一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇技术

本发明专利技术涉及一种高速水面艇，具体地说是一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇。包括通气风扇、上层平台、支柱、推进段、潜体、边条及空化段，其中通气风扇安装在上层平台上，所述上层平台位于潜体的上方、并且通过支柱与潜体连接，推进段和空化段分别安装在潜体头部和尾部，所述推进段为水面艇提供推进动力，所述通气风扇为空化段提供气源，所述空化段通气后能够形成包覆潜体上下表面的空气泡。本发明专利技术可在潜体表面形成上下半空泡，通过控制潜体上下通气量控制潜体上下表面空泡内压差，可大幅降低航行阻力并具备支撑水面艇重量的垂向力。

A High Speed Surface Vessel Using Air Cavitation to Reduce Drag

The invention relates to a high-speed surface boat, in particular to a high-speed surface boat adopting a ventilation cavitation drag reduction method. The utility model comprises an aeration fan, an upper platform, a prop, a propulsion section, a submarine body, a side bar and a cavitation section. The aeration fan is installed on the upper platform. The upper platform is located above the submarine body and is connected with the submarine body through a prop. The propulsive section and the cavitation section are respectively installed at the head and tail of the submarine body. The propulsive section provides propulsion power for the surface submarine, and the aeration fan is the cavitation section. The air source is provided, and the air bubbles covering the upper and lower surfaces of the submersible can be formed after the cavitation section is ventilated. The invention can form upper and lower half vacuoles on the surface of the submarine, control the pressure difference of the upper and lower surface vacuoles by controlling the upper and lower ventilation volume of the submarine, greatly reduce the navigation resistance and have the vertical force to support the weight of the surface submarine.

【技术实现步骤摘要】
一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇
本专利技术涉及一种高速水面艇，具体地说是一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇。
技术介绍
高速水面艇以其速度快、机动性强等特点在海洋环境监测、海上突发事件处置和少量物资投送等方面已取得广泛应用。然而高速水面艇要保证较高速度的航行一方面需要强大的推进动力，另一方面还需要采取减阻措施。传统的高速水面艇一般采用滑行艇外形，速度提高后水动升力使艇体吃水减小，并在水面附近采用高速滑行的方式降低阻力。但是这种艇型对海况适应性差，耐波性低。采用传统优化方法虽然在一定程度上能够提高其适航性，但是无法得到质的改善。小水线面艇型兴波阻力小，耐波性能优异，尤其是航速提高后相对其它船型具有更小的阻力系数，应用越来越广泛。但是小水线面船型湿表面积很大，摩擦阻力在总阻力中占据很大比例，并随速度呈二次关系增长，对高速航行仍然是一个限制因素。因此，设计一种能够大幅降低航行阻力，并保证优良耐波性的高速水面艇是很有必要的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇。该高速水面艇基于小水线面船型，在潜体上采用通气空化减阻方法，具有低阻、耐波性好等特点。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇，包括通气风扇、上层平台、支柱、推进段、潜体、边条及空化段，其中通气风扇安装在上层平台上，所述上层平台位于潜体的上方、并且通过支柱与潜体连接，推进段和空化段分别安装在潜体头部和尾部，所述推进段为水面艇提供推进动力，所述通气风扇为空化段提供气源，所述空化段通气后能够形成包覆潜体上下表面的空气泡。所述潜体两侧设有边条，所述边条向前延伸至所述空化段的头部，向后延伸至所述推进段的尾部。所述通气风扇通过两组通气管分别与所述空化段的上部和下部连通，两组通气管上分别设有上流量阀和下流量阀，两组通气管依次穿过支柱的内腔和潜体内腔。所述空化段包括空化器和前端盖，其中前端盖设置于所述潜体的头部，所述空化器安装在前端盖上，所述空化器内设有分别与两组通气管路连通的两个进气通道，所述空化器的上部和下部均设有多个通气孔。所述高速水面艇还包括前舵机及与所述前舵机连接的前稳定舵，所述前稳定舵设置于前端盖的外侧，所述前舵机置于所述潜体内、并且通过前舵机支架安装在前端盖上。所述推进段包括定子、推进壳体、推进电机、电机支架、后端盖、推进轴系及叶轮，其中推进壳体的两端分别设有进水口和出水口，所述后端盖设置于推进壳体的进水口端、并且与所述潜体的尾部连接，所述定子设置于推进壳体的出水口端，所述推进电机容置于所述潜体内、并且通过电机支架安装在后端盖上，所述推进轴系设置于所述推进壳体内、并且一端与所述推进电机的输出轴连接，所述推进轴系的另一端设有叶轮，所述叶轮容置于所述推进壳体出水口处，所述定子内部有使水直线喷出的导叶。所述高速水面艇还包括后舵机及与所述后舵机连接的后稳定舵，其中后稳定舵设置于所述后端盖的外侧，由所述后舵机驱动，所述后舵机容置于所述潜体内、并且安装在电机支架上。所述推进壳体上设有进水流道，所述进水流道的进水口突出推进壳体的表面，所述叶轮工作在所述进水流道的末端。所述推进轴系包括联轴器、轴套及轴，其中轴的一端通过联轴器与所述推进电机的输出轴连接，所述轴的末端安装所述叶轮，轴和轴套通过动密封配合，所述轴套固定在推进壳体上、并且与所述推进壳体之间为静密封。所述上层平台通过两个支柱分别与两个所述潜体连接，形成双体型艇身；所述空化段、潜体及推进段装配后表面均为纺锤流线体。本专利技术具有以下优点及有益效果：1.本专利技术基于小水线面船型而设计，航行过程中兴波阻力小，并具有优良的耐波性。2.本专利技术将通气空化减阻技术应用于高速水面艇潜体的减阻，减阻能力能够达到50％以上，为高速航行创造了条件。3.本专利技术采用带边条的潜体结构，将潜体表面的通气空泡割裂成上下两半，上下两部分通气量可控，通过改变上下通气量可以改变潜体上下半空泡内的压强，潜体上下表面的压强差值使潜体产生能够支撑水面艇重量的垂向力。4.本专利技术具有模块化的特点，将前稳定舵相关部件、通气空化等装置全部安装在前端盖上，将所有推进部件和后稳定舵相关部件安装到后端盖上，集成度高，便于装配和维护。附图说明图1为本专利技术的艇艏视角轴测视图；图2为本专利技术的艇艉视角轴测视图；图3为本专利技术空化段轴测视图；图4为本专利技术潜体头部无空化器的局部视图；图5为本专利技术其中一侧的通气管路连接示意图；图6为本专利技术推进段轴测视图；图7为本专利技术推进段无推进壳体的轴测视图；图8为本专利技术推进段内轴系安装剖视图；图9为本专利技术航行状态示意图。其中：1为通气风扇，2为上层平台，3为支柱，4为推进段，5为潜体，6为边条，7为空化段，8为前稳定舵，9为后稳定舵，10为空化器，11为前端盖，12为前舵机，13为前舵机支架，14为下流量阀，15为上流量阀，16为定子，17为推进壳体，18为后舵机，19为推进电机，20为电机支架，21为后端盖，22为推进轴系，23为叶轮，24为联轴器，25为轴套，26为轴，27为进水流道，A为上半空泡，B为下半空泡，E为空气，F为喷水，Q为进水，M为航行方向，N为水面。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1-2所示，本专利技术提供的一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇，包括通气风扇1、上层平台2、支柱3、推进段4、潜体5、边条6及空化段7，其中通气风扇1安装在上层平台2上，上层平台2位于潜体5的上方、并且通过支柱3与潜体5连接，推进段4和空化段7分别安装在潜体5头部和尾部，推进段4为水面艇提供推进动力，通气风扇1为空化段7提供气源，空化段7通气后能够形成包覆潜体5上下表面的空气泡。进一步地，潜体5两侧设有边条6，边条6向前延伸至空化段7的头部，向后延伸至推进段4的尾部。将潜体5的表面通过边条6将通气空泡割裂成上下两半，上下两部分通气量可控，通过改变上下通气量可以改变潜体5上下半空泡内的压强，潜体5上下表面的压强差值使潜体5产生能够支撑水面艇重量的垂向力。空化段7、潜体5及推进段4装配后表面为纺锤流线体。上层平台2通过两个支柱3分别与两个潜体5连接，形成双体型艇身。如图5所示，通气风扇1通过两组通气管分别与空化段7的上部和下部连通，两组通气管上分别设有上流量阀15和下流量阀14，两组通气管依次穿过支柱3的内腔和潜体5内腔。如图3-4所示，空化段7包括空化器10和前端盖11，其中前端盖11通过螺栓安装在潜体5的头部，并保证密封性能。空化器10安装在前端盖11上，空化器10内设有分别与两组通气管路连通的两个进气通道，空化器10的上部和下部均设有多个通气孔。进一步地，所述高速水面艇还包括前舵机12及与前舵机12连接的前稳定舵8，前稳定舵8设置于前端盖11的外侧，前舵机12置于潜体5内、并且通过前舵机支架13安装在前端盖11上，前稳定舵8通过前舵机12驱动。空化器10采用3D打印成型方法制造，上下各有一组互不连通的进气通道，空化器10安装在前端盖11上，安装后仍保证内部上下不连通。前舵机支架13和前端盖11上都有与空化器10上的通气孔连通的上下两组通孔。通气风扇1的后部有导流罩，导流罩上有若干可直插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：包括通气风扇(1)、上层平台(2)、支柱(3)、推进段(4)、潜体(5)、边条(6)及空化段(7)，其中通气风扇(1)安装在上层平台(2)上，所述上层平台(2)位于潜体(5)的上方、并且通过支柱(3)与潜体(5)连接，推进段(4)和空化段(7)分别安装在潜体(5)头部和尾部，所述推进段(4)为水面艇提供推进动力，所述通气风扇(1)为空化段(7)提供气源，所述空化段(7)通气后能够形成包覆潜体(5)上下表面的空气泡。

【技术特征摘要】
1.一种采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：包括通气风扇(1)、上层平台(2)、支柱(3)、推进段(4)、潜体(5)、边条(6)及空化段(7)，其中通气风扇(1)安装在上层平台(2)上，所述上层平台(2)位于潜体(5)的上方、并且通过支柱(3)与潜体(5)连接，推进段(4)和空化段(7)分别安装在潜体(5)头部和尾部，所述推进段(4)为水面艇提供推进动力，所述通气风扇(1)为空化段(7)提供气源，所述空化段(7)通气后能够形成包覆潜体(5)上下表面的空气泡。2.根据权利要求1所述的采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：所述潜体(5)两侧设有边条(6)，所述边条(6)向前延伸至所述空化段(7)的头部，向后延伸至所述推进段(4)的尾部。3.根据权利要求1所述的采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：所述通气风扇(1)通过两组通气管分别与所述空化段(7)的上部和下部连通，两组通气管上分别设有上流量阀(15)和下流量阀(14)，两组通气管依次穿过支柱(3)的内腔和潜体(5)内腔。4.根据权利要求3所述的采用通气空化减阻方法的高水水面艇，其特征在于：所述空化段(7)包括空化器(10)和前端盖(11)，其中前端盖(11)设置于所述潜体(5)的头部，所述空化器(10)安装在前端盖(11)上，所述空化器(10)内设有分别与两组通气管路连通的两个进气通道，所述空化器(10)的上部和下部均设有多个通气孔。5.根据权利要求4所述的采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：还包括前舵机(12)及与所述前舵机(12)连接的前稳定舵(8)，所述前稳定舵(8)设置于前端盖(11)的外侧，所述前舵机(12)置于所述潜体(5)内、并且通过前舵机支架(13)安装在前端盖(11)上。6.根据权利要求1所述的采用通气空化减阻方法的高速水面艇，其特征在于：所述推进段(4)包括定子(16)、推进壳体(17)、推进电机(19)、电机支架(20)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，胡志强，衣瑞文，杨翊，耿令波，刘开周，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21