專利名稱：飛魚型水面航行器船體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種用于水路運(yùn)輸交通工具的船體，特別是一種水面航行器船體。
目前用于水路運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ呒锤鞣N船艇有1)排水型船舶，以阿基米德浮力負(fù)荷自重和載重，吃水較深，而且噸位愈大吃水愈深(見附
圖10-1)。水的密度約為空氣密度的103倍(≈836倍)。船舶運(yùn)動時(shí)所受的水阻力與其密度成正比，并且興波阻力與運(yùn)動速度的6次方成正比，因此，這類船能耗大，很難提高其航速。
2)現(xiàn)有擺脫了大部分水阻力的水翼船，它靠水翼支承總重(見附圖10-2)。對于小型艇，有它一定的優(yōu)點(diǎn)，例如，水阻小，航速提高。但是，它的升力面分布，使它的機(jī)動性、操縱性等等都有較大的局限。水翼的升力面小，噸位的局限顯而易見。由于水翼支承結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的局限，航速也受到較大的限制。此外，水翼艇難以在大風(fēng)浪中平穩(wěn)航行。
3)現(xiàn)有利用水面效應(yīng)的船，以氣墊船為例，它們雖然擺脫了水的大阻力，但卻不能運(yùn)用動水的大浮力載重，而用密度遠(yuǎn)小于水的動力氣墊載重(見圖10-3)。因此，噸位就受到較大的局限，而且，需要大功率來形成動力氣墊，能耗較大，這類船抗風(fēng)浪的性能差。
4)現(xiàn)有的滑行艇。這類艇雖然運(yùn)用了動水浮力負(fù)荷其部分或全部自重和載重，滑行航態(tài)時(shí)吃水較淺，從而較大部份地?cái)[脫了水的阻力。但為了改善自身航向的穩(wěn)定、橫向的穩(wěn)定和操縱性能，采用了 型橫剖面的船體，見附圖11；其中圖11-1為滑行艇后視圖，11-2為仰視圖，11-3為側(cè)視圖。這樣，其船體浸濕面積增大，導(dǎo)致摩擦阻力增大；并且，艇體首部升力大而尾部升力偏小。于是，水動浮力浮心前移，造成較大的尾傾角，使艇首涌高增大而阻力大增。當(dāng)海浪波長大于艇長時(shí)，艇首在波浪上受到?jīng)_擊而高高翹起，當(dāng)繼續(xù)通過波浪時(shí)，由于尾部不能產(chǎn)生足夠的升力來平衡首力矩，于是縱傾加大，通過波浪后，艇首很快下跌。當(dāng)它達(dá)到下一個波峰時(shí)將產(chǎn)生更大的拍擊。對波浪響應(yīng)敏感，大浪中易產(chǎn)生跳躍前進(jìn)的動力不穩(wěn)定運(yùn)動，垂向加速度隨航速的平方增長，使乘員難于忍受，參見附圖14-1。
5)現(xiàn)有的海刀艇，它是滑行艇的一種，在航速和抗風(fēng)浪性能方面，有優(yōu)于一般滑行艇之處。但它采用三角形平底船體，其航向穩(wěn)定性差，操縱性、適航性不佳，在這方面還比不上采用 型橫剖面船體的一般滑行艇。
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中用于水路運(yùn)輸?shù)母鞣N交通工具之不足之處，本發(fā)明提供一種新穎的飛魚型水面航行器船體。這種飛魚型水面航行器船體由船底(1)、船舷(2)、甲板(3)、涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)和壓浪阻濺流設(shè)施(5)組成。
附圖1為飛魚型水面航行器船體的側(cè)視圖，其中，(1)—船底，(2)—船舷，(3)—甲板，(4)—涌浪導(dǎo)流設(shè)施，(5)—壓浪阻濺流設(shè)施，α—涌浪導(dǎo)流設(shè)施的頂線與船底平面的夾角，β—壓浪阻濺流設(shè)施對船底平面的傾角，θ1—船體靜止時(shí)船底平面對水平面的攻角，R—艏端的曲率半徑。
附圖2為船體的仰視圖，其中2r-涌浪導(dǎo)流設(shè)施的底面寬度。
附圖3為船體前視圖，其中(5)-壓浪阻濺流設(shè)施凹進(jìn)船舷(2)的表面和船舷(2)成一體。
附圖4為船體的后視圖，其中，(1)—船底，(2)—船舷，(3)—甲板，(4)—涌浪導(dǎo)流設(shè)施，(5)—壓浪阻濺流設(shè)施凹進(jìn)船舷(2)的表面和船舷(2)成一體。
附圖4—1為壓浪阻濺流設(shè)施鑲嵌于船舷表面上的飛魚型水面航行器船體前視圖。
附圖4—2為壓浪阻濺流設(shè)施鑲嵌于船舷表面上的飛魚型水面航行器船體后視圖。
附圖4—3為船體在運(yùn)動中激起的水動力流場后視示意圖，其中，垂向的箭頭表示涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力，對稱向內(nèi)傾斜的兩箭頭表示壓浪阻濺流設(shè)施提供的附加力。
附圖5為飛魚型水面航行器船體的船底(1)的平面布局示意圖，其中，2a—船底(1)的總長，2b—船底(1)的寬度，s—船底(1)三角形部分兩等邊的長度，O—船底(1)中軸線的中點(diǎn)，OX—落在中軸線上以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的X軸，OZ—垂直于OX的Z軸，l—S在OX軸上的投影，t—船底(1)矩形部分在OX方向上的長度，O1—水動浮力的浮心坐標(biāo)，O2—船體總重的重心坐標(biāo)；因此O1，O2的自身位置和相互位置會隨載重的變動和航行器航態(tài)的變化而移動。
附圖6—1為設(shè)置有二條涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體側(cè)視圖。
附圖6—2為船體仰視圖。
附圖6—3為船體前視圖，其中，(5)—壓浪阻濺流設(shè)施凹進(jìn)船舷(2)的表面和船舷(2)成一體。
附圖6—4為船體后視圖，其中，(5)—壓浪阻濺流設(shè)施凹進(jìn)船舷(2)的表面和船舷(2)成一體。
附圖6—5為壓浪阻濺流設(shè)施鑲嵌于船舷表面上的飛魚型水面航行器船體前視圖。
附圖6—6為壓浪阻濺流設(shè)施鑲嵌于船舷表面上的飛魚型水面航行器船體后視圖。
附圖6—7為設(shè)置二條涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體在運(yùn)動中激起的水動力流場后視示意圖，其中，垂向的兩箭頭表示涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力，對稱向內(nèi)傾斜兩箭頭表示壓浪阻濺流設(shè)施提供的附加力。
附圖7—1為設(shè)置三條涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體仰視圖。
附圖7—2為設(shè)置三條涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體在運(yùn)動中激起的水動力流場后視示意圖，其中垂向三箭頭表示涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力，對稱向內(nèi)傾斜的兩箭頭表示壓浪阻濺流設(shè)施提供的附加力。
附圖8—1為設(shè)置較大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體仰視圖。
附圖8—2為設(shè)置較大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體前視圖。
附圖8—3為設(shè)置較大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體后視圖。
附圖8—4為設(shè)置較大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體在運(yùn)動中激起的水動力流場后視示意圖，其中對稱向外傾斜的兩箭頭表示涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加力，兩側(cè)對稱向內(nèi)傾斜的兩箭頭表示壓浪阻濺流設(shè)施提供的附加力。
附圖9—1為設(shè)置大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體仰視圖。
附圖9—2為設(shè)置大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體前視圖。
附圖9—3為設(shè)置大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體后視圖。
附圖9—4為設(shè)置大寬度涌浪導(dǎo)流設(shè)施的飛魚型水面航行器船體在運(yùn)動中激起的水動力流場后視示意圖，其中，里邊對稱向內(nèi)傾斜的兩箭頭表示涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加力，外側(cè)對稱向內(nèi)傾斜的兩箭頭表示壓浪阻濺流設(shè)施提供的附加力。
附圖10—1為排水型船舶航行中的吃水示意圖，其中，(7)—船體。
附圖10—2為水翼艇航行示意圖，其中，(7)—船體，(8)—水翼。
附圖10—3為氣墊船航行示意圖，其中，(7)—船體，(9)—?dú)鈮|圍裙。
附圖11—1為采用 型橫剖面艇體的滑行艇后視圖。
附圖11—2為艇體仰視圖。
附圖11—3為艇體側(cè)視圖。
附圖12為飛魚型水面航行器船體在航行中的動力平衡示意圖，其中，L—水動浮力，W1—船體自重，W2—載重，F(xiàn)—總推力，RT—總阻力，O1—水動浮力的浮心位置，O2—總重的重心位置。
附圖13為飛魚型水面航行器船體在航行時(shí)激起的水動力流場中涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加力側(cè)視示意圖，其中，α—涌浪導(dǎo)流設(shè)施的頂線與船底平面的夾角，L0—涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力，F(xiàn)0—附加推力。
附圖14—1為具有一般艇體的滑行艇在風(fēng)浪中的航態(tài)示意圖，其中，箭頭所指為前進(jìn)航向。
附圖14—2為具有本發(fā)明船體特征的飛魚型水面航行器在風(fēng)浪中的航態(tài)示意圖，其中，箭頭所指為前進(jìn)航向。
上面所述的飛魚型水面航行器船體的特點(diǎn)是船底(1)是前部為二等邊三角形后部為矩形組成的平面船底(見附圖5)。垂向凹進(jìn)船底(1)的底面和甲板(3)之間的空間中設(shè)置有一條或多條涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)，該設(shè)施(4)從艏部一直貫穿到艉部，其底面縱軸線平行于船底(1)的中軸線，其橫剖面為 型或∩型，縱剖面為 型。船體甲板(3)以下，船底(1)以上的兩船舷(2)上設(shè)有壓浪阻濺流設(shè)施(5)，該壓浪阻濺流設(shè)施(5)為前低后高帶有一定傾角的擋板，可以鑲嵌于船舷(2)表面上(見附圖4-1，4-2，6-5，6-6)，也可以凹進(jìn)船舷(2)表面和船舷(2)成一體(見附圖6-4，6-3，圖3，圖4)。這種結(jié)構(gòu)的水面航行器船體，在前進(jìn)運(yùn)動中能激起設(shè)計(jì)要求的水動力流場，和水動力分布(見附圖4-3，附圖6-7，附圖7-2，附圖8-4，附圖13，附圖9-4)；從而使航行器能最大限度地?cái)[脫水的大阻力，提高其航速；同時(shí)又能充分運(yùn)用自身運(yùn)動所激起的動水浮力來負(fù)荷自重和載重，達(dá)到滿足各種噸位的需求；并且有良好的航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定，良好的機(jī)動性、操縱性、適航性；在抗風(fēng)浪性能方面也優(yōu)于現(xiàn)有的各類船艇，能在風(fēng)浪中達(dá)到超臨界航態(tài)而平穩(wěn)地航行(見附圖14-2)。
本發(fā)明的目的是靠下述方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的飛魚型水面航行器船體主要由船底(1)、船舷(2)、甲板(3)、垂向凹進(jìn)船底(1)和甲板(3)之間的空間中的涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)以及設(shè)置在兩船舷的壓浪阻濺流設(shè)施(5)組成；附圖1為本發(fā)明飛魚型水面航行器船體的側(cè)視圖，附圖2為其仰視圖，附圖3為其前視圖，圖4為其后視圖；其中(1)—船底、(2)—船舷、(3)—甲板、(4)—涌浪導(dǎo)流設(shè)施、(5)—壓浪阻濺流設(shè)施。由圖2知，船底(1)的形狀為前半部是二等邊三角形，后半部是矩形的組合。2r為涌浪導(dǎo)流設(shè)施的底面寬度。參照附圖確定船底(1)的具體尺寸如下將坐標(biāo)原點(diǎn)O設(shè)在船底(1)中軸線上，O點(diǎn)為船底(1)總長度2a的中點(diǎn)，OX軸為橫坐標(biāo)軸，OZ軸為縱坐標(biāo)軸；船底(1)兩等邊長S在OX軸上投影為l，矩形在OX軸方向上的長度為t，OZ軸方向上為2b。其l，2b，t的具體尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及式(1)、式(2)確定之式(1)為L＝2ρU2a2Psinθ，(L為水動浮力)其中，P=∫-aa-tT1(x)dx+∫a-taT2(x)dx,T1(x)=∫-b(x)b(x)p(x,z)dz,]]>p(x,z)=Ka1-Kδ{Gexp(-G-x)koξcoshG-coshkob+2Σn=15(-1)n-1Cn2[-sinCnx+]]>k0RncosBnz(BncosCnx－k0sinCnx)＋k0GbJncosDnz(DncosEnx－k0sinEnx)]}，Rn＝1/(k02＋Bn2)cosBnb，Jn＝1/(k02＋Dn2)cosEn，Bn＝GCn，ξ=1+ϵ2,]]>Cn＝(2n-1)π/2，Dn＝Cn/b′，En＝Cn/Gb′，b(x)＝bx/l，x＝X/a，z＝Z/a，G=(1-Kδ)/Kδ,]]>K＝g/U2，T2(x)=∫-bbp(x,z)dz,]]>ε＝0.0045，G＝k0/G，b′＝b/a；式(2)為X＝M/L，(X為中軸線中點(diǎn)O至水動浮力的浮心O1之間的距離)其中，M＝2ρU2a3Nsinθ，N=∫-aa-txT1(x)dx+∫a-taxT2(x)dx,]]>ρ—水密度、U—航速、θ—運(yùn)動中船底對水平面的攻角、W1—船體自重、W2—載荷重量、M—船底底面上的升壓力p(x，z)對中軸線中點(diǎn)O的力矩；θ1-船體靜止時(shí)船底平面對水平面的攻角，一般可取5°，也可根據(jù)對艉端點(diǎn)的靜吃水深度的要求，船長等因素而定；0.1≤k0≤1(由設(shè)計(jì)要求定)，g為重力加速度，δ為船體尾端浸水深度的1/2(由設(shè)計(jì)要求定)。當(dāng)航行器進(jìn)入滑行航態(tài)后L＝W1＋W2。
在垂向凹進(jìn)船底(1)底面和甲板(3)的空間中設(shè)置一條或多條涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)，涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)為帶有一下錐度的凹圓弧槽，或凹三角形槽。這種凹型槽位于艏端垂向凹進(jìn)船底底平面的深度和船體靜止?fàn)顟B(tài)下吃水線位置相同。涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的頂線前低后高與船底底平面呈夾角α。
其夾角α和涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)底面的寬度2r，根據(jù)設(shè)計(jì)要求由式(3)、式(4)確定之式(3)為F0＝4ρU2a2Qsinθsinα，(F0為涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加推力)其中，Q=H1tanhG-k02ξcoshk0b-k0Σn=13[(-1)n-1JnH2sinLn+RnH3G],]]>H1＝4r′＋Ak02，H2=Ab′-4b′r′Cn2,H3=AG2-4r′Cn2,]]>A＝2r′b′2＋4b′r′2＋8r′3/3，r′＝r/α；式(4)為Lo＝4ρU2a2Qsinθ cosα，(Lo為涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力)。
由圖1、3、4可知，兩船舷(2)上各設(shè)有壓浪阻濺流設(shè)施(5)，該壓浪阻濺流設(shè)施(5)前低后高，貫穿船舷首尾和船底平面呈β＝3°—8°夾角，β角是α角的配角，其具體度數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求并參照α角確定之；壓浪阻濺流設(shè)施(5)位于艏端的最低點(diǎn)和船體靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)吃水線位置相同；壓浪阻濺流設(shè)施(5)可以是一塊縱向前低后高成直線而橫向呈弧形或 形、 形的擋板鑲嵌在二船舷(2)表面上(如附圖4—1，4—2，6—5和附圖6—6)，也可以在船舷(2)相應(yīng)位置上凹進(jìn)，和船舷(2)成一體(如附圖3和附圖4，圖6—3，6—4)。
本發(fā)明將船底(1)設(shè)計(jì)成二等邊三角形和矩形的組合，而不設(shè)計(jì)成有斜升角的 型橫剖面，相應(yīng)的船體形狀頭尖尾寬，船首底部切去一角，呈圓弧R(見附圖1)，于是在滑行狀態(tài)下，艏部升力面積很小。當(dāng)艏部進(jìn)入波浪時(shí)，沒有太大的拍擊擾動；當(dāng)它繼續(xù)通過波浪時(shí)會產(chǎn)生一個小的尾傾力矩，但這一尾傾力矩被有比較寬大底面積的艉部產(chǎn)生的升力所造成的首傾力矩消除，所以縱傾很小。并因其首部切去前踵，側(cè)壁下部近于垂直，從而大幅度地降低對波浪響應(yīng)的敏感，為實(shí)現(xiàn)它在風(fēng)浪中平穩(wěn)航行提供了一個重要條件(見附圖1，附圖3，附圖14-2)。船底(1)的前部設(shè)計(jì)成二等邊三角形，有利于抗風(fēng)浪；后部設(shè)計(jì)為矩形，則有利于增加船體的有效空間和使水動浮力的浮心O1適當(dāng)?shù)厍耙?，以便使O1處于船體重心O2略前(當(dāng)推力和阻力構(gòu)成反時(shí)針方向的力矩時(shí)，見圖12A)或略后(當(dāng)推力和阻力構(gòu)成順時(shí)針方向的力矩時(shí)，見圖12B)從而造成良好的滑行攻角。
為了減阻，增推，提高航向、橫向穩(wěn)定，平行于船底(1)中軸線，垂向凹進(jìn)并貫穿船底(1)首尾設(shè)置一條或多條2r寬的涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)。當(dāng)船舶在前進(jìn)、上浮、達(dá)到滑行狀態(tài)的過程中，船首被推的水流將部分進(jìn)入涌浪導(dǎo)設(shè)施(4)，而順暢地流向艉部，于是，船首水面涌高被降低而較大幅度地減小了阻力。從船底(1)底平面看，相當(dāng)于有2r寬度間隔的滑行雙板，被推壓的水流除涌向二板的兩側(cè)外，必有一部分涌入二板的中縫2r寬的空間，于是被船底推向兩舷的水流造成的側(cè)部水面涌高也因部分水流涌入涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)而降低，從而減少能量耗散而減小阻力。涌入涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的水流不僅減小了阻力，而且還產(chǎn)生了附加升力和橫向穩(wěn)定力矩，從而增加了航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定，提高了操縱性能。涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)前低后高傾斜的頂部導(dǎo)致附加力的分量能提供一部分前進(jìn)推力，使航速增大。雖然三角形二邊之和大于第三邊(涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的橫剖面設(shè)計(jì)為凹三角形形狀時(shí))，圓弧弧長大于直徑(涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的橫剖面設(shè)計(jì)為凹圓弧形狀時(shí))，也就是說，涌浪導(dǎo)流設(shè)施增加了浸濕面積，可能導(dǎo)致摩擦阻力增加；但由于涌浪導(dǎo)流設(shè)施的設(shè)置而增加的附加推力在某些條件下能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過由于浸濕面積增大而增加的摩擦阻力，同時(shí)由于船首處涌高和兩舷側(cè)涌高的降低，而大大地減小了阻力，進(jìn)一步顯示出涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的減阻，增推的優(yōu)點(diǎn)。
對于中型、大型船舶，可根據(jù)需要設(shè)置多個涌浪導(dǎo)流設(shè)施(見附圖6—2，6—3，6—4，7—1)，也可設(shè)置寬度較大的涌浪導(dǎo)流設(shè)施(見附圖8—1，8—2，8—3)，或設(shè)置大寬度的涌浪導(dǎo)流設(shè)施(見圖9—1，9—2，9—3)。對于橫向穩(wěn)定有特殊要求的小型旅游艇可對稱地設(shè)置二個涌浪導(dǎo)流設(shè)施?？傊坷藢?dǎo)流設(shè)施(4)的設(shè)置能大幅度地減小阻力，并且增加附加升力、推力；從而提高航速，并且增加航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定，改善其操縱性，降低對波浪響應(yīng)的敏感性。
本發(fā)明在兩船舷(2)上設(shè)置壓浪阻濺流設(shè)施(5)，該設(shè)施由尾部向前直線延伸時(shí)逐慚向下形成β＝3°—8°傾角，固定在兩舷，也可凹進(jìn)兩舷表面與兩舷成一體。于是沿兩舷上升的波浪或?yàn)R流由于此壓浪阻濺流設(shè)施(5)的作用而向下翻卷，這不僅減小了側(cè)壁浸濕面積從而減小了水的摩擦阻力，而且還產(chǎn)生了附加升力、推力和橫向穩(wěn)定力矩。
由于本船體特別是船底(1)和甲板(3)之間的空間中的水動力布局造成尾傾力矩小，阻力小，能使船舶較快進(jìn)入滑行狀態(tài)。對于小型艇，如旅游艇、快艇之類，可設(shè)計(jì)成淺吃水，使它們能在淺水河道中航行，克服湍急水流，越過暗礁，機(jī)動性、適航性能好，而且航向、橫向穩(wěn)定好，平穩(wěn)安全。
綜上所述，本發(fā)明提供的飛魚型水面航行器船體，采用二等邊三角形與矩形組合的船底(1)，使得升力系數(shù)最大，浸濕面積和摩擦阻力為最小，艏部升力面積小，艉部升力面積大；再加涌浪導(dǎo)流設(shè)施的設(shè)置，使其縱傾小，船首涌高和兩舷外側(cè)涌高降低而大幅度地減小了阻力，增大了航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定，且具有良好的操縱性、機(jī)動性、適航性；并且對波浪的“響應(yīng)”遲純、能平穩(wěn)地穿過波浪，實(shí)現(xiàn)“超臨界”航行(見附圖14-2)。
與現(xiàn)有各類船體相比，飛魚型水面航行器船體在運(yùn)動中能最大限度地?cái)[脫水的阻力，從而大幅度地提高其航速；同時(shí)又能滿足各種噸位的需求，因此遠(yuǎn)優(yōu)于排水型船體。飛魚型水面航行器的船底升力面積及其布局能克服水翼艇的水翼升力面及其布局和結(jié)構(gòu)造成的各項(xiàng)缺點(diǎn)，能克服氣墊船靠動力氣墊負(fù)荷總重所帶來的各種弱點(diǎn)，并且船底二等邊三角形和矩形組合布局和涌浪導(dǎo)流設(shè)施的設(shè)置能克服一般滑行艇船體布局所帶來的缺點(diǎn)，而且能克服海刀艇單純的等腰三角形平底帶來的航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定、操縱性較差的弱點(diǎn)。因此，飛魚型水面航行器船體優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的各類船體。它具有的有益效果是使飛魚型水面航行器與各類船相比，在相同的能耗下，不但能有更高的航速，而且航向穩(wěn)定，橫向穩(wěn)定；并且操縱性、機(jī)動性、適航性、抗風(fēng)浪等性能皆優(yōu)于常規(guī)的船艇。
實(shí)施例1.根據(jù)本發(fā)明的各類特征而設(shè)計(jì)的旅游艇之一1)二等邊三角形和矩形組合成的平面船底(1)；2)在船底(1)中軸線位置從艏部到艉部設(shè)置一條涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)；3)在兩船舷(2)上各設(shè)置壓浪阻濺流設(shè)施(5)；艇體總長9米，水線長8米，艇寬3米，高2.2米(包括甲板(3)以上的部分)，排水狀態(tài)下吃水為0.5米，載重3.5噸，滑行狀態(tài)下吃水≤0.2米，乘員為14人，總重8.6噸。參見附圖1，2，3，4。
實(shí)施例2.根據(jù)本發(fā)明各類特征而設(shè)計(jì)的旅游艇之二1)二等邊三角形和矩形組合而成的平面船底(1)；2)對稱于船底中軸線，設(shè)置兩個涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)；3)在兩船舷(2)上各設(shè)置一壓浪阻濺流設(shè)施(5)；艇體總長5.5米，寬2.2米，高1.8米(包括甲板以上的部分)，水線長4.8米，乘員8人，排水狀態(tài)下吃水0.2米，滑行狀態(tài)下吃水≤0.1米，總重1.5噸。參見附圖6—1，6—2，6—3，6—4。
效果上述兩種旅游艇比現(xiàn)有的各類滑行艇在相同能耗下航速可提高約15％，航向穩(wěn)定、橫向穩(wěn)定、操縱性、機(jī)動性、適航性以及抗風(fēng)浪性能均優(yōu)于各類滑行艇。由于吃水淺，使它不但能在一般的海面、內(nèi)河航行，而且能在有湍急水流、暗礁的內(nèi)河，沿海航行。能耗低，速度變化可控范圍大，航行時(shí)平穩(wěn)、安全。
權(quán)利要求
1.飛魚型水面航行器船體由船底(1)、船舷(2)和甲板(3)組成。其特征在于船底(1)是前部為二等邊三角形后部為矩形組成的平面船底。垂向凹進(jìn)船底(1)的底面和甲板(3)之間的空間中設(shè)置有一條或多條涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)，該設(shè)施從艏部一直貫穿到艉部，其底面縱軸線平行于船底(1)的中軸線，其橫剖面為∩或 型，縱剖面為 型，縱剖面的頂線前低后高帶有傾角。船體甲板(3)以下，船底(1)以上的兩船舷(2)設(shè)置壓浪阻濺流設(shè)施(5)，該壓浪阻濺流設(shè)施(5)為前低后高呈直線帶有一定傾角的擋板，可以鑲嵌于船舷(2)表面上，也可以凹進(jìn)船舷(2)表面和船舷(2)成一體。
2.按權(quán)利要求1所述的飛魚型水面航行器船體，其特征在于所述的船底(1)兩等邊S在OX軸上投影l(fā)、矩形在OX軸方向上的長度t和OZ方向2b的尺寸是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按式(1)、式(2)確定的式(1)為L＝2ρU2a2Psinθ，(L為水動浮力)其中，P=∫-aa-1T1(x)dx+∫a-taT2(x)dx,T1(x)=∫-b(x)b(x)p(x,z)dz,]]>p(x,z)=Ka1-Kδ{Gexp(-Gx-)coshkozkoξcoshG-coshkob+2Σn=15(-I)n-1Cn2[-sinCnx+]]>k0RncosBnz(BncosCnx－k0sinCnx)＋k0GbJncosDnz(DncosEnx－k0sinEnx)]}，Rn＝1/(k02＋Bn2)cosBnb，Jn＝1/(k02＋Dn2)cosEn，Bn＝GCn，ξ=1+ϵ2,]]>Cn＝(2n－1)π/2，Dn＝Cn/b′，En＝Cn/Gb′，b(x)＝bx/l，x＝X/a，z＝Z/a，G=(1-Kδ)/Kδ,]]>K＝g/U2，T2(x)=∫-bbp(x,z)dz,]]>ε＝0.0045，G＝k0/G，b′＝b/a；式(2)為X＝M/L，(X為中軸線中點(diǎn)O至水動浮力的浮心O1之間的距離)其中，M＝2ρU2a3Nsinθ，N=∫-aa-txT1(x)dx+∫a-taxT2(x)dx]]>注上述公式是建立在將坐標(biāo)原點(diǎn)O設(shè)在船底(1)中軸線上，O點(diǎn)為船底(1)總長度2a的中點(diǎn)，OX軸為橫坐標(biāo)軸，OZ軸為縱坐標(biāo)軸，船底(1)兩等邊S在OX軸上投影為l，矩形在OX軸方向上的長度為t，在OZ軸方向上的長度為2b，ρ為水密度，U為航速，θ為運(yùn)動中船底對水平面的攻角，W1為船體自重，W2為載荷重量，M為船底面上的升壓力對中軸線中點(diǎn)O的力矩，θ1為船體靜止時(shí)船底平面對水平面的攻角，一般可取5°，如設(shè)計(jì)上有特殊要求，則根據(jù)艉端點(diǎn)靜吃水的允許深度而定，0.1≤k0≤1(由設(shè)計(jì)定)，g為重力加速度，δ為船體尾端浸水深度的1/2(由設(shè)計(jì)要求定)，當(dāng)航行器進(jìn)入滑行航態(tài)后L＝W1＋W2。
3.按權(quán)利要求1所述的飛魚型水面航行器船體，其特征在于所述的涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)可以是帶有一定錐度的凹圓弧槽，也可以是凹三角形槽，其凹圓弧槽或凹三角形槽位于艏端點(diǎn)處垂向凹進(jìn)船底(1)底平面的深度和船體靜止?fàn)顟B(tài)下吃水線位置相同。涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的頂線前低后高與船底(1)平面呈夾角α，夾角α和涌浪導(dǎo)流設(shè)施(4)的底面寬度2r根據(jù)設(shè)計(jì)要求由式(3)、式(4)確定之式(3)為F0＝4ρU2a2Qsinθsinα，(F0為涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加推力)其中，Q=H1tanhG-k02ξcoshk0b-k0Σn=13[(-1)n-1JnH2sinLn+RnH3G],]]>H1＝4r′＋Ak02，H2=Ab′-4b′r′Cn2,H3=AG2-4r′Cn2,]]>A＝2r′b′2＋4b′r′2＋8r′3/3，r′＝r/α；式(4)為Lo＝4ρU2a2Qsinθ cosα，(Lo為涌浪導(dǎo)流設(shè)施提供的附加升力)。
4.按權(quán)利要求1所述的飛魚型水面航行器船體，其特征在于所述的壓浪阻濺流設(shè)施(5)前低后高設(shè)置在兩船舷(2)上，貫穿船舷(2)首尾和船底(1)平面呈夾角β，一般取β＝3°—8°。壓浪阻濺流設(shè)施(5)位于艏端的最低點(diǎn)和船體靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)吃水線位置相同。
全文摘要
飛魚型水面航行器船體的特征前部為二等邊三角形，后部為矩形組成的平面船底。垂向凹進(jìn)底平面設(shè)置一條或多條涌浪導(dǎo)流設(shè)施，該設(shè)施由艏部貫穿到艉部，平行于船底中軸線，其頂線前低后高帶有傾角。兩舷各設(shè)置壓浪阻濺流設(shè)施，鑲嵌在船舷表面，或凹進(jìn)船舷與之成為一體。此船體用自身運(yùn)動所激起的水動浮力負(fù)荷總重，能滿足各種噸位的需求；能充分?jǐn)[脫水的阻力，提高其航速；并且航向、橫向穩(wěn)定，有良好的操縱性、適航性、抗風(fēng)浪性能。
文檔編號B63B1/04GK1121882SQ9411484
公開日1996年5月8日 申請日期1994年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月13日
發(fā)明者陳振誠 申請人:陳振誠