具有船首控制表面的船制造技术

本发明专利技术涉及一种在高速下和／或在波涛汹涌的海域中使用的船（１），所述船具有单个细且长的船体，尖锐船首（４），且所述船体的尾端（１１）具有平的或略呈Ｖ形的底部（７）以及至少一个尾部方向舵（１０）、用作推进装置的一个或多个螺旋桨（９）和／或喷水器，其中船的前部（３）具有与所述尾端（１１）的吃水深度相等或比所述尾端的吃水深度更大的吃水深度。根据本发明专利技术，所述船首（４）具有控制表面（５、１６、２０），所述控制表面将沿向前移动的船（１）流动的水流（Ｆ）转变成可调节的横向力（Ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有船首控制表面的船本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的船。对于具有 这种设计的绝大多数船而言，由于在相对较大的船尾艉侧波浪或尾随 波浪中出现了 "横甩"现象，因此在这种波浪中航行的航行条件可能 变得比较危险。横甩是船的一种特殊行为，该行为由偏航、摇摆和横 摇运动组合而成。船可能在所述的波浪条件中经历这种横甩运动且一 旦出现该横甩现象则会导致出现严重的较大的横摇角且最终导致"船 的倾覆"。横甩现象可被大略地解释如下在船尾艉侧波浪和尾随波浪中， 进入的波浪使船尾以不对称方式被升起且其使船开始倾斜(且还产生 了颠簸)。横甩特别地易于出现在波长与船长相接近的这种波浪中。 如此使得船同时将其船首置于(接下来的)波浪的波浪面中。在由于 引入的倾斜角度而使得船体出现的不对称现象以及现在深深地浸没在 水中的船首部段所带来的定向失稳效应的作用下，船开始出现了偏航。 这一点与向前的速度结合在一起会导致倾斜角度的增加，这种倾斜角度的增加进一步加剧了船体的不对称且与所述不对称一起导致出现了 进一步的航程不稳定性。这可导致船的迎着波浪的船舷侧原则上处于 存在潜在危险性的情况中，这会导致倾斜的进一步加剧。快船可能会比普通的船更为频繁地遇到这种横甩现象且这种横甩 现象也会带来更为严重的效应，这是因为快船通常更小且因此在相对 更大的波浪中航行。此外，高速的向前行进加剧了由一旦船转向时出 现的离心力而诱发的倾斜影响且加快了船与尾随波浪之间的遭遇频 率。特别是，更长且更高的波浪可能具有更低的频率，这种更低的频 率使它们的沖击变得更为严重。船通常受到舵手或自动驾驶仪的定向控制， 一般说来，所施加的 控制旨在保持船的预定航程。从经验性测量值、真实尺寸测量值和模 拟尺寸测量值中已知的是这种施加在尾随波浪上的定向控制加剧了船的横甩行为，这是因为在所施加的转向操纵力与由其诱发的倾斜力 矩之间存在不希望的相位。为了克服这些缺点，根据本专利技术，提供了根据权利要求1所述的 船。通过这种方式，通过使用附加的控制表面进行定向控制并适宜地 利用由该表面产生的力来控制横摇和摆动运动，而使得增加了对横甩 的抵抗力，通过在大多数向前的位置处设置可行的控制表面，该控制 表面可被视作用于同时控制偏航和倾斜的附加控制表面。因而带来了以下改进在船在船尾艉侧波浪中航行的情况下，船尾可从右舷被波 浪升起，其后船开始向左舷倾斜。船体在水下的不对称形状使得诱发 了偏航力矩，所述偏航力矩试图使船转向右舷。校正作用被施加在船向左舷的横向力。该力将横摇运动施加在右舷l且因此降低了倾斜角 度。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求2所述的船。具 有这种设计的船尤其适用于本专利技术的应用场合。在公开文献Keuning， J-As Toxopeus， S. 5 Pinkster, J， 5 The effect of bow shape on the seakeeping performance of a fast monohull; Proceedings of FAST 2001 conference, September 2001;第197-206页；ISBN 0 903055 70 8， The Royal Institute of Naval Architects出版社，中已公知地 披露了这样的船。在该公开文献中，这种船被描述为具有AXE BOW设 计的船。增加的吃水深度和增加的出水高度使得该船适用于航行穿过 波涛汹涌的海域，同时还确保了控制表面在这样的海域中仍能保持充 分程度的浸没。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求3所述的船。该 大致垂直的船首特别适用于包括根据本专利技术的控制表面。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求4所述的船。该 圆角半径使得可能减少船的长度且因此减小润湿表面和流阻，而不会 对船在波浪中的行为产生不利影响。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求5所述的船。这 改进了船在波涛汹涌的海域中的行为，原因在于这降低了波浪中增加的阻力。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求6所述的船。该 实施例提供了一种具有有效的转向操纵和控制性能的简单构造。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求7所述的船。该 实施例使得易于实现沿船体获得良好的水流的构造，由此使未启动时 的附加拖戈最小化。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求8所述的船。该 实施例将高速下良好的控制性能与高效率结合起来。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求9所述的船。通 过这种方式使得可易于将减轻倾斜与减轻横甩这两种性能结合起来。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求IO所述的船。通 过这种方式能够以手动方式使所使用的控制表面适应于变化的环境和 波浪条件。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求11所述的船。通 过这种方式能够以自动方式使所使用的控制表面适应于变化的环境和 波浪条件。根据本专利技术的一个实施例，提供了根据权利要求12所述的船。通表面下面将结合附图并借助于多个典型实施例对本专利技术进行更为详细 地描述，其中附图说明图1示出了根据本专利技术的第一实施例的船的透视图2示出了根据本专利技术的船的设计的本体横剖面型线图，其中图 2a示出了多个剖面、图2b示出了侧视图且图2c示出了底视图3和图4分别从后面和顶部示出了图l所示的船，且图中示意性地示出了波浪中的力；图5a示出了图1所示船的船首，且图中示出了控制表面的第一实 施例的透视图、图5b示出了该实施例的前视图且图5c示出了图5a的 剖面Vc-Vc;图6a示出了控制表面的第二实施例的透视图且图6b示出了图"的剖面VIb-VIb;和图7a示出了控制表面的第三实施例的透视图且图7b示出了图7a 的剖面VIIb-VIIb。图l示出了根据图2所示的本体横剖面型线图设计而成的船1。船 1被设计用于高速场合中且具有单个长且细的船体，其中船体的长度为 船幅的至少五倍，且对于更长的船来说，船体的长度则达到船幅的七至 八倍。在更短的船中，船幅则相对更大一些，这是因为船体必须包括推 进装置，且更宽的船幅确保了可保持足够的稳定性。船1在尾部11中 具有一个或多个螺旋桨9和一个或多个尾部方向舵10。为了实现在低 速下对船的操纵，在船前部3中的船首4附近设置了船首推进器6。甲 板上的布局则是通常采用的布局，例如在甲板上设置操舵室2。在船首 4中设置了船首方向舵5，稍后会对所述船首方向舵的功能进行描述从图2中可以看出，船l的船体具有专用设计，更详细地说来，该 设计是这样的借助于使具有侧部8的船体的瞬间浸没在水中的体积的 变化最小化同时使由于波浪或船的运动而导致产生的相对于水平面进 行的相对运动更大，而特别地降低了船前部3中的FroudeKriloff力。由此导致产生的设计使得应用垂直侧部8这种方式尽可能地可行。该设 计进一步采取的措施是减少部段水线面宽的变化，特别是船前部的部段 中的水线面宽的变化，同时进行前述的更大程度的相对运动。这意味着 在船首部段中的外张是最小程度的外张且船首4具有大致垂直的船首 纵剖线或者船首4向前和向后延伸小于5度的角度。这样做使部段的增 加质量的变化最小化，且还使得船前部3中的水动升力的变化最小化。 通过增加出水高本文档来自技高网...

【技术保护点】
在高速下和／或在波涛汹涌的海域中使用的船，所述船具有单个细且长的船体，船首（４），且所述船体的尾端（１１）具有平的或略呈Ｖ形的底部（７）以及至少一个尾部方向舵（１０）、用作推进装置的一个或多个螺旋桨（９）和／或喷水器，其中船的前部（３）具有与所述尾端（１１）的吃水深度相等或比所述尾端的吃水深度更大的吃水深度，其特征在于，所述船首（４）具有控制表面（５；１６；２０），所述控制表面将沿向前移动的船（１）流动的水流（Ｆ）转变成可调节的横向力（Ｂ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA库宁，
申请(专利权)人：代尔夫特科技大学，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]