——四连体船型。

背景技术

目前全世界的船舶多为单体船或双体船，以及正在试验的一种横向排列的三体船。单体船已有数千年历史，从简单到复杂，从小至大，发展到现在，船舶技术已十分成熟。但绝大多数的单体船从船型上看都近视于一个绕纵轴的回转体，这种船型结构上的固有弱点使它在高海情下的稳性、耐波性等主要航行性能较差。为解决这些问题，人们发明了小水线面双体船，船舶的稳性、耐波性、操纵性等主要性能明显优于单体船。但是，它也存在一些固有的缺点。比如对载荷变化十分敏感，长宽比较小。如果把它用于航空母舰设计，它难以满足飞行甲板的长度要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种全新概念的船型——四联体船型。它既能克服单体船稳性、耐波性不好的缺点，又能解决双体船不适于铺设超长飞行甲板的问题。

四连体船型有四艘独立的分船体，为了强调说明它们是一艘整船主船体的一组成部分，我称之为主船体分体，亦称分船体。如图1中的A1、A2、B3、B4。四艘分船体呈长方形分布对称排列，通过连接层如图1中的C连为一体，形成一艘完整的船舶。连接层底面是由四艘分船体的平直上甲板扩展连通而成，为加强其强度，满足使用要求，可采取在其上加高强度的钢箱式强横梁、纵桁等结构与各种舱壁、连接层顶甲板共同组成连接层。连接层可以是单层或多层结构。在其上面是上层建筑，上层建筑则根据船舶用途和具体的设计要求进行设计。图1连接层C之上为大型远洋客船阶梯式上层建筑示意模块。

主船体分体(亦称分船体)的船型与传统单体船型无本质区别，但其型线设计应突出快速性，四艘分船体型线应保持一致或基本一致。所谓基本一致是指必要时允许前一组分船体或后一组分船体在保持型宽、设计吃水和首部、中部型线不变的情况下，可根据需要将尾部截短或延长，对尾部线型进行适当修改。前一组A1、A2两分船体不加方向舵，后一组B3、B4两分船体各安装一个方向舵，整艘船舶的航向由这两个方向舵同时控制。当然，航向的控制也可采用喷水转向等一些比较先进的装置。锚舶设备设置在前一组分船体A1、A2首部和后一组分船体B3、B4尾部，也可置于连接层首、尾底部区域，均采取多个对称设计。

另外左、右两侧分船体应当有一个合理的横向间距。这个问题主要考虑的因素是：当船舶以较高速度航行时，如果左、右两侧分船体之间(以下称内侧)的距离设计得太小，内侧的水流速度会大于外侧，这样就会形成一个压力差，这个压力由外侧压向内侧，并且会传递到连接层，当其足够大时，有可能破坏连接层结构。解决这个问题的办法很简单，就是让左、右两侧分船体保持一个合理的距离。而这个距离的确定只有在作具体设计时根据分船体型线、船舶最大航速，通过按比例缩小的船模水流试验，找出一个最小间距，大于这个最小间距的设计就是合理的。

前一组分船体与后一组分船体的纵向间距可根据船舶用途，连接层强度及船舶整体强度，经济性，船型的美观性等因素综合考虑决定的。建议用作民用用途时(如大型集装箱船、远洋客船)，这个纵向间距为分船体船长的1.5-2倍，用于航母设计时，这个纵向间距可取到分船体船长的2-3倍。

关于动力方案，有常规动力和核动力两种选择。民用四连体船采用常规动力方案，四连体船型用于航空母舰设计时，宜采用核动力方案。四艘分船体分别布置双轴双桨同时推进，也容许布置单桨，也可仅在后一组布置螺旋桨

四连体船型同现有所有的船型相比有许多突出的优点。比如单体船从船型上看近视于一个绕纵轴旋转的回转体，这种船型上的固有弱点使之在稳性、耐波性方面总是比较差的。双体船很好解决了这些问题，但其长宽比还显得小了些，使得将这一船型用于某些特殊用途(比如航母)时，其上甲板长度还难以满足使用要求，同时它对载荷变化十分敏感。而现在有些国家正在试验的横列式三体船，其主船体两侧的辅助船体过于短小，起不了多大的平衡作用。如果将两侧辅助船体做成与主船体一样大小，那么航行时将会产生巨大阻力，且操纵性不好。所以这种将三个船体横向排列的三体船并不是一个理想的船型。四连体船型除了具有与双体船同样好的稳性、耐波性、抗沉性、操纵性等优点外，它对载荷变化也不象小水线面双体船那么敏感，同时，它还有较大的长宽比，这十分有利于它向大型化、超大型化船舶方向发展。因此，四连体船型可广泛用于大型集装箱船、远洋客船、航母等。而四连体船型用于航空母舰设计时，其各种优越性能将更加突出的表现出来。其中有三点是最值一提的。第一，它有四艘分船体和一个封闭的连接层，使它有极强的抗沉性，这一点对军用船舶很重要；第二，它用四艘相对较小的分船体取代了原来巨大的主船体，这就减小了设计建造难度；第三，由于它有较大的长宽比，而且长度可以在保证连接层强度的前提下，通过拉大前一组和后一组分船体的间距设计，几乎可以不受限制的加大主甲板长度。这对设置超长的飞行甲板十分有利，并有望实现固定翼战斗机在飞行甲板上自由起飞(常规起飞)，彻底抛弃笨重复杂的蒸汽弹射器。使航母成为真正的成为海上游动机场。

附图说明

本说明书的附图主要反映四连体船型的基本特征，以及将该船型用于航空母舰和大型集装箱、远洋客船设计的基本形式。均为示意图。

图1是以仰视角度绘制的反映四连体船型基本特征的正等轴测图。其中：A1、A2、B3、B4分别代表A、B两组分船体。C代表连接层，它可以是单层或多层结构。

图2是一种大型四连体航空母舰的侧面视图，图中舰岛、雷达设备、舰载机均为示意性的；

图3是一种大型四连体航空母舰的俯视图，图中虚线部分反映了四艘分船体水平分布的位置；

图4是一种大型航空母舰的前视示意图，舰岛位于甲板中间，飞机在两侧起飞，此种布局的优点是船舶的对称性、平衡性极好。

图5是又一型大型四连体航母的侧面示意图；

图6是该型航母的俯视示意图；

图7是该型航母的前视示意图。

图8是一种四连体远洋客轮的侧面示意图；

图9是一种连体远洋客轮的俯视示意图。

图10是一种四连体集装箱船的侧面示意图；

图11是该四连体集装箱船的俯视示意图；

图12是该四连体集装箱船的前视示意图。

图13是一种相对较小的四连体航空母舰的侧面示意图；滑跃角a为3-6度；

图14是该航母的俯视示意图，舰岛位于飞行甲板右侧；

图15是该航母的前视示意图。

具体实施方式

设计四联体船的关键在四艘分船体和连接层。分船体的设计与传统的单体船无大的区别。由于四连体船型宽很大，稳心较高，对船的重心控制余地就比较大。所以给设计带来很大的自由度。分船体设计主要考虑快速性，吃水相对深一些。尤其作为航母设计，更应如此。四艘分船体型线设计应一致或基本一致。由于前一组两分船体不设船舵，尾部可比后一组短些。而连接层设计是更为关键的地方。因为它是四艘分船体的连接体，又是整个上层建筑及主要载荷的支承体，它的强度直接关系到船的整体强度。同时四连体船受力情况比单体船复杂得多。所以，强度设计是它的关键，它应该是一个高强度受力结构层。在连接层设计时可采取一些特殊措施，比如采用一些大尺寸的预制的钢箱式强横梁和纵桁。根据船的用途和强度因素考虑连接层可以设计成单层或多层结构。

船舶工程，尤其是航空母舰工程是现代工程中最为庞大，最为复杂的系统工程。其设计建造需动员成百上千的相关科研、设计单位和厂家，通过合理组织、有效协调、大力合作，才有可能把这一庞大、复杂的系统工程完成好。而本实用新型提出的不过是一个新的船型方案，要把它真正用于新型船舶的工程设计，还有大量详细的设计、研究、试验等具体工作要做。因此，这里还不可能拿出一套详细的实施方案和设计图纸。而只能提供一些建议性的方案、数据以及一套四连体船型的几种不同用途的基本船型图，即说明书附图。以下是四连体船型的几个应用示例。

1、用作集装箱船为提高运输效率，降低运输成本，适应集装箱船大型化潮流，这里提出一种大型四连体集装箱船。图10、11、12是它的三视图。其主要参数是：总长438m，总宽54.80m，总排水量75081.96T，主机数2台，总功率72000马力；前一组分船体水线长136m，型宽17.40m，型深19m，设计吃水9.80m，方形系数0.78，排水量为18540.98T；后一组分船体型线与前一组基本一致，只是因为设置了舵机舱而使尾部有所加长，排水量增至19000T；后一组分船体每艘布置36000马力，主机一台，各布置螺旋桨一个，船舵一个，构成双桨双舵形式。两侧分船体横向间距最小处20m，纵向间距130m。

2、用作远洋客船图8、图9是一种大型远洋客船的两面基本视图，其主要参数是总长486m，宽100m，总排水量50730.56T，主机2台，总功率72000马力；前一组分船体设计水线长120m，型宽18m，型深19m，设计吃水8.80m，方型系数0.66，排水量为12545.28T(淡水)；后一组分船体型线与前一组基本一致，只是因为设置了舵机舱而使尾部有所加长，排水量增致12820T，后一组每艘分船体布置36000马力主机一台，单桨、单舵，构成整艘船双桨、双舵形式。分船体横向间距48m，纵向间距156m。

3、用作航空母舰四连体航空母舰的巨大优势就在于良好的耐波性和超宽超长的飞行甲板。在充分保证连接层和舰体总强度的前提下，可以让飞行甲板的长度满足舰载机的常规起飞和拦阻降落，彻底抛弃蒸汽弹射器，使航空母舰成为真正的海上游动机场。图2、图3、图4是一艘四连体航母的三面基本视图。其主要参数是：飞甲板长600m，宽度142m，总排水量88028.60T，总功率200000马力，载机160架。前一组分船体设计水线长138m、宽20m、型深24.60m、吃水12.60m、方形系数0.60，排水量21387.24T，后一组分船体型线与前一组相似，因设置船舵而使排水量增加至22627.08T。该航母采用核动力，四艘分船体分别布置反应堆，每艘2台主机，每台功率25000马力左右，双轴双桨。分船体横向间距60m，纵向间距200m。

图5、图6、图7为另一艘航母的三视图。其主要参数是；飞行甲板长720m，宽150m，总排水量119371.795T，总功率240000马力，载机数200架，前分船体水线长162m，型深27m，型宽24m，吃水12.6m，方形系数0.58，排水量29123.8416T；后一组分船体型线相似，只是尾部略有加长，排水量增至30562.056T，四艘分船体分别布置核反应堆，每艘主机2台，每台30000马力，这样总功率将达24万马力。分船体横向间距75m，纵向间距236米。

图13、14、15为一艘相对较小的四连体航空母舰，舰岛布置在飞行甲板右侧前方位置，其主要参数：飞行甲板长432m，宽100m，总排水量65038.68T，总功率120000马力，载机数110架，前分船体设计水线长106m，型宽18m，型深22m，吃水12m，方形系数0.68，排水量15958.512T，后一组分船体型线相似，仅尾部有所加长，排水量增至16560.72T，仅在后一组分船体布置核反应堆，每艘2台主机，每台30000马力，双轴双桨。前一组分船体主要布置制淡水设备、淡水储备舱、航空汽油储备舱等，飞行甲板滑跃角a取4度。

建造四连体船需要在专用船台或者在专用干船坞中进行。

Claims (2)

1、一种四连体船型，其特征在于它的主船体有四艘分船体(A1)、(A2)、(B3)、(B4)和一个连接层(C)，并且四艘分船体呈长方形分布对称排列，通过连接层(C)连为一体。

2、根据权利要求1所述的四连体船型，其特征在于：四艘分船体的形状和结构设计一致。

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