一种船体结构及控制方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船体结构以及用于上述船体结构的控制方法。

背景技术：

现在船舶结构中，船舵与螺旋桨均设置在船舶后面，并且螺旋桨和船舵裸露在外。螺旋桨转动时水流所产生的反向推力并不是完全向后，而是散射在螺旋桨后面的扇形面中，带给船舶的推力并不集中，很大一部分会被浪费掉，如果螺旋桨损坏，则整艘船体结构完全失去动力；传统船舶转向过程中不能依靠主动力系统来阻止侧倾，需要添加附属结构。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种船体结构。

本发明的另一个目的在于提供一种船体结构的控制方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种船体结构，包括：船体；至少一个导流装置，的导流装置固设于船体下侧，导流装置为筒体且导流装置沿船体的长度方向设置，导流装置内设有多个螺旋桨，导流装置的左右两侧分别设有至少一个水门。

本方案提供的船体结构，在船体下方设置呈筒体的导流装置，同时在导流装置中设置多个螺旋桨，使螺旋桨转动时水流沿导向装置流动，进而使水流流动时产生的反向推力完全向后，提高能量利用率，使船体的加速度更大，同时减少能源浪费。

通过设置多个螺旋桨，能够在其中一个螺旋桨损坏时船体结构能够正常行驶，提高船体结构工作的可靠性。

还需指出的是，通过在导流装置的两侧设置水门，能够使流过螺旋桨的水经水门流出，实现侧向推动船体，因此在船体需要转向或者产生倾斜时，可通过打开水门使船体快速调整状态。本方案中，直接在导流装置的左右两侧设置水门，对船体方向的调节简便，同时结构简单，易于设计制造，可靠性较高，不必设置额外的调节装置，便于简化船体的结构，减小船体前进过程中的阻力。

在上述技术方案中，优选地，导流装置沿长度方向两端的至少一端设有开口，开口内竖直转动连接有舵板。

在上述任一技术方案中，优选地，水门内设有滑槽，滑槽内嵌入有滑动板，滑动板滑动设置在滑槽内，以打开或关闭水门。

在上述任一技术方案中，优选地，水门在导流装置上对称设置。

在上述任一技术方案中，优选地，螺旋桨包括：环形的壳体，壳体固设于导流装置内；桨叶支撑环，可转动地设于壳体内且与驱动装置通过传动结构连接；多个桨叶，桨叶固设于桨叶支撑环的内圈。

在上述任一技术方案中，优选地，壳体内设有轴承，轴承嵌设于壳体内，桨叶支撑环嵌设于轴承内。

在上述任一技术方案中，优选地，桨叶支撑环的周侧设有外齿轮，传动结构包括动力齿轮，动力齿轮与外齿轮啮合，以带动桨叶支撑环转动。

在上述任一技术方案中，优选地，船体左右对称，导流装置为一个时，导流装置关于船体的对称面对称。

其中，优选地，导流装置为多个时，多个导流装置对称设于船体的左右两侧。

在上述任一技术方案中，优选地，每个所述螺旋桨对应一个驱动装置。

在上述任一技术方案中，优选地，导流装置为方形的筒体。

本发明第二方面的技术方案提供了一种控制方法，用于第一方面任一技术方案中的船体结构，包括：接收转向指令；确定转向指令为左转时，开启导流装置右侧的至少一个水门，确定转向指令为右转时，开启导流装置左侧的至少一个水门。

本方案中，通过控制水门的开闭实现船体结构的转向，使船体结构的转向调节更加有效方便。

在上述技术方案中，优选地，还包括：确定船体的倾斜方向；确定倾斜方向向左时，开启导流装置右侧的至少一个水门；确定倾斜方向向右时，开启导流装置左侧的至少一个水门。

本方案中，通过调节水门的开闭，能有效防止船体侧倾，提升船体的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的船体结构的立体结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大图；

图3是根据本发明的一个实施例的船体结构的侧视图；

图4是图3中b-b截面的剖视图；

图5是图3中c-c截面的剖视图；

图6是根据本发明的一个实施例的船体结构的螺旋桨的侧视图；

图7是根据本发明的一个实施例的船体结构的螺旋桨的剖视图；

图8是根据本发明的一个实施例的船体结构的侧视图；

图9是根据本发明的一个实施例的船体结构的剖视图。

其中，图1至图9中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1船体，2导流装置，21水门，211滑槽，22滑动板，23螺旋桨，231壳体，232桨叶支撑环，2321外齿轮，233桨叶，234轴承，3舵板，41动力齿轮。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图9描述根据本发明的一些实施例。

如图1至图5所示，本发明第一方面的实施例提供了一种船体结构，包括：船体1；至少一个导流装置2，的导流装置2固设于船体1下侧，导流装置2为筒体且导流装置2沿船体1的长度方向设置，导流装置2内设有多个螺旋桨23，导流装置2的左右两侧分别设有至少一个水门21。

本方案提供的船体结构，在船体1下方设置呈筒体的导流装置2，同时在导流装置2中设置多个螺旋桨23，使螺旋桨23转动时水流沿导向装置流动，进而使水流流动时产生的反向推力完全向后，提高能量利用率，使船体1的加速度更大，同时减少能源浪费。

通过设置多个螺旋桨23，能够在其中一个螺旋桨23损坏时船体结构能够正常行驶，提高船体结构工作的可靠性。

还需指出的是，通过在导流装置2的两侧设置水门21，能够使流过螺旋桨23的水经水门21流出，实现侧向推动船体1，因此在船体1需要转向或者产生倾斜时，可通过打开水门21使船体1快速调整状态。本方案中，直接在导流装置2的左右两侧设置水门21，对船体1方向的调节简便，同时结构简单，易于设计制造，可靠性较高，不必设置额外的调节装置，便于简化船体1的结构，减小船体1前进过程中的阻力。

其中，导流装置2可为单独的筒体，通过焊接固定在船体1上。导流装置2还可为侧壁上设有敞口的形状，导流装置2焊接在船体1上后，船体1与敞口贴合并封闭敞口，此时船体1和导流装置2共同形成筒体。

在上述实施例中，优选地，导流装置2前端的开口内竖直转动连接有舵板3，舵板3可转动地设于导流装置2的开口内，其中，舵板3上设有转轴，导流装置2设有轴孔，转轴插入轴孔内，以使舵板3能够转动。伸缩杆的一端连接在舵板3上，另一端连接在船体1上，伸缩杆伸缩，以带动舵板3转动，进而实现船体结构航向的调节。

本方案中，通过在前端设置舵板3，可同时通过转动舵板3和调整水门21的开度实现船体结构航向的调整。

在上述任一实施例中，优选地，导流装置2的后端的开口内竖直转动连接有舵板3，舵板3可转动地设于导流装置2的开口内，其中，舵板3上设有转轴，导流装置2设有轴孔，转轴插入轴孔内，以使舵板3能够转动。伸缩杆的一端连接在舵板3上，另一端连接在船体1上，伸缩杆伸缩，以带动舵板3转动，进而实现船体结构航向的调节。

本方案中，通过在后端设置舵板3，可同时通过转动舵板3和调整水们的开度实现船体结构航向的调整。

如图1和图4所示，在上述任一实施例中，优选地，导流装置2的前端和后端的开口内均竖直转动连接有舵板3，舵板3可转动地设于导流装置2的开口内，其中，舵板3上设有转轴，导流装置2设有轴孔，转轴插入轴孔内，以使舵板3能够转动。伸缩杆的一端连接在舵板3上，另一端连接在船体1上，伸缩杆伸缩，以带动舵板3转动，进而实现船体结构航向的调节。

其中，优选地，舵板3上的转轴将舵板3分为面积相等的两个长方形板体，一方面能够减少转动舵板3所需的扭矩，另一方面，能够更好地对流入导流装置2的流体进行导向，进而使船体结构能更便捷地调整航向。

如图2所示，在上述任一实施例中，优选地，水门21内设有滑槽211，滑槽211内嵌入有滑动板22，滑动板22可沿滑槽211滑动，以打开或关闭水门21。其中，伸缩杆的一端连接在滑动板22上(例如通过螺栓连接)，另一端连接在导流装置2上(例如通过螺栓连接)并且伸缩杆延伸的方向与船体1的长度方向一致。

本方案中，伸缩杆伸缩时，能够带动滑动板22在滑槽211内滑动，进而调整水门21的开度，实现对船体结构航向的调节。

其中，还可在导流装置上设置电机，滑动板22上设有齿条，导流装置上设有转轴，齿轮通过键槽连接在轴上且与齿条啮合，电极通过减速装置与齿轮连接，减速装置为齿轮组且齿轮组的转动臂小于1，电机正反转时，能够使齿轮带动滑动板向两个方向转动，以调整水门21的开度。

在上述任一实施例中，优选地，水门21在导流装置2上对称设置。

本方案中，水门21在导流装置2上对称设置，导流装置2左右两侧的水门21在开度相同时对船体结构航向的调整作用相同，便于船体结构的调节。

如图6和图7所示，在上述任一实施例中，优选地，螺旋桨23包括：环形的壳体231，壳体231固设于导流装置2内(例如通过焊接连接)；桨叶支撑环232，可转动地设于壳体231内且与驱动装置通过传动结构连接；多个桨叶233，桨叶233固设于桨叶支撑环232的内圈。

本方案中，桨叶233设置在桨叶支撑环232内，水经桨叶支撑环232和桨叶233之间的间隙流过螺旋桨23。由于传动结构连接在桨叶支撑环232上，螺旋桨23的流动面积增大，水流动的阻力更小，便于减小导流装置2内流体的流动阻力，提高螺旋桨23的能效。

如图7和图9所示，在上述任一实施例中，优选地，壳体231内设有轴承234，轴承234嵌设于壳体231内并与壳体231的内壁贴合，桨叶支撑环232嵌设于轴承234内并与轴承234的内环贴合，轴承234与壳体231、桨叶支撑环232与轴承234均过盈配合。

本方案中，通过在桨叶支撑环232与壳体231之间设置轴承234，既能够减少桨叶支撑环232转动的阻力，又能够为桨叶支撑环232提供支撑。

如图8和图9所示，在上述任一实施例中，优选地，桨叶支撑环232的周侧设有外齿轮2321，传动结构包括动力齿轮41，动力齿轮41连接在电机转轴上，动力齿轮41与外齿轮2321啮合，以带动桨叶支撑环232转动。

本方案中，桨叶支撑环232的周侧设有外齿轮2321，转动结构的动力齿轮41与齿轮啮合，电机工作时，电机带动转动齿轮转动，进而带动桨叶支撑环232转动，使螺旋桨23正常工作。

在上述任一实施例中，优选地，船体1左右对称，导流装置2为一个时，导流装置2关于船体1的对称面对称。

本方案中，导流装置2为1个时，导流装置2关于船体1的对称面对称，以使船体1的左右两侧受力均匀。

其中，优选地，导流装置2为多个时，多个导流装置2对称设于船体1的左右两侧，进而使船体1左右两侧受力均匀。

在上述任一实施例中，优选地，每个所述螺旋桨23对应一个驱动装置。

本方案中，每个螺旋桨23均与驱动装置连接。当某一个驱动装置停止工作时，不会对其他驱动装置产生影响，提高船体结构的可靠性。

其中，驱动装置包括但不限于电机、柴油发动机以及汽油发动机等。

在上述任一实施例中，优选地，导流装置2为方形的筒体。

其中，导流装置2的截面还可为三角形等多边形。

通过本发明的技术方案，首先，通过增加导流装置2，使船体1底部水流集中从船首流向船尾，这样螺旋桨23产生的推力更加集中，提高燃料的利用率。其次，螺旋桨23安置在船底，可以安置多个螺旋桨23，这样可以用多个较小型号的发动机代替大型号的发动机，可以间接降低船舶对动力系统的要求。并且，整个系统容错率更高，单独某个发动机损坏，船体结构依然保持动力。同时，优化船舵结构，打破船舵只能置于船尾的观念，使船舵能更加灵活的控制船的行进方向。最后，使船舶在转向过程中，可以依靠水门21防止侧倾，转向更加安全。

本发明第二方面的实施例提供了一种控制方法，用于第一方面任一实施例中的船体结构，包括：接收转向指令；确定转向指令为左转时，开启导流装置2右侧的至少一个水门21，确定转向指令为右转时，开启导流装置2左侧的至少一个水门21。

本方案中，通过控制水门21的开闭实现船体结构的转向，使船体结构的转向调节更加有效方便。

其中，优选地，在转向时同时调节舵板的角度，通过舵板和水门21的共同作用，能够使船体结构的转向更加快捷。

在上述实施例中，优选地，还包括：确定船体1的倾斜方向；确定倾斜方向向左时，开启导流装置2右侧的至少一个水门21；确定倾斜方向向右时，开启导流装置2左侧的至少一个水门21。

本方案中，通过调节水门21的开闭，能有效防止船体1侧倾，提升船体1的安全性。

在本发明的一个具体实施例中，船体结构前进时，前后船舵均与船舶方向平行，左右水门21全部关闭，螺旋桨23旋转，此时所有经过导流装置2的水流均从导流装置2前进入，从导流装置2后出，当所有动力全部启动时，船体结构全速前进。

左转向时，前舵逆时针转向的同时，后舵顺时针转向，保证大部分水流从船舶船首左侧进入导流装置2，在从船舶船尾左侧流出导流装置2，如果前舵与后舵均转到极限位置，此时则为船舶转向的极限，船舶的转弯半径最小。

右转向时，前舵顺时针转向的同时，后舵逆时针转向，保证大部分水流从船舶船首右侧进入导流装置2，在从船舶船尾右侧流出导流装置2，如果前舵与后舵均转到极限位置，此时则为船舶转向的极限，船舶的转弯半径最小。

船体1左倾时，倾斜传感器测出偏移角度，传递信号给中央控制系统，中央控制系统计算出左水门21开合量，传递控制信号给左水门驱动装置的信号接收器，左水门驱动装置运动，水流分散一部分从左水门21流出，抵消船体1左倾的力，当船体1重新回正时，左水门21关闭。其中，驱动装置可以为前述实施例中的伸缩杆(电动推杆或液压推杆)，还可为电机。

船体1右倾时，同理船体1左倾，但控制方向相反。

转向可通过两个船舵一起控制，也可保持一个船舵不动，靠单独一个船舵控制。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。