本发明涉及船舶技术领域，更具体地说，是涉及一种测量船。
背景技术：
对于测量类船舶来说，最大限度控制船舶的摇动幅度、有效规避水下乱流对探测设备的冲击、减少探测设备附近的气泡扰动对海底探测来说至关重要，船型设计好坏将直接影响设备的测量结果。
无人测量船由于具有体量小、吃水浅以及机动灵活等特点，可以在大型调查船不易抵达的浅水区进行海洋调查工作，因此在海洋测绘中扮演着举足轻重的角色。然而现有的无人测量船在海洋动力环境中，尤其是波陡较大、周期较长的波浪作用下，其摇动幅度较大，稳定性不高，容易对探测设备产生不良影响，进而影响探测设备测量结果的质量。
以上不足，有待改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种测量船，以解决现有技术中存在的测量船摇动幅度大、稳定性不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种测量船，包括：
船体装置，包括至少两个依次排列设置的船体，所述船体设有内斜式船艏，所述船艏的艏柱上端朝向靠近所述船体的船舱方向倾斜，所述船艏的艏柱下端朝向远离所述船舱的方向倾斜；
连接支撑装置，用于连接所述船体以及支撑探测设备，相邻两个所述船体通过所述连接支撑装置相互连接；
动力装置，用于为所述船体装置提供动力，所述船体装置设有至少一个所述动力装置。
进一步地，所述艏柱与竖直方向的夹角范围为15°～20°。
进一步地，所述船体包括对称设置在所述船艏两侧且与所述船艏连接的侧壁，所述侧壁包括用于设置在水面上的第一侧壁和用于设置在水面下的第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁相互连接，两个所述第一侧壁的上端之间的距离大于两个所述第一侧壁的下端之间的距离。
进一步地，所述第一侧壁包括与所述第二侧壁连接的外斜式侧壁以及与所述船体的甲板连接的直立式侧壁，所述外斜式侧壁与所述直立式侧壁相互连接；
所述外斜式侧壁的上端之间的距离大于所述外斜式侧壁的下端之间的距离，所述直立式侧壁与竖直方向平行。
进一步地，所述外斜式侧壁靠近所述船艏的一端设有折角式外飘部，所述折角式外飘部的前侧与所述船艏的上端连接，所述折角式外飘部的后侧与所述外斜式侧壁连接，且所述折角式外飘部的前侧的尺寸小于所述折角式外飘部的后侧的尺寸。
进一步地，所述折角式外飘部的上侧与所述直立式侧壁连接，所述折角式外飘部的下侧的一端与所述折角式外飘部的后侧的下端连接，所述折角式外飘部的下侧的另一端与所述折角式外飘部的前侧连接；
所述折角式外飘部的下侧为直线型；
或者，
所述折角式外飘部的下侧为弧线型，且朝向靠近所述折角式外飘部的上侧弯曲。
进一步地，所述折角式外飘部在水平方向投影的长度与水线的长度的比值范围为18％～24％；
所述折角式外飘部的前侧的最高点距水面的高度与水线的长度的比值范围为7％～15％。
进一步地，所述折角式外飘部的下侧与所述折角式外飘部的后侧连接的一端与水平方向的夹角为20°；
所述折角式外飘部的下侧与所述折角式外飘部的前侧连接的一端与竖直方向的夹角不大于80°；
所述折角式外飘部的下侧与竖直方向的夹角从所述折角式外飘部的下侧靠近所述折角式外飘部的后侧的一端向靠近所述折角式外飘部的前侧的一端逐渐增大。
进一步地，所述船体的尾部下端安装有所述动力装置的螺旋桨，所述船体的尾部上端设有艉封板，所述艉封板沿所述船体的长度方向向后延伸，所述艉封板的长度与水线的长度比值范围为8％-15％。
进一步地，所述艉封板的截面形状为朝向所述螺旋桨凸起的三角形，所述艉封板的两侧壁与竖直方向的夹角均不小于10°。
本发明提供的一种测量船的有益效果在于：
(1)由于采用内斜式船艏，从而使得测量船在航行过程中船艏可引导水流逐渐升高再平缓下落，有效降低艏兴波的破碎和飞溅，从而可以有效减少气泡的产生。
(2)由于采用内斜式船艏，当测量船的船底产生气泡时，气泡会被诱导到表层水面，避免船底下层水中进入气泡。
(3)内斜式船艏可以抵抗航行过程中波浪对船艏的冲击，减小了测量船的纵摇幅度，可有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的测量船的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的测量船的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的测量船的船体的结构示意图一；
图4为本发明实施例提供的测量船的船体的结构示意图二；
图5为现有测量船的船体的船艏结构示意图；
图6为本发明实施例提供的测量船的船艏的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的测量船的船体的结构示意图三；
图8为本发明实施例提供的测量船的折角式外飘部的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的测量船的艉封板的结构示意图一；
图10为本发明实施例提供的测量船的船体的结构示意图四；
图11为现有测量船的船体的艉封板的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的测量船的艉封板的结构示意图二；
图13为本发明实施例提供的测量船的连接支撑装置的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
100-水线；1-船体；
10-侧壁；101-第一侧壁；
1011-外斜式侧壁；1012-直立式侧壁；
102-第二侧壁；11-船艏；
111-艏柱；112-折角式外飘部；
1121-折角式外飘部下侧；12-船舱；
13-甲板；14-艉封板；
141-艉封板第一侧壁；142-艉封板第二侧壁；
2-连接支撑装置；21-连接单元；
211-连接支架；22-支撑单元；
3-动力装置；31-螺旋桨。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图3，一种测量船，包括船体装置、连接支撑装置2以及动力装置3，船体装置包括至少两个依次排列的船体1，船体1设有内斜式船艏11，船艏11的艏柱111的上端朝向靠近船体1的船舱12的方向倾斜，船艏11的艏柱111的下端朝向远离船舱12的方向倾斜；相邻两个船体1通过连接支撑装置2相互连接，用于连接船体1以及支撑探测设备；船体装置至少设有一个动力装置3，动力装置3用于为船体装置提供动力。
在本实施例中，船体1包括船舱12、设于船舱12前端的船艏11以及设于船舱12上方的甲板13，船艏11的前端设有艏柱111，艏柱111的上端朝向靠近船舱12的方向倾斜，且艏柱111的下端朝向远离船舱12的方向倾斜，从而形成内斜式船艏11(即将沿竖直方向设置的艏柱111沿逆时针方向旋转预设角度可得内斜式船艏11)。
请参阅图5和图6，本实施例提供的测量船的工作原理如下：传统的测量船通常采用外斜式船艏或直立式船艏，这种测量船在航行时会挤压船艏处的水流41而形成艏兴波，并且艏兴波破碎后会产生大量的气泡42以及乱流。本实施例提供的测量船采用内斜式船艏11，一方面，当测量船在水中航行时，船艏11激起的水流41在内斜式船艏11的引导下逐渐升高再平缓下落，有效降低艏兴波的破碎，从而可以有效减少气泡42的产生；同时位于测量船的船底可能产生的气泡42会被诱导到表层水面，从而避免船底下层水中进入气泡。另一方面，内斜式船艏11使得测量船在航行过程中与水相互作用时会产生向下的作用力f，从而可以抵抗航行过程中波浪对船艏11的冲击，减小了测量船的纵摇幅度，可有效提高测量船的稳定性。
本实施例提供的测量船的有益效果在于：
(1)由于采用内斜式船艏11，从而使得测量船在航行过程中船艏11可引导水流逐渐升高再平缓下落，有效降低艏兴波的破碎和飞溅，从而可以有效减少气泡42的产生。
(2)由于采用内斜式船艏11，当测量船的船底产生气泡42时，气泡42会被诱导到表层水面，避免船底下层水中进入气泡42。
(3)内斜式船艏11可以抵抗航行过程中波浪对船艏11的冲击，减小了测量船的纵摇幅度，可有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
优选地，动力装置3的数量与船体1的数量相同，每个船体1连接有一个动力装置，从而确保动力装置能够为每个船体1提供充足的动力，推动测量船航行。
优选地，船体1的数量为两个，两个船体1相互平行设立，两个船体1通过连接支撑装置2相互连接，从而使得两个船体1的相对位置固定。
请参阅图4至图6，进一步地，艏柱111与竖直方向的夹角为第一夹角θ1，第一夹角θ1的范围为15°～20°。当第一夹角θ1的值太小时，则船艏11对于水流41的引导作用效果不好，无法有效降低艏兴波的破碎，同时也无法将测量船船底的气泡42诱导到表层水面。当第一夹角θ1的值太大时，一方面会减少船艏11内部空间和甲板面积、造成船艏11太长等不利影响，另一方面反而会产生较大的艏兴波。
在一个实施例中，第一夹角θ1为16°，一方面可有效引导水流41逐渐升高再平缓下落，降低艏兴波的破碎，从而可以有效减少气泡的产生；另一方面可有效将测量船船底的气泡42诱导到表层水面，避免船底下层水中进入气泡42；同时可抵抗航行过程中波浪对船艏11的冲击，减小了测量船的纵摇幅度，可有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
请参阅图3、图4和图7，进一步地，船体1包括对称设置在船艏11两侧且与船艏11连接的侧壁10，侧壁10包括用于设置在水面上的第一侧壁101和用于设置在水面下的第二侧壁102，第一侧壁101和第二侧壁102相互连接，两个第一侧壁101的上端之间的距离大于两个第一侧壁101的下端之间的距离，从而使得第一侧壁101向外倾斜。由于设置在水面上的第一侧壁101采用外斜式设计，一方面使得测量船的船体1上下起伏时可有效增大运动阻力，降低船体1纵摇、横摇和垂荡运动额幅度；另一方面使得船舱12的内部空间更大，从而可以提供更大的仓内空间和甲板13面积，便于设备的安装和布置。
进一步地，第一侧壁101包括与第二侧壁102连接的外斜式侧壁1011以及与船体1的甲板13连接的直立式侧壁1012，外斜式侧壁1011与直立式侧壁1012相互连接；外斜式侧壁1011的上端之间的距离大于外斜式侧壁1011的下端之间的距离，直立式侧壁1012与竖直方向平行。两个第二侧壁102的底端相互连接，两个直立式侧壁1012的上端与甲板13连接，第二侧壁102、外斜式侧壁1011以及直立式侧壁1012所围成的内部空间即为船舱12。在靠近甲板13的位置设置直立式侧壁1012，便于在直立式侧壁1012上粘贴防撞条、安装用于对连接支撑装置2进行固定的预埋板等装置。
进一步地，第二侧壁102所对应的船舱内部空间为船舯部，第二侧壁102与竖直方向平行，即船舯部与水平面平行的截面的面积相等。船舯部采用等截面设计，从而为船舱内的电池及船体共型设备等的安装提供有效的安装空间，同时截面相同还有利于电池的设计和布置、便于进行敷板制作。
请参阅图4、图6至图8，进一步地，外斜式侧壁1011靠近船艏11的一端设有折角式外飘部112，折角式外飘部112的前侧与艏柱111的上端连接，折角式外飘部112的后侧与外斜式侧壁1011连接，且折角式外飘部112的前侧的尺寸小于折角式外飘部112的后侧的尺寸。优选地，折角式外飘部112的尺寸从折角式外飘部112的前侧向折角式外飘部112的后侧之间增大，使得水流41随着船艏11逐渐升高后会沿着折角式外飘部112平缓下落，一方面可以对船艏11处的水流41起到引导作用，另一方面也可以起到分流、减摇的作用。
测量船的测量航速一般在6节左右，采用内斜式船艏11的设计可以有效降低艏兴波的破碎和飞溅，但是考虑到小型测量船的干舷一般不大，当测量船高速航行时，艏兴波会随着测量船航速的增加而沿船艏11逐渐升高、直至漫上甲板，容易发生埋艏和飞溅现象。因此设置折角式外飘部112，可保证测量船在不高于6节的航速航行时折角不会与艏兴波的波峰接触，从而不会使艏兴波破碎；当测量船在不高于6节的航速航行或遇到风浪时，折角式外飘部112可以对水流41起到分流作用，同时可以降低船体1的摇动，从而有效降低甲板13大面积上浪或大浪拍击的可能性；同时测量船高速航行时产生的飞溅水花还可以对设于船艏11处的设备舱进行散热。
进一步地，折角式外飘部112的上侧与直立式侧壁1012连接，折角式外飘部112的下侧的一端与折角式外飘部112的后侧的下端连接，折角式外飘部112的下侧的另一端与折角式外飘部112的前侧连接。
在一个实施例中，折角式外飘部112的下侧为折角式外飘部下侧1121，折角式外飘部下侧1121为直线型，此时折角式外飘部112的截面形状为三角形，折角式外飘部下侧1121与竖直方向的夹角处处相等，该夹角的范围优选为70°～80°，从而可以对水流41起到很好的分流作用。
在一个实施例中，折角式外飘部下侧1121为弧线型，且朝向靠近折角式外飘部112的上侧弯曲，折角式外飘部下侧1121与折角式外飘部112的后侧连接的一端与水平方向的夹角为20°(即与折角式外飘部下侧1121与折角式外飘部112的后侧连接的一端与竖直方向的夹角为70°)，折角式外飘部下侧1121与折角式外飘部112的前侧连接的一端与竖直方向的夹角不大于80°，且折角式外飘部下侧1121与竖直方向的夹角从靠近折角式外飘部112的后侧的一端向靠近折角式外飘部112的前侧的一端逐渐增大，从而可以对水流41起到很好的分流作用和引导作用。
请参阅图8，进一步地，折角式外飘部112的长度和距离水面的高度与测量船的航速相关，由于测量船的航速通常为6节左右，因此考虑测量船的航速为6节来对折角式外飘部112的长度和距离水面的高度进行设计。
在一个实施例中，当测量船在水面航行时，船体1与水面接触的位置为水线100，折角式外飘部112在水平方向投影的长度l与水线100的长度的比值范围为18％～24％，即折角式外飘部112在水平方向投影的长度l为水线100长度的18％～24％，从而可以对水流41起到很好的分流作用和引导作用。
在一个实施例中，所述折角式外飘部的前侧的最高点距水面的高度h与水线的长度的比值范围为7％～15％，即折角式外飘部112的前侧的最高点距水面的高度h为水线100长度的7％～15％，从而可以对水流41起到很好的分流作用和引导作用。
在一个实施例中，水线100的长度为3000毫米，折角式外飘部112在水平方向投影的长度l为600毫米，即折角式外飘部112在水平方向投影的长度l为水线100长度的20％；折角式外飘部112的前侧的最高点距水面的高度h为260毫米，即折角式外飘部112的前侧的最高点距水面的高度h为水线100长度的8.67％左右。
在一个实施例中，动力装置3包括螺旋桨31以及为螺旋桨31提供电力的电源单元，其中电源单元设于船体1的船舱12中。两个电源单元分别为与之相连的螺旋桨31供电，同时两个电源单元互为备用电源，当其中一个电源单元电量不足或者发生损坏时，另一个电源单元可同时为连个螺旋桨31供电，从而保障测量船正常航行。优选地，电源单元为电池。
请参阅图3和图4，进一步地，船体1的尾部采用后延式收缩设计，船体1的尾部下端安装有螺旋桨31，船体1的尾部上端设有艉封板14，艉封板14沿船体1的长度方向向后延伸，艉封板14的长度与水线100的长度比值范围为8％-15％。在一个实施例中，艉封板14的长度与水线100的长度比值为13.3％。船体1的尾部采用后延式收缩设计，从而有利于整体减小船体尾涡的大小，避免了由于尾涡过深增加阻力和产生螺旋桨飞车(即有空气进入螺旋桨中导致螺旋桨31的转速超过额定转速)的情况。
现有的测量船通常采用的是直立式船艏和直立式船尾的设计，采用这种设计时由于没有可以用于稳定测量船航行姿态的设备，因此测量船在航行过程中收到波浪的影响比较明显，大纵倾、猛烈纵摇时常可见，因此稳定性不高，容易对探测设备的测量结果产生不利的影响。本实施例中艉封板14的设置可以提供较大的纵摇储备浮力，减小测量船航行时船尾的倾斜以及船体1的纵摇幅度，有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
请参阅图9至图12，进一步地，艉封板14的截面形状为朝向螺旋桨31凸起的三角形，艉封板14的两侧壁与竖直方向的夹角均不小于10°。艉封板14的截面形状采用三角形，可避免船体1纵摇时艉封板14的下端将空气拍击仅螺旋桨31上方的水中，从而有效降低螺旋桨31出现飞车的可能性，从而提高船舶的推进性能和耐波航行能力。
进一步地，艉封板14的两侧壁分别为相互连接的艉封板第一侧壁141和艉封板第二侧壁142，且艉封板第一侧壁141和艉封板第二侧壁142的连接处朝向螺旋桨31。艉封板第一侧壁141与竖直方向的夹角不小于10°，且艉封板第二侧壁142与竖直方向的夹角不小于10°，从而可有效避免因拍击水面而产生气泡。应当理解的是，艉封板第一侧壁141与竖直方向的夹角以及艉封板第二侧壁142与竖直方向的夹角可相等、也可不相等，此处不做限制。
进一步地，艉封板第一侧壁141和艉封板第二侧壁142的连接处位于水面附近，可以是位于水面上方且靠近水面，也可以是浸入水面下方且靠近水面，当测量船的静水航行速度为6～9节时，测量船的尾倾角度θ2不超过2°，从而有效保障了测量船的稳定性。
请参阅图13，进一步地，连接支撑装置2包括用于与船体1的甲板13连接的连接单元21以及用于与探测设备连接的支撑单元22，支撑单元22与连接单元21连接。连接单元21包括相互平行设立的两条连接支架211，甲板13上与连接支架211相对应的位置设有连接位，连接支架211的两端分别设于两个船体1的甲板13的连接位中且进行固定。支撑单元22设于两条连接支架211之间且与两条连接支架211均连接，从而对探测设备起到支撑作用。
在本实施例中，测量船的船体设计采用了计算、cfd(computationalfluiddynamics，即计算流体力学)水动力分析模拟以及实际测试相结合的方式来进行，确保设计的船体符合设计要求。
船体型线设计是一门复杂的综合性技术，是船舶总体设计中的一个核心环节，设计水平和能力对船舶综合航行性能、经济绩效和产品竞争力都具有重要影响，也是促进船舶工业发展和实现船舶创新设计需求中急需解决的关键技术问题。目前常用的船型设计方法，通常是根据母型船型线、船模系列试验资料，按照预设规则对型线加以修改而得到，之后制作船模，进行模型试验验证。这类传统设计模式，强烈地依赖于造船工程师的设计经验和型线数据库，而且这种经验设计和估算校核的工作要经过多次反复才能得到比较符合设计要求的设计方案，成本高且设计周期长。尽管如此，所得到的设计方案也只是满足设计技术指标，缺乏创新和对新船型的探索、尝试。
计算流体力学是流体力学求解算法的一个新分支，是数值方法和流体力学的交叉学科，其采用数值方法阐述流体运动、能量交换的基本控制方程，具有很强的生命力。计算流体力学方法的可视化功能有利于研究者更加直观地分析和解决问题。在传统的流体力学中，由于偏微分方程十分复杂，只有少数简单的问题能够得到真解，很多复杂的问题只有依靠试验或经验公式进行处理分析，这就使得其工程应用价值十分有限。计算流体力学近来有较快的发展，除了电脑硬件的发展打下了坚实的基础外，另一重原因是分析方法或者是试验方法都有很多约束，比如研究内容过于复杂时，不仅无法分析，而且试验的成本还会过高，而计算流体力学技术往往能摆脱这些约束的限制。计算流体力学的基础特性是数值模拟和计算机试验，以基本的物理学定律为基础，可以节省试验设备所带来的巨大耗资，其在推动科学技术与工程技术的发展和进步过程中有着举足轻重的作用。
计算流体力学技术在船舶水动力性能计算领域中发挥着举足轻重的作用，其运用数值计算方法对船舶快速性能进行评估、对船舶精细绕流场进行分析，并且能够提供准确、快速、经济的综合预报结果。传统船舶水动力研究手段主要是水池模型试验或者实船测量，计算流体力学技术能够很好的弥补物理水池中模型试验以及实尺度测量的天然缺陷，如尺度效应、流场的精细化测量、各大性能的分离实验等。计算流体力学数值计算方法已经能够对螺旋桨敞水性能、船舶综合水动力性能进行快捷准确地预报，计算精度能满足工程计算的需要。
本实施例提供的测量船的有益效果包括：
(1)由于采用内斜式船艏11，一方面使得测量船在航行过程中船艏11可引导水流逐渐升高再平缓下落，有效降低艏兴波的破碎和飞溅，从而可以有效减少气泡42的产生；另一方面当测量船的船底产生气泡42时，气泡42会被诱导到表层水面，避免船底下层水中进入气泡42；同时内斜式船艏11可以抵抗航行过程中波浪对船艏11的冲击，减小了测量船的纵摇幅度，可有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
(2)折角式外飘部112可以对水流41起到引导和分流作用，可以降低船体1的摇动，有效降低甲板13大面积上浪或大浪拍击的可能性；同时测量船高速航行时产生的飞溅水花还可以对设于船艏11处的设备舱进行散热。
(3)设置外斜式侧壁1011，一方面使得测量船的船体1上下起伏时可有效增大运动阻力，降低船体1纵摇、横摇和垂荡运动额幅度；另一方面使得船舱12的内部空间更大，从而可以提供更大的仓内空间和甲板面积，便于设备的安装和布置。
(4)在靠近甲板13的位置设置直立式侧壁1012，便于在直立式侧壁1012上粘贴防撞条、安装用于对连接支撑装置2进行固定的预埋板等装置。
(5)船舯部采用等截面设计，从而为船舱内设备的安装提供有效的安装空间，同时截面相同还有利于电池的设计和布置、便于进行敷板制作。
(6)船体1的尾部采用后延式收缩设计，从而有利于整体减小船体尾涡的大小，避免了由于尾涡过深增加阻力和产生螺旋桨飞车的情况。
(7)艉封板14的设置可以提供较大的纵摇储备浮力，减小测量船航行时船尾的倾斜以及船体1的纵摇幅度，有效提高测量船的稳定性，进而有利于提高探测设备测量结果的质量。
(8)艉封板14的截面形状采用三角形，可避免船体1纵摇时艉封板14的下端将空气拍击仅螺旋桨31上方的水中，从而有效降低螺旋桨31出现飞车的可能性，从而提高船舶的推进性能和耐波航行能力。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。