一种增设有尾压浪板的高速船的制作方法

本实用新型为了改善船舶快速性和耐波性，具体为在船艏设置有固定式鸭舌型水翼和船尾设置有主动可控式尾压浪板。

背景技术：

舰船作为海上作战的重要平台必须具备优良的快速性和耐波性，它关系到舰船的生命力及战斗力。舰船的污底现象和螺旋桨的机械磨损，都会增大主机消耗功率，通过在船尾安装尾压浪板，可以改善船舶尾部的流场，减小尾浪，增加“虚长度”，从而减少船舶阻力，快速性提高。由于舰船在波浪中航行，会发生摇荡运动，其中纵摇、横摇和垂荡对船员的舒适性和舰船的作战能力有很大影响，通过在船尾安装主动可控式尾压浪板和在船艏安装固定式鸭舌型水翼，增大垂向运动阻尼和获得与纵摇方向相反的力矩，抑制船舶摇荡的产生。鸭舌型水翼与尾压浪板的安装组合，改善了舰船的快速性和耐波性。

中国专利申请号为201520226617.5，名称为“一种用于游船的减阻尾板”，尾板的水平剖面的一侧为一条线段，另一侧为圆形的劣弧，劣弧与线段的两端连接，尾板的纵向剖面的一端为尖端，另一端为一条线段，尖端与线段的两端通过两对称的劣弧过渡，横向剖面的两端为尖端，中间由两对称的劣弧过渡。虽然通过安装尾板增加“虚长度”和改善尾部压力分布，减小阻力，但是尾板的下反角须与船舶航态密切配合才能获得各航速下的最佳效果，这种配合在高速时尤为敏感。

中国专利申请号201310169272.x，名称为“一种液压驱动式可变面积的t型减摇水翼”，t型水翼的面积和展弦比可以改变，包括立柱、水平主翼和可伸缩的副翼。副翼借助液压油缸从水平主翼的副翼舱内推出，从而获得更大的翼面积和展弦比，提高升力系数，增强抑制纵摇和垂荡的作用。上述专利性能单一，应用范围小，只适合于特定的船舶，且增加的设备对船体改动幅度较大或对原有性能影响较大，本专利与上述专利相比，设计简单，安装方面，改善船舶性能明显，具有较高的可行性。

技术实现要素：

本实用新型通过在船艏安装固定式鸭舌型水翼10和船尾安装主动可控式尾压浪板1，来抑制船舶摇荡和减小船舶阻力，改善船舶耐波性和快速性。

本实用新型提供如下技术方案：

一种增设有尾压浪板的高速船，包括船体13，其特征在于，在船体13的船艏设置有固定式鸭舌型水翼10，船尾设置有尾压浪板1，船的重心处设置有陀螺仪11，靠近所述陀螺仪11处设置有控制器12；其中，

所述固定式鸭舌型水翼10的纵剖面为流线型剖面；

所述尾压浪板1为2个，在船体13中线的两侧对称布置，并且尾压浪板1与液压缸5连接，所述液压缸5中的液压推杆7能够推动尾压浪板1旋转，进而调整尾压浪板1的角度；

所述控制器12根据船舶纵摇角信息控制液压缸5中的液压推杆7移动，进而调整尾压浪板1的角度，使其在0°～10°范围内旋转；

所述陀螺仪11用于监测纵摇角的大小，并把监测信息反馈给所述控制器12。

进一步的，所述固定式鸭舌型水翼10的流线型剖面为naca型剖面，所述naca型剖面的最大厚度位于离前缘30％剖面弦长的地方，其厚度比为12％；固定式鸭舌型水翼10的纵剖面与船体13中线左右对称，最大处弦长为4.5m，左右两侧最短处弦长为3.2m。

进一步的，所述尾压浪板1的形状为长方体，纵向长度为3.66m，宽度为10m，厚度为0.01m。

进一步的，所述尾压浪板1两端与支撑架3铰接，所述支撑架3固定安装在艉封板9上，所述支撑架3用于稳定尾压浪板1的作用。

进一步的，所述液压缸5通过固定底座4安装在船体13上，所述液压缸5中液压推杆7与直角连杆8上端铰接，所述直角连杆8的中部通过固定铰链座6固定安装在艉封板9上，所述直角连杆8下端与连杆2上端铰接，所述连杆2下端与尾压浪板1中部铰接。

进一步的，所述控制器12为arm系列单片机，具体构设为，

当船加速航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至8°～10°范围内，使得船体13尾部下方流体减速，尾部压力增加，产生作用在后体上的推力，船舶快速性提高。

当船稳定航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至0°～3°范围内，尾压浪板1相当于增加船舶虚长度，减小尾浪与碎波，使尾波能量消耗减少和降低兴波阻力，减小船舶总阻力，节省主机消耗功率。

本实用新型的一种增设有尾压浪板的高速船的控制方法，包括以下步骤：

s1、当船加速航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至8°～10°范围内，使得船体13尾部下方流体减速，尾部压力增加，产生作用在后体上的推力，船舶快速性提高；

s2、当船稳定航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至0°～3°范围内，尾压浪板1的安装相当于增加船舶虚长度，有利于降低兴波阻力和减小尾浪与碎波，使尾波能量消耗减少；

s3、当船在波浪中航行时，会产生摇荡运动，其中纵摇对船舶性能有较大影响，陀螺仪11通过监测纵摇角的大小，把信息反馈给控制器12，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调整尾压浪板1的角度，获得较大抑制纵摇的力矩和增大垂向运动阻尼，降低船舶摇荡幅值和加速度，改善船舶纵摇、横摇与升沉；

s4、在船艏安装固定式鸭舌型水翼10，增大了垂向运动阻尼和获得了与纵摇方向相反的力矩，尾压浪板1下反角与固定式鸭舌型水翼10在不同航态下的相互配合，改善了船舶耐波性和提高了船舶快速性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过在船艏安装固定式鸭舌型水翼10，增大了垂向运动阻尼和获得与纵摇方向相反的力矩，减少艏部运动幅值和艏部加速度，抑制纵摇、横摇和升沉，改善其耐波性性能。

2、控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调整尾压浪1的板角度，改变船舶尾部流场，使船体13尾部下方流体减速，压力增加，产生作用在船舶后体上的推力，船舶快速性提高。

3、通过在船尾安装尾压浪板1，相当于增加船舶虚长度，减小尾浪与碎波，使尾波能量消耗减少和降低兴波阻力，减小船舶总阻力，节省主机消耗功率。

4、陀螺仪11通过监测纵摇角的大小，然后把信息反馈给控制器12，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7来调整尾压浪板1的角度具有一定的灵活性，获得艏倾力矩，调整船舶航行姿态，改善耐泊性。

5、在船尾安装主动可控式尾压浪板1，通过调节尾压浪板1的下反角可以与固定式鸭舌型水翼10二者相互配合，使得快速性和耐波性提升得到同时兼顾。

附图说明

图1是倒v型船俯视图；

图2是倒v型船主视图；

图3是倒v型船左视图；

图4是图1中i局部放大图；

图5是图1中ii局部放大图；

图中：1尾压浪板；2连杆；3支撑架；4固定底座；5液压缸；6固定铰链座；7液压推杆；8直角连杆；9艉封板；10鸭舌型水翼；11陀螺仪；12控制器；13船体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，在船艏安装固定式鸭舌型水翼10和船尾安装主动可控式尾压浪板1，来抑制船舶摇荡和减小船舶阻力，改善船舶耐波性和快速性。

所述高速船，具有如下参数：

如图1、图2、图3所示，所述高速船为倒v型艏，又称为内倾式艏或逆艏，有别于传统船舶向前倾斜的艏柱，倒v型艏的艏柱向船身内侧倾斜。倒v型艏外形尖瘦，艏部排水体积小，有利于减小兴波阻力和波浪中航行时的纵摇运动。研究表明，倒v型艏在波浪中的阻力和波浪增阻均比普通船型小；而且纵摇运动响应幅值也明显小于普通船型。同时其反射面积小，没有较大的垂直面，有利于降低被雷达发现的几率。因此倒v型艏一般应用于军舰、游艇及某些特种船舶。

如图5所示，通过在船尾安装尾压浪板1，改变了船后的压力分布，船舶阻力减小且增加了船身效率，快速性提高，同时尾压浪板1可以提供艏倾力矩，调整船舶航行姿态，改善纵倾。尾压浪板1在船体13中线左右的两侧对称布置，两块板相同，都为长方体板，纵向长度为3.66m，宽度为10m,厚度为0.01m。

如图4所示，在船艏安装固定式鸭舌型水翼10，其纵剖面为流线型剖面naca型，naca型剖面的最大厚度位于离前缘30％剖面弦长的地方，厚度比为12％，纵向剖面与船体13中线左右对称，最大处弦长为4.5m，左右两侧最短处弦长为3.2m。

其中：b为翼宽，λ为展弦比，h为翼长，ar为翼面积，cy为升力系数，v＝2.99m/s。由船模试验测得my＝78n·m，fy＝0.63n。根据有限展弦比机翼升力线理论公式5可得升力系数cy＝0.237，由以上公式最后可求得鸭舌型水翼10面积ar＝13.65m²。

如图1、图4、图5所示，本实用新型的一种增设有尾压浪板的高速船，安装在船艏的固定式鸭舌型水翼10，其纵剖面为流线型剖面naca型，naca型剖面的最大厚度位于位于离前缘30％剖面弦长的地方，厚度比为12％，纵剖面与船体13中线左右对称，最大处弦长为4.5m，左右两侧最短处弦长为3.2m。尾压浪板1在船体13中线的两侧对称布置，两块板相同，都为长方体板，纵向长度为3.66m，宽度为10m，厚度为0.01m，尾压浪板1两端与支撑架3铰接，支撑架3固定安装在艉封板9上，支撑架3起到稳定尾压浪板1的作用。液压缸5用固定底座4安装在船体13上，液压缸5中液压推杆7与直角连杆8上端进行铰接，直角连杆8的中部通过固定铰链座6固定安装在艉封板9上，直角连杆8下端与连杆2上端进行铰接，连杆2下端与尾压浪板1中部铰接，陀螺仪11用螺钉固定安装在船舶重心处，通过监测纵摇角的大小，然后把信息反馈给固定安装在陀螺仪11后方的控制器12，控制器12控制液压缸5中的液压推杆7移动，进而调整尾压浪板1的角度，使其在0°～10°范围内旋转，改善船舶快速性与耐波性。

如图1、图5所示，在本实施例中，控制器12为arm系列单片机，具体构设为，当船加速航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至8°～10°范围内，使得船体13尾部下方流体减速，尾部压力增加，产生作用在后体上的推力，船快速性提高。

当船稳定航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至0°～3°范围内，尾压浪板1相当于增加船舶虚长度，减小尾浪与碎波，使尾波能量消耗减少和降低兴波阻力，减小船舶总阻力，节省主机消耗功率。

本实用新型的一种增设有尾压浪板的高速船的控制方法，采用的技术方案具有如下步骤：

1、当船加速航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至8°～10°范围内，使得船体13尾部下方流体减速，尾部压力增加，产生作用在后体上的推力，船快速性提高。

2、当船稳定航行时，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调节尾压浪板1的角度至0°～3°范围内，尾压浪板1的安装相当于增加船舶虚长度，有利于降低兴波阻力和减小尾浪与碎波，使尾波能量消耗减少。

3、当船在波浪中航行时，会产生摇荡运动，其中纵摇对船舶性能有较大影响，陀螺仪11通过监测船舶纵摇角的大小，然后把信息反馈给控制器12，控制器12通过控制液压缸5中的液压推杆7调整尾压浪板1的角度，使其获得较大抑制纵摇的力矩和增大垂向运动阻尼，此时与固定式鸭舌型水翼1的作用相同，降低垂向运动加速度，抑制船舶纵摇、横摇和升沉，改善船舶耐波性。

4、在船艏安装固定式鸭舌型水翼10，增大了垂向运动阻尼和获得了与纵摇方向相反的力矩，抑制了纵摇、横摇和垂荡的产生。尾压浪板1下反角与固定式鸭舌型水翼10在不同航态下的相互配合，改善了船舶耐波性和提高了船舶快速性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。