單體穿浪快艇的制作方法
【專利摘要】一種水上船舶【技術(shù)領(lǐng)域】的單體穿浪快艇，包括：主船體、混合式內(nèi)傾型船首、方形船尾及全封閉的上層建筑；混合式內(nèi)傾型船首包括：首柱、全封閉的船首甲板以及首部干舷，首柱為折線結(jié)構(gòu)，其位于水線以上的部分和位于水線以下的部分具有不同的后掠角度本發(fā)明通過使用混合式內(nèi)傾型船首合理的兼顧了快艇的快速性、耐波性，能夠輕易得穿過波浪。本發(fā)明采用了混合式內(nèi)傾型船首配合全封閉的、流暢的穿浪型上層建筑的設(shè)計(jì)，其可探測(cè)性降低，具有良好的隱身能力，同時(shí)可以減少快艇在波浪中高速航行時(shí)的遭遇波浪抨擊的概率。本發(fā)明采用噴水推進(jìn)改善細(xì)長(zhǎng)體船型的操縱性問題。本發(fā)明可以應(yīng)用于游艇、海上高速截?fù)敉У取?br> 【專利說明】單體穿浪快艇
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水面船舶【技術(shù)領(lǐng)域】的快艇，具體是一種單體穿浪快艇。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，艦艇設(shè)計(jì)指標(biāo)也應(yīng)勢(shì)而變。高性能船型技術(shù)不斷積累和發(fā)展。船舶設(shè)計(jì)者不斷嘗試在單一艦艇集成更多的優(yōu)良性能，更多的優(yōu)良船型逐漸展現(xiàn)在世人面前。在早期大量研究的基礎(chǔ)上，世界各國(guó)海軍近年來推出了多種新型船舶；國(guó)外的游艇設(shè)計(jì)師也在不斷提出有創(chuàng)意的游艇設(shè)計(jì)方案。這些艦船(游艇)具有良好的快速性、適航性，具有新穎、良好的外形(隱身)設(shè)計(jì)。國(guó)外新近推出的艦船中既有單體式設(shè)計(jì)，又有三體船型設(shè)計(jì)；既有排水型船，也有滑行艇。他們具優(yōu)異快速性和適航性。
[0003]在這些新船型中包括穿浪船型。穿浪船型包括單體和雙體穿浪船。單體穿浪船同雙體穿浪船相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性更高的特點(diǎn)。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的單體穿浪船甚至可以整體從波浪中穿過。
[0004]單體穿浪船的主流的設(shè)計(jì)思想之一為干舷內(nèi)傾。但是單純的干舷內(nèi)傾同傳統(tǒng)的外飄式設(shè)計(jì)相比會(huì)面臨著首部容積及儲(chǔ)備浮力下降、首部垂(縱)向運(yùn)動(dòng)提供的阻尼減少及更嚴(yán)重的上浪問題。當(dāng)使用內(nèi)傾式船首設(shè)計(jì)時(shí)需要想辦法解決以上問題。
[0005]在已出現(xiàn)的單體穿浪船中，比較有代表性的是VSV和Transonic Hulls。VSV的穿浪型首部設(shè)計(jì)特點(diǎn)為采用深V型的首部，船首及干舷添加防濺條，船首甲板上拱并封閉，首柱為直線設(shè)計(jì)。Transonic Hulls的水線為三角形設(shè)計(jì),船首設(shè)計(jì)特點(diǎn)為首柱及首部干舷幾乎垂直于水線面(或輕微外傾)，首柱為直線設(shè)計(jì)，采用螺旋槳(或空氣螺旋槳)推進(jìn)。
[0006]Transonic Hulls的設(shè)計(jì)整體成三角形,在相同在船長(zhǎng)、船寬及吃水的條件下,有效裝載容積和穩(wěn)性不如具有平行中體的快艇。由于細(xì)長(zhǎng)體縱向阻尼較小，Transonic Hulls幾乎垂直的舷側(cè)和首柱不能有效產(chǎn)生縱(垂)向阻尼。同時(shí)其三角形船體的特殊設(shè)計(jì)及推進(jìn)方式不適合在小型快艇上推廣。Transonic Hulls采用了低干舷設(shè)計(jì)。對(duì)于低干舷快艇來說，在波浪中航行時(shí)，上浪是比較常見的現(xiàn)象。Transonic Hulls未采用全封閉的設(shè)計(jì)，因此其在較惡劣的海況進(jìn)行航行時(shí)可能會(huì)面臨著甲板上浪及船體進(jìn)水的問題。VSV同樣為低干舷設(shè)計(jì)，亦采用了半開式的設(shè)計(jì)，因此當(dāng)VSV在較惡劣的海況進(jìn)行航行時(shí)可能會(huì)面臨著船體進(jìn)水的問題。同時(shí)由試驗(yàn)可知，當(dāng)?shù)透上洗├舜纳蠈咏ㄖ^于靠前或者與首部甲板的過度比較激烈時(shí)在波浪中航行時(shí)會(huì)面臨著更大的抨擊概率。同時(shí)細(xì)長(zhǎng)體的操縱性較差，使用螺旋槳作為推進(jìn)裝置不能有效改善其操縱性。
[0007]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)US7434523B2，
【公開日】2008年10月14日，公開了一種Speedboat hull design (快艇外殼設(shè)計(jì))，該技術(shù)是具有船首和船尾波穿透特征多邊形船體設(shè)備。船頭有一個(gè)額外的三角形截面以增加強(qiáng)度和波的穿透能力。但是該技術(shù)涉及的快艇的水線以下部分航行阻力較大，動(dòng)力及推進(jìn)裝置復(fù)雜，船首與上層建筑設(shè)計(jì)的不連續(xù)使其在穿浪中航行時(shí)會(huì)面臨著上浪帶來的抨擊問題。同時(shí)該方案設(shè)計(jì)不適宜用于小型快艇。[0008]為了解決以上問題，需要從改善其上浪進(jìn)水、提高倉(cāng)容利用率、提高操縱性等方面出發(fā)，以上也是本發(fā)明所力求解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種單體穿浪快艇，將傳統(tǒng)外傾式設(shè)計(jì)同內(nèi)傾型設(shè)計(jì)相結(jié)合形成了混合式內(nèi)傾型船首，在保證其穿浪性能的前提下提高了首部艙容及儲(chǔ)備浮力；采用噴水推進(jìn)改善細(xì)長(zhǎng)體船型的操縱性問題；確保了良好的適航性的同時(shí)由于采用了混合式內(nèi)傾型船首配合全封閉的流暢的穿浪型上層建筑的設(shè)計(jì)，其可探測(cè)性降低，具有良好的隱身能力，波浪中航行的抨擊概率降低；使用方尾提高了艙容與穩(wěn)性，亦便于動(dòng)力及推進(jìn)裝置的布置。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明包括:主船體、混合式內(nèi)傾型船首、全封閉的上層建筑以及方形船尾。
[0011]所述的混合式內(nèi)傾型船首包括:首柱、全封閉的船首甲板以及首部干舷，其中:混合式內(nèi)傾型船首的首柱為折線結(jié)構(gòu)，其位于水線以上的部分和位于水線以下的部分具有不同的后掠角度，具體為:水線以下的部分的后掠角度α，即首柱同水線面的夾角為105°至115° ;水線以上的部分同水線面的夾角為130°至140°，優(yōu)選為135°。
[0012]所述的船首甲板為Λ字形結(jié)構(gòu)，該部分由首柱向船中后抬升，逐漸過渡并與上層建筑形成連續(xù)的整體式結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的首部干舷由內(nèi)傾部分和外傾部分組成，其中:內(nèi)傾部分與外傾部分交接形成折角線，該折角線由船中開始，向船首延伸并交于首柱。
[0014]所述的折角線在中縱剖面的投影與水線的夾角(銳角)根據(jù)不同情況可以取3°至
5° 0
[0015]綜上所述，本發(fā)明特殊設(shè)計(jì)的船首能同時(shí)具有穿浪和隱身的效果，增加了首部艙容，提高了首部的儲(chǔ)備浮力，改善了單純內(nèi)傾式船首的上浪問題，也有助于改善縱搖和升沉運(yùn)動(dòng)，減小在波浪中航行時(shí)的抨擊概率。
[0016]所述的主船體內(nèi)設(shè)有動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置包括:兩組對(duì)稱設(shè)置的高速柴油主機(jī)及其對(duì)應(yīng)的變速箱和各自的噴水推進(jìn)器。
[0017]所述的動(dòng)力裝置的進(jìn)氣口與排氣口布置在船尾，所述的上層建筑的尾部遮擋于所述進(jìn)氣口與排氣口上方以阻擋上浪帶來的進(jìn)水。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果包括:
1.將傳統(tǒng)外傾式船首設(shè)計(jì)同內(nèi)傾型船首設(shè)計(jì)相結(jié)合，合理的兼顧了快艇的快速性、耐波性和穿浪能力。
2.采用了混合式內(nèi)傾型船首配合全封閉的流暢的穿浪型上層建筑的設(shè)計(jì)，其可探測(cè)性降低，具有良好的隱身能力。
3.由于采用了方形船尾，因此具有更好的快速性、穩(wěn)性、和裝載能力，同時(shí)動(dòng)力裝置的布置也更加方便。
4.流暢的上層建筑及船首甲板設(shè)計(jì)可以減少快艇在波浪中高速航行時(shí)的遭遇波浪抨擊的概率。 5.采用噴水推進(jìn)改善細(xì)長(zhǎng)體船型的操縱性問題，使用噴水推進(jìn)器可以使船體水線以下部分更加流暢，減少附體阻力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為該船型的透視圖；
[0020]圖2為該船型的首視圖；
[0021]圖3該船型的側(cè)視圖；
[0022]圖4該船型的俯視圖；
[0023]圖5該船型的首部典型橫線面圖；
[0024]圖6該船型的中部典型橫線面圖；
[0025]圖7該船型的水線圖；
[0026]圖8該船型的中縱剖線圖；
[0027]圖9該船型的動(dòng)力裝置布置側(cè)視圖；
[0028]圖10該船型的動(dòng)力裝置布置俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例包括:主船體1、混合式內(nèi)傾型船首2、全封閉的上層建筑4、及方形船尾18。
[0031]所述的混合式內(nèi)傾型船首包括:首柱6、全封閉的船首甲板3以及首部干舷17。
[0032]所述的船首甲板3為Λ字形結(jié)構(gòu)，船首甲板3由首柱向船中后抬升，逐漸過渡到上層建筑4,并與上層建筑4結(jié)合,形成整體式結(jié)構(gòu)。
[0033]本實(shí)施例中:主船體I的水線LWL長(zhǎng)16-25m，水線Lwl與船寬B的比值LjB為5_7，船寬B與船舶吃水T的比值B/T為3.5-4.2。
[0034]本發(fā)明雖然針對(duì)快艇提出，但是可參照本發(fā)明的主尺度比例范圍將本發(fā)明進(jìn)行放大而應(yīng)用于大中型艦船設(shè)計(jì)。
[0035]本實(shí)施例中的混合式內(nèi)傾型船首2的特點(diǎn)是:具有穿浪和隱身特性；混合式內(nèi)傾型船首長(zhǎng)度占主船體的.± 0.025。
[0036]船首外傾部分延伸至水線以上一部分，然后通過折角線過渡到內(nèi)傾型船首，船首內(nèi)傾部分與外傾部分交接形成折角線5 ;首柱6向船尾傾斜；首柱6采用折線設(shè)計(jì)，即水線以上的首柱和水線以下的首柱的后掠角度不同。
[0037]經(jīng)過仿真計(jì)算，本實(shí)施例的水線以下的首柱的后掠角度α (首柱同水線面的夾角(取鈍角))可在105°至115°之間選??；水線以上的部分同水線面的夾角為130°至140°，本實(shí)施例中為135°。
[0038]如說明書附圖所示，7為設(shè)計(jì)水線，由一個(gè)尖銳的三角形和矩形共同構(gòu)成；8、9為水線以下部分船體上的折角線，主要用來增加橫搖阻尼；10為中縱剖線。[0039]如圖9和圖10所示，該船型動(dòng)力裝置采用兩臺(tái)高速柴油主機(jī)11、12通過變速箱13、14帶動(dòng)兩個(gè)噴水推進(jìn)器15、16的布置方案。動(dòng)力裝置布置在主船體內(nèi)。進(jìn)氣口與排氣口布置在船尾，同時(shí)將上層建筑向船尾延伸，將進(jìn)氣口與排氣口遮住以阻擋上浪帶來的進(jìn)水。
[0040]由于傳統(tǒng)的內(nèi)傾型船首在靜水中高速航行時(shí)會(huì)有首部大面積淹濕和上浪的問題，本實(shí)施例使用了混合式的內(nèi)傾型船首，可以減輕首部上浪，與添加壓浪體和壓浪條相比結(jié)構(gòu)形式更加簡(jiǎn)單，而且可以提供更大的儲(chǔ)備浮力?；旌鲜絻?nèi)傾型船首的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為將傳統(tǒng)外傾式設(shè)計(jì)同內(nèi)傾型設(shè)計(jì)結(jié)合起來，水線以下深V型船體外傾部分延伸出水線以上一部分，然后通過折角過渡到內(nèi)傾型船首，即本實(shí)施例的船首干舷17是部分內(nèi)傾型設(shè)計(jì)?；旌鲜絻?nèi)傾型船首的首柱采用的多段折線式設(shè)計(jì)，便于對(duì)水線以上及以下船體根據(jù)各自所面對(duì)的問題進(jìn)行獨(dú)立優(yōu)化。全封閉、穿浪型的上層建筑設(shè)計(jì)與船首甲板構(gòu)成一個(gè)封閉的、流暢的整體式結(jié)構(gòu)。
[0041]本實(shí)施例由于采用了方形船尾，因此具有更好的快速性、穩(wěn)性、和裝載能力，同時(shí)動(dòng)力裝置的布置也更加方便。
[0042]本實(shí)施例使用噴水推進(jìn)器可以使船體水線以下部分更加流暢，減少附體阻力，更重要的是噴水推進(jìn)器對(duì)于船舶操作性的提高時(shí)顯而易見的，這對(duì)于細(xì)長(zhǎng)船型來說無疑是利好的。
[0043]由于本實(shí)施例采用了混合式內(nèi)傾型船首配合全封閉的流暢的穿浪型上層建筑的設(shè)計(jì)，其可探測(cè)性降低，具有良好的隱身能力，流暢的上層建筑及船首甲板設(shè)計(jì)可以減少快艇在波浪中高速航行時(shí)的遭遇波浪抨擊的概率。
【權(quán)利要求】
1.一種單體穿浪快艇，其特征在于，包括:主船體、混合式內(nèi)傾型船首、全封閉的上層建筑以及方形船尾。 所述的混合式內(nèi)傾型船首包括:首柱、全封閉的船首甲板以及首部干舷，其中:首柱為折線結(jié)構(gòu)，其位于水線以上的部分和位于水線以下的部分具有不同的后掠角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的首柱的水線以下的部分的后掠角度α，即首柱同水線面的夾角為105°至115° ;水線以上的部分同水線面的夾角為130。至 140。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的首柱的水線以上的部分同水線面的夾角為135°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的船首甲板為Λ字形結(jié)構(gòu)，該部分由首柱向船中后抬升，逐漸過渡并與上層建筑形成連續(xù)的整體式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的首部干舷由內(nèi)傾部分和外傾部分組成，其中:內(nèi)傾部分與外傾部分交接形成折角線，該折角線由船中開始，向船首延伸并交于首柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求或5所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的折角線在中縱剖面的投影與水線的夾角取3°至5°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的主船體內(nèi)設(shè)有動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置包括:兩組對(duì)稱設(shè)置的高速柴油主機(jī)及其對(duì)應(yīng)的變速箱和各自的噴水推進(jìn)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的動(dòng)力裝置的進(jìn)氣口與排氣口布置在船尾，所述的上層建筑的尾部遮擋于所述進(jìn)氣口與排氣口上方以阻擋上浪帶來的進(jìn)水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的主船體的水線LWL長(zhǎng)16-25m，水線Lwl與船寬B的比值Li/B為5-7，船寬B與船舶吃水T的比值Β/Τ為3.5-4.2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體穿浪快艇，其特征是，所述的混合式內(nèi)傾型船首長(zhǎng)度占主船體的-±0.03.
【文檔編號(hào)】B63H21/14GK103786829SQ201410080957
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】易宏, 魏成柱, 李英輝, 張?jiān)７? 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)