三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇制造技术

本实用新型专利技术提供一种三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，包括主艇体、动力增潜系统和控制系统，主艇体包括适配水下近水面航行而优化设计的正立圆角三角形横截面平行中体和呈钝艏锥艉下倾的进流段和去流段；动力增潜系统为多翼型组合系统包括舷侧固定负升力水平翼、可控主升力调节翼型组合附体和艉升力调节水平翼，用于调节各载况下艇体垂向力以达到最佳半潜吃水；控制系统包括变翼型截面前倾立柱、内倾轻质隐身上建、浅浸割划水翼和艉可控垂直翼，用于对艇体的航向和稳定性进行控制。本实用新型专利技术型式新颖、后续拓展性强，作为海军陆战力量隐蔽、快速投送和民用特殊物资及航线上的紧急输运工具，本实用新型专利技术在军、民两领域均具有一定的研究和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种船舶结构，尤其涉及一种三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，属于高速复合船舶领域。
技术介绍
从20世纪末期开始，各种复合(杂交)船型概念不断出现，至今已形成最为具有创新活力的船型技术新分支。从传统概念上讲，由于船舶快速性与耐波性对船型的技术要求是相互矛盾的，而且不能在高速和低速时同时兼有同样好的耐波性能，这已然成为制约高性能船舶设计发展的瓶颈。“全海候”船艇已成为船舶设计研究的前沿。要实现船舶的“全海候”高速航行，对于首先要解决的是高速时的兴波阻力和耐波性问题。对于排水型船舶，当船速增大，其傅汝德数(Froude Number实际使用简化为即速长比)增大，傅汝德数增至0.5以上时，兴波阻力占总阻力比值急剧增大，速度被限制于船体速度(Hull Speed)，即Fn＝1.34以内。高速时伴随自身兴波和环境波浪，排水型船的耐波性也受到严重挑战。兴波阻力形成于空气与水的分界层，故避开或减少与分界面的接触面积便成为高速船减少兴波阻力和增强耐波性最直接有效的方法，例如水翼艇和潜艇，但二者对重量和空间的苛刻要求以及复杂的结构设计等特点均不宜作为输运艇使用，同时潜艇还具有近水面(波浪影响深度内)快速性、耐波性和操纵性差的固有缺点。近年来，海洋领土争端逐渐引起各国的关注，对于本国海洋领土，尤其是岛屿的保卫乃至争夺，在依靠海军舰艇基础上需要一定的登陆作战能力才能掌握主动权。水下运输，特别是半潜船型依赖其载重量大、航速高、隐蔽性强、耐波性和适航性好等特点，可作为海上力量投送的先驱部队进行快速部署，实现先发制人，也可作为实施海上封锁的一部分，具备有效的对陆攻击能力，还可作为母舰完成特种部队的秘密输送与回收，进行特种作战任务。在民用领域中，半潜船型水下运输的低波阻和优良的适航性等优点在运输高附加值货物或要求“全海候”营运时能够充分显示出来，尤其是对特殊航线，例如北极海域，半潜破冰输运船较常规破冰输运船不仅在航行性能上占优，而且有明显的经济性优势。现有的半潜船型设计多定位于海上重型设施(自身可浸水)的露天运载，航速较低，航行耐波性较差，仅靠压载水的注排实现水面和半潜航态的慢速转换，使用中以水面状态航行为主，半潜状态为辅(仅零航速装卸时)，致使现有半潜船既没有为适配近水面半潜高速航行的原理和型线进行设计优化(水滴形或长雪茄形艇体在近水面半潜航行时的运动性能也极差)，也没有为不可浸水干燥货物的运输做布置结构的考虑。出于上述原因，现有半潜输运船
形式在半潜状态快速性、航行耐波性、航态转换灵活性、货物封闭运输以及压载水污染方面均存在不足，究其原因是船型限制，没有发挥半潜概念在高速运输方面的优势。针对半潜输运船的上述突出问题，专利技术一种适用于半潜高速封闭运输，具有优良快速性和耐波性，不依赖压载水进行灵活航态控制，适合在高海况环境中“全海候”航行的翼型杂交复合艇型。《不用注排压载水就可快速升潜的潜水船》(公开号CN 1333163A)的专利文件中公开了一种通过将多对具有专利技术所述的特殊剖面构型和活动襟翼的助潜水翼安装于具有相近剖面构型的横向宽平船体上以实现不用注排压载水就可快速升潜的潜水船。其主要特征包括：1)专利技术所述特殊设计而非标准翼型的助潜水翼基本构型(翼剖面形式)；2)船体两侧安装的1～3对(或者更多)所述特殊剖面构型且均具有活动襟翼的助潜水翼；3)具有近似所述特殊剖面构型特征的横向宽平船体；4)所述潜水船中部前后的船体上下表面竖直安装两组水平转向舵装置；5)将潜艇必须的升降通气管和潜望镜等布置于所述潜水船上表面前后水平转向舵的舵体内。其不足之处在于：1)所述特殊设计的剖面构型非常规(如NACA翼型)，结构复杂，翼型参数不明确，实际建造和应用可行性低；所述翼型剖面的性能参数(如升力系数、阻力系数和升阻比)较现有常规翼型并无优势，单体及组合性能缺乏数据支持，有待进一步研究。2)所述多对助潜水翼空间位置沿流线重合，水翼效率和航行稳定性降低；每个所述水翼均带有两个活动襟翼，加之水翼数量众多，控制结构和操纵方法复杂，操纵效率较低；大量且复杂的襟翼结构使水翼结构强度不易保证，可靠性降低。3)所述横向宽平船体在近水面航行时的波浪响应和兴波阻力较大，加之较小的长径比和所述纵剖面构型，潜水船在半潜和水面状态的快速性和耐波性较差。4)根据所述船体纵剖面构型，所述水平转向舵装置的两个上方舵面在水面或半潜状态下出水严重，控制能力丧失，潜水船舵效大幅降低，近水面操纵性差；舵体内的通气管和潜望镜布置易与复杂襟翼控制机构干涉，同时结构强度不易保证。5)所述潜水船对重量变化的敏度较高，需通过压载水来补偿油水的消耗以维持总重量恒定才能进行所谓的不用注排压载水快速升潜；所述助潜水翼依靠襟翼的升力调节能力单一且有限，无法在重量大幅变化(如货物装卸)的情况下对航态进行快速高效控制；所述船体空间利用率低，不宜设置货舱，所述潜水船无法作为输运船舶使用。本技术专利与公开号为CN 1333163A的专利存在明显不同：(1)本技术专利与公开号为CN 1333163A的专利在具体结构组成和形式上完全不同；(2)本技术专利属于半潜船范畴，在任何载况和航态下均不能完全潜入水下，最大下潜至半潜状态，保证极小的露出体积和水线面面积，进排气口始终位于水面以上保证动力系统(燃气轮机)正常工作，同时不具备潜艇所需的潜望镜等设备，而公开号为CN 1333163A的专利为可完全潜入水下的潜水船，具备部分潜艇特点和设备；(3)本技术专利属于输运船舶，具有大尺度货舱并
无压载水舱，能够只依靠水翼对各种货物装载和油水消耗情况下的航态进行调控，实现水面与半潜状态的快速高效切换，而公开号为CN 1333163A的专利需借助压载水保持重量恒定才能实现水面至水下状态的转换，不具备重型货物运输能力；(4)本技术专利在实现动力下潜的基础上，为提高半潜状态的航行性能，对主艇体及附体进行了相应的设计优化(如主艇体横截面形式)，而公开号为CN 1333163A的专利的船体和附体多从助潜方面考虑，并未针对各航态(尤其半潜状态)的性能做特别设计优化；(5)本技术专利所涉及的翼型结构均采用标准的NACA翼型，通过对各翼型尺寸、形状、位置、组合关系和是否附带襟翼进行设计，以构成各自具有明确功能的附体，而公开号为CN 1333163A的专利的水翼多采用特殊设计的剖面构型，结构与布置形式单一且多配有复数个襟翼，功能明显具有重复性。
技术实现思路
本技术提供一种三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，适用于半潜高速封闭运输，具有优良快速性和耐波性，不依赖压载水进行灵活航态控制，适合在高海况环境中“全海候”航行的翼型杂交复合艇型。本技术的目的是这样实现的：包括主艇体、动力增潜系统和控制系统，所述主艇体包括等横截面的平行中体和设置在等横截面的平行中体两端的进流段钝状流线型艏和去流段锥状流线型艉，去流段锥状流线型艉的端部还设置有泵喷推进器；所述动力增潜系统包括舷侧固定负升力水平翼、可控主升力调节翼型组合附体和艉升力调节水平翼，舷侧固定负升力水平翼对称设置在等横截面的平行中体的两舷侧，可控主升力调节翼型组合附体设置在等横截面的平行中体的前部的下方，艉升力调节水平翼对称设本文档来自技高网...

【技术保护点】
三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，其特征在于：包括主艇体、动力增潜系统和控制系统，所述主艇体包括等横截面的平行中体和设置在等横截面的平行中体两端的进流段钝状流线型艏和去流段锥状流线型艉，去流段锥状流线型艉的端部还设置有泵喷推进器；所述动力增潜系统包括舷侧固定负升力水平翼、可控主升力调节翼型组合附体和艉升力调节水平翼，舷侧固定负升力水平翼对称设置在等横截面的平行中体的两舷侧，可控主升力调节翼型组合附体设置在等横截面的平行中体的前部的下方，艉升力调节水平翼对称设置在去流段锥状流线型艉的两侧；所述控制系统包括变翼型截面前倾立柱、内倾轻质隐身上建、浅浸割划水翼和艉可控垂直翼，变翼型截面前倾立柱设置在等横截面的平行中体的中后部的上方，内倾轻质隐身上建安装在变翼型截面前倾立柱，浅浸割划水翼有两个对称设置在变翼型截面前倾立柱的两侧、且与水平面呈45度上反角，艉可控垂直翼竖直设置在去流段锥状流线型艉上，艉可控垂直翼所在的方向与艉升力调节水平翼所在的方向垂直。

【技术特征摘要】
1.三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，其特征在于：包括主艇体、动力增潜系统和控制系统，所述主艇体包括等横截面的平行中体和设置在等横截面的平行中体两端的进流段钝状流线型艏和去流段锥状流线型艉，去流段锥状流线型艉的端部还设置有泵喷推进器；所述动力增潜系统包括舷侧固定负升力水平翼、可控主升力调节翼型组合附体和艉升力调节水平翼，舷侧固定负升力水平翼对称设置在等横截面的平行中体的两舷侧，可控主升力调节翼型组合附体设置在等横截面的平行中体的前部的下方，艉升力调节水平翼对称设置在去流段锥状流线型艉的两侧；所述控制系统包括变翼型截面前倾立柱、内倾轻质隐身上建、浅浸割划水翼和艉可控垂直翼，变翼型截面前倾立柱设置在等横截面的平行中体的中后部的上方，内倾轻质隐身上建安装在变翼型截面前倾立柱，浅浸割划水翼有两个对称设置在变翼型截面前倾立柱的两侧、且与水平面呈45度上反角，艉可控垂直翼竖直设置在去流段锥状流线型艉上，艉可控垂直翼所在的方向与艉升力调节水平翼所在的方向垂直。2.根据权利要求1所述的三角形截面动力增潜无压载水半潜输运艇，其特征在于：等横截面的平行中体的长度为艇体总长的2/3、其截面形状是正立圆角等腰三角形，正...

【专利技术属性】
技术研发人员：高良田，赖昱兴，李想，白乐巍，宋卫国，郝浩浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23