专利名称：尾翼船的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶制造技术。
在现有技术中，船舶主要分为上浮型快船和排水型常规船两类。上浮型快船有气垫船、水翼船和滑翔艇等，这类船航行时全部或部分升出水面，达到消除或减小船舶航行时水对首尾产生的压差阻力来提高航速，由于制造成本昂贵，航行时稳定性差而不能广泛推广，更无法制造成大船。常规船主要有大吨位的首部为球鼻艏型，尾部为楔型，如
图1，以及小吨位的首尾都采用驳船型，如图2，这类常规船舶航行阻力有空气阻力，水的粘滞力，首尾压差阻力等，其中压差阻力是船舶航速不能提高的主要因素。目前，常规船舶的首部经过长期改进(如大吨位船的球鼻艏型)，首压有所下降，但尾压无法提高，首尾的压差阻力无法有突破性的下降，因此提高尾部压力就能有效的提高航速。
本实用新型的目的是改进船尾型状，再在船尾增加一尾翼，用尾翼接收船舶航行时船尾留下的动能来增加尾部压力，从而减小压差阻力提高航速。为了表明尾翼船尾部压力大于常规船，先给常规船尾部压强的大小及分布做一定性分析。
图3是一驳船(中纵剖面图)以速度V航行时尾部压强大小及分布图。图中细实线是压强区域界线，粗实线是尾部轮廊线，点划线是水平面线。细实线与轮廓线之间是阴影区，阴影区的箭头指向轮廓线为大于一个标准大气压强，阴影区的箭头指向细实线为小于一个标准大气压强，称为负压区，负压区的水流随船前进，并以旋涡的形式消耗能量。箭头线段的长短代表压强绝对值的大小，细实线与轮廓线相交于N点，N点的压强等于一个标准大气压强，当船加速前进时，N点便下移，反之上移，当速度为零时，N点上升至水平面线，也就是说船舶静止时尾部没有负压区，船舶航行，肯定有一确定的速度使得N点上下压强区的压强之和为一个标准大气压强，而大于这个速度压强之和一定是小于一个标准大气压强。要证明这个结论，只要证明船舶航行时N点以上是负压区即可，不防做个简单试验来证明。
用一根软管与自来水龙头连接，打开自来水阀门，使水有一个速度从水平放置的管口流出，如图4，可以看出水流出管口后的状态，再用相似于驳船尾部型状的姆指贴在管口处，如图5，可以看出水流沿姆指上升，水流上升的区域压强是小于一个标准大气压强的负压区，这是因为姆指下的空气被水流带走(空气与水相对运动时有摩擦力)，形成的负压区由水来填充，且这个负压区随水流的速度增加而扩大。若把管口向上倾斜一个角度做同样试验，结果相同。这就证明了上述N点以上区域为负压区结论，同样证明了船舶水下部分的尾部几何形状确定后，总有一个确定的速度，使得尾部平均压强等于一个标准大气压强，而大于这个确定的速度时小于一个标准大气压强，且速度越大，平均压强越小。这就是船舶不能有效地提高航速的主要原因之一。楔型船尾与之相同，这里不再赘述。
本实用新型是把常规船尾改成尾板与底板垂直连接，连接点N处为尖角，如图6，设计吃水为h。当船以
的速度航行时，以船为参考系，可看出尾流全部脱离尾板，自N点以抛物线状向后射流，见图中的细实线(这里没有考虑船尾两侧水流向中间流动，以及船底水流粘滞力对尾流形状的影响，因为这种影响是次要的)。这种尾流是一种由势能转为动能的能量，如不利用，将在船尾以波浪形式消耗掉。因此在船尾设置一尾翼来接收能量，如图7，使船尾部平均压强增加，首尾压差减小，达到有效提高船速的目的。
下面通过附图和实施例作进一步描述。
图8是本实用新型实施例示意图。
图中(1)是船体，船尾(2)后设置一尾翼(3)，船尾与尾翼之间设有空气通道(4)，空气通道能使大气顺畅地通过并到达NA处。船尾与尾翼以杆件或其它方式连接，只要能保证刚度即可，本图未加表示。尾翼吃水以下部分设计成尾翼抛物面(5)，尾翼抛物面是根据设计船速V来确定的，比无尾翼船以速度V航行所形成的尾流抛物面(6)要平缓。当船以零速度加速到V时，空气通道的水位也是从水平面下降到NA处，这种状态下尾翼抛物面上的压强如图中阴影区所示，都大于或等于大气压强(AB两点等于大气压强)。
根据图8(中纵剖面图)示意图，这种尾翼船可制成较宽、船底较平的船体，而不影响尾翼功能。
若新增船的动力使得船速V增加，总有一个速度Vm(Vm＞V)，使得尾翼抛物面下的尾流全部脱离该抛物面，这时尾翼抛物面与尾流抛物面之间由空气填满(如图9所示)，并与空气通道和尾翼后的大气连通。这种状态尾翼抛物面的压强等于一个标准大气压强。若关闭空气通道，船舶相对静止水域有速度开始，B点便产生负压区，并随着船速的提高向A点扩展，直至N点，这种状态与常规船相同。因此空气通道与尾翼结合使用能有效提高船速。
综上所述，空气通道与尾翼是本实用新型的重点，与常规船相比，该实用新型的船尾不产生负压区，因此尾部压力增加(与常规船相比)，首尾压差大大地降低，船速得到有效的提高，并且制造成本不增加，能广泛地使用在大小不同吨位的船舶上，经济效益和社会效益显著。
权利要求尾翼船，包括船尾后设一尾翼，其特征在于，船尾与尾翼之间设置有能与大气连通的空气通道，尾翼水下部分设计成尾翼抛物面型。
专利摘要本实用新型涉及船舶制造技术。船舶尾部设计成垂直面与水平船底板相接,尾部设置有尾翼,船尾与尾翼之间设有空气通道,尾翼的水下部分设计成抛物面型,当船舶航行时,尾部不产生小于大气压强的负压区,而常规船尾部航行时则产生负压区,以至整个尾部的压强平均值为负压,故有本实用新型能使船舶航行时的首尾压差减小,航速提高,具有良好的经济效益和社会效益。
文档编号B63B1/08GK2377170SQ9920669
公开日2000年5月10日 申请日期1999年4月6日 优先权日1999年4月6日
发明者吴大文 申请人:吴大文