專利名稱：一種復合三體沖翼船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速沖翼船，特指一種集沖翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船船型于一體的復合三體沖翼船，用于水上交通運輸、水面監(jiān)測(包括目標監(jiān)測和風浪流等環(huán)境監(jiān)測)、緝私、偵查、科研等方面。
背景技術(shù)：
三體船是當今造船界研究的優(yōu)良高速船型之一，主要由三個船體組成，其中間為主船體，兩側(cè)并肩各有一個大小相同的輔助船體，其主要特點是中高速阻力性能優(yōu)于單體船和雙體船，穩(wěn)定性好，高速航行時興波阻力小。但三體船的濕面積較單體船大，因此其摩擦阻力較大，影響航速的提升，同時在較高海況航行時往往容易出現(xiàn)埋首現(xiàn)象，影響正常航行。小水線面船將大部分排水體積移至遠離水線面的深處以減小船的水線面積，減小船受到的波浪擾動力矩，其主要特點是高速航行時阻力性能較好，推進效率高，耐波性能好，但是由于其濕表面積增大，摩擦阻力較大，高速航行時縱向穩(wěn)定性不佳。水翼艇是依靠安裝在艇底的水翼所產(chǎn)生的水動力升力支承艇體重量的一種高速艇型，其優(yōu)點在于航速較高，高速快速性優(yōu)于滑行艇。水翼艇的缺點在于穩(wěn)定性較差，且在正常航行時，艇的重量完全依靠較小的水翼及其支柱支承，為了降低阻力，水翼和支柱通常都采用了輕型結(jié)構(gòu)，強度有限，不能支撐很大的重量，所以常見水翼船的規(guī)模一般都比較小。沖翼艇是利用安裝在船體上的機翼在貼近水面飛行時，利用表面效應產(chǎn)生的更大升力使船體脫離支承表面貼近水面飛行，具有優(yōu)越的超高速性能和良好的機動性。但沖翼艇有著載重量較小，波浪中起降難，加速階段需要巨大的動力支持，發(fā)動機容易被腐蝕，不利于避碰等種種問題。申請日為2004年7月6日，授權(quán)公告號為CN2741864Y公開了一種“前置可調(diào)V型割劃式水面自穩(wěn)水翼翼滑艇”，提出了一種在滑行艇的基礎(chǔ)上加裝水翼的前置可調(diào)V型割劃式水面自穩(wěn)水翼翼滑艇，一定程度上改善了滑行艇的航行性能，但是這種翼滑艇在波浪中穩(wěn)定性不高，而且載重量較小，上層建筑面積較小。申請日為1998年10月4日，公開號為CN1250009A公開了一種“大型雙體沖翼艇 (地效運輸機)”，將沖翼艇和雙體船結(jié)合，減小了雙體阻力，提高了雙體穩(wěn)定性，還增大了由艇翼空氣效應所產(chǎn)生的升力，增大了艇體的載重和艇速。但是未能解決發(fā)動機容易被腐蝕的問題，同時由于航速偏高而飛行高度偏低，避碰問題依然存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種兼顧沖翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船優(yōu)良性能于一體，克服各自缺點的復合三體沖翼船，其發(fā)動機不易被腐蝕，支撐重量大，穩(wěn)定性好，具有更大航速范圍，避碰性能良好，綜合航行性能最佳。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括上層建筑、水下中體，艉部水翼和推進器，上層建筑下部連接水下中體，水下中體的前部左右對稱地設(shè)有艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼，水下中體的后上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側(cè)體，在水下中體和兩個側(cè)體之間左右對稱地設(shè)置艉部水翼，艏部和艉部的兩個推進器分別設(shè)在水下中體的前部中間和后部中間，在水下中體的艉部中點處設(shè)有平衡舵且衡舵位于艉部推進器后部。水下中體由上部的中體支柱和下部的下部潛體組成，中體支柱上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，中體支柱下部分是方形，下部潛體的垂直剖面是圓形或者橢圓形；艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼左右對稱地接于中體支柱上下部分的過渡處和下部潛體之間，且艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼斜向下延伸。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明的船身設(shè)計成三體式，大幅增加了上層建筑面積，增加了載重量和穩(wěn)性。2、當航速達到一定速度時，船體艏部的復合割劃自穩(wěn)式水翼割劃水面使重力和升力達到并保持平衡，因而具有良好的自穩(wěn)性能。3、流線型的上層建筑由于空氣動力學效應使船體產(chǎn)生升力。由水翼和機翼狀的上表面分別提供的升力極大程度的支承了船體重量，大大減小了本發(fā)明的水阻力；同時，上表面光滑的型線可以大大減小該船的空氣阻力，隨著船速的增加，船的總阻力也進一步減少。4、本發(fā)明采用船用推進裝置，高速航行時船體不完全離開水面，而是與水面有一定的傾角并始終與水面保持接觸，一方面避免了采用空氣螺旋槳發(fā)動機易被腐蝕的現(xiàn)象， 另解決了埋首的問題。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖2為圖1中B向旋轉(zhuǎn)視圖，其艏部安裝梯形復合割劃自穩(wěn)式水翼，艉部安裝梯形水
翼；
圖3為圖1中的C向旋轉(zhuǎn)視圖； 圖4為圖2中艉部水翼5為V形時的放大示意圖； 圖5為圖2中艉部水翼5為梯形時的放大示意圖； 圖6為圖2中艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6為V型時的放大示意圖； 圖7為圖2中艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6為梯型時的放大示意圖； 圖8是圖1中水翼在A-A向剖面為弓形的示意圖； 圖9是圖1中水翼在A-A向剖面為月牙形的示意圖； 圖10為圖1中艉部推進器及平衡舵9的局部放大視圖； 圖11為圖10中的D向視圖中1.上層建筑；2.水下中體；3、4.兩個側(cè)體；5.艉部水翼；6.艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼；7、8.兩個推進器；9.平衡舵；201.中體支柱；202.下部潛體；901,902.舵托；903. 舵桿。
具體實施例方式如圖1-3所示，以中體潛體202的垂直剖面為圓形且安裝雙推進器為例闡述本發(fā)明本發(fā)明包括機翼狀的上層建筑1、水下中體2、兩個側(cè)體3、4、艉部水翼5、艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6、兩個推進器7、8和帶舵托的雙支承平衡舵9。上層建筑1，水下中體2，兩個側(cè)體3、4屬于船體部分，上層建筑1下部連接水下中體2。艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6左右對稱地安裝在水下中體2的前部，兩個側(cè)體3、4左右對稱地固定連接在水下中體2的后上部，側(cè)體3或4的水平剖面均為一窄長的單翼型，兩個側(cè)體3、4組成對稱的翼型，提高了橫穩(wěn)性。艉部水翼5左右對稱地連接在水下中體2和兩個側(cè)體3、4之間，兩個推進器7、8分別安裝在水下中體2上的前部中間和后部中間。在水下中體2的艉部中點處安裝帶舵托的雙支承平衡舵9。如圖2所示，水下中體2由上部的中體支柱201和下部的下部潛體202組成，中體支柱201上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，即在船體寬度方向上看是左右對稱的翼型，中體支柱201下部分是方形。該中體支柱201上部分的左右對稱的翼型上連接并支撐上層建筑1。下部潛體202的垂直剖面是圓形或者橢圓形，即在船體寬度方向上看是圓形或者橢圓形，下部潛體202在船體水平長度上分為進流段、平行中體和去流段。推進器安裝在水下中體2的下部潛體202上，推進器的形式可以是普通螺旋槳，也可以是導管螺旋槳、可調(diào)螺距螺旋槳等特種推進器。當水下中體2的下部潛體202的垂直剖面是圓形時，在水下中體2后端安裝一個推進器8或者前、后兩部分別安裝一個推進器7、 8，艏艉兩個推進器可同時提供推力，增加船的航速，并且使用艏部推進器可以加快艏部水流速度，減小艏部壓力，從而減小了粘壓阻力，進一步增加了航速；當水下中體2的下部潛體202的垂直剖面是橢圓形時，在水下中體2后部左右對稱地安裝兩推進器7、8，艉部對稱的裝兩個推進器可同時提供推力，增加船的航速，并且可以相互抵消推進器對船造成的扭轉(zhuǎn)力矩，使直線航行更加穩(wěn)定。如圖3所示，上層建筑1的外體為光滑的流線型，在船體寬度方向上是左右對稱的機翼狀，上層建筑1的這種結(jié)構(gòu)可使其在航行過程中提供升力，減小空氣阻力。如圖4-5所示，艉部水翼5是左右對稱的梯形或者V形水翼，安裝在艉部，為航行過程提供升力。艉部水翼5在圖1中A-A向水平剖面為弓形或者月牙形，如圖8-9所示， 弓形剖面的水翼翼背吸力分布較為平坦，空泡性能較好，加工制造較為簡便，但是升阻比較低，同等長度的水翼提供的升力較小。而月牙形剖面的水翼翼背吸力分布峰值較高，空泡性能較不穩(wěn)定，但是升阻比較高，同等長度的產(chǎn)生的升力較大。如圖6-7所示，艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6安裝在艏部，是左右對稱的梯形或者V 形水翼，艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6在圖1中A-A向水平剖面為弓形或者月牙形。艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6左右對稱地連接于中體支柱201上下部分的過渡部分和下部潛體202之間，中體支柱201上部的水翼型并與梯形或者V形艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6連接，并且使艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6斜向下延伸，使之在航行過程中始終割劃水面產(chǎn)生升力，這樣， 前后水翼提供的升力平衡使船身能隨著船速的提升平穩(wěn)的抬高。如圖10-11所示，水下中體2上部的中體支柱201的中點處垂直連接舵桿903上端，舵桿903下端垂直連接平衡舵9，且平衡舵9位于艉部推進器后部，平衡舵9的左右分別連接對稱的舵托901、902，舵托901、902水平放置作雙支承，舵托901、902和舵桿903之間采用軸承連接，舵桿903與艉部推進器8的中心對齊，舵托901、902的垂直剖面為機翼狀， 提供部分升力。
本發(fā)明在推進器7、8推力較小且航速較低的時候處于排水航行狀態(tài)，吃水線在圖 1中所示靜浮吃水線位置，此時浮力占支撐船體重量的絕大部分，而浮力大部分由水下中體 2產(chǎn)生，由艉部水翼5和艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6割劃水面產(chǎn)生升力，機翼狀的上層建筑 1由于地面效應使升力增加，阻力減小。隨著推進器7、8推力的增大，船速的增加，艉部水翼5和艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼6產(chǎn)生的升力逐漸增加，船體逐漸抬升，吃水減小，地面效應產(chǎn)生的升力進一步增加，阻力減小，船速進一步增加。航向的改變由雙支承平衡舵9產(chǎn)生舵力矩從而誘導船體產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩來實現(xiàn)。當推進器7、8的推力達到一定值，航速達到設(shè)計航速后，船身吃水減小到圖1中所示航行吃水線位置，升力、浮力和重力達到平衡，推力和阻力也達到平衡，以極高的速度在水面滑行。
權(quán)利要求
1.一種復合三體沖翼船，包括上層建筑(1)、水下中體(2)，艉部水翼(5)和推進器，上層建筑(1)下部連接水下中體(2)，其特征是水下中體(2)的前部左右對稱地設(shè)有艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼(6)，水下中體(2)的后上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側(cè)體(3、 4)，在水下中體(2 )和兩個側(cè)體(3、4)之間左右對稱地設(shè)置艉部水翼(5 )，艏部和艉部的兩個推進器分別設(shè)在水下中體(2)的前部中間和后部中間，在水下中體(2)的艉部中點處設(shè)有平衡舵(9)且衡舵(9)位于艉部推進器后部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合三體沖翼船，其特征是水下中體(2)由上部的中體支柱(201)和下部的下部潛體(202)組成，中體支柱(201)上部分的垂直剖面是左右對稱的翼型，中體支柱(201)下部分是方形，下部潛體(202)的垂直剖面是圓形或者橢圓形；艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼(6)左右對稱地接于中體支柱(201)上下部分的過渡處和下部潛體 (202)之間，且艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼(6)斜向下延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復合三體沖翼船，其特征是推進器設(shè)在下部潛體(202) 上，當下部潛體(202)的垂直剖面是圓形，在水下中體(2)后部設(shè)有一個推進器(8)或前后兩部分別設(shè)有一個推進器，當下部潛體(202)的垂直剖面是橢圓形，在水下中體(2)后部左右對稱地設(shè)置兩推進器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復合三體沖翼船，其特征是中體支柱(201)的中點處垂直連接舵桿(903 )上端，舵桿(903 )下端垂直連接平衡舵(9 )，平衡舵(9 )的左右分別連接水平放置的對稱的兩個舵托(901、902)，舵桿(903)與艉部推進器(8)的中心對齊，兩個舵托 (901,902)的垂直剖面均為機翼狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合三體沖翼船，其特征是艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼 (6)和艉部水翼(5)均是左右對稱的梯形或者V形水翼，水平剖面均是弓形或月牙形。
全文摘要
本發(fā)明公開一種集沖翼艇、水翼艇、小水線面船和三體船船型于一體的復合三體沖翼船，水下中體的前部左右對稱地設(shè)有艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼、后上部左右對稱地固定連接兩個翼型的側(cè)體，在水下中體和兩個側(cè)體之間左右對稱地設(shè)置艉部水翼，在水下中體的艉部中點處設(shè)有平衡舵且衡舵位于艉部推進器后部；水下中體由上部的中體支柱和下部的下部潛體組成，艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼左右對稱地接于中體支柱上下部分的過渡處和下部潛體之間且艏部復合割劃自穩(wěn)式水翼斜向下延伸；船體艏部的復合割劃自穩(wěn)式水翼割劃水面使重力和升力達到并保持平衡，具有良好的自穩(wěn)性能，由水翼和機翼狀的上表面分別提供的升力極大程度的支承了船體重量。
文檔編號B63B1/26GK102407918SQ20111030678
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者崔健, 文逸彥, 李慧蕾, 楊松林, 陳鵬, 馬天宇 申請人:江蘇科技大學