水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，有兩個全封閉的前支柱和兩個全封閉的后支柱設(shè)置在水面無人艇的主艇體的甲板上，兩個前支柱的頂端之間固定設(shè)置第一層感知平臺，兩個后支柱的頂端之間固定設(shè)置多層第二層感知平臺，多層第二層感知平臺的層與層以連接柱固定連接，第一層感知平臺和多層第二層感知平臺之間以位于主艇體縱向正中間的縱向構(gòu)件固定連接；兩個前支柱的頂端距離甲板的高度小于兩個后支柱的頂端距離甲板的高度；能提供較多的感知平臺，提高主艇體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減小搖蕩特性，使艇體保持良好的穩(wěn)定性，使無人艇具有良好的自浮正性能和航行性能。
【專利說明】水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水面無人艇，用于水面和水下動態(tài)監(jiān)測、水面巡邏和各種作業(yè)，具體是這種水面無人艇的上層建筑結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人艇的艇型采用單體船型的較多，由于其排水量及尺度都小，對于外部的風(fēng)、浪和流等環(huán)境特別敏感，高速航行時難以維持良好的運(yùn)動穩(wěn)定性，特別是搖蕩運(yùn)動性、動穩(wěn)性和抗傾覆性，航行經(jīng)濟(jì)性較差，在高海況條件下能正常工作的概率較低。此類艇型結(jié)構(gòu)，特別是上層建筑結(jié)構(gòu)沒有科學(xué)兼顧動穩(wěn)性、抗傾覆性、感知設(shè)備的感知效率和其他性能等要求，只是在需要的時候，搭建一個簡單的上層建筑，該簡單搭建的上層建筑結(jié)構(gòu)不封閉，一般只有一層感知平臺，既無法保護(hù)好感知設(shè)備，還使得穩(wěn)定性變差，從而使船舶的整體航行性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，既能保護(hù)好感知設(shè)備，水面感知效果好，又能提高水面無人艇的穩(wěn)定性，具備橫向自浮正性能。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):本發(fā)明包括感知平臺和支柱，有兩個全封閉的前支柱和兩個全封閉的后支柱設(shè)置在水面無人艇的主艇體的甲板上，兩個前支柱在左右寬度方向上對稱，兩個后支柱在左右寬度方向上對稱，左側(cè)后支柱在左側(cè)前支柱的正后方，右側(cè)后支柱在右側(cè)前支柱的正后方；兩個前支柱的中心位于船舯偏前的(1/5?1/4)L位置處，兩個后支柱的中心位于船舯偏后的(1/5?1/4)L位置處，L為主艇體的設(shè)計水線長；兩個前支柱的頂端之間固定設(shè)置第一層感知平臺，兩個后支柱的頂端之間固定設(shè)置多層第二層感知平臺，多層第二層感知平臺的層與層以連接柱固定連接，第一層感知平臺和多層第二層感知平臺之間以位于主艇體縱向正中間的縱向構(gòu)件固定連接；兩個前支柱和兩個后支柱距離甲板的高度等于設(shè)計水線長L的3/5?13/8，且兩個前支柱的頂端距離甲板的高度小于兩個后支柱的頂端距離甲板的高度。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有的水面無人艇相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明能提供較多的感知平臺，為多功能無人艇的設(shè)備布置提供了條件，能有效保證設(shè)備的完整性和工作效率，適合大噸位無人艇和雙體無人艇的要求。
[0006]2.本發(fā)明既可較有效地避免感知系統(tǒng)的電磁干擾，又可大幅增加感知設(shè)備的布置面積，為拓寬艇的工作功能提供了良好條件。前低后高的感知平臺能保證感知系統(tǒng)在艇體高速航行時的有效視角。
[0007]3.本發(fā)明四柱支撐式上層建筑與主艇體有機(jī)地結(jié)合在一起，提高了主艇體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在無人艇航行的過程中，前后對稱的四支柱能大幅度減小搖蕩特性，使得艇體保持良好的穩(wěn)定性，同時使無人艇具有良好的自浮正性能，為改善水面感知效果提供了條件，保證了無人艇的航行性能，提高了無人艇的航行穩(wěn)定性。如果主艇體是雙體船型，其整體橫向和抗扭強(qiáng)度都得到更好地加強(qiáng)。
[0008]4.在四柱支撐式上層建筑和主艇體的縫隙之間可以添加輕質(zhì)材料，可保證無人艇的不沉性和抗傾覆性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明安裝在主艇體的甲板上的主視圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3是圖1的右視圖；
圖4是圖1中A-A第一種剖面放大圖；
圖5是圖1中A-A放大的第二種剖面放大圖；
圖6是圖1中A-A第二種劑面放大圖；
圖7是圖1中B-B剖面放大圖；
圖8是本發(fā)明的一種布置形式的主視圖；
圖9是本發(fā)明的另一種布置形式的主視圖。
[0010]圖中:1.主艇體；2.前支柱；3.第一層感知平臺；4.第二層感知平臺；5.后支柱；
6.縱向構(gòu)件；7.連接柱；11.甲板。
【具體實施方式】
[0011]參見圖1、2、3所示，水面無人艇包括主艇體I，主艇體I的設(shè)計水線長為L，設(shè)計水線寬為B。
[0012]在主艇體I的甲板11上有兩個前支柱2和兩個后支柱5,兩個前支柱2和兩個后支柱5的底部都豎直固定在甲板11上。兩個前支柱2和兩個后支柱5均為全封閉支柱結(jié)構(gòu)。相對于主艇體I，兩個前支柱2在左右寬度方向上對稱，兩個后支柱5在左右寬度方向上也對稱，左側(cè)前支柱2的中心與左側(cè)后支柱5的中心共線，右側(cè)前支柱2的中心與右側(cè)后支柱5的中心共線，也就是，左側(cè)后支柱5在左側(cè)前支柱2的正后方，右側(cè)后支柱5在右側(cè)前支柱2的正后方。
[0013]兩個前支柱2的中心位于船舯偏前的(1/5?1/4)L位置處，兩個后支柱5的中心位于船舯偏后的(1/5?1/4) L位置處。兩個前支柱2和兩個后支柱5的前后側(cè)面的最外輪廓線從下至上呈二次拋物線。
[0014]兩個前支柱2的下部的長度LI是設(shè)計水線長L的1/6-2/5，兩個前支柱2形心的左右橫向距離L2是設(shè)計水線寬B的2/3-3/4。兩個后支柱5的下部長度L3是設(shè)計水線長L的1/6-1/5，兩個后支柱5形心的左右橫向距離L2與兩個前支柱2的左右橫向距離L2 —樣。
[0015]兩個前支柱2和兩個后支柱5距離甲板11的高度h等于設(shè)計水線長L的3/5-13/8，對于重心偏高或視距要求高的艇，高度h取上限，對于重心偏低或視距要求一般的艇，高度h取下限。最好使兩個前支柱2的頂端距離甲板11的高度小于兩個后支柱5的頂端距離甲板11的高度。
[0016]在兩個前支柱2的頂端之間固定設(shè)置第一層感知平臺3，在兩個后支柱5的頂端之間固定設(shè)置多層第二層感知平臺4。多層第二層感知平臺4的層與層用連接柱7固定連接。在第一層感知平臺3和多層第二層感知平臺4之間以縱向構(gòu)件6固定連接，縱向構(gòu)件6位于主艇體I的縱向正中間。這樣，使兩個前支柱2和兩個后支柱5頂端的感知平臺形成左右對稱的復(fù)合框架式結(jié)構(gòu)。復(fù)合框架式結(jié)構(gòu)整體上宜采用左右對稱的等腰梯形、矩形或橢圓形，組成框架的構(gòu)件采用橫向與縱向等截面的構(gòu)件。提高感知平臺抵抗艇體在高速運(yùn)動時的空氣阻力和橫向波浪載荷的能力。
[0017]多層第二層感知平臺4用于布置各類天線，第一層感知平臺3用于布置感知設(shè)備或者用于布置感知系統(tǒng)。
[0018]參見圖2，全封閉的兩個前支柱2和兩個后支柱5下端均與舷側(cè)無縫連接連為一體，與舷側(cè)均平齊，均與甲板11平滑地連接為一體，要避免連接部位的應(yīng)力集中，同時對阻力性能和艇體總強(qiáng)度也有利。
[0019]參見圖4、5、6所示，兩個前支柱2和兩個后支柱5的水平剖面為在左右寬度方向的對稱翼型或非對稱流線型，見圖4的對稱翼型，圖5和圖6的非對稱流線型。當(dāng)兩個前支柱2和兩個后支柱5的水平剖面為非對稱流線型時，兩個前支柱2和兩個后支柱5要分別采用相對于主艇體I對稱的非對稱流線型的支柱，例如，左側(cè)的前支柱2采用圖5所示的結(jié)構(gòu)，而右側(cè)的前支柱2則采用圖6所示的結(jié)構(gòu)。同理，兩個后支柱5 —樣采用相對于主艇體I對稱的非對稱流線型的支柱。利于減小阻力，提高艇體航行的縱向穩(wěn)定性。對稱翼型或非對稱流線型的前后長度是b,左右寬度為a,比值a/b為1/9?1/8。兩個前支柱2和兩個后支柱5前后長度的兩端點(diǎn)分別從下到上連接成二次拋物線，并且兩個前支柱2和兩個后支柱5從下至上水平截面面積逐漸縮小。
[0020]參見圖7所示，第一層感知平臺3和第二層感知平臺4均采用左右對稱的等腰梯形結(jié)構(gòu)。
[0021]參見圖8和圖9所示，兩個前支柱2和兩個后支柱5在總體布置時，有前傾與垂直兩種布置形式。圖1所示的是兩個前支柱2和兩個后支柱5上下均垂直于甲板11的布置形式，如圖8所示的是兩個前支柱2上下均垂直于甲板11，而兩個后支柱5上下向前傾的布置形式；如圖9所示的是兩個前支柱2和兩個后支柱5上下均向前傾的布置形式，向前傾的傾角為10°?15°，傾角為后支柱5的中心線與水平方向的夾角。考慮到船艇隨著航速的提高從排水航行狀態(tài)過渡到半滑行或航行狀態(tài)，船艇的抬艏角度逐漸加大，為了保證感知平臺的有效視角，對于處于排水航行狀態(tài)無人艇采用如圖1所示的布置形式。對于處于半滑行航行狀態(tài)的無人艇采用如圖8所示的布置形式，對于處于滑行航行狀態(tài)的無人艇采用如圖9所示的布置形式。
【權(quán)利要求】
1.一種水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，包括感知平臺和支柱，其特征是:有兩個全封閉的前支柱(2)和兩個全封閉的后支柱(5)設(shè)置在水面無人艇的主艇體的甲板上，兩個前支柱(2)在左右寬度方向上對稱，兩個后支柱(5)在左右寬度方向上對稱，左側(cè)后支柱(5)在左側(cè)前支柱(2)的正后方，右側(cè)后支柱(5)在右側(cè)前支柱(2)的正后方；兩個前支柱(2)的中心位于船舯偏前的(1/5?1/4)L位置處，兩個后支柱(5)的中心位于船舯偏后的(1/5?1/4) L位置處，L為主艇體設(shè)計水線長；兩個前支柱(2)的頂端之間固定設(shè)置第一層感知平臺(3)，兩個后支柱(5)的頂端之間固定設(shè)置多層第二層感知平臺(4)，多層第二層感知平臺(4)的層與層以連接柱(7)固定連接，第一層感知平臺(3)和多層第二層感知平臺(4)之間以位于主艇體縱向正中間的縱向構(gòu)件(6)固定連接；兩個前支柱(2)和兩個后支柱(5)距離甲板的高度等于設(shè)計水線長L的3/5?13/8，且兩個前支柱(2)頂端距離甲板的高度小于兩個后支柱(5)頂端距離甲板的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，其特征是:兩個前支柱(2)下部長度LI是設(shè)計水線長L的1/6-2/5，兩個后支柱(5)下部長度L3是設(shè)計水線長L的1/6-1/5，兩個前支柱(2)和兩個后支柱(5)的形心的左右橫向距離L2是設(shè)計水線寬B的2/3?13/4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，其特征是:兩個前支柱(2)和兩個后支柱(5)的前后側(cè)面的最外輪廓線從下至上呈二次拋物線，且從下至上水平截面面積逐漸縮小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，其特征是:兩個前支柱(2)和兩個后支柱(5)的水平剖面為在左右寬度方向的對稱翼型或非對稱流線型，對稱翼型或非對稱流線型的左右寬度與前后長度之比為1/9?1/8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述水面無人艇的左右對稱四柱支撐式上層建筑，其特征是:兩個前支柱(2)和兩個后支柱(5)下端均與舷側(cè)無縫連接為一體，與甲板平滑連接為一體。
【文檔編號】B63B15/00GK103612713SQ201310652881
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】楊松林 申請人:江蘇科技大學(xué)