一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法

1.本发明涉及船舶及水下航行器减阻增效技术领域，尤其涉及一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法。


背景技术：

2.双体船，是指在左、右两个分离的船体上部用加强构架(俗称“连接桥”)连接成一个整体的“船舶”，两个船体内各设一个推进器，连接两个船体的强力构架称为连接桥，上设较多舱室，故相比单体船，双体船明显具有稳定性好、安全舒适和操纵灵活等优点，一般用作中、小型客船和渡船，航行时可以通过推进器的输出推力控制船体的前行速度。
3.然而，在双推进器的推动下，双体结构的双体船在水中前行的过程中所遇到的阻力比单体船所遇到的阻力会更大，使双体船无法达到更高的航行速度。
4.根据专利号为cn108995761b的中国发明专利公开一种能够减小河水阻力的船体，其结构包括船体，船体上设有减阻装置；减阻装置包括第一减阻机构、第二减阻机构、第一翼板和第二翼板，第一减阻机构和第二减阻机构镜像的设置在船体的两侧；第一减阻机构和第二减阻机构均包括机构壳体，机构壳体的一侧固定在船体上，机构壳体的另一侧设有第一调节槽，第一调节槽的开口处设有一层过滤网，第一调节槽中交替的设有第一扰流组件和第二扰流组件，该现有专利的技术方案更加能够适应船速较快或风浪较大的环境，提高了船体自身的稳定性，进一步的减小了河水的阻力。但是，上述现有专利的结构较为复杂，装配难度高，不利于产品和技术推广。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供有一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法，能有助于减小双体船在航行过程中所受到的水阻力，有效提高双体船的航行速度，并且结构简单，容易装配。
6.本发明一种适用于双体船的减阻装置，其结构主要包括：
7.通气舱，用于设置在双体船上；
8.供气单元，通过所述供气单元对所述通气舱供应气体；
9.多个放气孔，所述通气舱通过各个所述放气孔对外放气；
10.其中，各个所述放气孔分布于双体船的外壁并且能与水接触。
11.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，还包括低速压力传感器、中速压力传感器、高速压力传感器以及通气控制模块，所述通气舱的内部从上往下依次分隔有分别通过所述放气孔对外放气的低速通气隔舱、中速通气隔舱以及高速通气隔舱，所述低速压力传感器、中速压力传感器、高速压力传感器分别设置在所述低速通气隔舱、中速通气隔舱、高速通气隔舱的外壁并且通过与水接触以检测水压，所述通气控制模块接收来自所述低速压力传感器、中速压力传感器、高速压力传感器的水压数据并根据水压数据可选择地分别控制所述低速通气隔舱、中速通气隔舱、高速通气隔舱的对外放气。
12.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述供气单元包括储气罐和通气管组，所述储气罐通过所述通气管组分别接通所述低速通气隔舱、中速通气隔舱以及高速通气隔舱，所述通气控制模块接通在所述储气罐与通气管组之间以控制所述储气罐对所述低速通气隔舱、中速通气隔舱以及高速通气隔舱的气流通断。
13.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述通气管组的各个出气口分别设置有水阀开关，各个所述水阀开关分别受控于所述通气控制模块。
14.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述通气舱的外壁仿照双体船的横截面轮廓拓展至双体船的外壁以与水接触，各个所述放气孔沿着所述通气舱的横截面轮廓排列分布。
15.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述通气舱的中部设置有第一分隔板，通过所述第一分隔板把所述通气舱分隔为左右相互对称的左舱体与右舱体，所述左舱体和右舱体内的所述低速通气隔舱、中速通气隔舱、高速通气隔舱分别接通所述通气管组的各个出气口。
16.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述左舱体和右舱体的内部分别设置有竖直延伸的第二分隔板和第三分隔板，通过所述第二分隔板和第三分隔板分别把所述左舱体和右舱体内的所述低速通气隔舱、中速通气隔舱以及高速通气隔舱分隔为多个相互独立的子气舱，各个子气舱分别接通所述通气管组的各个出气口。
17.根据本发明的一种适用于双体船的减阻装置，所述通气管组包括主干管道和若干个分支管道，所述主干管道分别连通所述通气控制模块的出气端以及各个所述分支管道，所述通气管组的各个出气口分别开设在各个所述分支管道上。
18.本发明一种双体船，包括左船体和右船体，所述左船体和右船体之间固定搭接有连接桥，所述双体船上开设有安装口，所述安装口贯穿所述左船体、右船体以及连接桥，所述安装口上固定搭载有如上所述的适用于双体船的减阻装置。
19.本发明一种适用于双体船的减阻方法，利用如上所述的适用于双体船的减阻装置，当双体船处于低速航行，低速压力传感器、中速压力传感器以及高速压力传感器均位于水下且检测到水压时，通气控制模块通过相应的水阀开关分别控制低速通气隔舱、中速通气隔舱、高速通气隔舱同时对外放气；当双体船处于中速航行，仅中速压力传感器以及高速压力传感器均位于水下且检测到水压时，通气控制模块通过相应的水阀开关分别控制中速通气隔舱、高速通气隔舱同时对外放气；当双体船处于高速航行，仅高速压力传感器位于水下且检测到水压时，通气控制模块通过相应的水阀开关控制高速通气隔舱对外放气。
20.本发明的有益效果如下：
21.本发明的一种适用于双体船的减阻装置，由于在双体船上增配了通气舱以及对所述通气舱供应气体的所述供气单元，同时在双体船的外壁分布了多个与水接触的放气孔，所述通气舱可以通过各个所述放气孔对外放气，因此当双体船在水上高速航行时，所述通气舱可以通过多个所述放气孔对外释放气体，气体通过多个放气孔同时在水中喷出时，可以明显地在双体船的外壁表面形成气膜，形成的气膜可以明显减小双体船在航行过程中所受到的水阻力，通过该方式降低双体船的水阻力，无须装配复杂的结构便可以实现，因此结构简单，容易装配。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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。
23.图1是本发明的装配结构示意图；
24.图2是本发明的整体结构示意图；
25.图3是本发明的具体结构标注图；
26.图4是本发明的具体结构标注图；
27.图5是本发明的具体结构标注图；
28.图6是本发明的具体结构标注图；
29.图7是本发明的具体结构标注图；
30.图8是本发明的具体结构标注图；
31.图9是本发明的结构示意图；
32.图10是本发明的控制方法流程示意图。
33.附图标记：
34.1、通气舱，2、供气单元，3、放气孔，4、低速压力传感器，5、中速压力传感器，6、高速压力传感器，7、通气控制模块，8、低速通气隔舱，9、中速通气隔舱，10、高速通气隔舱，11、储气罐，12、通气管组，13、第一分隔板，14、左舱体，15、右舱体，16、第二分隔板，17、第三分隔板，18、子气舱，19、主干管道，20、分支管道，100、左船体，101、右船体，102、连接桥。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.如图1和图2所示，本实施例的一种适用于双体船的减阻装置，具体包括通气舱1、供气单元2以及多个放气孔3，通气舱1用于安装在双体船上，通过供气单元2可以对通气舱1供应气体，通气舱1可以通过各个放气孔3对外放气，其中，各个放气孔3分布于双体船的外壁并且能与水接触。
37.可以理解，本实施例的适用于双体船的减阻装置，由于在双体船上增配了通气舱1以及对通气舱1供应气体的供气单元2，同时在双体船的外壁分布了多个与水接触的放气孔3，通气舱1可以通过各个放气孔3对外放气，因此当双体船在水上高速航行时，通气舱1可以通过多个放气孔3对外释放气体，气体通过多个放气孔3同时在水中喷出时，可以明显地在双体船的外壁表面形成气膜，形成的气膜可以明显减小双体船在航行过程中所受到的水阻
力，通过该方式降低双体船的水阻力，无须装配复杂的结构便可以实现，因此结构简单，容易装配。
38.在一个实施例中，更为具体地，如图3和图4所示，本实施例的减阻装置具体还包括低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6以及通气控制模块7，通气舱1的内部从上往下依次分隔有低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10，低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10可以分别通过各个放气孔3对外放气，即低速通气隔舱8、中速通气隔舱9和高速通气隔舱10各自接通有放气孔3，结合图1～图4所示，低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6分别安装在低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10的外壁，并且，低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6分别用于与水接触，从而可以利用三个压力传感器分别检测水压，工作时，通气控制模块7接收来自低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6的水压数据，并且，通气控制模块7根据接收到水压数据可选择地分别控制低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10的对外放气。
39.可以理解，由于通气舱1的内部从上往下依次分隔有低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10，因此高速通气隔舱10位于双体船的底部，低速通气隔舱8的位置则位于双体船的顶部位置，而中速通气隔舱9的位置则处于上述两者之间，同时由于低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6分别安装在低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10的外壁，因此在双体船的实际航行过程中，当双体船以自身的最高速度航行时，船体自身动升力较大，船身明显上抬，此时船身的吃水深度最浅，只有位于最底部的高速通气隔舱10还处于水中，而低速通气隔舱8和中速通气隔舱9则随船身上移，因此此时仅有与高速通气隔舱10一同位于船体最底部位置的高速压力传感器6可以继续与水接触并检测到水压，而位于船体较高位置的低速压力传感器4、中速压力传感器5则会随船体上抬并离开水面，无法继续与水接触和检测到水压，也就是说，当双体船处于高速航行时，低速压力传感器4和中速压力传感器5无法检测到水压，通气控制模块7仅能接收到来自高速压力传感器6的水压数据，故此时通气控制模块7便可以判断出双体船正处于高速航行状态、低速通气隔舱8和中速通气隔舱9处于离开水面的状态，通气控制模块7仅需要控制高速通气隔舱10对外放气，便可以在船体外壁与水接触的表面形成气膜，协助降低水的阻力。同理，当双体船以自身的较低速度航行时，船体自身产生的动升力较小，船体升沉幅度较小，此时船身的吃水深度相对较深，低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10均处于水中，故分别位于低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10外壁的低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6均可以与水接触并检测到水压，也就是说，当双体船处于低速航行时，通气控制模块7均能接收到来自低速压力传感器4、中速压力传感器5以及高速压力传感器6的水压数据，故此时通气控制模块7便可以判断出双体船正处于低速航行状态、低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10均为处于水中的状态，为了充分减小航行过程中的水阻力，通气控制模块7需要同时控制低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10对外放气，便可以充分地在船体外壁与水接触的表面形成气膜，协助降低水的阻力。同理，当双体船以中等速度航行时，船体升沉幅度适中，此时船身的吃水深度属于中等，仅有中速通气隔舱9和高速通气隔舱10均处于水中，故分别位于中速通气隔舱9和高速通气隔舱10外壁的中速压力传感器5和高速压力传感器6均可以与水接触并检测到水
压，也就是说，当双体船处于中速航行时，通气控制模块7仅仅能接收到来自中速压力传感器5以及高速压力传感器6的水压数据，故此时通气控制模块7便可以判断出双体船正处于中速航行状态、仅有中速通气隔舱9和高速通气隔舱10为处于水中的状态，为了减小航行过程中的水阻力，通气控制模块7仅需要同时控制中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10对外放气，便可以在船体外壁与水接触的表面形成气膜，协助降低水的阻力。
40.在一个实施例中，更为具体地，结合图1～图5所示，供气单元2具体还包括储气罐11和通气管组12，储气罐11通过通气管组12分别接通低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10，通气控制模块7接通在储气罐11与通气管组12之间以控制储气罐11对低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10的气流通断。
41.可以理解，由于供气单元2包括储气罐11和通气管组12，因此可以利用储气罐11储存所需的气体，在实际使用时，储气罐11还可以接通外部的充气装置，操作方便，同时，由于储气罐11通过通气管组12分别接通低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10，因此储气罐11内部的气体可以通过通气管组12分别对进入低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10，让储气罐11可以对外输出多道气流，另外，由于通气控制模块7接通在储气罐11与通气管组12之间，因此可以通过对通气控制模块7内的控制系统写入程序，从而可以方便地利用气控制模块7分别控制储气罐11对所述低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10的气流通断，控制更为灵活。
42.在一个实施例中，更为具体地，如图1～图5所示，通气管组12的各个出气口分别设置有水阀开关，各个水阀开关分别受控于通气控制模块7，也就是说，当某个通气隔舱需要对外放气时，通气控制模块7只需要操控相对应的水阀开关，让该通气隔舱与通气管组12导通，并启动储气罐11对通气管组12输入气体，气体便可以从储气罐11进入至相应的通气隔舱内，因此控制方便。
43.在一个实施例中，更为具体地，如图4所示，通气舱1的外壁仿照双体船的横截面轮廓拓展至双体船的底壁以与水接触，也就是说，通气舱1左右两侧的外壁以及底部的底壁均仿照双体船的横截面轮廓形状，并且通气舱1左右两侧的外壁以及底部的底壁通过向外拓展后，越出双体船的外壁，此时便可以确保通气舱1左右两侧的外壁以及底部的底壁便能够与水接触，进而便可以确保放气孔3所释放出的气体能够到达水中，并且也确保了低速压力传感器4、中速压力传感器5、高速压力传感器6均可以与水接触；另外，各个放气孔3沿着通气舱1的横截面轮廓排列分布，从而可以使得各个放气孔3的排列分布轨迹与通气舱1的横截面轮廓相仿，因此当各个放气孔3一同向外释放气体时，所形成的气膜不但可以连贯地环绕在通气舱1外壁，并且所形成的气膜也会与双体船的横截面轮廓相仿，让气膜更加贴合船体的外壁面，相当于船体的左侧、右侧以及船体底部的外侧、内侧均可以同时对外释放气体，更加全方位地克服水阻，进而便可以更加有效地减小水体对船体的阻力。
44.在一个实施例中，更为具体地，结合图5和图6所示，通气舱1的中部具体还设置有第一分隔板13，通过第一分隔板13把通气舱1分隔为左右相互对称的左舱体14与右舱体15，左舱体14和右舱体15内的低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10分别接通通气管组12的各个出气口。也就是说，通过第一分隔板13把通气舱1分隔为左右相互对称的左舱体14与右舱体15后，使得左舱体14的内部和右舱体15的内部分别都具有低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10，相当于把低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔
舱10分别分隔为左右两部分，可以理解，把原来的大气舱分隔为多个独立气舱后，可以缩短储气罐11对各个气舱的充气时间，让各个气舱内部可以更快地被充满气体并向外喷出，从而能更高效地形成气压稳定的气膜。
45.在一个实施例中，更为具体地，结合图6和图7所示，左舱体14和右舱体15的内部分别设置有竖直延伸的第二分隔板16和第三分隔板17，通过第二分隔板16和第三分隔板17分别把左舱体14和右舱体15内的低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10分隔为多个相互独立的子气舱18，各个子气舱18分别接通通气管组12的各个出气口。
46.同样地，可以理解，把各个低速通气隔舱8、中速通气隔舱9以及高速通气隔舱10继续分隔为多个独立的子气舱18后，可以更进一步缩短储气罐11对各个气舱的充气时间，让各个气舱内部可以更快地被充满气体并且更加高效地向各个放气孔3喷出，快速地形成气压稳定的气膜。
47.在一个实施例中，更为具体地，结合图5和图8所示，通气管组12包括主干管道19和若干个分支管道20，主干管道19分别连通通气控制模块7的出气端以及各个分支管道20，通气管组12的各个出气口分别开设在各个分支管道20上，因此当储气罐11的气体便可以通过主干管道19进入各个分支管道20，随后便可以通过各个分支管道20上的出气口进入各个气舱，确保了气流的可控并且可以稳定输出。
48.基于上述技术方案，本实施例还实施有一种双体船，如图9所示，具体地，包括左船体100和右船体101，左船体100和右船体101之间固定搭接有连接桥102，双体船上开设有安装口(图中未标出)，安装口贯穿左船体100、右船体101以及连接桥102，安装口上固定搭载有本实施例的减阻装置。由于双体船搭载了上述本实施例的减阻装置，因此当双体船在水中航行时，减阻装置可以有效地协助降低船体在高速、中速、低速航行状态中的水阻。
49.基于上述技术方案，本实施例还实施有一种适用于双体船的减阻方法，结合图1～图10所示，具体地，利用上述本实施例的减阻装置，其控制方法如下：
50.当双体船处于低速航行，低速压力传感器4、中速压力传感器5以及高速压力传感器6均位于水下且检测到水压时，通气控制模块7通过相应的水阀开关分别控制低速通气隔舱8、中速通气隔舱9、高速通气隔舱10同时对外放气；
51.当双体船处于中速航行，仅中速压力传感器5以及高速压力传感器6均位于水下且检测到水压时，通气控制模块7通过相应的水阀开关分别控制中速通气隔舱9、高速通气隔舱10同时对外放气；
52.当双体船处于高速航行，仅高速压力传感器6位于水下且检测到水压时，通气控制模块7通过相应的水阀开关控制高速通气隔舱10对外放气。
53.通过本实施例的减阻方法，可以更加充分有效地降低双体船在高速、中速以及低速航行过程中的水阻，降低了水的阻力后，便可以有效提高双体船的航行速度。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。