专利名称：一种复合三体冲翼船的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速冲翼船，特指一种集冲翼艇、水翼艇、小水线面船和三体船船型于一体的复合三体冲翼船，用于水上交通运输、水面监测(包括目标监测和风浪流等环境监测)、缉私、侦查、科研等方面。
背景技术：
三体船是当今造船界研究的优良高速船型之一，主要由三个船体组成，其中间为主船体，两侧并肩各有一个大小相同的辅助船体，其主要特点是中高速阻力性能优于单体船和双体船，稳定性好，高速航行时兴波阻力小。但三体船的湿面积较单体船大，因此其摩擦阻力较大，影响航速的提升，同时在较高海况航行时往往容易出现埋首现象，影响正常航行。小水线面船将大部分排水体积移至远离水线面的深处以减小船的水线面积，减小船受到的波浪扰动力矩，其主要特点是高速航行时阻力性能较好，推进效率高，耐波性能好，但是由于其湿表面积增大，摩擦阻力较大，高速航行时纵向稳定性不佳。水翼艇是依靠安装在艇底的水翼所产生的水动力升力支承艇体重量的一种高速艇型，其优点在于航速较高，高速快速性优于滑行艇。水翼艇的缺点在于稳定性较差，且在正常航行时，艇的重量完全依靠较小的水翼及其支柱支承，为了降低阻力，水翼和支柱通常都采用了轻型结构，强度有限，不能支撑很大的重量，所以常见水翼船的规模一般都比较小。冲翼艇是利用安装在船体上的机翼在贴近水面飞行时，利用表面效应产生的更大升力使船体脱离支承表面贴近水面飞行，具有优越的超高速性能和良好的机动性。但冲翼艇有着载重量较小，波浪中起降难，加速阶段需要巨大的动力支持，发动机容易被腐蚀，不利于避碰等种种问题。申请日为2004年7月6日，授权公告号为CN2741864Y公开了一种“前置可调V型割划式水面自稳水翼翼滑艇”，提出了一种在滑行艇的基础上加装水翼的前置可调V型割划式水面自稳水翼翼滑艇，一定程度上改善了滑行艇的航行性能，但是这种翼滑艇在波浪中稳定性不高，而且载重量较小，上层建筑面积较小。申请日为1998年10月4日，公开号为CN1250009A公开了一种“大型双体冲翼艇 (地效运输机)”，将冲翼艇和双体船结合，减小了双体阻力，提高了双体稳定性，还增大了由艇翼空气效应所产生的升力，增大了艇体的载重和艇速。但是未能解决发动机容易被腐蚀的问题，同时由于航速偏高而飞行高度偏低，避碰问题依然存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种兼顾冲翼艇、水翼艇、小水线面船和三体船优良性能于一体，克服各自缺点的复合三体冲翼船，其发动机不易被腐蚀，支撑重量大，稳定性好，具有更大航速范围，避碰性能良好，综合航行性能最佳。
本发明采用的技术方案是包括上层建筑、水下中体，艉部水翼和推进器，上层建筑下部连接水下中体，水下中体的前部左右对称地设有艏部复合割划自稳式水翼，水下中体的后上部左右对称地固定连接两个翼型的侧体，在水下中体和两个侧体之间左右对称地设置艉部水翼，艏部和艉部的两个推进器分别设在水下中体的前部中间和后部中间，在水下中体的艉部中点处设有平衡舵且衡舵位于艉部推进器后部。水下中体由上部的中体支柱和下部的下部潜体组成，中体支柱上部分的垂直剖面是左右对称的翼型，中体支柱下部分是方形，下部潜体的垂直剖面是圆形或者椭圆形；艏部复合割划自稳式水翼左右对称地接于中体支柱上下部分的过渡处和下部潜体之间，且艏部复合割划自稳式水翼斜向下延伸。本发明的有益效果是
1、本发明的船身设计成三体式，大幅增加了上层建筑面积，增加了载重量和稳性。2、当航速达到一定速度时，船体艏部的复合割划自稳式水翼割划水面使重力和升力达到并保持平衡，因而具有良好的自稳性能。3、流线型的上层建筑由于空气动力学效应使船体产生升力。由水翼和机翼状的上表面分别提供的升力极大程度的支承了船体重量，大大减小了本发明的水阻力；同时，上表面光滑的型线可以大大减小该船的空气阻力，随着船速的增加，船的总阻力也进一步减少。4、本发明采用船用推进装置，高速航行时船体不完全离开水面，而是与水面有一定的倾角并始终与水面保持接触，一方面避免了采用空气螺旋桨发动机易被腐蚀的现象， 另解决了埋首的问题。
图1为本发明的结构侧视图2为图1中B向旋转视图，其艏部安装梯形复合割划自稳式水翼，艉部安装梯形水
翼；
图3为图1中的C向旋转视图； 图4为图2中艉部水翼5为V形时的放大示意图； 图5为图2中艉部水翼5为梯形时的放大示意图； 图6为图2中艏部复合割划自稳式水翼6为V型时的放大示意图； 图7为图2中艏部复合割划自稳式水翼6为梯型时的放大示意图； 图8是图1中水翼在A-A向剖面为弓形的示意图； 图9是图1中水翼在A-A向剖面为月牙形的示意图； 图10为图1中艉部推进器及平衡舵9的局部放大视图； 图11为图10中的D向视图中1.上层建筑；2.水下中体；3、4.两个侧体；5.艉部水翼；6.艏部复合割划自稳式水翼；7、8.两个推进器；9.平衡舵；201.中体支柱；202.下部潜体；901,902.舵托；903. 舵杆。
具体实施例方式如图1-3所示，以中体潜体202的垂直剖面为圆形且安装双推进器为例阐述本发明本发明包括机翼状的上层建筑1、水下中体2、两个侧体3、4、艉部水翼5、艏部复合割划自稳式水翼6、两个推进器7、8和带舵托的双支承平衡舵9。上层建筑1，水下中体2，两个侧体3、4属于船体部分，上层建筑1下部连接水下中体2。艏部复合割划自稳式水翼6左右对称地安装在水下中体2的前部，两个侧体3、4左右对称地固定连接在水下中体2的后上部，侧体3或4的水平剖面均为一窄长的单翼型，两个侧体3、4组成对称的翼型，提高了横稳性。艉部水翼5左右对称地连接在水下中体2和两个侧体3、4之间，两个推进器7、8分别安装在水下中体2上的前部中间和后部中间。在水下中体2的艉部中点处安装带舵托的双支承平衡舵9。如图2所示，水下中体2由上部的中体支柱201和下部的下部潜体202组成，中体支柱201上部分的垂直剖面是左右对称的翼型，即在船体宽度方向上看是左右对称的翼型，中体支柱201下部分是方形。该中体支柱201上部分的左右对称的翼型上连接并支撑上层建筑1。下部潜体202的垂直剖面是圆形或者椭圆形，即在船体宽度方向上看是圆形或者椭圆形，下部潜体202在船体水平长度上分为进流段、平行中体和去流段。推进器安装在水下中体2的下部潜体202上，推进器的形式可以是普通螺旋桨，也可以是导管螺旋桨、可调螺距螺旋桨等特种推进器。当水下中体2的下部潜体202的垂直剖面是圆形时，在水下中体2后端安装一个推进器8或者前、后两部分别安装一个推进器7、 8，艏艉两个推进器可同时提供推力，增加船的航速，并且使用艏部推进器可以加快艏部水流速度，减小艏部压力，从而减小了粘压阻力，进一步增加了航速；当水下中体2的下部潜体202的垂直剖面是椭圆形时，在水下中体2后部左右对称地安装两推进器7、8，艉部对称的装两个推进器可同时提供推力，增加船的航速，并且可以相互抵消推进器对船造成的扭转力矩，使直线航行更加稳定。如图3所示，上层建筑1的外体为光滑的流线型，在船体宽度方向上是左右对称的机翼状，上层建筑1的这种结构可使其在航行过程中提供升力，减小空气阻力。如图4-5所示，艉部水翼5是左右对称的梯形或者V形水翼，安装在艉部，为航行过程提供升力。艉部水翼5在图1中A-A向水平剖面为弓形或者月牙形，如图8-9所示， 弓形剖面的水翼翼背吸力分布较为平坦，空泡性能较好，加工制造较为简便，但是升阻比较低，同等长度的水翼提供的升力较小。而月牙形剖面的水翼翼背吸力分布峰值较高，空泡性能较不稳定，但是升阻比较高，同等长度的产生的升力较大。如图6-7所示，艏部复合割划自稳式水翼6安装在艏部，是左右对称的梯形或者V 形水翼，艏部复合割划自稳式水翼6在图1中A-A向水平剖面为弓形或者月牙形。艏部复合割划自稳式水翼6左右对称地连接于中体支柱201上下部分的过渡部分和下部潜体202之间，中体支柱201上部的水翼型并与梯形或者V形艏部复合割划自稳式水翼6连接，并且使艏部复合割划自稳式水翼6斜向下延伸，使之在航行过程中始终割划水面产生升力，这样， 前后水翼提供的升力平衡使船身能随着船速的提升平稳的抬高。如图10-11所示，水下中体2上部的中体支柱201的中点处垂直连接舵杆903上端，舵杆903下端垂直连接平衡舵9，且平衡舵9位于艉部推进器后部，平衡舵9的左右分别连接对称的舵托901、902，舵托901、902水平放置作双支承，舵托901、902和舵杆903之间采用轴承连接，舵杆903与艉部推进器8的中心对齐，舵托901、902的垂直剖面为机翼状， 提供部分升力。
本发明在推进器7、8推力较小且航速较低的时候处于排水航行状态，吃水线在图 1中所示静浮吃水线位置，此时浮力占支撑船体重量的绝大部分，而浮力大部分由水下中体 2产生，由艉部水翼5和艏部复合割划自稳式水翼6割划水面产生升力，机翼状的上层建筑 1由于地面效应使升力增加，阻力减小。随着推进器7、8推力的增大，船速的增加，艉部水翼5和艏部复合割划自稳式水翼6产生的升力逐渐增加，船体逐渐抬升，吃水减小，地面效应产生的升力进一步增加，阻力减小，船速进一步增加。航向的改变由双支承平衡舵9产生舵力矩从而诱导船体产生回转力矩来实现。当推进器7、8的推力达到一定值，航速达到设计航速后，船身吃水减小到图1中所示航行吃水线位置，升力、浮力和重力达到平衡，推力和阻力也达到平衡，以极高的速度在水面滑行。
权利要求
1.一种复合三体冲翼船，包括上层建筑(1)、水下中体(2)，艉部水翼(5)和推进器，上层建筑(1)下部连接水下中体(2)，其特征是水下中体(2)的前部左右对称地设有艏部复合割划自稳式水翼(6)，水下中体(2)的后上部左右对称地固定连接两个翼型的侧体(3、 4)，在水下中体(2 )和两个侧体(3、4)之间左右对称地设置艉部水翼(5 )，艏部和艉部的两个推进器分别设在水下中体(2)的前部中间和后部中间，在水下中体(2)的艉部中点处设有平衡舵(9)且衡舵(9)位于艉部推进器后部。
2.根据权利要求1所述的一种复合三体冲翼船，其特征是水下中体(2)由上部的中体支柱(201)和下部的下部潜体(202)组成，中体支柱(201)上部分的垂直剖面是左右对称的翼型，中体支柱(201)下部分是方形，下部潜体(202)的垂直剖面是圆形或者椭圆形；艏部复合割划自稳式水翼(6)左右对称地接于中体支柱(201)上下部分的过渡处和下部潜体 (202)之间，且艏部复合割划自稳式水翼(6)斜向下延伸。
3.根据权利要求2所述的一种复合三体冲翼船，其特征是推进器设在下部潜体(202) 上，当下部潜体(202)的垂直剖面是圆形，在水下中体(2)后部设有一个推进器(8)或前后两部分别设有一个推进器，当下部潜体(202)的垂直剖面是椭圆形，在水下中体(2)后部左右对称地设置两推进器。
4.根据权利要求2所述的一种复合三体冲翼船，其特征是中体支柱(201)的中点处垂直连接舵杆(903 )上端，舵杆(903 )下端垂直连接平衡舵(9 )，平衡舵(9 )的左右分别连接水平放置的对称的两个舵托(901、902)，舵杆(903)与艉部推进器(8)的中心对齐，两个舵托 (901,902)的垂直剖面均为机翼状。
5.根据权利要求1所述的一种复合三体冲翼船，其特征是艏部复合割划自稳式水翼 (6)和艉部水翼(5)均是左右对称的梯形或者V形水翼，水平剖面均是弓形或月牙形。
全文摘要
本发明公开一种集冲翼艇、水翼艇、小水线面船和三体船船型于一体的复合三体冲翼船，水下中体的前部左右对称地设有艏部复合割划自稳式水翼、后上部左右对称地固定连接两个翼型的侧体，在水下中体和两个侧体之间左右对称地设置艉部水翼，在水下中体的艉部中点处设有平衡舵且衡舵位于艉部推进器后部；水下中体由上部的中体支柱和下部的下部潜体组成，艏部复合割划自稳式水翼左右对称地接于中体支柱上下部分的过渡处和下部潜体之间且艏部复合割划自稳式水翼斜向下延伸；船体艏部的复合割划自稳式水翼割划水面使重力和升力达到并保持平衡，具有良好的自稳性能，由水翼和机翼状的上表面分别提供的升力极大程度的支承了船体重量。
文档编号B63B1/26GK102407918SQ20111030678
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者崔健, 文逸彦, 李慧蕾, 杨松林, 陈鹏, 马天宇 申请人:江苏科技大学