三體船的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三體船，包括主船體、位于主船體左側(cè)的第一片體、位于主船體右側(cè)的第二片體和甲板，甲板位于主船體、第一片體和第二片體的上方，還包括：前水翼，前水翼支柱，第一后水翼，第二后水翼，第一襟翼，第二襟翼和斷階結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一種三體船，具有一定的減縱搖效果，可以輔助減小橫搖，高速時減小航行阻力。
【專利說明】
三體船
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高性能船舶設(shè)計和船舶運動姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種三體船。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各個國家對海洋戰(zhàn)略計劃的要求，高性能船舶的發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注。三體船具有優(yōu)良的特性，其具有較大的內(nèi)部空間和甲板面積，可以為操作人員提供更大的空間進行內(nèi)部設(shè)施的強化，裝載先進的電子設(shè)備等。由于其對稱結(jié)構(gòu)，具有更好的橫穩(wěn)性，并且具有良好的適航性能，既能增加船舶的面積又不影響船舶的快速性。所以三體船的研究和發(fā)展也備受人們關(guān)注。
[0003]三體船由三個船體組成，其中包括一個主船體和兩個片體，三個船體共享一個甲板及上層結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，有設(shè)計研究非對稱三體船，有對三體船的動力裝置進行改造的，也有對三體船的水翼流線型進行設(shè)計的，但目前還沒有對三體船的船體下部結(jié)構(gòu)進行一定的優(yōu)化從而達到一定的控制效果的。三體船的下部結(jié)構(gòu)對船的航速以及對船體的控制都具有至關(guān)重要的作用，對三體船的下部結(jié)構(gòu)進行改進是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種三體船，包括主船體、位于主船體左側(cè)的第一片體、位于主船體右側(cè)的第二片體和甲板，甲板位于主船體、第一片體和第二片體的上方，還包括:前水翼，位于主船體下方前側(cè)、并通過前水翼支柱與主船體固定連接，前水翼的延展面與主船體呈第一預(yù)設(shè)攻角；第一后水翼，位于第一片體下方、并與主船體固定連接，第一后水翼的延展面與主船體呈第二預(yù)設(shè)攻角;第二后水翼，位于第二片體下方、并與主船體固定連接，第二后水翼的延展面與主船體呈第三預(yù)設(shè)攻角；第一襟翼，內(nèi)嵌于第一后水翼，且與第一后水翼在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接;第二襟翼，內(nèi)嵌于第二后水翼，且與第二后水翼在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接；斷階結(jié)構(gòu)，位于主船體下方后側(cè)，且沿船體方向自前向后呈階梯狀上升。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一種三體船具有如下優(yōu)勢:
[0007](I)具有一定的減縱搖效果。當(dāng)船體由于海浪等因素出現(xiàn)較大縱搖角時，通過兩個位于船體后部的襟翼可以適當(dāng)減小縱搖。
[0008](2)可以輔助減小橫搖。通過兩個襟翼可以輔助減小一定的橫搖運動。
[0009](3)高速時減小航行阻力。由于尾部設(shè)計為斷階結(jié)構(gòu)，當(dāng)三體船高速航行時，可以減小一定的阻力，提尚速度。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種三體船，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]進一步地，第一后水翼通過第一后水翼支柱與主船體固定連接，第二后水翼通過第二后水翼支柱與主船體固定連接。
[0012]進一步地，第一襟翼通過第一連接軸與第一后水翼連接，第一連接軸與船體方向垂直;第二襟翼通過第二連接軸與第二后水翼連接，第二連接軸與船體方向垂直。
[0013]進一步地，第一襟翼和第二襟翼分別通過傳動機構(gòu)與電機相連。
[0014]進一步地，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的外表面為弧形面。
[0015]進一步地，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的翼展與翼弦的長度比為0.2?
0.25ο
[0016]進一步地，第一片體和第二片體對稱分布于主船體兩側(cè)。
[0017]進一步地，第一襟翼位于第一后水翼的中間位置，第二襟翼位于第二后水翼的中間位置。
[0018]進一步地，前水翼、第一后水翼、第二后水翼、第一襟翼和第二襟翼采用NACA系列翼型，且前水翼、第一后水翼、第二后水翼、第一襟翼和第二襟翼保持翼型一致。
[0019]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例的三體船的示意圖；
[0021]圖2為圖1所示三體船的仰視圖；
[0022]圖3為圖1所示三體船的主視圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例的前水翼的右視圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實施例的第一襟翼與第一后水翼的右視圖；
[0025]圖6為船體坐標(biāo)系示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]如圖1、圖2和圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的一種三體船，包括主船體100、第一片體200、第二片體300和甲板400。
[0028]第一片體200與第二片體300對稱分布于主船體100的兩側(cè)，第一片體200位于主船體100左側(cè)，第二片體300位于主船體100右側(cè)，通過甲板400固定在一起。甲板400位于主船體100、第一片體200和第二片體300的上方。
[0029]主船體100下方前側(cè)設(shè)置有前水翼110，前水翼110通過前水翼支柱120與主船體100固定連接，前水翼110的延展面與主船體100呈第一預(yù)設(shè)攻角。如圖4所示，前水翼支柱120和前水翼固定連接，互相垂直。主船體100下方后側(cè)設(shè)置有斷階結(jié)構(gòu)150，斷階結(jié)構(gòu)150沿船體方向自前向后呈階梯狀上升。
[0030]第一片體200下方設(shè)置有第一后水翼210，第一后水翼210與主船體100固定連接，且第一后水翼210的延展面與主船體100呈第二預(yù)設(shè)攻角。如圖5所示，第一后水翼210上內(nèi)嵌有第一襟翼220，第一襟翼220通過第一連接軸230與第一后水翼210在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接，且第一連接軸230與船體方向垂直(如圖1和2所示，船體方向即為如圖所示的前后方向)。
[0031]第二片體300下方設(shè)置有第二后水翼310，第二后水翼310與主船體100固定連接，且第二后水翼310的延展面與主船體100呈第三預(yù)設(shè)攻角。第二后水翼310上內(nèi)嵌有第二襟翼320，第二襟翼320通過第二連接軸330與第二后水翼310在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接，且第二連接軸330與船體方向垂直(如圖1和2所示，船體方向即為如圖所示的前后方向)。
[0032]作為本實施例的進一步改進，第一后水翼210和第二后水翼310關(guān)于主船體100對稱分布，第一襟翼220和第二襟翼320也關(guān)于主船體100對稱分布。當(dāng)三體船翼航時，通過流體在前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310上下表面的壓力差提供一定的升力，進而提高速度。
[0033]作為本實施例的進一步改進，第一后水翼210和第二后水翼310通過第一后水翼支柱和第二后水翼支柱與主船體100固定連接。第一后水翼支柱與第二后水翼支柱分別位于主船體100、第一片體200和第二片體300的下部且對稱分布，起到支撐水翼的作用。
[0034]作為本實施例的進一步改進，第一襟翼220和第二襟翼320分別安裝于兩個后水翼的中間位置。第一襟翼220和第二襟翼320分別通過傳動機構(gòu)與電機相連。在三體船航行時，通過控制電機來適當(dāng)?shù)母淖兘笠淼墓ソ菑亩鴮崿F(xiàn)對船舶的運行姿態(tài)進行輔助控制。其中，電機可以為直流式電機或交流式電機。
[0035]作為本實施例的進一步改進，主船體100尾部設(shè)置有斷階結(jié)構(gòu)150，可以減小高速航行時的阻力，提高速度，減少能耗。
[0036]作為本實施例的進一步改進，前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310的外表面為弧形面，具體地說，前水翼110、第一后水翼210和第二后水翼310的外表面為流線型設(shè)計，可以保證船體受到較小的阻力。
[0037]作為本實施例的進一步改進，前水翼110、第一后水翼210、第二后水翼310、第一襟翼220和第二襟翼320采用NACA系列翼型，且前水翼110、第一后水翼210、第二后水翼310、第一襟翼220和第二襟翼320保持翼型一致，可以減小船體受到的阻力。
[0038]作為本實施例的進一步改進，前水翼、第一后水翼和第二后水翼的翼展與翼弦的長度比為0.2?0.25，可以保證船體受到較小的阻力。
[0039]如圖6所示，其中，X軸方向為縱蕩運動方向，繞X軸為橫搖運動方向，y軸方向為橫蕩運動方向，繞y軸為縱搖運動，z軸方向為升沉運動，繞z軸為艏搖運動。
[0040]以控制三體船的升沉運動、縱搖運動、橫搖運動和航向/橫傾運動為例說明本發(fā)明的具體實現(xiàn)方式。
[0041]當(dāng)三體船翼航時，其速度較快，尾部的斷階結(jié)構(gòu)會在流體的作用下產(chǎn)生一定的空氣薄膜，將船輕微抬起，從而減少濕水面積，減小阻力。
[0042]當(dāng)三體船體航時，水流在三個水翼的上下表面產(chǎn)生壓力差，從而為三體船提供一定的升力。當(dāng)三體船由體航轉(zhuǎn)換到翼航狀態(tài)時，適當(dāng)?shù)脑龃蠼笠淼墓ソ牵瑥亩峁┐捌痫w所需的升力。
[0043]當(dāng)三體船繞船體坐標(biāo)系X軸產(chǎn)生橫搖運動時，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整第一襟翼220和第二襟翼320的攻角差動變化，從而產(chǎn)生恢復(fù)力矩。若產(chǎn)生向左橫傾，則增大第一襟翼220的攻角，減小第二襟翼320的攻角，產(chǎn)生恢復(fù)力矩;若產(chǎn)生向右橫傾，則減小第一襟翼220的攻角，增大第二襟翼320的攻角，產(chǎn)生恢復(fù)力矩，從而輔助減小一定的橫搖。
[0044]當(dāng)三體船繞船體坐標(biāo)系y軸產(chǎn)生首傾縱搖運動時，可以適當(dāng)?shù)臏p小三體船的第一襟翼220和第二襟翼320的攻角，減小升力，從而輔助減小縱搖運動；若產(chǎn)生尾傾的縱搖運動，則增大第一襟翼220和第二襟翼320的攻角，提供一定升力，減小縱搖。
[0045]當(dāng)三體船翼航時繞z軸向進行轉(zhuǎn)向運動時，可能導(dǎo)致船體產(chǎn)生橫傾，若向左轉(zhuǎn)向產(chǎn)生左橫傾時，可以調(diào)整第一后水翼210的第一襟翼220攻角增大和第二后水翼310的第二襟翼320的攻角減小，從而使三體船產(chǎn)生恢復(fù)力矩，減小了船體的橫傾。
[0046]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種三體船具有如下優(yōu)勢:
[0047](I)具有一定的減縱搖效果。當(dāng)船體由于海浪等因素出現(xiàn)較大縱搖角時，通過兩個位于船體后部的襟翼可以適當(dāng)減小縱搖。
[0048](2)可以輔助減小橫搖。通過兩個襟翼可以輔助減小一定的橫搖運動。
[0049](3)高速時減小航行阻力。由于尾部設(shè)計為斷階結(jié)構(gòu)，當(dāng)三體船高速航行時，可以減小一定的阻力，提尚速度。
[0050]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0051 ]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0052]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0053]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0054]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0055]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1.一種三體船，包括主船體、位于主船體左側(cè)的第一片體、位于主船體右側(cè)的第二片體和甲板，所述甲板位于所述主船體、所述第一片體和所述第二片體的上方，其特征在于，還包括: 前水翼，位于所述主船體下方前側(cè)、并通過前水翼支柱與所述主船體固定連接，所述前水翼的延展面與所述主船體呈第一預(yù)設(shè)攻角； 第一后水翼，位于第一片體下方、并與所述主船體固定連接，所述第一后水翼的延展面與所述主船體呈第二預(yù)設(shè)攻角； 第二后水翼，位于第二片體下方、并與所述主船體固定連接，所述第二后水翼的延展面與所述主船體呈第三預(yù)設(shè)攻角； 第一襟翼，內(nèi)嵌于所述第一后水翼，且與所述第一后水翼在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接； 第二襟翼，內(nèi)嵌于所述第二后水翼，且與所述第二后水翼在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動連接； 斷階結(jié)構(gòu)，位于所述主船體下方后側(cè)，且沿船體方向自前向后呈階梯狀上升。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于，所述第一后水翼通過第一后水翼支柱與所述主船體固定連接，所述第二后水翼通過第二后水翼支柱與所述主船體固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于， 所述第一襟翼通過第一連接軸與所述第一后水翼連接，第一連接軸與船體方向垂直； 所述第二襟翼通過第二連接軸與所述第二后水翼連接，第二連接軸與船體方向垂直。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于，所述第一襟翼和所述第二襟翼分別通過傳動機構(gòu)與電機相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于:所述前水翼、所述第一后水翼和所述第二后水翼的外表面為弧形面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于:所述的前水翼、所述第一后水翼和所述第二后水翼的翼展與翼弦的長度比為0.2?0.25。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于:所述第一片體和所述第二片體對稱分布于主船體兩側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于:所述第一襟翼位于所述第一后水翼的中間位置，所述第二襟翼位于所述第二后水翼的中間位置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三體船，其特征在于:所述前水翼、所述第一后水翼、所述第二后水翼、所述第一襟翼和所述第二襟翼采用NACA系列翼型，且所述前水翼、所述第一后水翼、所述第二后水翼、所述第一襟翼和所述第二襟翼保持翼型一致。
【文檔編號】B63B1/12GK105966545SQ201610343848
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】劉勝, 牛鴻敏, 張?zhí)m勇, 徐樹鵬, 李冰
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)