CN104608875B - 单体半滑行穿浪船 - Google Patents
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Abstract
一种小型快艇领域的单体半滑行穿浪船，包括：改良型混合式内倾型穿浪船首、半滑行式水线以下主船体、内倾式压浪型干舷和全封闭的上层建筑；改良型混合式内倾型穿浪船首包括：首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，首部干舷包括：内倾部分和外倾部分，其中：内倾部分与外倾部分交接形成干舷折角线，该干舷折角线在中纵剖面的投影同水线的夹角γ取1°～3°。本发明改善了船体的穿浪、隐身、快速性、兴波、稳定性以及装载能力，与现有技术相比进一步控制了干舷的淹湿，并利用干舷提供升力来抬升船体，减小阻力。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种小型快艇领域的船型设计，具体是一种单体半滑行穿浪船。
背景技术
时代的进步和交通运输的进步两者之间相互依赖和促进。为了更高效率地完成水面活动，高性能船的需求和研究也不断增加，推动高性能船型技术不断积累和发展，从而进一步推动社会发展。船舶设计者不断尝试在单一舰艇集成更多的优良性能。陆续推出的舰船中既有单体式设计，又有三体设计；既有排水型船，也有滑行艇。穿浪船型为在这些新船型中的一种。穿浪船型包括单体和双体穿浪船。单体穿浪船同双体穿浪船相比具有结构简单，可靠性更高的特点。经过优化设计的单体穿浪船甚至可以整体从波浪中穿过。单体穿浪船型在游艇设计和公务军事船设计中开始得到重视。
单体穿浪船的主流的设计思想之一为干舷内倾。但是单纯的干舷内倾同传统的外飘式设计相比会面临着首部容积、储备浮力及稳性的下降、首部垂纵向运动提供的阻尼减少及更严重的上浪问题。当使用内倾式船首设计时需要想办法解决以上问题。
在已出现的单体穿浪船中，比较有代表性的是VSV和Transonic Hulls。VSV的设计特点为采用圆舭型设计、深V型的首部，船首及干舷添加防溅条，船首甲板上拱并封闭，首柱为直线设计。Transonic Hulls的设计特点为采用三角形水线设计，首柱及首部干舷几乎垂直于水线面或轻微外倾，首柱为直线设计，采用螺旋桨或空气螺旋桨推进。TransonicHulls的设计整体成三角形，在相同在船长、船宽及吃水的条件下，有效装载容积和稳性不如具有平行中体的快艇。由于细长体纵向阻尼较小，Transonic Hulls几乎垂直的舷侧和首柱不能有效产生纵垂向阻尼。同时其三角形船体的特殊设计及推进方式不适合在小型快艇上推广。Transonic Hulls采用了低干舷设计。对于低干舷快艇来说，在波浪中航行时，上浪是比较常见的现象。Transonic Hulls未采用全封闭的设计，因此其在较恶劣的海况进行航行时可能会面临着甲板上浪及船体进水的问题。VSV同样为低干舷设计，亦采用了半开式的设计，因此当VSV在较恶劣的海况进行航行时可能会面临着船体进水的问题。同时由试验可知，当低干舷穿浪船的上层建筑过于靠前或者与首部甲板的过度比较激烈时在波浪中航行时会面临着更大的抨击概率。同时细长体的操纵性较差，使用螺旋桨作为推进装置不能有效改善其操纵性。
经过对现有技术的检索发现，美国专利文献号US 7434523 B2，公开日2008-10-14，公开了一种Speedboat hull design快艇外壳设计，该技术是具有船首和船尾波穿透特征多边形船体设备。船头有一个额外的三角形截面以增加强度和波的穿透能力。但是该技术涉及的快艇的水线以下部分航行阻力较大，动力及推进装置复杂，船首与上层建筑设计的不连续使其在穿浪中航行时会面临着上浪带来的抨击问题。同时该方案设计不适宜用于小型快艇。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种单体半滑行穿浪船，改善了船体的穿浪、隐身、快速性、兴波、稳定性以及装载能力，与现有技术相比进一步控制了干舷的淹湿，并利用干舷提供升力来抬升船体，减小阻力。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：改良型混合式内倾型穿浪船首、半滑行式水线以下主船体、内倾式压浪型干舷和全封闭的上层建筑；
改良型混合式内倾型穿浪船首包括：首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，首部干舷包括：内倾部分和外倾部分，其中：内倾部分与外倾部分交接形成干舷折角线，该干舷折角线在中纵剖面的投影同水线的夹角γ取1°～3°。
所述的首部干舷的内倾部分和外倾部分由刀刃式结构通过平面空间配合与船首甲板连接，在保证首部舱容的基础上进一步改善其穿浪能力，设计更加简洁美观。
所述的首柱为折线结构，水线以下的部分的后掠角度α为105°～115°；水线以上的部分同水线面的夹角β为40°～50°。
所述的船首甲板为Λ字形结构，船首甲板由首柱的尾端向船中后抬升，通过三角形平面实现其与上层建筑的过渡，从而形成连续的整体式结构，有利于减小穿浪时船体正面所受冲击。
所述的改良型混合式内倾型穿浪船首的长度占半滑行式水线以下主船体长度的0.5±0.025。
所述的半滑行式水线以下主船体为深V型、尖舭式结构。
所述的半滑行式水线以下主船体的船底中线为直线结构，该船底中线与基线的夹角δ为1°～3°，便于产生滑行面。
所述的半滑行式水线以下主船体的船尾抬升角ε，根据滑行艇设计原理取值范围为0°～17°。
所述的半滑行式水线以下主船体的干舷折角线首部末端的横剖线同中纵剖面的夹角为ζ，取值范围为10°～15°。该取值不应过小，过于扁平的船首对舱容和快速性都是不利的。
所述的半滑行式水线以下主船体的船体舭部折角线为尾倾式结构，船体舭部折角线在中纵剖面上的投影线同水线的夹角为η，取值范围为1°～3°，以产生滑行升力。
所述的半滑行式水线以下主船体的水线长LWL 16～25m，水线长LWL同水线宽BWL之间的比值LWL/BWL的范围为6～7，水线长LWL同吃水T之间的比值LWL/T的范围为20.5～23.5。
所述的半滑行式水线以下主船体的设计水线包括一个角度等腰三角形和等腰梯形，该设计水线的半进流角取8°～10°。
所述的内倾式压浪型干舷向中纵剖面方向倾斜，其内倾角θ的取值为5°～15°，该取值在保证船身的穿浪和隐身效果的同时具有足够的舱容。
所述的内倾式压浪型干舷伸出主船体部分的宽度LEF为0.12BWL至0.22BWL。
所述的半滑行式主船体设有动力装置，该动力装置包括两台柴油主机及其驱动的两个喷水推进器。主机的进气口采用遮蔽式设计。主机的排气口设置于船尾。
技术效果
1、本发明改良了混合式内倾型穿浪船首。改良型混合式内倾型穿浪船首前端使用刀刃式设计，通过平面空间配合将首部的内倾式部分和外飘式部分同首部甲板连接起来，在保证首部舱容的基础上进一步改善其穿浪能力。船首甲板为Λ字形结构，该部分由首柱向船中后抬升，通过简洁的三角形平面完成首部甲板和上层建筑的过渡，形成连续的整体式结构，有利于减小穿浪时船体正面所遭受的抨击，具有隐身特征。
2、使用半滑行式主船体，保障了船型的快速性和装载能力，也有利于改善船体的航行姿态。
3、将改良型混合式内倾型穿浪船首同半滑行船体结合起来，使该船型设计具有良好的快速性、耐波性、装载能力和穿浪性能。
4、使用内倾式压浪型干舷，有效减轻干舷淹湿，减小摩擦阻力，减小兴波，进而减小兴波阻力。
5、采用喷水推进改善细长体船型的操纵性问题，使用喷水推进器可以使船体水线以下部分更加流畅，减少附体阻力。
附图说明
图1为本发明的透视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的首视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为本发明的中纵剖线图；
图6为本发明的后视图；
图7为本发明的首部，即图2的位置B处典型横线面图；
图8为本发明的首部，即图2的位置C处典型横线面图；
图9为本发明的中部，即图2的位置D处典型横线面图；
图10为本发明的尾部，即图2的位置A处典型横线面图；
图11为本发明的水线图；
图12为本发明的动力装置布置侧视图；
图13为本发明的动力装置布置俯视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例包括：半滑行式水线以下主船体1、改良型混合式内倾型穿浪船首2、全封闭的上层建筑3、及内倾式压浪型干舷4。
本实施例中的改良型混合式内倾型穿浪船首2的特点是：具有穿浪和隐身特性；船首长度占主船体的0.5±0.025。
所述的改良型混合式内倾型穿浪船首包括：首柱8、全封闭的船首甲板9以及首部干舷10。
如图3和图4所示，所述的压浪式内倾型干舷4采用内倾式设计，其内倾角，即甲板边线同水线之间的横剖线同中纵剖面的所夹锐角θ取值在5°至15°。干舷伸出主船体部分12的宽度LEF为0.12BWL至0.22BWL。
经过仿真计算，如图5所示，本实施例的水线以下的首柱8-1的后掠角度α，即首柱同水线面的夹角，取钝角在105°至115°之间选取；水线以上的部分8-2同水线面的夹角β为40°至50°。
首部干舷10包括：内倾部分10-1和外倾部分10-2，其中：内倾部分10-1与外倾部分10-2交接形成干舷折角线6，该干舷折角线6同时也为压浪式干舷的边界线。该干舷折角线6在中纵剖面的投影同水线的夹角γ取1°至3°。
内倾部分10-1和外倾部分10-2由刀刃式结构11的通过平面的空间配合与首部甲板9连接起来，在保证首部舱容的基础上进一步改善了其穿浪能力。
所述的半滑行式水线以下主船体1采用深V型、尖舭式设计。船底中线即中内龙骨5采用直线设计，其于基线的夹角δ为1°至3°，船尾，即图2和图3所示的位置A处船底抬升角ε，取值范围为0°至17°。干舷折角线6首部末端处，即图2和图3所示所示的位置B处的横剖线同中纵剖面的夹角ζ的取值范围为10°至15°。
船体舭部折角线7采用尾倾式设计，其在中纵剖面的投影同水线13的夹角为η，如图2所示，取值范围为1°至3°。
所述的船首甲板9为Λ字形结构，该部分由首柱8向船中后抬升，通过三角形平面完成其与上层建筑3的过渡，形成连续的整体式结构，有利于减小穿浪时船体正面所遭受的抨击。
图5为该实施例中纵剖线图。图6是本实施例的后视图，图7至图10分别为本实施例典型横剖面示意图。
如图5和图11所示，本实施例中：半滑行式水线以下主船体1的水线LWL长16～25m，水线长LWL同水线宽BWL之间的比值LWL/BWL为6～7。水线长LWL同吃水T之间的比值LWL/T为20.5～23.5。设计水线13的结构为一个尖锐的等腰三角形和等腰梯形，水线的半进流角取8°至10°。
如图12和图13所示，该船型动力装置采用两台高速柴油主机15、16带动两个喷水推进器17、18的布置方案。动力装置布置在主船体内。进气口19采用遮蔽式设计。排气口布置在船尾。
本发明虽然针对快艇提出，但是可参照本发明的主尺度比例范围将本发明进行放大而应用于大中型舰船设计。
Claims (1)
1.一种单体半滑行穿浪船，其特征在于，包括：改良型混合式内倾型穿浪船首、半滑行式水线以下主船体、内倾式压浪型干舷和全封闭的上层建筑；
改良型混合式内倾型穿浪船首包括：首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，首部干舷包括：内倾部分和外倾部分，其中：内倾部分与外倾部分交接形成干舷折角线，该干舷折角线在中纵剖面的投影同水线的夹角γ取1°～3°；
所述的首部干舷的内倾部分和外倾部分由刀刃式结构通过平面空间配合与船首甲板连接；
首柱为折线结构，水线以下的部分的后掠角度α为105°～115°；水线以上的部分同水线面的夹角β为40°～50°；
船首甲板为Λ字形结构，船首甲板由首柱的尾端向船中后抬升，通过三角形平面实现其与上层建筑的过渡，从而形成连续的整体式结构；
所述的半滑行式水线以下主船体为深V型、尖舭式结构；
船底中线为直线结构，该船底中线与基线的夹角δ为1°～3°；
半滑行式水线以下主船体的船尾抬升角ε，取值范围为0°～17°；
半滑行式水线以下主船体的干舷折角线首部末端的横剖线同中纵剖面的夹角为ζ，取值范围为10°～15°；半滑行式水线以下主船体的船体舭部折角线为尾倾式结构，船体舭部折角线在中纵剖面上的投影线同水线的夹角为η，取值范围为1°～3°，以产生滑行升力；
所述的半滑行式水线以下主船体的水线长LWL 16～25m，水线长LWL同水线宽BWL之间的比值LWL/BWL的范围为6～7，水线长LWL同吃水T之间的比值LWL/T的范围为20.5～23.5；
所述的内倾式压浪型干舷向中纵剖面方向倾斜，其内倾角θ的取值为5°～15°；
所述的内倾式压浪型干舷伸出主船体部分的宽度LEF为0.12BWL至0.22BWL；
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