專利名稱：尾翼船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及船舶制造技術(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，船舶主要分為上浮型快船和排水型常規(guī)船兩類。上浮型快船有氣墊船、水翼船和滑翔艇等，這類船航行時全部或部分升出水面，達到消除或減小船舶航行時水對首尾產(chǎn)生的壓差阻力來提高航速，由于制造成本昂貴，航行時穩(wěn)定性差而不能廣泛推廣，更無法制造成大船。常規(guī)船主要有大噸位的首部為球鼻艏型，尾部為楔型，如


圖1，以及小噸位的首尾都采用駁船型，如圖2，這類常規(guī)船舶航行阻力有空氣阻力，水的粘滯力，首尾壓差阻力等，其中壓差阻力是船舶航速不能提高的主要因素。目前，常規(guī)船舶的首部經(jīng)過長期改進(如大噸位船的球鼻艏型)，首壓有所下降，但尾壓無法提高，首尾的壓差阻力無法有突破性的下降，因此提高尾部壓力就能有效的提高航速。
本實用新型的目的是改進船尾型狀，再在船尾增加一尾翼，用尾翼接收船舶航行時船尾留下的動能來增加尾部壓力，從而減小壓差阻力提高航速。為了表明尾翼船尾部壓力大于常規(guī)船，先給常規(guī)船尾部壓強的大小及分布做一定性分析。
圖3是一駁船(中縱剖面圖)以速度V航行時尾部壓強大小及分布圖。圖中細實線是壓強區(qū)域界線，粗實線是尾部輪廊線，點劃線是水平面線。細實線與輪廓線之間是陰影區(qū)，陰影區(qū)的箭頭指向輪廓線為大于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，陰影區(qū)的箭頭指向細實線為小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，稱為負壓區(qū)，負壓區(qū)的水流隨船前進，并以旋渦的形式消耗能量。箭頭線段的長短代表壓強絕對值的大小，細實線與輪廓線相交于N點，N點的壓強等于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，當(dāng)船加速前進時，N點便下移，反之上移，當(dāng)速度為零時，N點上升至水平面線，也就是說船舶靜止時尾部沒有負壓區(qū)，船舶航行，肯定有一確定的速度使得N點上下壓強區(qū)的壓強之和為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，而大于這個速度壓強之和一定是小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強。要證明這個結(jié)論，只要證明船舶航行時N點以上是負壓區(qū)即可，不防做個簡單試驗來證明。
用一根軟管與自來水龍頭連接，打開自來水閥門，使水有一個速度從水平放置的管口流出，如圖4，可以看出水流出管口后的狀態(tài)，再用相似于駁船尾部型狀的姆指貼在管口處，如圖5，可以看出水流沿姆指上升，水流上升的區(qū)域壓強是小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強的負壓區(qū)，這是因為姆指下的空氣被水流帶走(空氣與水相對運動時有摩擦力)，形成的負壓區(qū)由水來填充，且這個負壓區(qū)隨水流的速度增加而擴大。若把管口向上傾斜一個角度做同樣試驗，結(jié)果相同。這就證明了上述N點以上區(qū)域為負壓區(qū)結(jié)論，同樣證明了船舶水下部分的尾部幾何形狀確定后，總有一個確定的速度，使得尾部平均壓強等于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，而大于這個確定的速度時小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，且速度越大，平均壓強越小。這就是船舶不能有效地提高航速的主要原因之一。楔型船尾與之相同，這里不再贅述。
本實用新型是把常規(guī)船尾改成尾板與底板垂直連接，連接點N處為尖角，如圖6，設(shè)計吃水為h。當(dāng)船以
的速度航行時，以船為參考系，可看出尾流全部脫離尾板，自N點以拋物線狀向后射流，見圖中的細實線(這里沒有考慮船尾兩側(cè)水流向中間流動，以及船底水流粘滯力對尾流形狀的影響，因為這種影響是次要的)。這種尾流是一種由勢能轉(zhuǎn)為動能的能量，如不利用，將在船尾以波浪形式消耗掉。因此在船尾設(shè)置一尾翼來接收能量，如圖7，使船尾部平均壓強增加，首尾壓差減小，達到有效提高船速的目的。
下面通過附圖和實施例作進一步描述。
圖8是本實用新型實施例示意圖。
圖中(1)是船體，船尾(2)后設(shè)置一尾翼(3)，船尾與尾翼之間設(shè)有空氣通道(4)，空氣通道能使大氣順暢地通過并到達NA處。船尾與尾翼以桿件或其它方式連接，只要能保證剛度即可，本圖未加表示。尾翼吃水以下部分設(shè)計成尾翼拋物面(5)，尾翼拋物面是根據(jù)設(shè)計船速V來確定的，比無尾翼船以速度V航行所形成的尾流拋物面(6)要平緩。當(dāng)船以零速度加速到V時，空氣通道的水位也是從水平面下降到NA處，這種狀態(tài)下尾翼拋物面上的壓強如圖中陰影區(qū)所示，都大于或等于大氣壓強(AB兩點等于大氣壓強)。
根據(jù)圖8(中縱剖面圖)示意圖，這種尾翼船可制成較寬、船底較平的船體，而不影響尾翼功能。
若新增船的動力使得船速V增加，總有一個速度Vm(Vm＞V)，使得尾翼拋物面下的尾流全部脫離該拋物面，這時尾翼拋物面與尾流拋物面之間由空氣填滿(如圖9所示)，并與空氣通道和尾翼后的大氣連通。這種狀態(tài)尾翼拋物面的壓強等于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強。若關(guān)閉空氣通道，船舶相對靜止水域有速度開始，B點便產(chǎn)生負壓區(qū)，并隨著船速的提高向A點擴展，直至N點，這種狀態(tài)與常規(guī)船相同。因此空氣通道與尾翼結(jié)合使用能有效提高船速。
綜上所述，空氣通道與尾翼是本實用新型的重點，與常規(guī)船相比，該實用新型的船尾不產(chǎn)生負壓區(qū)，因此尾部壓力增加(與常規(guī)船相比)，首尾壓差大大地降低，船速得到有效的提高，并且制造成本不增加，能廣泛地使用在大小不同噸位的船舶上，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。
權(quán)利要求尾翼船，包括船尾后設(shè)一尾翼，其特征在于，船尾與尾翼之間設(shè)置有能與大氣連通的空氣通道，尾翼水下部分設(shè)計成尾翼拋物面型。
專利摘要本實用新型涉及船舶制造技術(shù)。船舶尾部設(shè)計成垂直面與水平船底板相接,尾部設(shè)置有尾翼,船尾與尾翼之間設(shè)有空氣通道,尾翼的水下部分設(shè)計成拋物面型,當(dāng)船舶航行時,尾部不產(chǎn)生小于大氣壓強的負壓區(qū),而常規(guī)船尾部航行時則產(chǎn)生負壓區(qū),以至整個尾部的壓強平均值為負壓,故有本實用新型能使船舶航行時的首尾壓差減小,航速提高,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號B63B1/08GK2377170SQ9920669
公開日2000年5月10日 申請日期1999年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月6日
發(fā)明者吳大文 申請人:吳大文