專利名稱:水推進(jìn)水面效應(yīng)帶翼節(jié)能高速飛船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是一種水推進(jìn)器推進(jìn)利用水面效應(yīng)掠水飛行的節(jié)能高速帶翼飛行船。
現(xiàn)有的滑行艇,水翼艇,側(cè)壁氣墊船等高速船均采用水推進(jìn)器(包括水螺旋漿和噴水推進(jìn)器)推進(jìn),推進(jìn)效率較高,經(jīng)濟(jì)性較好,但船體都不能離水,水阻力較大,航速一般在30~50節(jié)。有一種表面效應(yīng)飛行器(中國專利申請(qǐng)公開91112667.8)可以從水面起飛,利用水面效應(yīng)離開水面一定高度掠水飛行,飛行中只有空氣阻力而無水阻力,故航速較快可達(dá)80~150節(jié)。但其用航空發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣螺旋漿推進(jìn),技術(shù)要求復(fù)雜,制造使用成本較高,一時(shí)難以普及。
能否設(shè)計(jì)一種制造成本和使用費(fèi)用象常規(guī)高速艇一樣經(jīng)濟(jì),而航速又接近低速飛機(jī)(50~100節(jié))的新型飛船呢?這正是本發(fā)明的目的。
本發(fā)明由小風(fēng)阻上層建筑的高速滑行艇船體(1)(見附
圖1),帶有翼梢小翼(4)、(9)及襟翼(5)、(15)的小展弦比前翼(3),后翼(7),和帶方向舵(16)的雙垂尾(10)及帶升降舵(13)的大平尾(12)組成,其中后翼(7)下帶有浮筒(8),采用水推進(jìn)器(14)推進(jìn),其航行原理如下。
本飛船停于水面時(shí),和普通船一樣靠水浮力支撐;開始滑行后隨著功率加大,航速增加,船體受水動(dòng)升力作用吃水減少,水動(dòng)阻力也減小,但氣動(dòng)阻力增大,翼升力也增大。當(dāng)滑水航速增大到各翼升力總和等于船重時(shí),一拉升降舵即可使船體離水飛行。如船體繼續(xù)升高,水推進(jìn)器沉深會(huì)減小直至出水,則其推力劇減,船體航速降低,翼升力減小,船體飛高下降,水推進(jìn)器又加大沉深恢復(fù)推力,這樣就客觀限定了船體飛高,這一飛高此處稱為理想飛高H,船舶水推進(jìn)器不影響推力的沉深為理想沉深h。
本人通過實(shí)驗(yàn)測定船體理想飛高H為翼展的1/20~1/25時(shí),機(jī)翼升阻比增大,水面效應(yīng)顯著,在此飛高飛行并同時(shí)保持水推進(jìn)器的理想沉深h可獲最佳經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。低于理想飛高H飛行,水面易沖擊船體,水阻力大,耐波性、平穩(wěn)性差;超過理想飛高H飛行,水推進(jìn)器易出水,產(chǎn)生海豚現(xiàn)象(水面跳躍)和燒毀主機(jī)。故水推進(jìn)器(14)的安裝位置要保證在船體離水高度為理想飛高H時(shí)水推進(jìn)器沉深為理想沉深h。
為使飛船穩(wěn)定地在水面效應(yīng)區(qū)掠水飛行,氣動(dòng)布局上要使各翼翼面積總和滿足設(shè)計(jì)航速下不放襟翼在理想飛高H時(shí),各翼升力總和等于額定船重。由于表面效應(yīng)區(qū)的升阻比為高空的三倍以上,故本飛船翼展為同重量飛機(jī)的三分之一以下便可達(dá)同樣航速。由于船體航行時(shí)重心靠后,雙垂尾(10)上的大平尾(12)產(chǎn)生的巨大升為,有利于重量平衡,同時(shí)可進(jìn)一步減小前后翼翼展,便于飛船在窄小水域航行和入港。前后翼的鴨式布局可獲良好飛行穩(wěn)性,避免船頭扎入水中。
為使飛船在理想飛高H時(shí)保持穩(wěn)定的水推進(jìn)器理想沉深h,需裝設(shè)用汽車油量表改裝的飛高指示儀,其結(jié)構(gòu)與油量表完全一樣,只是指示表盤(17)要標(biāo)定飛高范圍,傳感器(21)和浮子(22)裝在船尾封板中央下緣處(見附圖2)。當(dāng)飛船在水面滑行時(shí),浮子(22)處于水平狀態(tài)通過傳感器(21)讓指針(23)在表盤(17)上指示出滑水航態(tài)范圍(18),此時(shí)水推進(jìn)器沉深大于理想沉深h,推進(jìn)效率更佳。當(dāng)飛船加速離水進(jìn)入理想飛高H后,浮子(22)處于水平與垂直的中間狀態(tài),指針(23)指示在理想航態(tài)范圍(19),此時(shí)水推進(jìn)器為理想沉深h。當(dāng)船體超出理想飛高H,浮子(22)漸漸垂落,指針(23)指示到危險(xiǎn)航態(tài)范圍(20),水推進(jìn)器沉深小于理想沉深h直至出水,易發(fā)生海豚現(xiàn)象和飛車燒毀主機(jī)。
航態(tài)的控制可操縱前后翼上的襟翼和升降舵來實(shí)現(xiàn)。飛船低速時(shí)可放下襟翼,增大機(jī)翼升阻比;船體脫水飛行后,可在加速同時(shí)漸收襟翼,減小升阻比,有利高速航行。隨著主機(jī)功率和航速的變化,對(duì)照飛高指示儀指針(23)指示的航態(tài)讀數(shù),調(diào)節(jié)襟翼的收放角度,可獲穩(wěn)定的飛高。需迅速改變航態(tài)可操縱升降舵實(shí)現(xiàn)。
為防止操縱失誤致使水推進(jìn)器飛離水面造成主機(jī)飛車燒壞,在主機(jī)油門前的進(jìn)油管處裝一電磁閥,該閥由飛高指示儀指針(23)通過傳感器控制。當(dāng)指針(23)在滑水和理想航態(tài)范圍(18)、(19)時(shí),傳感器控制電磁閥全開;當(dāng)指針(23)進(jìn)入危險(xiǎn)航態(tài)范圍(20)時(shí),電磁閥逐漸關(guān)小,直至水推進(jìn)器離水時(shí)電磁閥全關(guān)。這樣可在一進(jìn)入危險(xiǎn)航態(tài)即自動(dòng)減小供油量控制主機(jī)功率,使飛船回到理想航態(tài);并可在水推進(jìn)器離水的瞬時(shí)關(guān)閉油路,以保護(hù)主機(jī)。同時(shí)飛船也可在高速時(shí)利用動(dòng)能化為勢(shì)能躍升一定高度避障而不擔(dān)心主機(jī)燒毀。
平尾(12)兩旁裝有航行燈(11),便于夜航。前后翼和船體前端外圍裝有與其形狀相似的不銹鋼管防撞欄(2)和(6),以保護(hù)機(jī)翼和船體。
航向操縱器控制方向舵與水舵聯(lián)動(dòng),可提高轉(zhuǎn)向效率。后翼(7)下的浮筒(8)增加了浮力和穩(wěn)性,飛船可在高速時(shí)做普通快船不能做的急轉(zhuǎn)彎。前后翼上的翼梢小翼(4)和(9)能顯著減小機(jī)翼阻力。如制成夾層船體,加上浮筒(8)的浮力,可容易地使船體在進(jìn)水后仍有剩余浮力而不沉。
本飛船與同排水量的普通滑行艇裝用同一水螺旋漿推進(jìn)器進(jìn)行試驗(yàn)比較,本飛船在同功率下可提高航速1/3以上,且因飛行時(shí)只有水推進(jìn)器在水中,耐波性和淺水通過性顯著提高,是具有高速艇成本,輕型飛機(jī)速度的新型快船。朝大型化發(fā)展后,更能體現(xiàn)耐波、節(jié)能、高速的特點(diǎn),軍用民用前景廣闊。
權(quán)利要求
1.一種由船體、機(jī)翼、水推進(jìn)器組成的水推進(jìn)水面效應(yīng)帶翼節(jié)能高速飛船,其特征在于(A)具有滑行艇型船體,鴨式布局的小展弦比前翼(3)、后翼(7)和雙垂尾(10)支撐大平尾(12)的整體布局;(B)各翼面積總和滿足最大航速下不放襟翼(5)和(15)在理想飛高H時(shí)的各翼升力總和等于額定船重;(C)由水推進(jìn)器推進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的水推進(jìn)水面效應(yīng)帶翼節(jié)能高速飛船,其特征在于(A)駕駛臺(tái)裝有襟翼(5)、(15)操縱手柄和升降舵(13)操縱手柄,航向操縱手柄控制空氣舵(16)和水舵同時(shí)聯(lián)動(dòng);(B)飛高指示儀表盤(17)上標(biāo)有滑水航態(tài)范圍(18),理想航態(tài)范圍(19)和危險(xiǎn)航態(tài)范圍(20),其浮子(22)和傳感器(21)裝在船尾封板中央下緣,(C)主機(jī)油門外進(jìn)油管裝有由飛高指示儀指針(23)通過傳感器控制的電磁調(diào),且其滿足指針(23)在滑水和理想航態(tài)范圍(18)和(19)時(shí)電磁閥開通,指針(23)進(jìn)入危險(xiǎn)航態(tài)范圍(20)后電磁閥逐漸自動(dòng)關(guān)小,直至水推進(jìn)器離水時(shí)電磁閥關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水推進(jìn)水面效應(yīng)帶翼節(jié)能高速飛船,其特征在于水推進(jìn)器安裝位置滿足船體在1/20~1/25船寬的理想飛高H時(shí),水推進(jìn)器在水中有理想沉深h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水推進(jìn)水面效應(yīng)帶翼節(jié)能高速飛船,其特征在于(A)前翼(3)后翼(7)均帶有襟翼(5)、(15)和翼梢小翼(4)、(9),且后翼(7)下帶有浮筒(8);(B)前翼(3)后翼(7)和船頭外側(cè)裝有不銹鋼管防撞欄(2)和(6)。
全文摘要
本發(fā)明具有滑行艇型船體,鴨式布局小展弦比前后翼和雙垂尾大平尾布局,后翼下有穩(wěn)性浮筒,由水推進(jìn)器推進(jìn),利用水面效應(yīng)掠水節(jié)能高速飛行。方向舵與水舵聯(lián)動(dòng),并裝有襟翼,和升降舵同時(shí)操縱飛行;用飛高指示儀顯示理想穩(wěn)定飛高和水推進(jìn)器的理想沉深;有油路電磁閥根據(jù)飛姿自動(dòng)調(diào)節(jié)主機(jī)供油量,并在水推進(jìn)器離水時(shí)關(guān)閉油路保護(hù)主機(jī)。是耐波,淺水通過性極好的高效節(jié)能新型飛行船。
文檔編號(hào)B63B1/24GK1098060SQ9310939
公開日1995年2月1日 申請(qǐng)日期1993年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月26日
發(fā)明者楊亞黎 申請(qǐng)人:楊亞黎