一种用于地效翼船的可收放水翼及地效翼船的制作方法

本发明属于高性能船舶设计技术领域，具体涉及一种用于地效翼船的可收放水翼及地效翼船。

背景技术：

地效翼船是利用地面效应翼产生附加升力，有较大升阻比和超低空高速巡航能力的，介于飞机和常规排水型船之间的一种新型高速船舶，具有一般舰艇不可比拟的优良耐波性和高航性，在军事和民用领域有广泛应用，并且市场前景广阔，成为近年来国际船舶发展的热点之一。虽然近年来各国对地效翼船的研究取得了突飞猛进的进展，解决了很多技术难题，但仍有很多问题亟待进一步的改进和完善。

地效翼船要经常在空气和水两种介质中交替使用，这样会给船体造成特别大的冲击载荷，可能造成地效翼船翻转、强烈颠簸，甚至会造成船体结构破坏。因此，地效翼船在水上起飞和降落的能力，不仅关系到其机动性、独立活动能力以及实用发展空间，更重要的是关系到其安全性。总的来说，在现阶段地效翼船的发展过程中，必须解决一下两个技术难题：(1)起飞过程中阻力峰值大，所需起飞距离长，使船身无法快速抬离水面；(2)降落入水过程中，船身所受的冲击载荷较大，容易造成船身疲劳，甚至破坏。

针对以上问题，主要有在首部安装发动机或者采用底部有斜升角的水橇等技术。但是以上技术方案均存在着缺点和不足。动力增升或者动力气垫技术使地效翼船的起飞性能、船体强度、稳定性和耐波性都得到了改善，但是进入到巡航速度时，大部分发动机被闲置，造成质量上的累赘和经济上的浪费，此外尽管这种地效翼船安装有前置式发动机改善起飞性能，但是在起飞前的排水和滑行阶段地效翼船仍依赖于船体各升力面提供支持。采用一般的水翼或者水橇尽管可以减少起飞阻力和功率，但是可能在入水时以负的攻角入水，造成地效翼船过度纵倾而被拉入水中并使之损毁。

技术实现要素：

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种用于地效翼船的可收放水翼，以同时提高地效翼船起飞和入水性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种用于地效翼船的可收放水翼，其特征在于，包括：水平翼、垂直翼、转轴、固定轴、移动套筒、液压传动装置、拉杆以及固定轴承；其中，所述水平翼由两块相互对称设置的半水平结构组成，每块半水平翼结构均通过各自对应的水平翼套筒与作为对称旋转中心轴的转轴配合连接；所述垂直翼固定于地效翼船船体底部，并通过设置于其下端的垂直翼套筒连接所述转轴；所述转轴分别穿过两水平翼套筒和垂直翼套筒，以将所述水平翼和所述垂直翼装配为一整体结构；所述固定轴设置于所述垂直翼的中间位置处且与所述垂直翼互连为一体；所述移动套筒套设于所述固定轴上，且能够在液压传动装置的驱动下沿所述固定轴进行上下运动；所述液压传动装置安装于地效翼船船体底部且与所述垂直翼上的固定轴连接；所述拉杆通过分别设置在移动套筒侧壁上和两个半水翼结构上的固定轴承带动两个半水平翼结构分别绕所述转轴进行转动。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述水平翼的最大宽度与其所对应的地效翼船弦长之比为1/7～1/13。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述水平翼的最大长宽比范围为3～8。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述半水平翼底部设置舭部，即所述半水平翼的断面形状采用尖舭线形结构。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述垂直翼的中线位置处于距水平翼的前缘0.45l～0.55l处，l为水平翼的最大长度。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述垂直翼为对称翼型结构，其高度为0.5c～1.5c，长度为0.5c～1.5c，c为所述水平翼的最大宽度。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述固定轴的中心线距所述垂直翼的前缘0.4b～0.6b，b为所述垂直翼的长度。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述半水平翼的摇摆角度为0°至20°所述摇摆角度是指所述半水平翼绕所述转轴的旋转角度。

进一步地，作为本发明的优选方案

所述水平翼的前缘距地效翼船的前缘距离为0.25L～0.4L，L为地效翼船总长。

本发明的另一目的是要提供一种新型的地效翼船，其船体上安装上述可收放水翼。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的可收放水翼，能够解决地效翼船在起飞过程中阻力过大进而导致起飞功率过大以及降落过程中所受冲击载荷过大的问题，使得地效翼船在起降过程中更安全和舒适，且安装简单方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的主视图。

图3是图1的俯视图。

图中：1、水平翼，2、垂直翼，3、拉杆，4、固定轴承，5、转轴，6、固定轴，7、移动套筒，8、液压装置，9、轴承，10、轴承盖，11、第一块半水平翼结构，12、第二块半水平翼结构，13、水平翼套筒，14、垂直翼套筒，15、尖舭。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明所述的用于地效翼船的可收放水翼，其特征在于，包括：水平翼1、垂直翼2、转轴5、固定轴6、移动套筒7、液压传动装置8、拉杆3以及固定轴承4；其中，所述水平翼1由两块相互对称设置的半水平翼结构11和半水平翼结构12组成，每块半水平翼结构均通过各自对应的水平翼套筒与作为对称旋转中心轴的转轴5配合连接；所述垂直翼2固定于地效翼船船体底部，并通过设置于其下端的垂直翼套筒14连接所述转轴5；所述转轴5分别穿过两水平翼套筒13和垂直翼套筒14，且其首尾两端分别有轴承9和轴承盖10封闭固定，以将所述水平翼和所述垂直翼装配为一整体结构；所述固定轴6设置于所述垂直翼2的中间位置处且与所述垂直翼互连为一体；所述移动套筒7套设于所述固定轴6上，且能够在液压传动装置8的驱动下沿所述固定轴6进行上下运动；所述液压传动装置8安装于地效翼船船体底部且与所述垂直翼上的固定轴连接；所述拉杆3通过分别设置在移动套筒侧壁上和两个半水翼结构上的固定轴承4带动两个半水平翼结构分别绕所述转轴5进行转动。进一步地，作为本发明的优选方案，在所述半水平翼结构水平截面形状中，其采用改进的机翼型剖面即其首部形状为长三角形状，尾部形状为尖细窄方尾形状。进一步地，作为本发明的优选方案，所述水平翼的最大宽度与其所对应的地效翼船弦长之比为1/7～1/13。进一步地，作为本发明的优选方案，所述水平翼的最大长宽比范围为3～8，即两块半水平翼结构的长度与两者的最大宽度之和的比值为3～8。进一步地，作为本发明的优选方案，所述水平翼底部的横断面采用尖舭15即所述半水平翼底部设断面形状采用尖舭线形结构。进一步地，作为本发明的优选方案，所述垂直翼的中线位置处于距水平翼的前缘0.45l～0.55l处，l为水平翼的最大长度。进一步地，作为本发明的优选方案，所述垂直翼为对称翼型结构，其高度为0.5c～1.5c，长度为0.5c～1.5c，c为所述水平翼的最大宽度。进一步地，作为本发明的优选方案，所述固定轴的中心线距所述垂直翼的前缘0.4b～0.6b，b为所述垂直翼的长度。进一步地，作为本发明的优选方案，所述半水平翼的摇摆角度为0°至20°所述摇摆角度是指所述半水平翼绕所述转轴的旋转角度。进一步地，作为本发明的优选方案，所述水平翼的前缘距地效翼船的前缘距离为0.25L～0.4L，L为地效翼船总长。

本发明的另一目的是要提供一种新型的地效翼船，其船体上安装上述可收放水翼；所述地效翼船起飞之前，其水平翼1呈水平状态，起飞后由所述液压传动装置8控制拉杆3收起水平翼1，直至降落入水后稳定航行再控制拉杆3使水平翼1恢复到水平位置。

本发明提供的一种用于地效翼船的可收放水翼的设计要点为：

1.所述垂直翼固定于船底，由于垂直翼始终不动，当移动套筒在液压传动装置的控制下沿固定轴上下运动时，可以牵引拉杆运动，进而使得拉杆带动半水平翼绕转轴转动，实现水翼收放过程；2.本发明提供的水平翼选用改进的NACA4412翼型，垂直翼采用NACA0012翼型，即水平翼首部具有长三角形状、尖剖面特征，尾部具有尖细窄方尾特征，所述垂直翼为对称翼型结构，这样可以减小喷溅；3.所述水平翼底部断面采用尖舭，这样可以实现流体分离，防止升力损失和摩擦阻力增加；4.所述水平翼具有大长宽比(3～8)，这样可以防止升力突变引起运动不稳定；5.所述半水平翼结构通过各自对应的水平翼套筒与转轴连接，其所具有扇形缺口的特征保证了水平翼能够完全收起(即摇摆角达到20°)，实现该装置的可行性；6.所述拉杆通过固定轴承分别和半水平翼结构和传动系统(由移动套筒、液压传动装置、固定轴以及拉杆等所构成)连接，保证了收起水平翼过程中传动构件运动的平稳；7.本发明将所述水平翼的前缘距地效翼船的前缘距离为0.25L～0.4L，即所述水翼被安装在距船首0.25L～0.4L(L为船长)处，能够保证在地效翼船起飞过程中为地效翼船提供额外升力，将船体抬出水面，进而减小起飞阻力；8.通过所述拉杆带动半水平翼结构绕固定轴转动，进而可以改变水翼的有效升力面面积，从而可以控制船体的在水中所受升力；同时其在降落过程中水翼收起呈V字型，因此可以有效减小所受的冲击载荷。

综上所述，本发明能够解决现有技术提供的地效翼船在起飞过程中阻力过大以及降落过程中船身所受冲击载荷过大的问题，本发明具有更好的减小起飞阻力以及减小降落冲击的作用，使得地效翼船在起降过程中更安全和舒适，且设计简单安装方便；

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。