高速小水线面双体船船体

摘要

本发明公开了一种高速小水线面双体船船体，包括水上平台、安装在水上平台下方两侧的支柱和固定在两侧支柱之下的水下浮体，所述水下浮体的中部和尾部内分别设置有喷气装置。本发明通过喷气减阻使小水线面双体船船体的粘性阻力降低，且喷气引起SWATH迎浪纵向运动有所改善。本发明通过加装艉板减阻，使小水线面双体船在高速段阻力减小；艏鳍和艉鳍可以减小水下浮体的摩擦阻力；防溅条可以减小支柱的喷溅阻力。本发明可以在提高SWATH航速的同时降低其在静水中的阻力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水面船，具体地指一种高速小水线面双体船船体。

背景技术

小水线面双体船(Small Water plane Area Twin Hull，SWATH)是一种排水型高性能船舶，由水下浮体、水上平台和穿过水面的支柱构成的船，它的排水容积大部分潜于水中，支柱的水线面很小。与常规单体排水船相比，SWATH具有较长的自然运动周期、较小的运动幅度及加速度，波浪中失速少、砰击和上浪以及乘员的晕船概率低，双体结构提高了舰船的生存能力、良好的不沉性及宽敞的甲板面积，在大风浪中具有常规船难以达到的良好耐波性。

与同吨位常规船舶相比，SWATH在具有优良耐波性的同时，由于湿表面的增加，引起静水中高航速时阻力增加；而且由于水下浮体有限的空间，小吨位难以直接布置大功率的主机，造成SWATH航速较低。因此，在提高SWATH航速的同时，能降低其在静水中的阻力是当今国际造船界的热点问题。

研究表明，导致SWATH静水中高速航行阻力较大的主要原因有两个：一方面是由于高速时支柱产生了严重的喷溅，导致阻力大幅增加，通过对有限的试验数据的分析，高速喷溅阻力在总阻力的比例可达20％以上；另一方面是由于水下浮体浸湿面积较大所引起的较大的摩擦阻力。因此，减小SWATH的运动阻力，较为有效的手段是减小SWATH支柱的喷溅阻力和水下浮体的摩擦阻力。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种高速小水线面双体船船体。

为实现上述目的，本发明所设计的高速小水线面双体船船体，包括水上平台、安装在水上平台下方两侧的支柱和固定在两侧支柱之下的水下浮体，所述水下浮体的中部和尾部内分别设置有喷气装置。

进一步地，所述喷气装置包括侧封板、设置在侧封板顶部的上盖板和设置在侧封板底部的喷气底板，所述喷气装置的中部内还设置与喷气底板平行的滤板，所述上盖板上设置有至少一个与喷气装置内部相通的进气嘴，所述滤板上设置有多个滤孔，喷气底板上设置有多个喷孔。

优选地，所述滤板上与进气嘴相对应处设置有几圈圆弧排列滤孔，所述滤板上其它位置等间距设置有几排纵向滤孔。所述喷气底板上下等间距交错设置有至少三排喷孔，且所述同一排喷孔等间距设置。所述水下浮体中部的喷气装置的进气嘴的总截面积比水下浮体尾部的喷气装置的进气嘴的总截面积大。

上述方案中，所述支柱的后缘上安装有艉板，且所述艉板位于水下浮体的上方。在高速时，加装艉板能够使阻力性能得到改善，有利于减少阻力。

加装艉板时要尽量设计合适的艉板参数，使得高速阻力减小的同时使低速阻力增额最小。优选地，所述艉板的横截面为圆弧形且边缘导圆角，所述艉板的长度为700～900mm，艉板的安装角度α＝0～5°。最佳地，所述艉板的长度为700mm，艉板的安装角度α＝0°。

上述方案中，所述水下浮体外的内侧设置有艏鳍和艉鳍，所述支柱上部的侧面设置有防溅条。这样，可以减小水下浮体的摩擦阻力和高速小水线面双体船船体的支柱的喷溅阻力。

进行高速SWATH喷气减阻和耐波性试验，结果表明：气层减阻技术在小水线面双体船有较好的应用前景，尤其在高速段减阻效果较好；不喷气时，平底SWATH的运动性能在短波中和母型的运动性能相当，在长波中运动响应幅度有所减缓；平底SWATH喷气后运动性能进一步改善。

本发明的有益效果在于：通过喷气减阻使小水线面双体船船体的粘性阻力降低，航速较高时，气流量增加，减阻率增大，船底双级联合喷气，总阻力减阻率可达2.33％，且喷气引起SWATH迎浪纵向运动有所改善。本发明通过加装艉板减阻，使小水线面双体船在高速段阻力减小；艏鳍和艉鳍可以减小水下浮体的摩擦阻力；防溅条可以减小支柱的喷溅阻力。本发明可以在提高SWATH航速的同时降低其在静水中的阻力。

附图说明

图1为高速小水线面双体船船体的结构示意图。

图2为图1中水下浮体的剖面结构示意图。

图3为图1中艉板安装的结构示意图。

图4为图2中喷气装置的侧视结构示意图。

图5为水下浮体尾部的喷气装置的俯视结构示意图。

图6为图4中喷气底板的结构示意图。

图7为水下浮体尾部的喷气装置的滤板的结构示意图。

图8为水下浮体中部的喷气装置的上盖板的结构示意图。

图9为水下浮体中部的喷气装置的滤板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1、2、3中所示的高速小水线面双体船船体，包括水上平台1、安装在水上平台1下方两侧的支柱2和固定在两侧支柱2之下的水下浮体3，水下浮体3的中部和尾部内分别设置有喷气装置5。支柱2的后缘上安装有艉板4，且艉板4位于水下浮体3的上方。艉板4的长度为700mm，艉板4的安装高度H＝280mm，艉板4的安装角度为α＝3°。艉板4的横截面为圆弧形且边缘导圆角。水下浮体3外的内侧设置有艏鳍6和艉鳍7。支柱2上部的侧面设置有防溅条8。

图4～9中所示的喷气装置5包括四块长方形的侧封板5.3、设置在侧封板5.3顶部的上盖板5.1和设置在侧封板5.3底部的喷气底板5.2，喷气装置5的中部内还设置与喷气底板5.2平行的滤板5.5，上盖板5.1上设置有至少一个与喷气装置5内部相通的进气嘴5.4，滤板5.5上设置有多个滤孔5.5.1，喷气底板5.2上设置有多个喷孔5.2.1。

如图6所示，喷气底板5.2上下等间距交错设置有三排喷孔5.2.1。中间一排喷孔5.2.1设置在喷气底板5.2的水平中心线上，在中间一排喷孔5.2.1的上下方各设置有一排等间距的喷孔5.2.1。上下相邻两排喷孔5.2.1的间距为8mm，同一排相邻两个喷孔5.2.1的间距为10mm。中间一排位于垂直中心线左侧的一个喷孔5.2.1.2与垂直中心线的距离为6.7mm。上排位于垂直中心线左侧的一个喷孔5.2.1.1与垂直中心线的距离为3.3mm。下排位于垂直中心线左侧的一个喷孔5.2.1.3与垂直中心线的距离为10mm。

图4～7中所示的水下浮体3尾部的喷气装置5，在上盖板5.1上设置有一个与喷气装置5内部相通的进气嘴5.4。进气嘴5.4的内径为10mm，滤板5.5上的滤孔5.5.1直径2mm。滤板5.5上与进气嘴5.4相对应处设置有几圈圆弧排列滤孔5.5.1.1：以与进气嘴5.4的圆心所对的滤板5.5为圆心，在半径5mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1，在半径11.6mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1，在半径19.8mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1。滤板5.5上其它位置等间距设置有几排纵向滤孔5.5.1.2：与滤板5.5垂直中心线相距30mm的两侧间隔7.5mm垂直设置有一排滤孔5.5.1.2，与垂直中心线相距40mm的两侧间隔3.8mm垂直设置有一排滤孔5.5.1.2，与垂直中心线相距50mm的两侧间隔7.5mm垂直设置有一排滤孔5.5.1.2，沿与垂直中心线相距60mm的两侧间隔3.8mm垂直设置有一排滤孔5.5.1.2。

图4、8、9中所示的水下浮体3中部的喷气装置5，在上盖板5.1上设置有两个与喷气装置5内部相通的进气嘴5.4。每个进气嘴5.4的内径为10mm，滤板5.5的滤孔5.5.1直径为2mm。滤板5.5上与进气嘴5.4相对应处设置有几圈圆弧排列滤孔5.5.1.1：以与进气嘴5.4的圆心所对的滤板5.5为圆心，在半径5mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1，在半径11.6mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1，在半径19.8mm处等间距设置有几个滤孔5.5.1.1。滤板5.5上其它位置等间距设置有几排纵向滤孔5.5.1.2：同纵排的纵向滤孔5.5.1.2的间距为7.5mm或3.7mm。

在喷气时，水下浮体3中部的喷气量比水下浮体3尾部的喷气量大，可保持小水面双体船向艏抬起，已减少底部水阻力，提高快速性。小水线面双体船在高速段航行时，加装艉板使船体的阻力减小；艏鳍和艉鳍可以减小水下浮体的摩擦阻力；防溅条可以减小支柱的喷溅阻力。因此，本发明可以在提高SWATH航速的同时降低其在静水中的阻力。