CN103612707B - 直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，其艇体是由直壁轮廓线、滑道轮廓线、艉横剖面线和艉底斜升角、舯横剖面线和舯底斜升角为特征生成的左右对称的两个直壁定湿长圆舭侧体和滑道顶及滑道组成；本发明的有益效果是：其浸湿长度恒定不变；航行时，艇体外侧兴波和飞沫大幅度减小，艇体内侧的兴波和飞沫与空气流一道经滑道流过向艇后高速流出，其部分能量被滑道回收（相当于消波灭沫）与空气气流一道转换为艇体的动升力，其操纵性、适航性及耐波性得到较大提高，较传统滑行艇可提高（1～2）级海况使用；此外，由于其浸湿长度保持不变，有利于人们利用长度傅汝德数从理论上来分析研究其性能。

Description

直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型

技术领域

本发明涉及一种快艇艇型，尤其涉及一种适用于长度傅汝德数大于0.5～1.3且能在较高海况下正常航行的的军用、民用双体快艇，属于船舶船型技术领域。

背景技术

圆舭快艇在过渡状态航行时有较大的兴波阻力和较小的飞沫阻力，这两种阻力的和占总阻力的50%以上，随着航速的增加兴波阻力比重减小而飞沫阻力比重增加，这两种阻力的和占总阻力的比重继续增加，甚至超过总阻力的70%以上，而兴波和飞沫是快艇航行时的固有物理现象，是难以避免的。目前的双体快艇，对于阻力几乎没有改善，只是使艇体处于两点支撑的较稳定航行状态，对于双体快艇来说，虽有近半数的兴波和飞沫从双体间的水道中流过，但由于连接桥底距水面距离较大，所以起不到回收兴波能量和飞沫能量的作用。艇型是决定艇体性能的最重要因素之一，设计发明一种在航行时具有较小的兴波和飞沫阻力的快艇，或者说设计的快艇在航行时可以回收部分兴波和飞沫的能量从而达到减小阻力、提高航速、节约能源就显得十分必要。

传统的双体圆舭快艇在低速排水状态航行时，由于快艇长宽比较小，故相比于双体排水型船有较大的兴波阻力，同时由于传统双体圆舭快艇在起飞时其浸湿长度将明显减小，此时有一个明显的兴波阻力峰，兴波阻力较大；传统的双体圆舭快艇在滑行状态航行时，由于浸水长度大幅度减小，使得快艇的纵向运动稳定性能大大降低，耐波性变差，甚至在稍高的海况下就不能正常航行，从而限制了传统双体圆舭快艇的使用条件范围。与常规排水型船不同的是，快艇作为一种动升型船舶，在航行时，其航态会随着航速的变化而变化，主要是艇体浸湿长度及艇体吃水和艇体纵倾角的变化，这为用长度傅汝德数来分析其性能带来了不便。因此，发明设计艇体浸湿长度不变的双体圆舭快艇艇型，以改善上述传统双体圆舭快艇的各种不足，使得在提高和优化了双体圆舭快艇各项航行性能的同时让按长度傅汝德数（Fr）来分析双体圆舭快艇的性能也变得更为方便。（长度傅汝德数——Fr=V/√gl，式中：V——艇速（m/s）、g——重力加速度（m/s²）、L——船舶水线长（m））

发明内容

本发明的目的在于提供一种直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型,其艇型由左右对称的两个直壁定湿长圆舭侧体、滑道顶和滑道组成。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其艇体是由左右对称的两个直壁定湿长圆舭侧体21、滑道顶22和滑道42组成；所述直壁定湿长圆舭侧体21由艇体外侧直壁211和艇体内侧圆舭曲面212组成；艇体外侧直壁211由上边界线16、直壁轮廓线13组合生成；所述艇体内侧圆舭曲面212由直壁轮廓线13、滑道轮廓线15和滑道轮廓线纵倾角α、艉横剖面线311和艉底斜升角β₁、舯横剖面线321和舯底斜升角β₂组合生成；所述滑道顶22由滑道轮廓线15、艉滑道顶线312、舯滑道顶线322和艏滑道顶线332组合生成；所述滑道42由艇体内侧圆舭曲面212、滑道顶22所围成；所述直壁轮廓线13是由艏下柱线131、艏纵底线132、艉纵底线133顺序相连而成；所述艏下柱线131是以点o为圆心，艇体设计水线12的长度L为半径R作的圆弧K10K11，所述点o是艇体设计水线12的艉端点，点K10在艇体设计水线12的下方，距艇体设计水线12的距离a=L/(9～11)，点K11在艇体设计水线12的上方，距艇体设计水线12的距离b=(0.2～0.5)a；所述艏纵底线132是过点K10指向艇艉的水平直线段K9K10，其长度c=L/(15～25)；所述艉纵底线133是由点K1、K5、K9连接而成的光顺的平面样条曲线,所述点K1在点o的下方，是艉纵底线133的艉端点、其到艇体设计水线12的距离h₂=(0.1～0.5)a，所述点K5是艉纵底线133的舯点、到点K1的水平纵向距离等于0.5L，点K5在艇体设计水线12下方、到艇体设计水线12的距离h₃=(0.5～1)a；点K1、K5、K9、K10、K11距艇体中心线51的横向距离B=L/(8～16)；所述滑道轮廓线15是顺序连接K3、K7、K12而得的光顺的空间样条曲线，所述点K3、K7、K12分别为滑道轮廓线15的艉端点、舯和艏端点，所述滑道轮廓线15的K3K7段为直线。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其中所述艇体外侧直壁(211)是与艇体中心线51平行的垂直平面。

前述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其中所述点K7在艇体设计水线12的下方、其到艇体设计水线12的高度h=(0.1～0.5)a、到艇体中心线51的水平横向距离f₁=L/(4～8)；所述点K3在艇体设计水线12的下方、其到艇体设计水线12的高度h₁=h+0.5Ltanα、到艇体中心线51的水平横向距离f=(0.9～1.1)f₁；所述点K12在艇体设计水线12的上方、其到艇体设计水线(12)的高度d=(1.5～3.5)b、到艇体中心线51的水平横向距离g=(0.7～0.9)B、到点K11的纵向水平距离c₁=(0.5～1.5)b。

前述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其中所述滑道轮廓线纵倾角α是连接点K3、K7的直线与水平面的夹角，α在水平面上为正，其取值范围α=0°～4°。

前述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其中所述艉底斜升角β₁是艉横剖面线在点K1的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，其取值范围：25°≤β₁≤35°。所述舯底斜升角β₂是舯横剖面线在K5的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，取值范围：β₁≤β₂≤50°。

本发明的有益效果是：

1.本发明在过渡状态和滑行状态航行时，艇体外侧兴波和飞沫大幅度减小，大部分兴波和飞沫的水流伴同大量空气从滑道内流过并被加速从滑道艉部高速流出，此时部分兴波和飞沫的能量被滑道回收（相当于消波减沫）与空气气流一道在滑道内转换为对艇体的动升力，减小了兴波和飞沫阻力，提高了航速，航行速度越高减阻效果越好，同时艇体处于三支点滑行状态增加了艇体运动状态的稳定性和适航性。

2.在同设计水线长及同排水量情况下，在排水状态和过渡状态航行时本发明的兴波阻力比传统双体圆舭快艇小；本发明在起飞时浸湿长度恒定不变，因而其起飞兴波和飞沫阻力比传统双体圆舭快艇小；由于本发明在滑行状态航行时其浸湿长度恒定不变，使得水动力压力中心基本保持不变，与传统双体圆舭快艇相比较，本发明具有更好的纵向运动稳定性，使其操纵性、适航性及耐波性性能较传统双体圆舭快艇有较大提高，在较高海况下仍能正常航行，扩大了双体圆舭快艇的使用条件范围。

3.本发明在过渡状态航行时减阻3～5%、起飞时减阻3～7%、低速滑行时减阻3～7%，同时适航性及耐波性可提高（1～2）级海况，此外，由于本发明的浸湿长度始终保持不变，将更有利于人们利用长度傅汝德数从理论上分析研究其性能。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的侧视图，左端为艇艉，右端为艇艏；

图2是本发明的俯视图，由于对称性，图示为艇体右舷部分；

图3是本发明的横剖面图，由于对称性，A—A剖面（艉横剖面）图示在艇体中心线51的左边；B—B剖面（舯横剖面）图示在艇体中心线51的右边。

图4是本发明的横剖面图，由于对称性，C—C剖面（艏横剖面）图示在艇艇体中心线51的右边。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明及设计方法作进一步说明。

图1中，以点o为原点，向艇艏方向画出一条水平的其长度等于艇体设计水线长L的线段ox，线段ox即是所述艇体设计水线12。

图1中，以点o为圆心，艇体设计水线12的长度L为半径R作圆弧K10K11，得艏下柱线131，圆弧下端点K10在艇体设计水线12的下方，距艇体设计水线12的距离a=L/（9～11），圆弧上端点K11在艇体设计水线12的上方，距艇体设计水线的距离b=（0.2～0.5）a；过点K10向艇艉方向画水平直线，在直线上取点K9，线段K9K10即为艏纵底线132,其长度c=L/（15～25）；在艉横剖面点o的正下方取点K1，其到艇体设计水线12的距离h₂=(0.1～0.5)a；在舯横剖面及设计水线12的下方取点K5，其到艇体设计水线12的距离h₃=(0.5～1)a；所述点K1是艉纵底线133的艉端点，所述点K5是艉纵底线133的舯点；所述点K5到点K1的水平纵向距离等于0.5L；连接点K1、K5、K9使成光顺的样条曲线，即得艉纵底线133；顺序连接艏下柱线131、艏纵底线132、艉纵底线133即得直壁轮廓线13。图2中，所述点K1、K5、K9、K10、K11距艇体中心线51的距离等于B，B=L/(8～16)。

图1中，在艇体设计水线12的下方及点K6的垂直上方取点K7，所述点K7到艇体设计水线12的高度h=(0.1～0.5)a，在艇体设计水线12的下方及点K1的垂直上方取点K3，所述点K3到艇体设计水线12的高度h₁=h+0.5Ltanα，所述滑道轮廓线纵倾角α是连接点K3、K7的直线与水平面的夹角，α在水平面上为正，其取值范围α=0°～4°，在艏柱线17上取点K12，其到艇体设计水线12的高度d=(1.5～3.5)b、到点K11的纵向水平距离c₁=(0.5～1.5)b；图2中，所述点K3到艇体中心线51的距离f=(0.9～1.1)f₁；所述点K7到艇体中心线51的距离f₁=L/(4～8)；所述点K12到艇体中心线51的距离g=(0.7～0.9)B；顺序连接K3、K7、K12即得滑道轮廓线15，所述滑道轮廓线15是一条光顺的空间样条曲线，所述滑道轮廓线15的K3K7段为直线；所述点K3是滑道轮廓线15的艉端点，所述点K7是滑道轮廓线15的舯点，所述点K12是滑道轮廓线15的艏端点。

图1、图2中，在点K1的正上方取点K4，在点K5的正上方取点K8，在点K12的正上方取点K13，向艇艏方向艇体中心线51上取点K14，所述点K14到点K1的纵向水平距离是艇体型长，顺序连接点K4、K8、K13、K14即得上边界线16；所述上边界线16的K4K8K13段为与艇体中心线51平行的平面曲线且到艇体中心线51的距离等于B、其K13K14段为空间曲线；所述上边界线16是一条光顺的空间样条曲线，所述点K4、K8、K13、K14到艇体设计水线12的高度由设计者确定。

图1、图2中顺序连接点K11、K12、K14即得艏上柱线17,适当调整点K12的位置使其与上边界线16有良好的过渡关系；

图3中，所述艉底斜升角β₁是艉横剖面线在点K1的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，其取值范围：25°≤β₁≤35°。

图3中，所述舯底斜升角β₂是舯横剖面线在K₅的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，取值范围：β₁≤β₂≤50°。

图4中，所述艏滑道顶线332是连接点K12、K12而成的曲线。

为确保所述艇体内侧曲面212和所述滑道顶22的三维光顺性，须增加若干横剖面线、纵剖面线、水线面线，其数目按设计需要而定。调整各线条光顺性及协调性，使得生成的艇体内侧曲面212和滑道顶22的三维光顺性达到满意的状态，同时要确保艇体设计水线12下的艇体排水量和浮心位置满足设计要求。

图1～图4中所示为直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型的空间曲线、平面曲线、横剖线的形状和数量及控制角，仅作为非限制性说明给出。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其艇体是由左右对称的两个直壁定湿长圆舭侧体(21)、滑道顶(22)和滑道(42)组成；所述直壁定湿长圆舭侧体(21)由艇体外侧直壁(211)和艇体内侧圆舭曲面(212)组成；艇体外侧直壁(211)由上边界线(16)、直壁轮廓线(13)组合生成；所述艇体内侧圆舭曲面(212)由直壁轮廓线(13)、滑道轮廓线(15)和滑道轮廓线纵倾角α、艉横剖面线(311)和艉底斜升角β₁、舯横剖面线(321)和舯底斜升角β₂组合生成；所述滑道顶(22)由滑道轮廓线(15)、艉滑道顶线(312)、舯滑道顶线(322)和艏滑道顶线(332)组合生成；所述滑道(42)由艇体内侧圆舭曲面(212)、滑道顶(22)所围成；所述直壁轮廓线(13)是由艏下柱线(131)、艏纵底线(132)、艉纵底线(133)顺序相连而成；其特征在于，所述艏下柱线(131)是以点o为圆心，艇体设计水线(12)的长度L为半径R作的圆弧K10K11，所述点o是艇体设计水线(12)的艉端点，点K10在艇体设计水线(12)的下方，距艇体设计水线(12)的距离a＝L/(9～11)，点K11在艇体设计水线(12)的上方，距艇体设计水线(12)的距离b＝(0.2～0.5)a；所述艏纵底线(132)是过点K10指向艇艉的水平直线段K9K10，其长度c＝L/(15～25)；所述艉纵底线(133)是由点K1、K5、K9连接而成的光顺的平面样条曲线,所述点K1在点o的下方，是艉纵底线(133)的艉端点、其到艇体设计水线(12)的距离h₂＝(0.1～0.5)a，所述点K5是艉纵底线(133)的舯点、到点K1的水平纵向距离等于0.5L，点K5在艇体设计水线(12)下方、到艇体设计水线(12)的距离h₃＝(0.5～1)a；点K1、K5、K9、K10、K11距艇体中心线(51)的横向距离B＝L/(8～16)；所述滑道轮廓线(15)是顺序连接K3、K7、K12而得的光顺的空间样条曲线，所述点K3、K7、K12分别为滑道轮廓线(15)的艉端点、舯和艏端点，所述滑道轮廓线(15)的K3K7段为直线。

2.根据权利要求1所述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，所述艇体外侧直壁(211)是与艇体中心线(51)平行的垂直平面。

3.根据权利要求1所述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，所述点K7在艇体设计水线(12)的下方、其到艇体设计水线(12)的高度h＝(0.1～0.5)a、到艇体中心线(51)的水平横向距离f₁＝L/(4～8)；所述点K3在艇体设计水线(12)的下方、其到艇体设计水线(12)的高度h₁＝h+0.5Ltanα、到艇体中心线(51)的水平横向距离f＝(0.9～1.1)f₁；所述点K12在艇体设计水线(12)的上方、其到艇体设计水线(12)的高度d＝(1.5～3.5)b、到艇体中心线(51)的水平横向距离g＝(0.7～0.9)B、到点K11的纵向水平距离c₁＝(0.5～1.5)b。

4.根据权利要求1所述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，所述滑道轮廓线纵倾角α是连接点K3、K7的直线与水平面的夹角，α在水平面上为正，其取值范围α＝0°～4°。

5.根据权利要求1所述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，所述艉底斜升角β₁是艉横剖面线在点K1的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，其取值范围：25°≤β₁≤35°。

6.根据权利要求1所述的直壁定湿长滑道式圆舭快艇艇型，其特征在于，所述舯底斜升角β₂是舯横剖面线在K5的切线与水平面的夹角，在水平面上为正，取值范围：β₁≤β₂≤50°。