帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明旨在提供一種具備高速，低功率，興波阻力小，適航性好，高穩(wěn)定性且破浪無埋艏的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，以及包含了該三體船的無人船系統(tǒng)。本發(fā)明所述三體船包括船體，所述船體由主船體和位于所述主船體兩側(cè)并對(duì)稱的副船體組成，兩個(gè)所述副船體與所述主船體之間設(shè)置有縱向貫通的消波氣道，在所述主船體的艏部設(shè)置有球鼻艏；在所述滑行艇本體上設(shè)置有設(shè)備放置室，在所述設(shè)備放置室內(nèi)裝置有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括地面基站，所述控制系統(tǒng)通過所述通信系統(tǒng)與地面基站進(jìn)行通信，所述控制系統(tǒng)控制所述采樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣并將采樣數(shù)據(jù)上傳地面基站，并對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信控制。本發(fā)明可應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。
【專利說明】帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速艇，尤其涉及一種帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，以及包含了該三體船的無人船系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，各行各業(yè)都進(jìn)入智能化時(shí)代。船舶技術(shù)也發(fā)展飛快。無人船作為船舶的一種，主要應(yīng)用于水質(zhì)采樣、水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)分布測繪、污染事故查詢和追蹤、流量流速監(jiān)測、核輻射監(jiān)測和水下地貌測繪等水文勘測工作中?，F(xiàn)有的無人船體積較小，無法攜帶水文勘測所需的全部采樣和測試設(shè)備。另外，現(xiàn)有的無人船航速低，水文勘測效率低，無法快速完成工作。此外，鑒于現(xiàn)有的無人船體積小，航速低下，只能應(yīng)用于江河湖泊等水面較為平靜的水域，其未能滿足用于海面上的勘測和搜救工作。在海面上，高速艇能夠滿足速度方面的要求。但由于其船頭一般較薄，船頭底部較平，在行駛的過程中船頭會(huì)離開水面并高高抬起，如摩托艇等，故其穩(wěn)定性較差，而在這樣的無人船上進(jìn)行水文勘測工作，其質(zhì)量將會(huì)嚴(yán)重降低，甚至無法完成水文勘測工作。。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，無論單體滑行艇還是雙體船，都屬于動(dòng)力支撐型船，在特定航行環(huán)境中，它們發(fā)揮各自的優(yōu)勢。三體船雖然具備了高速低功率適航性好的特點(diǎn)，然而都無法同時(shí)具備高速，低功率，興波阻力小，適航性好，高穩(wěn)性以及破浪無埋艏的優(yōu)點(diǎn)。若能設(shè)計(jì)一種既具有高航速，低功率，興波阻力小，適航性好，破浪無埋艏又具有較高穩(wěn)定性的無人船，則能很好地解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供了一種具備高速，低功率，興波阻力小，適航性好，高穩(wěn)定性且破浪無埋艏的帶有球鼻艏的高速淺吃水斜側(cè)三體船，以及包含了該三體船的無人船系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所述帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船所采用的技術(shù)方案是:該三體船包括船體，所述船體由主船體和位于所述主船體兩側(cè)并對(duì)稱的副船體組成，兩個(gè)所述副船體與所述主船體之間設(shè)置有縱向貫通的消波氣道，在所述主船體的艏部設(shè)置有球鼻艏。
[0006]進(jìn)一步地，兩個(gè)所述副船體的長度為所述主船體長度的60%。
[0007]進(jìn)一步地，所述消波氣道的開口寬度從船艏部到船舯部逐漸減小，位于船艉部和船舯部的所述消波氣道大小一致，在船艉部，所述消波氣道的開口寬度與主船體的寬度比值為1: 1.2。
[0008]進(jìn)一步地，所述主船體的艏艉橫剖面采用滑行艇折角線型過渡至所述消波氣道處，所述主船體的船艉部的底部斜升角度取值為13。，所述船體的設(shè)計(jì)水線的進(jìn)水角為13。，所述船體的艉部縱剖線呈平直狀。
[0009]進(jìn)一步地，所述球鼻艏為V型高速破浪球鼻艏。
[0010]進(jìn)一步地，所述副船體的最低點(diǎn)高于所述主船體向所述消波氣道過渡的折角線的高度，所述副船體的最低點(diǎn)位于船舯向所述主船體折角線斜升角延長線上。
[0011]本發(fā)明所述包含了上述三體船的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:在所述船體上設(shè)置有設(shè)備放置室，在所述設(shè)備放置室內(nèi)裝置有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括地面基站，所述控制系統(tǒng)通過所述通信系統(tǒng)與地面基站進(jìn)行通信，所述控制系統(tǒng)控制所述采樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣并將采樣數(shù)據(jù)上傳地面基站，并對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信控制。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、視頻采集模塊、導(dǎo)航模塊、中央處理單元和通訊模塊，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、所述視頻采集模塊、所述導(dǎo)航模塊和所述通訊模塊均與所述中央處理單元連接，所述通信系統(tǒng)通過所述通信模塊與所述中央處理單元信號(hào)連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述視頻采集模塊包括設(shè)置于所述船體上的云臺(tái)和設(shè)置在所述云臺(tái)上的攝像頭，所述攝像頭與所述中央處理單元連接；所述導(dǎo)航模塊包括⑶3衛(wèi)星定位傳感器、電子羅盤和慣性測量模塊，所述⑶3衛(wèi)星定位傳感器、所述電子羅盤和所述慣性測量模塊均與所述中央處理單元電連接。
[0014]更進(jìn)一步地，在所述船體上還設(shè)置有避障裝置，所述避障裝置包括防撞輪、超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器，所述超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器均與所述中央處理單元連接，所述防撞輪設(shè)置在所述船體的船舷邊上。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述三體船包括船體，所述船體由主船體和位于所述主船體兩側(cè)并對(duì)稱的副船體組成，兩個(gè)所述副船體與所述主船體之間設(shè)置有縱向貫通的消波氣道，在所述主船體的艏部設(shè)置有球鼻艏；本發(fā)明應(yīng)用了空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的原理，依靠隨著航速增加而升高的水動(dòng)升力支撐了絕大部分船體的重量，使得被托起后的船體形成很小的排水量吃水也很淺，艏部增加了一個(gè)^型破浪球鼻艏，有利于降低艏波，減緩波浪對(duì)船艏的拍擊，有明顯的消波作用；三體之間有一條縱向貫通的槽道，在航行時(shí)高速氣流進(jìn)入槽內(nèi)形成水和氣的混合氣墊，產(chǎn)生升力，進(jìn)一步托舉船體減少濕表面積，促進(jìn)高速滑行；進(jìn)入氣道內(nèi)被擠壓的氣水混合產(chǎn)生的動(dòng)升力可以提供一種橫向回復(fù)力，可以減小橫搖提高橫穩(wěn)性，減少對(duì)波浪擾動(dòng)力的響應(yīng)。本船型經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)，本船型方案總阻力比相近尺寸同排水量槽道滑行艇降低10%左右，耐波性提高20%左右，高速性能也顯著提高，同時(shí)避免了高速滑行埋艏等現(xiàn)象。
[0016]由于包含了上述滑行艇的系統(tǒng)還包括設(shè)備放置室，在所述設(shè)備放置室內(nèi)裝置有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括地面基站，所述控制系統(tǒng)通過所述通信系統(tǒng)與地面基站進(jìn)行通信，所述控制系統(tǒng)控制所述采樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣并將采樣數(shù)據(jù)上傳地面基站，并對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信控制；所以，本發(fā)明系統(tǒng)在船體上設(shè)置各種設(shè)備，利用利用采用系統(tǒng)對(duì)勘測區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行采樣、分析，控制系統(tǒng)對(duì)整臺(tái)滑行艇進(jìn)行航行控制、滑行艇上的各種設(shè)備進(jìn)行控制，并通過通信系統(tǒng)向地面基站發(fā)送信息，或者接收來自地面基站的信息，實(shí)現(xiàn)水文勘測；本發(fā)明系統(tǒng)可應(yīng)用于湖泊、江河或者海面上進(jìn)行作業(yè)，其穩(wěn)定性和高航速能夠滿足勘測效率和勘測準(zhǔn)確性方面的要求，是一種全新的水文勘測系統(tǒng)，其可應(yīng)用于各種境況下的水文勘測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的第一視角結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的第二視角結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的第三視角結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1至3所示，本發(fā)明包括船體1，所述船體1由主船體11和位于所述主船體11兩側(cè)并對(duì)稱的副船體12組成，兩個(gè)所述副船體12與所述主船體11之間設(shè)置有縱向貫通的消波氣道13，在所述主船體11的艏部設(shè)置有球鼻艏2。兩個(gè)所述副船體12的長度為所述主船體11長度的60%。所述消波氣道13的開口寬度從船艏部到船舯部逐漸減小，位于船艉部和船舯部的所述消波氣道13大小一致，在船艉部，所述消波氣道13的開口寬度與主船體的寬度比值為1: 1.2。所述主船體11的艏艉橫剖面采用滑行艇折角線型過渡至所述消波氣道13處，所述主船體11的船艉部的底部斜升角度取值為13。，所述船體1的設(shè)計(jì)水線的進(jìn)水角為13。，所述船體1的艉部縱剖線呈平直狀。所述球鼻艏2為V型高速破浪球鼻艏。所述副船體12的最低點(diǎn)高于所述主船體向所述消波氣道13過渡的折角線的高度，所述副船體12的最低點(diǎn)位于船舯向所述主船體11折角線斜升角延長線上。
[0019]本發(fā)明應(yīng)用了空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的原理，依靠隨著航速增加而升高的水動(dòng)升力支撐了絕大部分船體的重量，使得被托起后的船體形成很小的排水量吃水也很淺，艏部增加了一個(gè)^型破浪球鼻艏，有利于降低艏波，減緩波浪對(duì)船艏的拍擊，有明顯的消波作用。三體之間有一條縱向貫通的槽道，在航行時(shí)高速氣流進(jìn)入槽內(nèi)形成水和氣的混合氣墊，產(chǎn)生升力，進(jìn)一步托舉船體減少濕表面積，促進(jìn)高速滑行。進(jìn)入氣道內(nèi)被擠壓的氣水混合產(chǎn)生的動(dòng)升力可以提供一種橫向回復(fù)力，可以減小橫搖提高橫穩(wěn)性，減少對(duì)波浪擾動(dòng)力的響應(yīng)。本船型經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)，本船型方案總阻力比相近尺寸同排水量槽道滑行艇降低10%左右，耐波性提聞20%左右，聞速性能也顯者提聞，同時(shí)避免了聞速滑彳丁埋臘等現(xiàn)象。
[0020]在所述船體1上設(shè)置有設(shè)備放置室4，在所述設(shè)備放置室4內(nèi)裝置有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括地面基站，所述控制系統(tǒng)通過所述通信系統(tǒng)與地面基站進(jìn)行通信，所述控制系統(tǒng)控制所述采樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣并將采樣數(shù)據(jù)上傳地面基站，并對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信控制。所述控制系統(tǒng)包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、視頻采集模塊、導(dǎo)航模塊、中央處理單元和通訊模塊，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、所述視頻采集模塊、所述導(dǎo)航模塊和所述通訊模塊均與所述中央處理單元連接，所述通信系統(tǒng)通過所述通信模塊與所述中央處理單元信號(hào)連接。所述視頻采集模塊包括設(shè)置于所述船體1上的云臺(tái)5和設(shè)置在所述云臺(tái)5上的攝像頭6，所述攝像頭6與所述中央處理單元連接。所述導(dǎo)航模塊包括⑶3衛(wèi)星定位傳感器、電子羅盤和慣性測量模塊，所述⑶3衛(wèi)星定位傳感器、所述電子羅盤和所述慣性測量模塊均與所述中央處理單元電連接。在所述船體1上還設(shè)置有避障裝置，所述避障裝置包括防撞輪、超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器，所述超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器均與所述中央處理單元連接，所述防撞輪設(shè)置在所述船體1的船舷邊上。通訊模塊通過無線信號(hào)與地面基站或手持基站信號(hào)連接。
[0021]所述采樣系統(tǒng)包括保溫箱和水下傳感器，保溫箱內(nèi)設(shè)有采樣瓶，所述水下傳感器包括水溫傳感器、流速傳感器、1)?傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器和濁度傳感器。采樣瓶用于盛裝采集到的水質(zhì)樣本，各種水下傳感器分別檢測被測水質(zhì)的水溫、流速、？II值、溶解氧、電導(dǎo)率和濁度等數(shù)據(jù)。對(duì)于不同的水質(zhì)，可以根據(jù)需要開啟相應(yīng)的傳感器工作，以測得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明可應(yīng)用于不同水質(zhì)勘測，如堰塞湖、核污染水域等無人區(qū)。
[0022]本發(fā)明可應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，包括船體(1)，其特征在于:所述船體(I)由主船體(11)和位于所述主船體(11)兩側(cè)并對(duì)稱的副船體(12)組成，兩個(gè)所述副船體(12)與所述主船體(11)之間設(shè)置有縱向貫通的消波氣道(13)，在所述主船體(11)的艏部設(shè)置有球鼻艏(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，其特征在于:兩個(gè)所述副船體(12)的長度為所述主船體(11)長度的60 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，其特征在于:所述消波氣道(13)的開口寬度從船艏部到船舯部逐漸減小，位于船艉部和船舯部的所述消波氣道(13)大小一致，在船艉部，所述消波氣道(13)的開口寬度與主船體的寬度比值為1: 1.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船,其特征在于:所述主船體(11)的艏艉橫剖面采用滑行艇折角線型過渡至所述消波氣道(13)處，所述主船體(11)的船艉部的底部斜升角度取值為13°，所述船體(I)的設(shè)計(jì)水線的進(jìn)水角為13°，所述船體(I)的艉部縱剖線呈平直狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，其特征在于:所述球鼻艏(2)為SV型高速破浪球鼻艏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船，其特征在于:所述副船體(12)的最低點(diǎn)高于所述主船體向所述消波氣道(13)過渡的折角線的高度，所述副船體(12)的最低點(diǎn)位于船舯向所述主船體(11)折角線斜升角延長線上。
7.一種包含如權(quán)利要求1所述的帶有球鼻艏的高速淺吃水三體船的系統(tǒng)，其特征在于:在所述船體(I)上設(shè)置有設(shè)備放置室(4)，在所述設(shè)備放置室(4)內(nèi)裝置有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括地面基站，所述控制系統(tǒng)通過所述通信系統(tǒng)與地面基站進(jìn)行通信，所述控制系統(tǒng)控制所述采樣系統(tǒng)進(jìn)行采樣并將采樣數(shù)據(jù)上傳地面基站，并對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行通信控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、視頻采集模塊、導(dǎo)航模塊、中央處理單元和通訊模塊，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、所述視頻采集模塊、所述導(dǎo)航模塊和所述通訊模塊均與所述中央處理單元連接，所述通信系統(tǒng)通過所述通信模塊與所述中央處理單元信號(hào)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述視頻采集模塊包括設(shè)置于所述船體(I)上的云臺(tái)(5)和設(shè)置在所述云臺(tái)(5)上的攝像頭(6)，所述攝像頭(6)與所述中央處理單元連接，所述導(dǎo)航模塊包括GPS衛(wèi)星定位傳感器、電子羅盤和慣性測量模塊，所述GPS衛(wèi)星定位傳感器、所述電子羅盤和所述慣性測量模塊均與所述中央處理單元電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于:在所述船體(I)上還設(shè)置有避障裝置，所述避障裝置包括防撞輪、超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器，所述超聲波、雷達(dá)和/或激光測距傳感器均與所述中央處理單元連接，所述防撞輪設(shè)置在所述船體(I)的船舷邊上。
【文檔編號(hào)】B63B1/10GK104494776SQ201410722766
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】張?jiān)骑w, 成亮, 鄒雪松, 喬軍, 王根寶 申請人:珠海云洲智能科技有限公司