帶有可收放式水翼的斷階復合船型的制作方法

本發明涉及復合型高性能船領域，具體涉及帶有可收放式水翼的斷階復合船型的水動力構型。

背景技術：

減阻提速是船舶設計者的一貫追求。在油價高企、溫室氣體排放受限的今天，減阻節能也成了造船界的關注熱點。水翼作為一種效能比很高的水動力部件，在高速船上的使用頻率很高。

水翼就是在水中工作的機翼，它在水中運動就像飛機機翼在空氣中運動一樣產生升力。水翼帶來的好處有很多，由于水的密度約為空氣密度的800倍，在同等升力之下，水翼的尺度比機翼小得多。加裝水翼后，靠水翼升力支撐部分艇重的高速艇比一般的滑行艇所受阻力小，因而水翼具有減阻、提速、節能的功能，而水翼的垂向阻尼和水翼系統的縱向自穩特性，也大大改善了船艇的運動性能。

水翼一般安裝在船舶底部基線以下，因此靠水翼支撐部分艇重的高速艇在正常航行時的最大吃水一般都很深。較大的吃水會影響船艇功能的正常發揮，如在淺水域，水翼易觸底，在漁網和水草區，水翼易纏繞，在碼頭區，水翼影響停靠。而類似于沖鋒舟、登陸艇這樣的高速船艇，伸出船底的水翼明顯會影響登灘，更是難以接受。為此，有人設計出上翻水翼，即將水翼上翻到甲板上，但這樣的水翼系統較笨重，船艇的形狀也需要特殊設計,導致機構復雜、工藝技術困難。

鑒于上述問題，需要采取一定的技術措施來實現水翼的收放，一方面要不影響水翼性能的正常發揮，如改善船艇的快速性和耐波性；另一方面要不影響船艇功能的正常發揮，解決船艇在淺灘區的作業受限問題，提高工作安全性，并保證船艇能夠停靠有限水深港口或便于小型水翼復合船艇的艦載攜帶。

技術實現要素：

本申請人針對上述問題，本發明提出一種帶有可收放式水翼的斷階復合船型，實現了水翼的收起和放下。在淺水域，通過回收水翼解決了水翼復合船在淺水區域的作業受限問題，使得船艇功能得以正常發揮；而在深水域，將水翼展開到相應位置，從而減小自由面對水翼的影響，增加了水翼支撐的水動力，體現了水翼復合船型的優勢(快速性、耐波性和舒適性)。

本發明的技術方案如下：

適用于單體船型的方案一：帶有可收放式水翼的斷階單體復合船型，包括帶有斷階和假尾的船體、前后兩個水翼及其支柱、水翼系統收放裝置。在船體中前部設置斷階，水翼通過支柱分別安裝于斷階后和假尾下，并在船上配置水翼系統收放裝置，用于控制水翼的收放。在需要的時候可以利用收放裝置進行控制，通過支柱實現水翼的收放。前水翼通過上下可升降的支柱實現收起和放下，從而可將前水翼收放在斷階后的船體底部。后水翼同樣通過上下可升降的支柱實現收起和放下，從而可將后水翼收放在假尾之下，并緊貼船體底部。

適用于雙體船型的方案二：帶有可收放式水翼的斷階雙體復合船型，包括兩個帶有斷階和假尾的片體、前后兩個水翼及其支柱、水翼系統收放裝置。在船體中前部設置斷階，水翼通過支柱分別安裝于斷階后和船體尾部的假尾下，并在船上配置系統收放裝置，用于控制水翼的收放。前后水翼均通過支柱上下升降來實現水翼的收起和放下，收起的水翼緊貼在斷階后和假尾下的船體底部。

適用于雙體船型的方案三：帶有可收放式水翼的斷階雙體船型，包括兩個帶有斷階和假尾的片體、前后兩個水翼及其支柱、水翼系統收放裝置。在船體中前部設置斷階，水翼通過支柱分別安裝于斷階后和船體尾部的假尾下，并在船上配置水翼系統收放裝置，用于控制水翼的收放。支柱和水翼之間都是通過鉸接連接的，兩側的支柱與船體也是鉸接。在需要的時候可以通過收放裝置的控制，來實現水翼的收放。因為是雙體船，兩個片體之間會存在槽道，在水翼收起時，船體兩側的支柱通過向內側轉動、中間的支柱通過上下升降來帶動水翼進行回收，最終水翼可以收放在相應的槽道內，兩側的支柱通過轉動最終緊貼在船底，而中間的兩個支柱通過升降收放在船體內部，考慮到回收過程中水翼有可能會打到船體中間的折角，相應對斷階后的船底折角進行倒角工藝。

本發明的技術效果：

本發明通過在船體上設置斷階和假尾，將水翼通過支柱(大部分支柱可以上下升降，還有部分支柱可以轉動)安放在斷階后和假尾下，同時利用水翼系統收放裝置來調節控制，從而實現水翼的收起和放下。這解決了水翼在淺水域時的回收問題，避免了因水翼觸底而影響船艇功能的正常發揮；而在深水域將水翼放下來，減小了自由面對水翼的影響，增加了水翼支撐的水動力，體現了水翼優異的水動力特性(快速性、耐波性和舒適性)。前后水翼設計成不一樣的形狀，其對應的升阻比性能也不一樣，同時設計好前后水翼至重心的位置，使得水翼具有縱向自穩特性，從而提高船舶的縱向穩定性。功能的實現主要通過以下幾點：

1、水翼的收起。本發明在船體中前部設置斷階，船體尾部設置假尾，然后分別在斷階后和假尾下通過支柱安裝水翼，支柱是可以上下升降或轉動的。在需要的時候，比如說淺水區域或者是高速船需要登灘時，伸出船底的水翼會明顯影響船舶的吃水，增加事故的發生概率，這時候就可以利用收放裝置對水翼及其支柱進行調節控制，將水翼收起來，回收后的水翼緊貼在船底(對于雙體船型的方案三，回收后的水翼則可安放于兩片體間的槽道內，從而充分利用這部分空間)，支柱收放在船體內部(對于雙體船型的方案三，部分支柱收放并緊貼于船底)。這些設計方案，在水翼回收后，避免了因水翼觸底而影響船艇功能的正常發揮，提高了工作的安全性，并保證船艇能夠停靠有限水深的港口。

2、水翼的放下。本發明中的水翼及其支柱在收放裝置的控制下也可放下來。在深水區域，根據需要，利用收放裝置可以快速地放下水翼，最終將水翼安置于相應的位置，便于利用水翼優異的水動力特性。水翼一方面可以提高船舶的升阻比，大幅提高船舶的阻力性能，從而達到減阻、提速、節能的目的；另一方面又可利用水翼的垂向阻尼和水翼系統的縱向自穩特性，顯著改善船艇的運動性能，提高船舶的耐波性和適航性。

本發明在船體中前部設置了斷階，船尾部設置了假尾，前后兩個水翼通過支柱分別安裝于斷階后和假尾下，其中采用的支柱是可以上下升降或轉動的，從而便于水翼的快速收放，回收后的水翼可以緊貼在斷階后和假尾下的船體底部，避免了因水翼觸底而影響船艇功能的正常發揮，降低了觸礁事故發生的風險。而放下來的水翼則可以充分利用水翼優異的水動力特性，從而達到減阻節能的效果。整體上看，采用可收放式水翼，機構工藝都相對簡單，可靠性更高，對于船舶的安全性、快速性、耐波性等都是有利的。

附圖說明

圖1為本發明適用于單體船型的側視結構示意圖。

圖2為本發明適用于單體船型的俯視結構示意圖。

圖3為本發明適用于單體船型的正視(從船尾方向看)結構示意圖。

圖4為本發明適用于雙體船型的側視結構示意圖。

圖5為本發明適用于雙體船型的俯視結構示意圖。

圖6為本發明適用于雙體船型的正視(從船尾方向看)結構示意圖。

圖7為本發明適用于雙體船型的另一方案的側視結構示意圖。

圖8為本發明適用于雙體船型的另一方案的俯視結構示意圖。

圖9為本發明適用于雙體船型的另一方案的正視(從船尾方向看)結構示意圖。

其中：1、船體(包括單體船或雙體船)；2、斷階；3、前水翼；4、前支柱；5、前收放裝置；6、假尾；7、后水翼；8、后支柱；9、后收放裝置。

具體實施方式

下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式。

見圖1-圖9，本發明包含船體1(包括單體船或雙體船)、假尾6，在船體1中前體底部設置的斷階2，前水翼3通過前支柱4安裝在斷階2后，前水翼3及前支柱4由前收放裝置5進行控制實現前水翼的收和放，后水翼7通過后支柱8安裝在假尾6下，后水翼7及后支柱8由后收放裝置9進行控制實現后水翼的收和放，前收放裝置5和后收放裝置9安裝在船體內部。

本發明的運行方式如下：

1、回收水翼。當高速船舶需要登灘時，或船舶航行至淺水區域時，通過前收放裝置5及后收放裝置9對安裝在斷階2后和船體1假尾6下的前水翼3及后水翼7及其前支柱4、后支柱8進行調節，將水翼回收起來。如圖1-3及圖4-6中的前支柱4、后支柱8均可以上下升降，在水翼收起來時，通過操作前收放裝置5及后收放裝置9，使得前支柱4、后支柱8垂直向上抬升，并帶動前水翼3及后水翼7上升收起，最終將前水翼3收置并緊貼斷階2后的船體1底部，后水翼7則緊貼于假尾6下的船體1底部，前支柱4、后支柱8收于船體1內部。如圖7-9中，通過前收放裝置5及后收放裝置9進行控制，使得靠中間的前后支柱垂直向上抬升，靠船體兩側的前后支柱則向內向上轉動(位于兩側的前后支柱的兩端分別與船體1及前后水翼鉸接，位于中間的前后支柱的下端與前后水翼鉸接)，帶動前水翼3及后水翼7的上升回收，最終將前水翼3及后水翼7收置于兩片船體1間的槽道10內，兩側的支柱收置緊貼于船底，中間的支柱則收于船體1內部。水翼回收后，船艇在登灘或在淺水域作業時，船艇功能將不再受到水翼的影響，也能保證船舶安全進入港口。

2、放下水翼。當船舶駛離港口航行至深水域后，利用前收放裝置5及后收放裝置9將前水翼3及后水翼7及其前支柱4、后支柱8放下來。如圖1-3及圖4-6中利用前收放裝置5及后收放裝置9進行控制，使得前支柱4、后支柱8垂直向下降落，帶動前水翼3及后水翼7放下，最終前水翼3及后水翼7安置于合適的位置。如圖7-9中，通過前收放裝置5及后收放裝置9的控制，使得中間的前后支柱垂直向下降落，兩側的前后支柱則向下向外轉動，帶動前水翼3及后水翼7放下來，最終將前水翼3及后水翼7安置于相應的位置，減少了自由面對水翼的影響。這時候船舶就可以利用水翼的優勢，水翼可以提高船舶的阻力性能，改善船舶的快速性和耐波性。

3、收放裝置。當行至不同的水深區域時，經由人工下達水翼的收起或放下指令后，收放系統借助機械式或液壓式前收放裝置5及后收放裝置9實現前水翼3及后水翼7的收放。

綜上所述，在淺水域航行時，加裝水翼的高速船艇的水翼可以收起來，避免因水翼觸底而影響船艇功能的正常發揮，保證了船艇安全地登灘、停靠港口。在深水區域航行時，又可放下水翼，充分利用水翼優異的水動力特性，達到減阻節能的效果，顯著改善船舶的快速性、耐波性和穩定性。因此，提出的該新水動力構型在深水域時能減小自由面對水翼的影響，增加了水翼支撐的水動力，從而保證了水翼的性能優勢，同時解決了水翼在淺水域的收放問題。