水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置

摘要

本发明的目的在于提供水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，包括船体，船体下方的左右两端各安装一个片体，两个片体下方的前端安装前水翼，两个片体下方的后端安装后水翼，前水翼的后端部通过第一连接轴分别安装第一-第二外襟翼、第一-第二内襟翼，后水翼的后端部通过第二连接轴分别安装第三-第四外襟翼、第三-第四内襟翼，第一-第四外襟翼、第一-第四内襟翼分别连接各自的伺服电机。本发明结构简单，设计合理，实现了多功能多目标的协同控制，增强了水翼双体船的安全性、适航性、机动性。前后水翼分别与水翼双体船两片体联接，增加了机械结构强度。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水翼双体船。

背景技术

高性能船舶如气垫船、水翼艇以及滑行艇等虽然拥有众多优点，但同时也 存在许多缺点。高速双体船的布置结构比较简单，且有较为宽敞的甲版而积和 较好的横稳性，但高速时流体动力性能差，波浪中有较高的线加速度和较差的 适居性。普通水翼艇存在垂向稳性和纵向稳性问题。随着时代的进步和科学技 术的迅猛发展，上世纪90年代初，吸取了各种高性能船的特有优势混合而成的 复合型高性能船的开发进入高潮。水翼双体船由两个对称的尖舭细长船体和在 两船体间接近龙骨处安装的水翼构成。水翼双体船是一种由水翼船和海刀艇组 成的杂交船种，在设计航速下80～90％的重量由水翼升力支撑，而其余的重量 由两个片体的浮力支撑。作为一种21世纪最有前途的海上运输工具，水翼双体 船具有“高速、平稳”特点。

由于双体结构，水翼双体船具有一个很大的甲板面积和优良的横稳性，增 设的水翼可以在航行时提供动升力，减少水翼双体船吃水，从而可以降低船舶 阻力，所以与双体船相比可获得更高的速度。但由于船体吃水的减少导致自稳 性的恶化，并且使得船体容易受到外界如风、浪、流等的干扰，使得船舶尤其 是在迎浪航行时，纵摇/升沉运动剧烈。水翼双体船的双体结构使得船舶有良好 的横向稳定性，但在高速回转时，会产生严重横倾，过大的横倾角不但会降低 船舶适航性，甚至存在船体倾覆的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现对水翼双体船纵摇、升沉和横摇或横倾的 联合控制的水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明水翼双体船内襟翼/外襟翼联合自动控制装置，包括船体，船体下方 的左右两端各安装一个片体，其特征是：两个片体下方的前端安装前水翼，两 个片体下方的后端安装后水翼，前水翼的后端部通过第一连接轴分别安装第一- 第二外襟翼、第一-第二内襟翼，后水翼的后端部通过第二连接轴分别安装第三 -第四外襟翼、第三-第四内襟翼，第一-第四外襟翼、第一-第四内襟翼分别连 接各自的伺服电机。

本发明还可以包括：

1、前水翼和后水翼与水翼双体船两片体龙骨平面的攻角均为0°～2°之 间。

2、水翼和襟翼均采用弓背型的翼型，流型一致，襟翼和水翼的尾弦比取值 范围为0.20～0.25。

本发明的优势在于：本发明结构简单，设计合理，水翼双体船在直线航行 时，它既能减弱垂向的纵摇和升沉运动，又能降低横摇运动；水翼双体船在机 动回转时，减少因高速回转而产生的横倾运动，且同时减小纵摇/升沉运动，提 升水翼双体船的耐波性能和船舶稳定性；缩短起飞时间；实现多功能多目标的 协同控制，增强了水翼双体船的安全性、适航性、机动性。前后水翼分别与水 翼双体船两片体联接，增加了机械结构强度。

附图说明

图1为本发明的三维视图1；

图2为本发明的三维视图2；

图3为前水翼俯视图；

图4为后水翼俯视图；

图5为前后水翼与襟翼配合的三维图；

图6为前后水翼与襟翼配合的线条图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明包括：前水翼2和后水翼3，内襟翼5、6、9、10， 外襟翼4、7、8、11，水翼与襟翼的连接体12、13。本发明前水翼2和后水翼 3分别与水翼双体船两片体1固定连接，内襟翼5、6、9、10和外襟翼4、7、8、 11与前水翼2和后水翼3分别通过连接机构12、13连接，前水翼2和后水翼3 分别安装在水翼双体船1的前部和后部，其中前水翼2和后水翼3分别与水翼 双体船两片体龙骨平面有一定的角度，安装位置和安装攻角需要根据船型、排 水量、翼航吃水和设计仰角等确定，一般攻角范围为0°～2°之间。

如图4所示，所述的本发明的水翼2、3，内襟翼5、6、9、10，外襟翼4、 7、8、11，连接体12、13，如该图所示本发明为对称结构。

如图5所示，所述的本发明的水翼2、3，内襟翼5、6、9、10，外襟翼4、 7、8、11，连接轴12、13，水翼和襟翼均采用弓背型的翼型，保持流型一致， 襟翼和水翼的尾弦比取值范围为0.20～0.25，水翼的厚度比、展比与弦长需要 根据具体设计需要来决定，连接轴12、13内嵌在水翼2、3中。

以翼航模式下控制水翼双体船直线航行时的纵摇/升沉与横摇运动和机动 回转时的横倾与纵摇/升沉运动为例说明功能的具体实现方式。

直线航行时，可通过控制前水翼2的内襟翼5、6同步，后水翼3的内襟翼 9、10同步，前水翼2的内襟翼5、6和后水翼3的内襟翼9、10差动，通过改 变5、6、9、10的翼角可达到增大或减少船头和船尾的垂向力，从而控制水翼 双体船的纵摇/升沉运动；前水翼2的外襟翼4、7差动，后水翼3的外襟翼8、 11差动，前水翼2外襟翼4和后水翼3外襟翼8同步，前水翼2外襟翼7和后 水翼3外襟翼11同步，通过改变4、7、8、11翼角可达到增大或减少船体左舷 和右舷的垂向力，从而控制水翼双体船的横摇运动。通过4、5、6、7、8、9、 10、11的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉和横摇的协同控制。

水翼双体船机动回转时，通过控制前水翼2的外襟翼4与后水翼3的外襟 翼8同步，前水翼2的外襟翼7与后水翼3的外襟翼11同步，且前水翼2的外 襟翼4和7差动，后水翼3的外襟翼8和11差动，通过改变4、7、8、11翼角 可达到改变水翼双体船左舷与右舷的垂向力，使水翼双体船产生克服横倾运动 的力矩，从而控制水翼双体船在进行高速回传运动时产生的横倾运动。通过控 制前水翼2的内襟翼5和6同步，后水翼3的内襟翼9和10同步，且前水翼2 的内襟翼5、6和后水翼3的内襟翼9、10差动，通过改变5、6、9、10翼角可 达到改变水翼双体船船头和船尾的垂向力，使得水翼双体船产生克服纵摇/升沉 运动的力和力矩，从而控制水翼双体船在进行高速回传运动时产生的纵摇/升沉 运动。通过4、5、6、7、8、9、10、11的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉 和横倾的协同控制。

当水翼双体船处于体航航行状态时，本发明前后水翼内襟翼和外襟翼分别 处于零位置，以保证船舶具有良好的稳定性。

当水翼双体船从体航模式向翼航模式过渡时，可以分别控制前后水翼内襟 翼和外襟翼，通过增大翼角使得动升力增加，减少船舶吃水，降低船舶阻力， 可以很快的增加速度，从而减少过渡时间。

当水翼双体船处于翼航模式，且进行直线航行时，由于船体吃水的减少导 致自稳性的恶化，使得船舶尤其在迎浪航行时，纵摇/升沉运动剧烈。控制前水 翼内襟翼同步，后水翼内襟翼同步，前后水翼内襟翼差动，从而产生克服纵摇/ 升沉的力和力矩；控制前后水翼同侧外襟翼分别同步，前水翼外襟翼差动，后 水翼外襟翼差动，从而降低水翼双体船的横摇运动。通过前后水翼内外襟翼的 联合控制实现水翼双体船的纵摇/升沉和横摇的协同控制。

当水翼双体船处于翼航模式，且进行高速回转时，控制前后水翼同侧外襟 翼分别同步，前水翼外襟翼差动，后水翼外襟翼差动，通过改变船体左舷和右 舷的垂向力，实现横倾运动的控制；前水翼内襟翼同步，后水翼内襟翼同步， 前后水翼内襟翼差动，通过改变船头和船尾的垂向力，实现纵摇/升沉的控制。 从而通过前后水翼内外襟翼的联合控制实现水翼双体船纵摇/升沉和横倾的协 同控制。