專利名稱：具有尾后水翼的船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶，特別是具有水翼的船舶。
背景技術(shù)：
在船舶工程領(lǐng)域中，在船體上加設(shè)水翼的技術(shù)為各國(guó)普遍采用，目前，具有水翼的船舶，其上的水翼均是設(shè)置在船側(cè)或船底位置，其作用可分為兩種，一種是依靠水翼在流體中的升力支撐船體的一部分重量，從而使航行時(shí)的船體整體抬高，以改變船舶吃水，減小船舶航行時(shí)的阻力；另一種是依靠水翼在流體中的興波與船舶本身的興波形成有利干擾，以減小波浪及船舶的航行阻力。
另一方面，隨著船舶航速的提高及高速船的廣泛應(yīng)用，暴露出以下缺陷1、由于船艉部的航行下沉量(或稱艉下沉量)較大，導(dǎo)致船舶航行阻力較大，在淺水航道中此缺陷尤為突出；2、高速船航行時(shí)興波比較大，尤其是尾浪較大，影響其它過(guò)往船只的航行，對(duì)小船容易造成傾翻事故；同時(shí)其尾浪對(duì)堤岸的強(qiáng)勁沖刷，也常常引起航道管理部門的干預(yù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有尾后水翼的船舶，該船航行時(shí)，船艉部的航行下沉量小，興波小，能耗小。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是具有尾后水翼的船舶，它包括船體，船體尾后的船體水線所在的水平面下設(shè)有水翼，水翼為機(jī)翼型，水翼通過(guò)連接機(jī)構(gòu)與船體連接。
上述方案中，水翼設(shè)置在船體水線所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設(shè)計(jì)吃水深度之間。
本發(fā)明的工作原理為船舶航行時(shí)，依靠水翼在流體中產(chǎn)生的升力抬高船舶的艉部，調(diào)節(jié)船舶的航行姿態(tài)，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達(dá)到節(jié)能的效果。
本發(fā)明船舶與現(xiàn)有的具有水翼的船舶的區(qū)別在于1、技術(shù)手段不同?，F(xiàn)有的具有水翼的船舶，它的水翼均是設(shè)置在船體的兩側(cè)或船體的底部下方。而本發(fā)明船舶上的水翼是設(shè)置在船體尾后的船體水線所在的水平面下方。
2、發(fā)明的目的和技術(shù)效果不同?，F(xiàn)有的具有水翼的船舶，是通過(guò)水翼在流體中的升力使航行時(shí)的船體整體抬高，以改變船舶吃水，減小船舶航行時(shí)的阻力；或，是通過(guò)水翼在流體中的興波與船舶本身的興波形成有利干擾，以減小波浪及船舶的航行阻力。而本發(fā)明船舶是通過(guò)水翼在流體中產(chǎn)生的升力抬高船舶的艉部，調(diào)節(jié)船舶的航行姿態(tài)，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達(dá)到節(jié)能的效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明船舶具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于船舶的艉部下沉量較小，船舶的航行姿態(tài)好，使船舶具有優(yōu)良的低阻力性能；2、由于水翼的淺浸效應(yīng)，不僅使其易于保持一個(gè)較佳的航行姿態(tài)，而且對(duì)改善船舶縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性也是有意義的；3、由于船艉部的航行下沉量較小，有利于船舶在淺水中航行；4、由于船艉部的航行下沉量較小，船舶航行時(shí)的興波小，尤其是尾浪較小。
5、水翼設(shè)置在船體水線所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設(shè)計(jì)吃水深度之間，設(shè)置深度淺，有利于船舶在淺水中航行。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明實(shí)施例1的俯視示意3為本發(fā)明實(shí)施例2的俯視示意4為船模(裸船)的尾沉降Δh/T-Fr曲線圖5為船模(裸船+艉后水翼)的尾沉降Δh/T-Fr曲線具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，本發(fā)明具有尾后水翼的船舶實(shí)施例1，它為雙體船，它包括船體1，船體1尾后的船體水線4下設(shè)有水翼2，水翼2為機(jī)翼型，水翼2通過(guò)連接機(jī)構(gòu)3與船體1連接。水翼2設(shè)置在船體水線4所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設(shè)計(jì)吃水深度之間。
如圖3所示，本發(fā)明具有尾后水翼的船舶實(shí)施例2，它為單體船，其側(cè)視圖同圖1，它的船體1尾后的船體水線4所在的水平面下設(shè)有水翼2。
下面通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明船舶的技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明試驗(yàn)船型為雙體船，設(shè)計(jì)并選定船型的主尺度及系數(shù)如下設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)30m，兩柱間長(zhǎng)30m，片體設(shè)計(jì)水線寬2.85m，設(shè)計(jì)吃水1.2m，型排水體積100.912m3，方形系數(shù)Cb 0.492，舯剖面系數(shù)Cm 0.707，棱形系數(shù)Cp 0.695，水線面系數(shù)Cw 0.741，浮心縱向位置LCB-10.10％Lbp，間距比k/b 2.6，設(shè)計(jì)航速32kn。
主機(jī)參數(shù)主機(jī)臺(tái)數(shù)2臺(tái)，主機(jī)持久功率1343kw，主機(jī)轉(zhuǎn)速1900rpm，齒輪箱減速比i 2.759。
船模(裸船)阻力試驗(yàn)(k/b＝2.6)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如表1船模(裸船+艉后水翼)阻力試驗(yàn)(k/b＝2.6)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如表2從表1和表2計(jì)算結(jié)果對(duì)比，船模(裸船+艉后水翼)在Fr＝0.3-0.48時(shí)有效馬力減小值最多可達(dá)18％。從圖5、圖6可知船模(裸船)和船模(裸船+艉后水翼)尾沉降Δh/T-Fr對(duì)比曲線可知，由于尾后水翼2的附加升力作用，顯著抑制了艉下沉。
表1阻力試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果(NO.1 WUTCATO21船模裸體阻力試驗(yàn)k/b＝2.6)Dm＝30.0(Kg) Lm＝2(m)Sm＝.917355(m^2)t＝9℃ ρm＝101.94 νm＝1.34463E-06λ＝15 ΔCf＝0.0004Ds＝100.9125(t)Ls＝30(m) Ss＝206.4049(m^2)t＝15℃ρs＝101.87 νs＝1.13902E-06序號(hào) Vm(m/s)Rtm(Kg) Ctm*10^3Cfm*10^3Crm*10^3 Fr(1)1.33 0.632 7.687 4.066 3.622 0.299(2)1.59 0.946 7.963 3.919 4.044 0.360(3)1.86 1.528 9.466 3.802 5.664 0.419(4)2.12 2.001 9.495 3.705 5.790 0.479(5)2.39 2.210 8.275 3.621 4.653 0.540(6)2.66 2.369 7.171 3.549 3.622 0.600(7)2.92 2.551 6.386 3.486 2.899 0.660(8)3.19 2.815 5.931 3.431 2.500 0.719(9)3.46 3.123 5.592 3.379 2.213 0.780(10) 3.72 3.444 5.328 3.334 1.994 0.839(11) 3.98 3.782 5.096 3.292 1.804 0.899(12) 4.25 4.170 4.942 3.254 1.688 0.959(13) 4.52 4.600 4.820 3.218 1.601 1.020(14) 4.78 5.025 4.708 3.186 1.521 1.079(15) 5.05 5.558 4.665 3.155 1.510 1.140序號(hào) Vs(km/h) Rts(KN) Cts×10^3 Cfs×10^3 Crs×10^3EHP(Kw)(1)18.49 16.366 6.017 1.995 3.62284.05(2)22.22 25.111 6.388 1.944 4.044155.02(3)25.91 42.551 7.967 1.903 5.664306.20(4)29.60 56.191 8.059 1.868 5.790462.02(5)33.32 60.899 6.892 1.838 4.653563.71(6)37.06 63.769 5.835 1.812 3.622656.47(7)40.75 67.259 5.089 1.789 2.899761.42(8)44.42 73.321 4.669 1.769 2.500904.73(9)48.19 80.605 4.362 1.750 2.2131078.9(10) 51.84 88.254 4.127 1.733 1.9941270.8(11) 55.55 96.270 3.921 1.717 1.8041485.4(12) 59.23 105.818 3.790 1.703 1.6681741.0(13) 62.99 116.533 3.690 1.689 1.6012039.1(14) 66.62 127.075 3.598 1.677 1.5212351.5(15) 70.38 140.914 3.575 1.665 1.5102755.0
表2阻力試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果(NO.2 WUTCATO21船模+艉后水翼阻力試驗(yàn)k/b＝2.6)Dm＝30.0(Kg) Lm＝2(m)Sm＝.99775(m^2)t＝9℃ ρm＝101.94 νm＝1.34463E-06λ＝15 ΔCf＝0.0004Ds＝100.9125(t)Ls＝30(m) Ss＝224.4937(m^2)t＝15℃ρs＝101.87 νs＝1.13902E-06序號(hào) Vm(m/s)Rtm(Kg) Ctm*10^3Cfm*10^3Crm*10^3Fr(1)1.33 0.642 7.169 4.065 3.104 0.300(2)1.59 0.877 6.796 3.919 2.877 0.360(3)1.86 1.306 7.431 3.802 3.629 0.420(4)2.13 1.866 8.118 3.704 4.414 0.480(5)2.39 2.204 7.581 3.621 3.960 0.540(6)2.66 2.455 6.843 3.550 3.294 0.600(7)2.92 2.707 6.234 3.486 2.748 0.660(8)3.19 2.957 5.714 3.430 2.284 0.720(9)3.46 3.327 5.477 3.379 2.098 0.780(10) 3.72 3.720 5.294 3.334 1.960 0.839(11) 3.99 4.174 5.168 3.292 1.876 0.900(12) 4.25 4.585 4.996 3.254 1.742 0.959(13) 4.52 5.060 4.877 3.219 1.658 1.020(14) 4.78 5.626 4.836 3.186 1.650 1.080(15) 5.05 6.238 4.814 3.155 1.658 1.140序號(hào) Vs(km/h) Rts(KN) Cts×10^3 Cfs×10^3 Crs×10^3 EHP(Kw)(1)18.50 16.293 5.499 1.995 3.104 83.73(2)22.21 22.293 5.221 1.944 2.877 137.54(3)25.92 34.496 5.932 1.903 3.629 248.37(4)29.64 50.821 6.682 1.868 4.414 418.45(5)33.34 59.621 6.198 1.838 3.960 552.10(6)37.03 65.354 5.506 1.812 3.294 672.28(7)40.74 70.929 4.937 1.789 2.748 802.69(8)44.48 76.237 4.452 1.768 2.284 941.89(9)48.19 85.364 4.248 1.750 2.098 1142.6(10) 51.83 95.147 4.093 1.733 1.960 1369.7(11) 55.56 106.697 3.993 1.717 1.876 1646.8(12) 59.23 116.731 3.844 1.703 1.742 1920.5(13) 62.98 128.642 3.747 1.689 1.658 2250.5(14) 66.69 143.451 3.727 1.677 1.650 2657.4(15) 70.38 159.646 3.723 1.665 1.658 3121.權(quán)利要求
1.具有尾后水翼的船舶，它包括船體(1)，其特征在于船體(1)尾后的船體水線(4)所在的水平面下設(shè)有水翼(2)，水翼(2)為機(jī)翼型，水翼(2)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)(3)與船體(1)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶，其特征在于水翼(2)設(shè)置在船體水線(4)所在的水平面至該水平面下1.5倍船體設(shè)計(jì)吃水深度之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有尾后水翼的船舶，它包括船體(1)，船體(1)尾后的船體水線(4)所在的水平面下設(shè)有水翼(2)，水翼(2)為機(jī)翼型，水翼(2)通過(guò)連接機(jī)構(gòu)(3)與船體(1)連接。本發(fā)明的工作原理為船舶航行時(shí)，依靠水翼在流體中產(chǎn)生的升力抬高船舶的艉部，調(diào)節(jié)船舶的航行姿態(tài)，減小船艉部的航行下沉量，從而減小船舶的航行阻力，達(dá)到節(jié)能的效果。本發(fā)明船舶具有以下優(yōu)點(diǎn)1.船舶的航行姿態(tài)好，使船舶具有優(yōu)良的低阻力性能；2.由于水翼的淺浸效應(yīng)，不僅使其易于保持一個(gè)較佳的航行姿態(tài)，而且對(duì)改善船舶縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性也是有意義的；3.有利于船舶在淺水中航行；4.船舶航行時(shí)的興波小，尤其是尾浪較小。
文檔編號(hào)B63B1/24GK1636824SQ200410061388
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者張大有 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)