单体穿浪快艇的制作方法
【专利摘要】一种水上船舶【技术领域】的单体穿浪快艇，包括：主船体、混合式内倾型船首、方形船尾及全封闭的上层建筑；混合式内倾型船首包括：首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，首柱为折线结构，其位于水线以上的部分和位于水线以下的部分具有不同的后掠角度本发明通过使用混合式内倾型船首合理的兼顾了快艇的快速性、耐波性，能够轻易得穿过波浪。本发明采用了混合式内倾型船首配合全封闭的、流畅的穿浪型上层建筑的设计，其可探测性降低，具有良好的隐身能力，同时可以减少快艇在波浪中高速航行时的遭遇波浪抨击的概率。本发明采用喷水推进改善细长体船型的操纵性问题。本发明可以应用于游艇、海上高速截击艇等。
【专利说明】单体穿浪快艇
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种水面船舶【技术领域】的快艇，具体是一种单体穿浪快艇。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的进步和社会的发展，舰艇设计指标也应势而变。高性能船型技术不断积累和发展。船舶设计者不断尝试在单一舰艇集成更多的优良性能，更多的优良船型逐渐展现在世人面前。在早期大量研究的基础上，世界各国海军近年来推出了多种新型船舶；国外的游艇设计师也在不断提出有创意的游艇设计方案。这些舰船(游艇)具有良好的快速性、适航性，具有新颖、良好的外形(隐身)设计。国外新近推出的舰船中既有单体式设计，又有三体船型设计；既有排水型船，也有滑行艇。他们具优异快速性和适航性。
[0003]在这些新船型中包括穿浪船型。穿浪船型包括单体和双体穿浪船。单体穿浪船同双体穿浪船相比具有结构简单，可靠性更高的特点。经过优化设计的单体穿浪船甚至可以整体从波浪中穿过。
[0004]单体穿浪船的主流的设计思想之一为干舷内倾。但是单纯的干舷内倾同传统的外飘式设计相比会面临着首部容积及储备浮力下降、首部垂(纵)向运动提供的阻尼减少及更严重的上浪问题。当使用内倾式船首设计时需要想办法解决以上问题。
[0005]在已出现的单体穿浪船中，比较有代表性的是VSV和Transonic Hulls。VSV的穿浪型首部设计特点为采用深V型的首部，船首及干舷添加防溅条，船首甲板上拱并封闭，首柱为直线设计。Transonic Hulls的水线为三角形设计,船首设计特点为首柱及首部干舷几乎垂直于水线面(或轻微外倾)，首柱为直线设计，采用螺旋桨(或空气螺旋桨)推进。
[0006]Transonic Hulls的设计整体成三角形,在相同在船长、船宽及吃水的条件下,有效装载容积和稳性不如具有平行中体的快艇。由于细长体纵向阻尼较小，Transonic Hulls几乎垂直的舷侧和首柱不能有效产生纵(垂)向阻尼。同时其三角形船体的特殊设计及推进方式不适合在小型快艇上推广。Transonic Hulls采用了低干舷设计。对于低干舷快艇来说，在波浪中航行时，上浪是比较常见的现象。Transonic Hulls未采用全封闭的设计，因此其在较恶劣的海况进行航行时可能会面临着甲板上浪及船体进水的问题。VSV同样为低干舷设计，亦采用了半开式的设计，因此当VSV在较恶劣的海况进行航行时可能会面临着船体进水的问题。同时由试验可知，当低干舷穿浪船的上层建筑过于靠前或者与首部甲板的过度比较激烈时在波浪中航行时会面临着更大的抨击概率。同时细长体的操纵性较差，使用螺旋桨作为推进装置不能有效改善其操纵性。
[0007]经过对现有技术的检索发现，美国专利文献号US7434523B2，
【公开日】2008年10月14日，公开了一种Speedboat hull design (快艇外壳设计)，该技术是具有船首和船尾波穿透特征多边形船体设备。船头有一个额外的三角形截面以增加强度和波的穿透能力。但是该技术涉及的快艇的水线以下部分航行阻力较大，动力及推进装置复杂，船首与上层建筑设计的不连续使其在穿浪中航行时会面临着上浪带来的抨击问题。同时该方案设计不适宜用于小型快艇。[0008]为了解决以上问题，需要从改善其上浪进水、提高仓容利用率、提高操纵性等方面出发，以上也是本发明所力求解决的问题。
【发明内容】
[0009]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种单体穿浪快艇，将传统外倾式设计同内倾型设计相结合形成了混合式内倾型船首，在保证其穿浪性能的前提下提高了首部舱容及储备浮力；采用喷水推进改善细长体船型的操纵性问题；确保了良好的适航性的同时由于采用了混合式内倾型船首配合全封闭的流畅的穿浪型上层建筑的设计，其可探测性降低，具有良好的隐身能力，波浪中航行的抨击概率降低；使用方尾提高了舱容与稳性，亦便于动力及推进装置的布置。
[0010]本发明是通过以下技术方案实现的:本发明包括:主船体、混合式内倾型船首、全封闭的上层建筑以及方形船尾。
[0011]所述的混合式内倾型船首包括:首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，其中:混合式内倾型船首的首柱为折线结构，其位于水线以上的部分和位于水线以下的部分具有不同的后掠角度，具体为:水线以下的部分的后掠角度α，即首柱同水线面的夹角为105°至115° ;水线以上的部分同水线面的夹角为130°至140°，优选为135°。
[0012]所述的船首甲板为Λ字形结构，该部分由首柱向船中后抬升，逐渐过渡并与上层建筑形成连续的整体式结构。
[0013]所述的首部干舷由内倾部分和外倾部分组成，其中:内倾部分与外倾部分交接形成折角线，该折角线由船中开始，向船首延伸并交于首柱。
[0014]所述的折角线在中纵剖面的投影与水线的夹角(锐角)根据不同情况可以取3°至
5° 0
[0015]综上所述，本发明特殊设计的船首能同时具有穿浪和隐身的效果，增加了首部舱容，提高了首部的储备浮力，改善了单纯内倾式船首的上浪问题，也有助于改善纵摇和升沉运动，减小在波浪中航行时的抨击概率。
[0016]所述的主船体内设有动力装置，该动力装置包括:两组对称设置的高速柴油主机及其对应的变速箱和各自的喷水推进器。
[0017]所述的动力装置的进气口与排气口布置在船尾，所述的上层建筑的尾部遮挡于所述进气口与排气口上方以阻挡上浪带来的进水。
技术效果
[0018]与现有技术相比，本发明的技术效果包括:
1.将传统外倾式船首设计同内倾型船首设计相结合，合理的兼顾了快艇的快速性、耐波性和穿浪能力。
2.采用了混合式内倾型船首配合全封闭的流畅的穿浪型上层建筑的设计，其可探测性降低，具有良好的隐身能力。
3.由于采用了方形船尾，因此具有更好的快速性、稳性、和装载能力，同时动力装置的布置也更加方便。
4.流畅的上层建筑及船首甲板设计可以减少快艇在波浪中高速航行时的遭遇波浪抨击的概率。 5.采用喷水推进改善细长体船型的操纵性问题，使用喷水推进器可以使船体水线以下部分更加流畅，减少附体阻力。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为该船型的透视图；
[0020]图2为该船型的首视图；
[0021]图3该船型的侧视图；
[0022]图4该船型的俯视图；
[0023]图5该船型的首部典型横线面图；
[0024]图6该船型的中部典型横线面图；
[0025]图7该船型的水线图；
[0026]图8该船型的中纵剖线图；
[0027]图9该船型的动力装置布置侧视图；
[0028]图10该船型的动力装置布置俯视图。
【具体实施方式】
[0029]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0030]如图1所示，本实施例包括:主船体1、混合式内倾型船首2、全封闭的上层建筑4、及方形船尾18。
[0031]所述的混合式内倾型船首包括:首柱6、全封闭的船首甲板3以及首部干舷17。
[0032]所述的船首甲板3为Λ字形结构，船首甲板3由首柱向船中后抬升，逐渐过渡到上层建筑4,并与上层建筑4结合,形成整体式结构。
[0033]本实施例中:主船体I的水线LWL长16-25m，水线Lwl与船宽B的比值LjB为5_7，船宽B与船舶吃水T的比值B/T为3.5-4.2。
[0034]本发明虽然针对快艇提出，但是可参照本发明的主尺度比例范围将本发明进行放大而应用于大中型舰船设计。
[0035]本实施例中的混合式内倾型船首2的特点是:具有穿浪和隐身特性；混合式内倾型船首长度占主船体的.± 0.025。
[0036]船首外倾部分延伸至水线以上一部分，然后通过折角线过渡到内倾型船首，船首内倾部分与外倾部分交接形成折角线5 ;首柱6向船尾倾斜；首柱6采用折线设计，即水线以上的首柱和水线以下的首柱的后掠角度不同。
[0037]经过仿真计算，本实施例的水线以下的首柱的后掠角度α (首柱同水线面的夹角(取钝角))可在105°至115°之间选取；水线以上的部分同水线面的夹角为130°至140°，本实施例中为135°。
[0038]如说明书附图所示，7为设计水线，由一个尖锐的三角形和矩形共同构成；8、9为水线以下部分船体上的折角线，主要用来增加横摇阻尼；10为中纵剖线。[0039]如图9和图10所示，该船型动力装置采用两台高速柴油主机11、12通过变速箱13、14带动两个喷水推进器15、16的布置方案。动力装置布置在主船体内。进气口与排气口布置在船尾，同时将上层建筑向船尾延伸，将进气口与排气口遮住以阻挡上浪带来的进水。
[0040]由于传统的内倾型船首在静水中高速航行时会有首部大面积淹湿和上浪的问题，本实施例使用了混合式的内倾型船首，可以减轻首部上浪，与添加压浪体和压浪条相比结构形式更加简单，而且可以提供更大的储备浮力。混合式内倾型船首的设计特点为将传统外倾式设计同内倾型设计结合起来，水线以下深V型船体外倾部分延伸出水线以上一部分，然后通过折角过渡到内倾型船首，即本实施例的船首干舷17是部分内倾型设计。混合式内倾型船首的首柱采用的多段折线式设计，便于对水线以上及以下船体根据各自所面对的问题进行独立优化。全封闭、穿浪型的上层建筑设计与船首甲板构成一个封闭的、流畅的整体式结构。
[0041]本实施例由于采用了方形船尾，因此具有更好的快速性、稳性、和装载能力，同时动力装置的布置也更加方便。
[0042]本实施例使用喷水推进器可以使船体水线以下部分更加流畅，减少附体阻力，更重要的是喷水推进器对于船舶操作性的提高时显而易见的，这对于细长船型来说无疑是利好的。
[0043]由于本实施例采用了混合式内倾型船首配合全封闭的流畅的穿浪型上层建筑的设计，其可探测性降低，具有良好的隐身能力，流畅的上层建筑及船首甲板设计可以减少快艇在波浪中高速航行时的遭遇波浪抨击的概率。
【权利要求】
1.一种单体穿浪快艇，其特征在于，包括:主船体、混合式内倾型船首、全封闭的上层建筑以及方形船尾。 所述的混合式内倾型船首包括:首柱、全封闭的船首甲板以及首部干舷，其中:首柱为折线结构，其位于水线以上的部分和位于水线以下的部分具有不同的后掠角度。
2.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的首柱的水线以下的部分的后掠角度α，即首柱同水线面的夹角为105°至115° ;水线以上的部分同水线面的夹角为130。至 140。。
3.根据权利要求1或2所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的首柱的水线以上的部分同水线面的夹角为135°。
4.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的船首甲板为Λ字形结构，该部分由首柱向船中后抬升，逐渐过渡并与上层建筑形成连续的整体式结构。
5.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的首部干舷由内倾部分和外倾部分组成，其中:内倾部分与外倾部分交接形成折角线，该折角线由船中开始，向船首延伸并交于首柱。
6.根据权利要求或5所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的折角线在中纵剖面的投影与水线的夹角取3°至5°。
7.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的主船体内设有动力装置，该动力装置包括:两组对称设置的高速柴油主机及其对应的变速箱和各自的喷水推进器。
8.根据权利要求7所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的动力装置的进气口与排气口布置在船尾，所述的上层建筑的尾部遮挡于所述进气口与排气口上方以阻挡上浪带来的进水。
9.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的主船体的水线LWL长16-25m，水线Lwl与船宽B的比值Li/B为5-7，船宽B与船舶吃水T的比值Β/Τ为3.5-4.2。
10.根据权利要求1所述的单体穿浪快艇，其特征是，所述的混合式内倾型船首长度占主船体的-±0.03.
【文档编号】B63H21/14GK103786829SQ201410080957
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】易宏, 魏成柱, 李英辉, 张裕芳 申请人:上海交通大学