水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，有一个前支柱和一个后支柱设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，均竖直向上地位于主艇体左右宽度方向的正中间且均与甲板平滑连接为一体，前支柱布置在艇舯部或舯前位置，后支柱布置在船尾部位，前支柱和后支柱之间用位于主艇体左右宽度方向正中间的纵向水平连接桥连接；每个所述支柱上端固设一至两层的感知平台，在同一所述支柱的上下两层感知平台之间用连接柱连接，前支柱顶端的前第二层感知平台比后支柱顶端的后第二层感知平台低9～20%的设计水线长L；提供较多的感知平台，可以布置较多的设备，使水面无人艇具有显著的抗倾覆能力，有利于改善航行稳定性。
【专利说明】水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水面无人艇，用于水面和水下动态监测、水面巡逻和各种作业，具体是这种水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑结构。
【背景技术】
[0002]无人艇的艇型采用单体船型的较多，由于其排水量及尺度都小，对于外部的风、浪和流等环境特别敏感，高速航行时难以维持良好的运动稳定性，特别是摇荡运动性、动稳性和抗倾覆性，航行经济性较差，在高海况条件下能正常工作的概率较低。此类艇型结构，特别是上层建筑结构没有科学兼顾动稳性、抗倾覆性、感知设备的感知效率和其他性能等要求，只是在需要的时候，搭建一个简单的上层建筑，该简单搭建的上层建筑结构不封闭，一般只有一层感知平台，既无法保护好感知设备，还使得稳定性变差，从而使船舶的整体航行性能降低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水面无人艇的左右对称四柱支撑式上层建筑，既能保护好感知设备，水面感知效果好，又能提高水面无人艇的稳定性，具备横向自浮正性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，使水面无人艇具有自扶正性能，水面感知效果好，提高水面无人艇的稳定性。
[0005]本发明通过以下技术方案予以实现:本发明包括感知平台和支柱，有一个前支柱和一个后支柱设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，均竖直向上地位于主艇体左右宽度方向的正中间且均与甲板平滑连接为一体，前支柱布置在艇舯部或舯前位置，布置在舯前位置时的前支柱形心距离船舯(1/6_1/5)L，L为艇体设计水线长，后支柱布置在船尾部位，前支柱和后支柱之间用位于主艇体左右宽度方向正中间的纵向水平连接桥连接；每个所述支柱上端固设一至两层的感知平台，在同一所述支柱的上下两层感知平台之间用连接柱连接，前支柱顶端的前第二层感知平台比后支柱顶端的后第二层感知平台低9?20%的设计水线长L。
[0006]本发明较现有的水面无人艇有如下优点:
1.本发明提供较多的感知平台，可以布置较多的设备，适合于吨位较大的水面无人艇。
[0007]2.本发明中的支柱的形心在主艇体的舯纵剖线上，而且重心偏低，在空隙里添加轻质材料，保证了无人艇的不沉性，同时还大幅度的提高了船舶的纵向稳定性。
[0008]3.前低后高的感知平台保证了感知系统在艇体高速航行时的有效视角，由于感知平台比较大，可以较有效地避免感知系统的电磁干扰，随着功能的要求不同，可以布置不同的感知设备；在要求的功能比较多时也可以同时布置不同功能设备，还可以保护设备的完整性，提高感知设备的工作效率。
[0009]4.本发明中的前后支柱在艇的舯纵剖面内，提高了艇体航行的纵向稳定性，使水面无人艇具有显著的抗倾覆能力，有利于改善航行稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明安装在主艇体的甲板上的主视图；
图2是图1的右视图；
图3是图1中A-A剖面放大图；
图4是图1中B-B剖面放大图；
图5是本发明第一种布置形式的主视图；
图6是本发明第二种布置形式的主视图；
图7是本发明第三种布置形式的主视图；
图中:1 一主艇体；2 —如支柱；3 —如第一层感知平台；4一如第二层感知平台；5—纵向水平片体；6—后支柱；7—后第一层感知平台；8—后第二层感知平台；9一连接柱；11 一甲板。
【具体实施方式】
[0011]参见图1，水面无人艇包括主艇体1，主艇体I的设计水线长为L，设计水线宽为B。艇艏为前方，艇艉为后方。在主艇体I的甲板11上固定一个前支柱2和一个后支柱6,前支柱2和后支柱6均采用全封闭结构。前支柱2和后支柱6均位于主艇体I左右宽度方向的正中间位置，前支柱2布置在艇舯部或舯前位置，当布置在舯前位置时，前支柱2形心距离船舯(1/6_1/5)L ;后支柱6布置在船尾部位。前支柱2和后支柱6之间用纵向水平连接桥5连接为一体。纵向水平连接桥5位于主艇体I左右宽度方向的正中间，以提高前支柱2和后支柱6抵抗艇体在高速运动时的空气阻力。
[0012]前支柱2和后支柱6都是竖直向上，前支柱2和后支柱6的前后侧面的最外轮廓线从下至上呈复合二次抛物线，并且从下至上水平截面面积逐渐缩小。
[0013]每个支柱上端固定有一到两层的感知平台。前支柱2上端固定前第一层感知平台3和位于前第一层感知平台3之上的前第二层感知平台4，后支柱6上端固定后第一层感知平台7和位于后第一层感知平台7之上的后第二层感知平台8，前第二层感知平台4和后第二层感知平台8用于布置各类天线，前第一层感知平台3和后第一层感知平台7用于布置感知设备以及倒挂感知系统。在同一支柱的上下两层感知平台之间用连接柱9连接。形成顶部复合框架式感知平台，复合框架式感知平台采用左右对称的矩形、椭圆形和圆形整体结构或平面框架结构，平面框架结构的支撑平台由横向与纵向等截面构件连接而成，对于矩形整体式支撑平台，其纵剖面为近似梯形、横剖面为矩形，对于椭圆形和圆形整体式支撑平台，其过形心铅垂轴的剖面均为近似梯形。
[0014]前支柱2顶端的前第二层感知平台4比后支柱6顶端的后第二层感知平台8低，两者高度相差9?20%的设计水线长L。当船艇随着航速的提高从排水航行状态过渡到半滑行或滑行状态，船艇的抬艏角度逐渐加大，因此，对于处于排水航行状态的无人艇，前后感知平台的高度差取下限值，对于处于半滑行航行状态的无人艇，前后感知平台的高度差取中间值，而对于处于滑行航行状态的无人艇，前后感知平台的高度差可以取上限值。
[0015]前支柱2和后支柱6的下端均通过弧形结构与甲板11平滑连接为一体，连接时要避免应力集中。
[0016]纵向水平连接桥5上表面接近前支柱2的第一层感知平台3下缘，根据支柱在满足强度条件下重量最轻并且工艺性良好的原则，纵向水平片体5的纵截面为矩形或左右对称翼型。
[0017]前支柱2与甲板11连接处的前后长度LI为30?48%的设计水线长L，后支柱6与甲板11连接处的前后水平长度L2为10?20%的设计水线长L，对于重心偏高的艇,前后长度LI和L2均取上限，对于重心偏低的艇，前后长度LI和L2均取下限。
[0018]前支柱2的顶端距离甲板11的高度h为设计水线长L的2/5?5/7，对于艇小而视距要求高，高度h取上限，对于艇大而视距要求低者，高度h取下限。从艇艉向艇艏看。
[0019]如图3所示，前支柱2和后支柱6其水平剖面是形心偏前的左右对称翼型，其前后长度为b,左右宽度为a,a/b比值为1/9?1/8。前支柱2和后支柱6的前后长度b的两端点从下到上连接线分别为复合二次抛物线，并且从下至上水平截面面积逐渐缩小。
[0020]如图4所示，所有的感知平台均采用左右对称的等腰梯形结构。前支柱2和后支柱6在布置时，有前倾与垂直两种布置形式。如图1所示是前支柱2和后支柱6均垂直于甲板11，如图5所示是前支柱2相对于甲板11前倾，后支柱6均垂直于甲板11。如图6所示是前支柱2相对于甲板11垂直，后支柱6相对于甲板11前倾。如图7所示是前支柱2和后支柱6均相对于甲板11前倾。前倾的角度为10°?15°，前倾角是支柱的中心线和与艇长方向上的夹角。考虑到船艇随着航速的提高，从排水航行状态过渡到半滑行或滑行状态，船艇的抬艏角度逐渐加大，为了保证感知平台的有效视角，对于处于排水航行状态的无人艇，采用图1所示的前支柱2和后支柱6均垂直于甲板11的布置形式，对于处于半滑行航行状态的无人艇，采用前支柱2前倾和后支柱6垂直的布置形式，对于处于滑行航行状态的无人艇，采用前支柱2和后支柱6均前倾的布置形式。
[0021]在前支柱2、后支柱6以及主艇体I内部无效空间全部填充比重较水小得多的轻质材料(例如泡沫等)，使得艇具有了不沉性。
【权利要求】
1.一种水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，包括感知平台和支柱，其特征是:有一个前支柱(2)和一个后支柱(6)设置在水面无人艇的主艇体的甲板上，均竖直向上地位于主艇体(I)左右宽度方向的正中间且均与甲板平滑连接为一体，前支柱(2)布置在艇舯部或舯前位置，布置在舯前位置的前支柱(2 )形心距离船舯(1/6-1/5 ) L，L为主艇体设计水线长，后支柱(6)布置在船尾部位，前支柱(2)和后支柱(6)之间用位于主艇体左右宽度方向正中间的纵向水平连接桥(5)连接；每个所述支柱上端固设一至两层的感知平台，在同一所述支柱的上下两层感知平台之间用连接柱(9)连接，前支柱(2)顶端的前第二层感知平台(4)比后支柱(6)顶端的后第二层感知平台(8)低9?20%的设计水线长L。
2.根据权利要求1所述水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，其特征是:前支柱(2)和后支柱(6)的前后侧的最外轮廓线从下至上呈复合二次抛物线，且从下至上水平截面面积逐渐缩小。
3.根据权利要求1所述水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，其特征是:纵向水平片体(5)的纵截面为矩形或左右对称翼型，纵向水平连接桥(5)上表面接近前支柱(2)的第一层感知平台(3)下缘。
4.根据权利要求1所述水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，其特征是:前支柱(2)的前后长度为30?48%的设计水线长L，后支柱(6)的前后水平长度为10?20%的设计水线长L，前支柱(2)顶端距离甲板的高度为设计水线长L的2/5?5/7。
5.根据权利要求1所述水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，其特征是:前支柱(2)和后支柱(6)的水平剖面是形心偏前的左右对称翼型，其左右宽度与前后长度之比为1/9 ?1/8。
6.根据权利要求1所述水面无人艇的纵向双柱支撑式上层建筑，其特征是:前支柱(2)和后支柱(6)有前倾与垂直两种布置形式，前倾角为10°?15°。
【文档编号】B63B15/00GK103612715SQ201310653313
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】杨松林 申请人:江苏科技大学