[发明专利]一种三体船设计方法

说明书

本发明提出一种三体船设计方法，通过设计三体船型、设计水翼系统、设计扰流板系统等步骤得到纵向稳定性高、适应性高且结构简单的三体船。本发明采用水翼系统和高度可调扰流板配合，产生纵向自稳力矩平衡三体船在高速时产生的纵向摇摆力矩，大大提高了三体船的纵向稳定性。

技术领域

本发明涉及一种三体船设计方法，属于复合型高性能船技术领域。

背景技术

排水量在100～600吨、设计航速在40～50节的高速船，因速度较高、总体造价较低，因而在军事和民用两方面都有广泛应用。这种类型的高速船是介于排水型船和滑行艇之间的一种船型，称为过渡船型。常规单体船型为了满足横稳性要求，长宽比一般较小，因而在风浪中的兴波阻力和波浪增阻均较大，在过渡阶段的经济性和安全性均较差。三体船型正是为解决单体船型在高速时的局限性而出现的。

三体船的主船体长宽比较大，为细长体结构，长宽比一般超过10，主船体前部设计为尖锥形，其兴波阻力和波浪增阻均较小，但横稳性不足。为增强其横稳性，在主船体两侧增设两个长宽比更大的小侧船体，由于侧船体的排水量很小，其对三体船的主要作用就是增强三体船的横稳性，对三体船的其他性能影响很小。但常规三体船型也有其局限性，如船体细长，在排水量相同的情况下，湿面积较大，进而导致摩擦阻力较大；又如细长体的垂向阻尼较小，因而在波浪中的摇摆幅度也较大，纵稳性差。

专利CN201710403681.X、CN201710190920.8、CN201610343848.3等，提出采用水翼来降低阻力，在高速时水翼会抬升船体，使船体与水体接触面积减少，从而降低阻力。由于船在航行中的状况多变，固定的水翼适应性较差。而可变攻角的水翼可解决此类问题，由自动控制系统根据海面情况、船身姿态、速度、加速度等参数不断调整其攻角，来获取不同的动升力，但这种结构较为复杂，加工成本高。这些专利中并未提到如何提高纵向稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种纵向稳定性高、适应性高且结构简单的三体船设计方法。

本发明的技术解决方案：一种三体船设计方法，通过以下步骤实现：

第一步，设计由主船体和两个侧船体构成的三体船型；

本步骤根据三体船航速设计需要和横向稳定要求，确定主船体和侧船体大小、安装位置等，可采用本领域公知技术进行设计。

所述的侧船体安装在主船体浮心两侧，其船型与主船体类似，其大小根据三体船所需的横稳性要求设计。

所述的侧船体与主船体夹角α≥艏波与主船体轴线夹角，侧船体与主船体夹角α是指侧船体顶端和主船体顶端连线与主船体轴线的夹角。这种设计，使主船体产生的艏波都从侧船体与主船体之间流过，降低了三体船的阻力。

第二步，设计水翼系统，

所述的水翼系统由前水翼、中水翼和后水翼构成，前水翼安装在主船体前部的下方，中水翼跨接在主船体和两个侧船体的中部的下方，后水翼安装在主船体后部的下方；

所述的水翼系统的各水翼为固定水翼，固定水翼要保证水翼系统在三体船在航行中产生纵向自稳力矩，该纵向自稳力矩用来平衡三体船在航行中产生的纵向摇摆力矩。

第三步，设计扰流板系统，

所述的水翼系统所述的扰流板系统由扰流板和扰流板控制器构成，所述的扰流板安装在主船体尾端面底部，通过扰流板控制器实现扰流板在主船体尾端面上的纵向运动，控制扰流板伸出主船体尾端面船底的高度，产生抑制船首向上的纵向力矩；

第四步，判断经第一至三步设计的三体船的纵向稳定性是否满足设计需求，若不满足，则返回第二步和第三步对水翼系统和扰流板进行调整，若满足则完成设计。