CN103661788B - 超高速超空泡双体水翼船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高速超空泡双体水翼船。(1)在双体船的两船体间安装首、尾两水翼，首水翼为可调式上升翼，尾水翼为由船的横重心向首尾等距延伸的固定式主水翼。航行时，首水翼为船提供升力，尾水翼为主水翼，支撑船体于水面航行，这样的水翼设计可使水翼船的排水量由当今的数百吨增至万吨乃至万吨以上。(2)水翼的升力面和双体船的两船体实现超空泡可使船底和水翼与水的粘性阻力降低90％以上。(3)将若干个进水管于中间合并，至后面为一个出水管的函道组合式螺旋桨的推进装置，可起到前面进水口降低负压，使螺旋桨不产生空泡现象，后面出水口成倍提高推进速度的作用。

Description

超高速超空泡双体水翼船

技术领域：

(1)双体船水翼的应用，使船舶在航行中的兴波阻力，降低90％以上，双体水翼船大面积水翼的应用，可使水翼船的排水量由数百吨增大至万吨，随着技术的不断成熟，排水量还有继续增大的空间。

(2)双体水翼船的水翼和船底实现超空泡，可使船舰的粘性阻力降低90％。

(3)函道组合式螺旋桨推进装置的应用，杜绝了空泡现象的产生，可使万吨排水量的超空泡双体水翼船航速提高至百节以上。

背景技术：

由船舶的阻力规律知道，船舶的阻力随着航速的提高而迅猛的增加。粘性阻力约正比于速度的平方，而兴波阻力约正比于速度的六次方。

(1)双体船安装水翼：双体船安装水翼可有效降低双体船的兴波阻力，将双体船的两船体底面用两水翼相连接，且船体底面和主水翼的升力面在同一平面，首水翼为可调式上升翼，尾水翼为由横重心向首尾等距延伸的固定式主水翼，当船航行时，首水翼提供船首上升的力，使船首上升，船呈前高后低之势，这时，与船底在同一平面的主水翼也呈前高后低之势，为船体提供升力，使船体上升，当尾水翼升至水面时，首水翼调至较小的升力角，使首水翼保持一定的升能，尾水翼升至水面则自然恢复至接近水平状态，支撑船体于水面航行，使船体基本露出水面，只有船体底面和水翼与水接触，从而基本消除了兴波阻力。与当今的水翼船相比，无翼柱，主水翼实现大型化，为水翼船的大型化提供支持。

(2)船底和水翼实现超空泡：超空泡是将水下航行体与水用很薄的气膜隔开大幅降低航行体航行阻力的一项技术，水下航行体实现超空泡，可有效降低百分之九十以上的航行阻力。当双体水翼船升至水面高速航行时，即水翼和船体底面处于高速高压状态下，其粘性阻力会成倍增加，而水翼和船底实现超空泡是大幅降低水翼和船底的粘性阻力的有效手段，即用通气装置与水翼的升力面和两船底面的前横缘相连接，高速航行时，向水翼和两船底面的前横缘充气，使水翼的升力面和两船体的底面形成很薄的气膜覆盖，即水翼和两船底实现超空泡，与普通船相比在兴波阻力和粘性阻力皆降低90％的状态下，燃料消耗率也将随之大幅降低。

(3)超高速推进：当今船舰的推进装置主要有两种，一是螺旋桨推进，二是喷水推进，螺旋桨推进最为普遍，其特点是工作时，螺旋桨的转速越高，推力越大，缺点是在工作时，由于螺旋桨前面产生的负压产生空泡现象，且转速越高空泡现象越明显，而空泡现象的出现，对推进效率产生极大的负面影响，螺旋桨的转速越高，负压越大，空泡现象越明显，推进效率越低。因此当今航速较高的舰船有一部分采用喷水推进装置，喷水推进由于其设计的特殊性，与螺旋桨推进相比，在一定的速度范围内，喷水推进效率优于螺旋桨推进，不过，由于喷水推进为非直线性运动，当推进速度超过一定极限值时，推进效率会突然大幅下降，至使航速无法有效再提高，因此要获得更高的推进速度和更好的推进效率，必须在新的理论基础上对推进装置重新设计。

笔者采用螺旋桨前面零负压的概念进行设计，避免在高速推进时产生空泡现象的推进装置，从而大幅提高推进速度和推进效率，这里从螺旋桨推进原理开始进行简单的分析。

当螺旋桨工作时，螺旋桨推向后面的水的速度大于船的航行速度，致使螺旋桨前面产生负压，螺旋桨的转速越高，负压越大，负压是产生空泡现象降低推进效率的重要原因，因此要使螺旋桨前面不产生负压，在理论上就必须螺旋桨前面进入螺旋桨的水的速度与船的航行速度基本相等，也就是螺旋桨前面基本处于零负压状态，而螺旋桨推向螺旋桨后面的水的速度必须成倍提高，使船的航行速度约等于螺旋桨前面进入螺旋桨水的速度，以此为依据，笔者设计了函道组合式螺旋桨的推进装置，可达到这样的效果。

假设某船在巡航时的螺旋桨推进装置，每推进2米的水，船航行1米，则可采用二合一的函道组合式螺旋桨的推进装置，即函道组合式螺旋桨的推进装置的前面由两个进水口，后面一个出水口(如图)的螺旋桨组组成，这样就形成前面两个进水口各进入一米的水，后面一个出水口推出两米的水，也就形成进入函道组合式螺旋桨的前面的进水口进入一米的水，后面一个出水口推出两米的水，船航行一米，推进装置的前面实现零负压。

如果某船的螺旋桨每推进三米的水船航行一米，则可设计为三合一的推进装置，以此类推，根据船的大小，巡航速度高低的需要，设计出二合一，三合一，四合一，六合一，九合一及更多的函道组合式的螺旋桨的推进装置。

函道组合式螺旋桨的推进装置应用广泛，是高速船舰在当今技术条件下不可替代的高速高效推进装置，对中低速船舰的使用，也会起到大幅度提高推进效率的作用。

超空泡双体水翼船的设计，若以高速燃汽轮机作动力，以函道组合式螺旋桨推进装置推进，排水量万吨的舰船，可获得超过百节以上的航速，理论上单位里程的燃料消耗率降低90％，由于超空泡双体水翼船具有宽大甲板的特殊性，若将其设计为航母，舰载机实现高速状态下起降，拦阻装置将变得简单，而复杂的弹射装置将可省去，且陆航机的上舰将成为可能。

发明内容：

(1)在双体船的两船体间安装首、尾水翼。

(2)水翼和船体底平面实现超空泡。

(3)二合一、三合一、四合一、六合一、九合一函道组合式螺旋桨推进装置。

附图说明：

图1：首水翼和尾水翼

图2：二合一推进装置

图3：三合一推进装置

图4：四合一推进装置

图5：六合一推进装置

图6：九合一推进装置

具体实施方式：

(1)在船首安装首水翼为可调式上升翼，航行时，控制船体的升降，尾水翼为横重心向首尾等距延伸的主水翼，与两船体的底平面在同一平面且相连，为固定式主水翼。

(2)用通气装置与水翼的升力面和船体底面的前横缘相连，航行时，将水翼和船底面用很薄的气膜与水隔开，水翼和船底实现超空泡。

(3)将两个进水管于中间合并，至后边为一个出水口即为二合一的函道组合式螺旋桨推进装置，三个进水管于中间合并，至后面为一个出水口即为三合一函道组合式螺旋桨推进装置，以此类推还可设计为四合一、六合一、九合一及更多的推进装置。

Claims (1)

1.一种双体水翼船，其特征在于，在双体水翼船的两船体间安装首、尾水翼，首水翼为可调式上升翼，尾水翼为由船的横重心向首尾等距延伸的固定式主水翼；用通气装置与首、尾水翼的升力面和船体底面的前横缘相连；将两个进水管、四个进水管、六个进水管或九个进水管于中间合并，至后边为一个出水口组成了函道组合式螺旋桨推进装置。