基于空气减摇平衡翼的气垫船

摘要

本发明提供的是一种基于空气减摇平衡翼的气垫船。它包括船体，在船体的后部安装有发动机，发动机的轴上安装有螺旋桨，螺旋桨罩在涵道内，船体的尾部设置有空气方向舵，船体的下部设置有围裙，它还包括设置有船体尾部的平衡翼，平衡翼上设置有翼尖端板。本发明整个船体具有较高的稳定性、耐波性及可操纵性；减少了对围裙的磨损，同时也降低了对围裙结构复杂性的要求；机械结构简单，容易实现等优点。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种气垫船，特别是涉及一种具有较高的稳定性、耐波性及可操纵性的气垫船。

(二)背景技术

气垫船又叫“腾空船”，是一种高性能船舶，其结构与其它船舶有很大的不同。它由下面的气垫压力支撑船体重量，通过气垫层使船体与水面或地面隔离。它采用空气螺旋桨推进，具有水陆两栖能力，可在草地、沼泽、河面、浅滩航行.气垫船诞生于上世纪五十年代，经过各国的不懈努力，现在气垫船在军事和民用方面都有很广泛的应用。

目前，气垫船的稳定性、耐波性及可操纵性是各国研究的主要方向。《高性能船舶水动力原理与设计》(赵连恩、韩端锋编著，哈尔滨工程大学出版社出版)一书中提到：气垫船主要靠气垫分割、倾斜后围裙变形及倾斜后两侧气垫压力等方法来提供稳定性。气垫船的转向主要靠空气方向舵。这种结构的气垫船存在以下几点缺点：一是要有足够的垫升功率；二是围裙结构较复杂，并且围裙磨损比较严重；三是由于空气舵效率远不如水舵效率高，加上船体速度高，惯性大，所以其回转半径较大且很难保持航向。

专利申请号为00109309.6，名称为“气垫船”的专利文件中记载了一种借助于鼓风机而来的压缩空气支持船重的气垫船。船体两侧分别设有可绕轴转动的若干硬质侧翼，侧翼调节机构是由一圆弧形轨道和设置在圆弧形轨道内滚动的滚动体构成，船首和船尾分别设置有升力控制首翼和升力控制尾翼，取消了传统气垫船的柔性围裙，有效解决了长期困扰人们的气垫底部磨损问题，还可升华为气垫船与地面效应飞机的混合型。该技术方案虽然可以减轻围裙的磨损，且船体具有较高的稳定性，但存在以下几点缺点：一是翼的机械结构复杂；二是其翼只能为船体提供稳定性，不能提高船体的可操纵性。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较好的稳定性、耐波性及可操纵性的基于空气减摇平衡翼的气垫船。

本发明的目的是这样实现的：它包括船体，在船体的后部安装有发动机，发动机的轴上安装有螺旋桨，螺旋桨罩在涵道内，船体的尾部设置有空气方向舵，船体的下部设置有围裙，它还包括设置有船体尾部的平衡翼，平衡翼上设置有翼尖端板。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的涵道的排风道有两个，一个向下进入围裙再经过喷气孔向船底喷出，另一向后排向空气方向舵。

2、所述的平衡翼通过桅杆与船体连接，平衡翼分为左翼、右翼两部分，左翼与右翼通过一个主轴连接，用两个伺服机分别控制左翼与右翼绕主轴转动。

3、发动机与船底平面有一个约10-15度的迎角。

与传统的气垫船相比较，本发明在船体结构上增加了一组可改变迎角的平衡翼。该平衡翼分为左右两部分。左翼与右翼通过一个主轴连接，左翼与右翼是相对独立的，可分别向上和向下转动，即左翼与右翼既可连动，也可差动。

气垫船航行时，平衡翼产生升力，通过平衡翼产生的升力来提高船体的稳定性、耐波性及可操纵性。其具体工作原理如下：

船体发生纵倾时，如船体仰头，可使两翼连动，通过改变两翼的迎角，使两翼产生合适的升力来提供抑制船体仰头的力矩，以增强船体的纵向稳定性及耐波性；船体发生横倾时，两翼差动(一个翼为正迎角，另一翼为负迎角或零迎角)，通过两翼的升力差来提供抑制船体横倾的力矩，提高船体的横向稳定性及耐波性，如船体向左倾斜，可使左翼为正迎角，右翼为负迎角，这样，左翼产生的升力大于右翼，两翼的升力差可产生使船体向右倾斜的力矩，从而减轻船体的左倾；船体转向时，两翼差动，通过两翼的升力差提供使船体向内侧倾斜的力矩，进而提供船体转向的向心力(传统的气垫船法提供转向的向心力，因而其转向半径叫大且很难保持航迹)，再结合空气方向躲，使船体转向灵活，减小了回转半径，提高了气垫船的可操纵性。

本发明的优点主要体现在：

1、整个船体具有较高的稳定性、耐波性及可操纵性；

2、减少了对围裙的磨损，同时也降低了对围裙结构复杂性的要求；

3、机械结构简单，容易实现。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是船体的结构示意图；

图3是围裙的结构示意图；

图4是气流走向示意图；

图5是喷气孔示意图。

(五)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，基于空气减摇平衡翼的气垫船的主要包括船体1-1、发动机1-2、螺旋桨1-3、涵道1-4、平衡翼1-5、翼尖端板1-6、空气方向舵1-7、围裙1-8、固定平衡翼的桅杆1-9；

结合图2，船体的组成包括1号肋2-1、2号肋2-2、3号肋2-3、4号肋2-4、5号肋2-5、侧隔板2-6、上盖板2-7、中隔板2-8和底板2-9。

结合图3，围裙的组成包括：首部围裙3-1、指部围裙3-2、主部围裙3-3和喷气孔3-4。

所述的平衡翼主要由数个翼型和梁组成，各翼型之间用梁连接，构成平衡翼的骨架，再在骨架上蒙皮便形成平衡翼。平衡翼通过桅杆与船体连接。该平衡翼分为左右两部分，左翼与右翼通过一个主轴连接，左翼和右翼上分别设置有伺服机，用两个伺服机分别控制左翼与右翼绕主轴转动，即对左翼与右翼的控制是相互独立的，从而使两翼既可连动，也可差动。

本发明的基于空气减摇平衡翼的气垫船采用一台发动机1-2、一个螺旋桨1-3兼作垫升和推进动力装置，发动机1-2、空气螺旋桨1-3、空气方向舵1-7及平衡翼1-5安装在船艉，发动机与船底平面有一个约15度的迎角。船体四周有围裙1-8。

结合如图4和图5，起航时，发动机1-2带动螺旋桨1-3旋转，气流分成了两股，一股通过涵道1-4下部进入围裙1-8形成气道，再经过喷气孔3-4向船底喷出，在船底形成一个高于大气压的气垫，把船体托起。另一股气流从涵道1-4向后排出，推动气垫船前进。