[发明专利]一种蝙蝠式T型增升水翼装置

说明书

本发明涉及船舶制造以及船舶控制装置仿生翼型变形领域，具体涉及一种蝙蝠式T型增升水翼装置。本发明包括水翼立柱部分和蝙蝠式水平主翼部分，其中，水翼立柱部分上端安装于船艏底部，水翼立柱部分下端与蝙蝠式水平主翼部分垂直固定连接；蝙蝠式水平主翼部分位于水翼立柱部分正下方，蝙蝠式水平主翼部分采用蝙蝠式仿生翼型；本发明可增升水翼的结构特性，保证船舶在恶劣海况下高速航行时，其主翼面产生的有效升力，增强稳定船舶纵向运动的稳定力和力矩，控制船舶的纵向运动姿态，改善船上人员及设备的舒适安全性。

技术领域

本发明涉及船舶制造以及船舶控制装置仿生翼型变形领域，具体涉及一种蝙蝠式T型增升水翼装置。

背景技术

由于高速船的纵向运动会给船舶航行带来严重的安全性问题，例如甲板上浪、埋艏、货物损失以及设备失灵等。并且船舶的纵向运动产生的垂向加速度给人体带来晕船不适感，严重影响了人体的健康舒适度以及工作人员的工作效率等，故解决此问题是船舶制造以及船舶控制装置仿生翼型变形领域的重要研究方向。

目前最有效的就是在船艏处安装T型水翼。T型水翼是一种典型的升力水翼，升力水翼的一个特点就是水翼上下表面需要有一定的压力差异，这种差异是通过改变水翼攻角从而改变水翼上下表面流场产生的，并且水翼的升力还与其面积、展弦比、水平主翼面的形状等有密切关系。综上，利用T型水翼产生的升力便可控制高速船的纵向姿态，保障了船舶及乘员的安全性和舒适性。但是，安装常规T型水翼的高速船，其翼面产生的升力在特殊海情时不足以抵抗海浪干扰。

在梁利华、苑佳和张松涛等人发表在第35届中国控制会议论文集上的《基于仿驼背鲸T型水翼的穿浪双体船纵向运动控制》中，仿驼背鲸T型水翼是利用驼背鲸前缘的瘤状突如锯齿的形状，从而在海洋中可提高自身升力，在该技术背景下，本发明提出一种仿生的蝙蝠式T型增升水翼，蝙蝠因其特殊翼型结构所产生的升力，能够有效地利用空气动力在空中高速有效地飞行，其中研究蝙蝠飞行的空气动力与船舶所应用的海洋动力都属于流体动力学范畴，故将仿生蝙蝠翼这种翼型应用到T型水翼上，使其大大地提高T型水翼的升力，从而更好地改善高速船的耐波性，并保证乘员的舒适性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蝙蝠式T型增升水翼装置，以增升水翼的结构特性，保证船舶在恶劣海况下高速航行时，其主翼面产生的有效升力，增强稳定船舶纵向运动的稳定力和力矩，控制船舶的纵向运动姿态，改善船上人员及设备的舒适安全性。

本发明的目的是这样实现的：

一种蝙蝠式T型增升水翼装置，包括水翼立柱部分和蝙蝠式水平主翼部分，其中，水翼立柱部分上端安装于船艏底部，水翼立柱部分下端与蝙蝠式水平主翼部分垂直固定连接；蝙蝠式水平主翼部分位于水翼立柱部分正下方，蝙蝠式水平主翼部分采用蝙蝠式仿生翼型。

水翼立柱部分，包括：立柱1，驱动装置3，立柱尾端11；立柱1上端安装于船艏底部，驱动装置3位于立柱1的前端和后端，立柱尾端11位于立柱1的后端底部，立柱尾端11不与蝙蝠式水平主翼部分直接接触；

蝙蝠式水平主翼部分，包括：蝙蝠式水平主翼2；蝙蝠式水平主翼2位于立柱1的正下方，立柱1下端与蝙蝠式水平主翼2垂直固定连接，同时驱动装置3也与蝙蝠式水平主翼2连接，蝙蝠式水平主翼2以立柱1的中轴线为界线呈对称分布。

所述的立柱1采用符合流体特性的NACA翼型；

所述的立柱尾端11沿垂直于蝙蝠式水平主翼部分弦长方向呈锐角翘起，立柱尾端11的翘起部分占立柱1整个横剖面长度的1/5；

所述的蝙蝠式水平主翼2采用符合流体特性的NACA翼型，蝙蝠式水平主翼2的前缘呈蝙蝠翅膀前缘的弧线型，蝙蝠式水平主翼2的尾部钝形呈蝙蝠式尾端形状；

所述的蝙蝠式水平主翼2的两侧剖面翼型和蝙蝠式水平主翼2的中心剖面翼型成倍数关系；