CN206841661U - 一种超空泡水翼三体船 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超空泡水翼三体船。主船体前端设有双球鼻艏，主船体底部设有可回收调节水翼和固定沉浸水翼，可回收调节水翼和固定沉浸水翼上均设有空化装置，并且在尾部固定沉浸水翼的后部还设有涵道风扇式螺旋桨，副船体尾部设有固定沉浸水翼。本实用新型使船体表面的介质由水变为水汽混合物，提高了船舶航行速度，能够将船体向上抬起，减小水和船体之间的摩擦，避免了船体较大程度的纵摇和垂荡等不利影响，大大提升水翼的减阻效率；涵道风扇式螺旋桨改善了推进效率，大幅延长了螺旋桨的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及新型高性能船舶制造领域，尤其涉及了一种超空泡水翼三体船。
背景技术
二十一世纪是海洋的世纪，这已成为不争的事实，加强对近、远海的控制，维护海洋利益逐渐成为各海洋大国的战略需求与竞争目标，海洋开发、海上运输、机动反应等都与船舶航速密切相关，各国普遍认为本世纪军民用舰船发展的重点是高速化。
三体船在高航速下的兴波阻力远远低于其他船型，并且通过附加水翼的设置可以使三体船产生向上的升力作用，达到增速减阻的目的，使三体船的快速性优势更加明显，同时，船体附加水翼对于船体的耐波性和操纵性有着积极地改善作用，对于船舶纵摇和垂荡影响的优化尤其明显，大大提高了乘坐的舒适性。
水翼快艇艇底装有水翼，靠水翼产生的水动力来支撑艇体重量，使艇体离开水面，以减少水阻力，提高航速。但是，水翼快艇的水翼还浸没在水里，还受到水摩擦阻力作用，不能大幅度提高航速。
实用新型内容
针对背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种超空泡水翼三体船，航行阻力小、耐波性好、乘坐舒适性高，是高性能的三体船。
本实用新型将单一的水翼快速船舶和超空泡船舶两者结合起来，设计出一种新型高性能的超空泡水翼三体船。在船舶推进装置前后设有超空泡水翼机构，以消除超空泡现象对船舶推进装置的不利影响，使最大程度上利用超空泡现象。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
本实用新型包括主副船体，主船体前端设有双球鼻艏，主船体底部设有可回收调节水翼和固定沉浸水翼，两种水翼上均设有空化装置，并且在尾部固定沉浸水翼的后部还设有涵道风扇式螺旋桨，副船体只设有固定沉浸水翼。
本实用新型主船体前端的双球鼻艏能降低船体高速航行时兴波阻力的影响，为后方空化器机构诱导产生稳定超空泡现象奠定基础。
本实用新型通过可回收调节水翼和固定沉浸水翼的水翼面产生向上的升力，将船体向上抬起，减小船体沾湿面积，并提高船舶的耐波性。
本实用新型通过设置在可回收调节水翼和固定沉浸水翼上的空化器诱导产生超空泡现象，超空泡和水翼配合使船体下表面附着大量空气泡，使船体阻力大幅降低。空气泡产生后会附着在水翼周围，对水翼的升力作用和耐波性会有更大的促进作用，会使得升力作用和耐波性更好。
本实用新型船的推进装置为涵道风扇式螺旋桨，通过涵道风扇式螺旋桨的设置避免了船体前部超空泡现象对螺旋桨叶片和效率的不利影响，螺旋桨后方的导流鳍、导流罩减小了超空泡对推进装置的压差影响。
所述双鼻艏机构位于船艏部，双球鼻艏的设置有利于降低兴波阻力对船体的影响，比起单一球鼻艏机构，双球鼻艏有利于后方空化器稳定诱导产生空泡以降低船体航行时的阻力。
所述主船体底部的前后分别设有可回收调节水翼和固定沉浸水翼，可回收调节水翼和固定沉浸水翼分别作为主船体的首部水翼和尾部水翼，可回收调节水翼和固定沉浸水翼的前端均固定安装有超空泡空化器；主船体底部的前部开有水翼回收舱，水翼回收舱用于回收调节水翼，可回收调节水翼通过水翼回收装置可收纳地安装在水翼回收舱。
具体地，尾部固定沉浸水翼的沉浸深度比首部可回收调节水翼更深，防止高速航行时，船艏抬起首部水翼抬出水面，造成翻船等危险航行情况。
所述的可回收调节水翼的水翼面为三段式水翼面，三段式水翼面通过水翼连杆连接到水翼回收装置，水翼连杆为NACA翼形结构，水翼连杆表面经粗糙处理；三段式水翼面为非光滑沟槽结构，沟槽沿垂直于船体前进方向布置。
水翼连杆内部存在液压控制通道，通过水翼回收装置中液压控制回收机构的控制经液压控制通道带动水翼面的翼形作不同攻角的转动。
所述的涵道风扇式螺旋桨包括导流罩、安装在导流罩内的螺旋桨以及布置在螺旋桨上的导流鳍，螺旋桨的叶片采用大斜七叶式，并且在螺旋桨的叶根处开有用于超空泡快速通过的孔。
所述副船体的尾部底面安装有侧体调节水翼，副船体内部设有液压油 缸，侧体调节水翼上端通过连接杆连接液压油缸输出端，通过液压油缸带动侧体调节水翼上下升降，完成侧体调节水翼的收拢和展开。
所述固定沉浸水翼和可回收调节水翼均选用NACA标准翼形。
所述可调节翼形能更好地实现不同海况下的速度优化，同时可收放式水翼，可以避免船舶在浅水域或复杂海域水翼触礁的危险，最大程度的保证航行的安全性。
具体地，所述涵道风扇式螺旋桨，该类型螺旋桨由于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，而效率较高。
具体地，所述导流鳍、导流罩为推进装置后部机构，使推进其前后压差降低，防止超空泡现象对螺旋桨的不利影响。此外该机构能改善船舶转向性能和大幅提高推进器工作效能。
本实用新型通过超空泡和水翼的结合很好地解决了背景技术中的技术问题，空化器诱导产生超空泡，让舰船的整个船体表面为气泡所覆盖，使船体不直接与水接触，减少水阻力，提高航速。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
1.超空泡技术运用于三体船，使船体表面的介质由水变为水汽混合物(气泡)，甚至全部是空气，流体密度的减小使其减阻效率较高，从根本上有效地提高了三体船的速度。
2.首尾水翼的布置使船产生向上的升力，将船体向上抬起，在一定程度上减小水和船体之间的摩擦，提高了船舶航行速度，避免了船体较大程度的纵摇和垂荡等不利影响。水翼回收装置使得船舶安全航行在潜水域和复杂水域。
空化器使水翼上表面和船体下表面实现超空泡现象，大大提升水翼的减阻(摇)效率。
3.涵道风扇式螺旋桨克服了超空泡现象对推进装置的不利影响，导流鳍、导流罩改善了推进效率，大幅延长了螺旋桨的使用寿命。
附图说明
图1为超空泡水翼三体船前视图。
图2为超空泡水翼三体船主船体侧视图。
图3为超空泡水翼三体船副船体侧视图。
图4为超空泡水翼三体船主船体后部固定沉浸水翼部分的结构示意图。
图中：1.水翼回收装置，2.双球鼻艏，3.前超空泡空化器，4.可回收调节水翼，5.水翼回收舱，6.后超空泡空化器，7.固定沉浸水翼，8.螺旋桨，9.导流鳍，10.导流罩，11.船舵，12.水翼连杆，13.液压油缸，14.侧体调节水翼。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型具体实施包括主船体和两侧的两个副船体，主船体前端设有双球鼻艏2，主船体底部设有可回收调节水翼和固定沉浸水翼，两种水翼均设有空化装置，并且在尾部固定沉浸水翼的后部设有涵道风扇式螺旋桨，副船体只设有固定沉浸水翼。
如图2所示，主船体底部的前后分别设有可回收调节水翼4和固定沉浸水翼7，可回收调节水翼4和固定沉浸水翼7分别作为主船体的首水翼和尾水翼，可回收调节水翼4和固定沉浸水翼7的前端分别固定安装有前后超空泡空化器3和6，前后超空泡空化器3、6诱导产生稳定的超空泡；空化器诱导产生的超空泡结合水翼产生的升力，使船体速度大幅提高，沉浸水翼深度比首水翼浅，在航行中起稳定船体的作用。两水翼连线在船体中轴线上。
主船体底部的前部开有水翼回收舱5，可回收调节水翼4通过水翼回收装置1可收纳地安装在水翼回收舱5。根据具体海域情况收放水翼结构，航行过程中，可以实现船体升降的控制。
如图1所示，可回收调节水翼4的水翼面为三段式水翼面，三段式水翼面通过水翼连杆12连接到水翼回收装置1，水翼连杆12为NACA翼形结构，水翼连杆12表面经粗糙处理，可以产生较好的船体随行波。以实现三体船的快速航行。
具体实施中，水翼回收装置1包括液压控制回收机构、控制卡盘、锁死机构等机构。水翼连杆12内部存在液压控制通道，通过水翼回收装置1中液压控制回收机构的控制经液压控制通道带动水翼面的翼形作不同攻角的转动。控制卡盘上有齿轮锁死机构，回收完毕锁死装置，放出翼形同样会锁死装置。
三段式水翼面为非光滑沟槽结构，沟槽沿垂直于船体前进方向布置，此设计在船航行时，水体和翼面产生滚动摩擦，而非滑动摩擦，沟槽面内 会存在安静的低速流体，减少翼形面的损耗，延长翼形寿命。
如图3所示，副船体的尾部底面安装有侧体调节水翼14，副船体内部设有液压油缸13，侧体调节水翼14上端通过连接杆连接液压油缸13输出端，通过液压油缸13带动侧体调节水翼14的调节，调节包括上下调节和攻角变换，完成侧体调节水翼14的收拢和展开。
如图4所示，涵道风扇式螺旋桨包括导流罩10、安装在导流罩10内的螺旋桨8以及布置在螺旋桨8上的导流鳍9，通过导流鳍9和导流罩10消除超空泡对螺旋桨8的影响，螺旋桨8的叶片采用大斜七叶式，并且在螺旋桨8的叶根处开有用于超空泡快速通过的孔。
主船体底部设有固定沉浸水翼7(尾水翼)和可回收调节水翼4(首水翼)，航行时，首水翼为船提供向上的升力，尾部主水翼较好的解决船体尾部吃水深的问题，避免了船体较大程度的纵摇和垂荡等不利影响。
水翼前方的空化器产生超空泡，使水翼上表面和船体下表面实现超空泡现象，大大提升水翼的减阻(摇)效率。
船推进装置为大斜七叶涵道风扇式螺旋桨，螺旋桨叶根处打有孔，导边在叶根处稍向上翘，以减小局部的负攻角。螺旋桨后方设导流鳍、导流罩使螺旋桨消除超空泡的影响，提高推进装置的寿命和效率。
Claims (7)
1.一种超空泡水翼三体船，包括主副船体，其特征在于：主船体前端设有双球鼻艏(2)，主船体底部设有可回收调节水翼和固定沉浸水翼，两种水翼上均设有空化装置，并且在尾部固定沉浸水翼的后部还设有涵道风扇式螺旋桨，副船体尾部设有固定沉浸水翼。
2.根据权利要求1所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：所述主船体底部的前后分别设有可回收调节水翼(4)和固定沉浸水翼(7)，可回收调节水翼(4)和固定沉浸水翼(7)的前端分别固定安装有前超空泡空化器(3)和后超空泡空化器(6)；主船体底部的前部开有水翼回收舱(5)，可回收调节水翼(4)通过水翼回收装置(1)可收纳地安装在水翼回收舱(5)。
3.根据权利要求1所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：所述的可回收调节水翼(4)的水翼面为三段式水翼面，三段式水翼面通过水翼连杆(12)连接到水翼回收装置(1)，水翼连杆(12)为NACA翼形结构，水翼连杆(12)表面经粗糙处理；三段式水翼面为非光滑沟槽结构，沟槽沿垂直于船体前进方向布置。
4.根据权利要求3所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：水翼连杆(12)内部存在液压控制通道，通过水翼回收装置(1)中液压控制回收机构的控制经液压控制通道带动水翼面的翼形作不同攻角的转动。
5.根据权利要求1所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：所述的涵道风扇式螺旋桨包括导流罩(10)、安装在导流罩(10)内的螺旋桨(8)以及布置在螺旋桨(8)上的导流鳍(9)，螺旋桨(8)的叶片采用大斜七叶式，并且在螺旋桨(8)的叶根处开有用于超空泡快速通过的孔。
6.根据权利要求1所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：所述副船体的尾部底面安装有侧体调节水翼(14)，副船体内部设有液压油缸(13)，侧体调节水翼(14)上端通过连接杆连接液压油缸(13)输出端，通过液压油缸(13)带动侧体调节水翼(14)上下升降，完成侧体调节水翼(14)的收拢和展开。
7.根据权利要求1所述的一种超空泡水翼三体船，其特征在于：所述固定沉浸水翼(7)和可回收调节水翼(4)均选用NACA标准翼形。
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