專利名稱：三體船的運動阻尼的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種三體船結構的多體船，其包括位于中心的主船體和兩個側船體。 更特別地，本發明涉及帶有運動控制的三體船，該運動控制用于為不被期望的船體運動，特別是波浪感生運動提供阻尼。本發明特別為三體船設計，但不僅限于三體船，該三體船配置為高速的商務船和軍事船，比如用于運送乘客、貨物、甚至車輛的渡船。
背景技術：
下面關于背景技術的描述的目的僅僅是為了便于理解本發明。該描述并不承認其涉及到的任何材料是到本申請的優先權日為止的公知常識的一部分。在海輪被設計為高速的情況下，出于效率的原因，通常希望船體長而薄。然而，這導致船缺乏穩定性且容易翻船。因此，許多高速船設計有兩個或多個長而薄或長而窄的船體，且這些船體以可以提供較高的穩定性的形式布置。這種船的典型例子就是兩船體的雙體船和三船體的三體船。長而薄的船體實現了對于裝機功率而言具有高速的推進效率的渴望，但是長而薄的船體很容易受波浪影響，船的運動可能過度。出現這種情況的原因涉及到船的水線面積和轉動慣量。具有高水線面積和轉動慣量的船將比具有較小水線面積和轉動慣量的船更容易抵抗運動。具有相對薄的船體的船將具有較小的水線面積和轉動慣量，由此得出結論，這種船將很容易受到波浪感生運動的影響。然而，反過來說，很容易因波浪而運動的船，很容易通過增加垂直于波浪感生運動的方向安裝的表面來克制這種運動，波浪感生運動的方向通常是豎直的。已知作為高速渡船的三體船，具有長而薄的主船體和兩個較小的長而薄的側船體 (輔船(amahs))，側船體可以為整艘船提供必須的穩定性，以防止翻船。三體船的俯仰運動可以通過產生豎直力來控制，該豎直力由安裝在所述主船體的船首的主動水翼產生，該主動水翼的安裝方式類似于安裝在各種雙體船的船首的類似的主動水翼。為了限制所述三體船在波浪中翻轉，抗翻轉鰭安裝在所述主船體的兩側。這些抗翻轉鰭基本上是運動的水翼， 與安裝在更傳統的單體船上的相應裝置類似。抗翻轉鰭在減小翻轉方面很有效，但是它們具有不需要的副作用，當所述船翻轉時，它們還會在多余的方向上產生力，特別地，這些力會導致偏航(將使船偏離選定的前進方向)和小分量搖擺。偏航和搖擺力是非水平的鰭的必然結果，因為當船翻轉時，固定的非水平鰭會產生升力，該升力具有垂直分量(減小翻轉)和水平分量(增大偏航和搖擺)。已知，為了減小翻轉，將所述鰭垂直于所述翻轉的線設置是有利的，這通常會導致所述抗翻轉鰭偏離水平面安裝。每當所述船翻轉，任何多余的偏航力都將需要舵手進行航向修正，這顯然是不被期望的。
本發明針對該背景技術及其相關問題和困難，被研發出來。

發明內容
根據本發明的第一方面，本發明提供了一種多體船，其包括主船體和至少一個側船體，所述側船體位于所述主船體的各個側面，每個船體包括船首、船尾和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制結構，所述運動控制結構包括靠近所述船體中的一個的船首設置的前運動阻尼裝置和靠近所述船體中的至少另一個的船尾設置的后運動阻尼裝置。優選地，所述前運動阻尼裝置靠近所述主船體的船首設置，所述后運動阻尼裝置靠近所述側船體的至少一個的船尾設置。優選地，所述后運動阻尼裝置有兩個，每個后運動阻尼裝置靠近各自的側船體的船尾設置，所述側船體設于所述主船體的兩個側面上。優選地，所述多體船為三體船，所述三體船包括位于所述主船體兩側的兩個側船體。優選地，每個阻尼裝置被配置來抵抗所述船的波浪感生運動，進而提供阻尼效應。所述阻尼效應可以針對一種或多種波浪感生運動，包括但不限于俯仰、翻轉和偏航。每個阻尼裝置可以包括水下水翼，但是當然也可以采用其他阻尼設備。每個水下水翼可以包括一個T形水翼，所述T形水翼包括水平布置的翅片箔，所述翅片箔安裝在一支柱的下端，所述支柱固定在各自的船體上。典型地，每個水翼相對于迎面而來的流向呈表面上為零度的攻角，以減小阻力。優選地，每個水翼具有用于減阻的流線型結構。典型地，所述水翼的目的并不是通過產生與所述迎面而來的流向呈攻角的升力， 來產生與波浪感生運動反向的附加力。相反，所述水翼的目的在于產生波浪感生運動的阻力。然而，在一些應用中，所述水翼還可以用來產生升力。雖然所述水翼優選地是固定的并且不具有運動部件，但是在一些應用中，也可以采用主動控制，以便于根據變化的條件進行調整，比如通過提供對控制系統作出響應的活動表面。在這種布置下，所述水翼可以用于提供升力和/或提供轉向或方向控制功能。當所述三體船漂浮在水面上時，每個水翼相對于各自的船體而言，可以位于便于維護或維修的位置。在一種布置中，所述水翼易于從所述船體上拆卸下來。在另一種布置中，所述水翼在不需要從所述船體上拆卸下來的情況下便于維護或維修。在后一種布置中， 位于每個側船體的船尾的所述水翼修改成可選擇性地向上移動至一位置，在該位置很容易被工人接觸并從所述船體上進行操作。這樣，在不必迫使船入干船塢的情況下，就可以實現對所述水翼的維護操作。典型地，所述運動阻尼裝置在水平面的尺寸，在足以阻尼所述多船體而不造成對前進速度的過度阻力之間，處于一種折中狀態。足以阻尼所述多體船運動所需要的尺寸由在平面上所述運動阻尼裝置的斷面慣性矩和所述多體船的水線面的斷面慣性矩的比率限定。就縱向運動(俯仰)而言，所述前運動阻尼裝置相對于所述船的漂心的斷面慣性矩優選為所述多體船的水線面的斷面慣性矩的5%-15%。就橫向運動(翻轉)而言，每個所述后運動阻尼裝置對于所述多體船的中心線的斷面慣性矩優選為所述多體船的水線面的橫向斷面慣性矩的2% -6%。
根據本發明的第二方面，本發明提供了一種多體船，其包括主船體和至少一個側船體，所述側船體位于所述主船體的各個側面，每個船體包括船首、船尾和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制結構，所述運動控制結構包括靠近所述主船體的船首設置的前運動阻尼裝置和靠近至少一個側船體的船尾設置的后運動阻尼裝置，所述側船體設于所述主船體的兩個側面上。根據本發明的第三個方面，本發明提供了一種三體船，其包括主船體和兩個側船體，每個船體包括船首、船尾和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制裝置，所述運動控制裝置包括一個前運動阻尼裝置和兩個后運動阻尼裝置，所述前運動阻尼裝置靠近所述主船體的船首設置，所述后運動阻尼裝置靠近各個側船體的船尾設置。優選地，所述運動阻尼裝置這樣安裝，其對翻轉有阻尼效應的部件被水平設置，這樣，當所述船翻轉時，搖擺力基本上被減小(尤其是接近零)。


下面將描述附圖中展示的本發明的一個詳細實施例，以便更好地理解本發明，其中圖1為本發明實施例的多體船的后視圖，該船為三體船形式，包括主船體和兩個側船體；圖2為所述主船體和兩個側船體的平面示意圖，特別顯示了運動阻尼裝置；圖3為所述船的側視圖；圖4為所述船的主視圖；圖5為所述船的進一步后視圖。
具體實施例方式圖中顯示的實施例是關于一種多體船，其為三體船10形式。本發明實施例的三體船10是高速的商用海輪，被用作運送乘客和貨物、甚至包括車輛的渡船，或者被用作軍用船。典型地，該三體船的尺寸約為80-130米，但是顯然不以此為限制。所述三體船10包括下部結構11和上部結構13。在本實施例中，下部結構11和上部結構13均主要由鋁構成，但是顯然可以使用任何其他合適的建造材料。下部結構11的吃水線在圖1、2、和3中通過標號14標識出。所述三體船的中心線由標號12表示。下部結構11包括位于中間的主船體15和兩個側向間隔的側船體17，通常已知為輔船(amahs)。所述下部結構11進一步包括兩個整體式橋結構19，該橋結構19連接所述主船體 15和所述側船體17。所述橋結構19和所述船體15、17 —起提供甲板表面21，所述上部結構13位于所述甲板表面21上方。所述橋結構19和所述船體15、17 —起提供兩個位于所述主船體15兩側的隧道23。所述主船體15具有在船首25的前端終端和在船尾27的艉肋板四形式的后端終端。類似地，每個側船體17具有在船首31的前端終端和在船尾33的艉肋板35形式的后端終端。推進系統(圖未示)用來向所述主船體15傳遞推進功率。所述推進系統包括推進裝置，比如位于所述主船體15的船尾27的可操縱的噴水式推進器42。所述三體船10配置有運動控制結構40，該運動控制結構40用于為波浪感生運動提供阻尼，進而提供航行控制。所述運動控制結構40包括靠近所述主船體15的船首25設置的前運動阻尼裝置 41和靠近每個側船體17的船尾33設置的兩個后運動阻尼裝置43。在這種布置下，所述運動阻尼裝置41、43中的一個位于或靠近所述三體船10的一個想象中的三角形包絡的頂點， 如圖2中標號44所示。每個運動阻尼裝置41、43適用于抵抗所述三體船的波浪感生運動，進而提供一個阻尼效應。整個阻尼效應包括俯仰、翻轉和搖擺阻尼。在本實施例中，每個運動阻尼裝置41、43包括水下水翼45，但是其它阻尼設備當然也是可能的。每個水下水翼45包括一個T形水翼(T-foil)，該T形水翼(T_foil)包括水平設置的翅片箔47，該翅片箔47安裝在一個支柱48的下端，該支柱48固定在各自的船體上。 所述翅片箔47的結構類似于NACA箔部分(foil section)，而所述支柱48相當長，以確保在所有會遇到的典型海況中，所述翅片箔47保持在所述水線下方。在圖示布置中，所述水翼45這樣設置在所述船體15、17上，各個翅片箔47位于相同的深度，如圖4中的標號50表示的虛線所示。在另一中布置中，所述主船體15上的所述水翼45的翅片箔47可以與所述側船體17上的所述水翼45的翅片箔47位于不同的深度。每個水翼45是固定的且被設置為相對于迎面而來的流向呈表面上為零度的攻角，以減小阻力，并具有可以減阻的流線型結構。每個水翼45相對于各自的船體15、17的位置這樣布置，以使當所述三體船10浮在水面上時，水翼45易于維護或維修。在一種布置中，所述水翼45很容易從各自的船體 15、17上拆卸下來。在另一種布置中，每個側船體17的船尾33上的所述水翼45被改為可選擇性地擺動到這樣一個位置，被工人接觸并從所述船體上進行操作。在本實施例中，注意到足以減弱所述三體船10的豎直運動而不對前進速度造成過度阻擋而要求的尺寸，每個水翼45在水平面的尺寸處于一種折中狀態。足以減弱所述三體船運動所要求的尺寸在平面上由所述水翼45的斷面慣性矩和所述三體船的水線面的斷面慣性矩的比率限定。就縱向運動(俯仰)而言，作為前運動阻尼裝置41的所述水翼相對于所述船的漂心(the centre of floatation)的斷面慣性矩為所述三體船的水線面的斷面慣性矩的 5% -15%。就橫向運動(翻轉)而言，作為后運動阻尼裝置43之一的每個水翼相對于所述三體船的中心線的斷面慣性矩為所述三體船的水線面的橫向斷面慣性矩的2% -6%。由上述內容可知，很明顯的，本實施例提供了一種用于阻尼波浪感生運動的簡單高效的布置。每個運動阻尼裝置在被動狀態下運行以簡單地抵抗所述三體船的波浪感生運動，進而提供對波浪感生運動的阻尼效應。需要注意的是，本發明的范圍并不僅限于上述實施例的范圍，不同的變化和修改均屬于本發明的范圍。通過舉例的方式，在上述實施例中，目的并不是使所述運動阻尼裝置41、43通過產生與迎面而來的流向呈攻角的升力，來產生與波浪感生運動相反的附加力。所述運動阻尼裝置41、43的目的僅在于對波浪感生運動產生阻力。然而，在其他實施例中，所述運動阻尼裝置41、43也可以用來產生升力。此外，在上述實施例中，所述運動阻尼裝置41、43是固定的且沒有運動部件。然而，在其它實施例中，所述運動阻尼裝置41、43可以配置為主動控制，比如通過提供對控制系統作出響應的活動面，以便于根據變化的條件來進行調整。特別地，所述后運動控制裝置 43可以配置有活動面，以提供轉向或者方向控制功能，從而提高可操縱的噴水式推進器42 的轉向功能。在以上描述和圖示的實施例中，所述前運動阻尼裝置41設置在靠近所述主船體 15的船首25處，而兩個后阻尼裝置43設置在靠近每個側船體17的船尾33處。也可能有其它布置，例如，兩個前運動阻尼裝置41設置在靠近每個側船體17的船首31處，而一個后阻尼裝置43設置在靠近所述主船體15的船尾27處。在說明書和權利要求書中，除非上下文中有其他要求，“包括”一詞應被理解為暗示包含所描述的整體或整體的組合，但不排除任何其他整體或整體的組合。
權利要求
1.一種多體船，包括主船體和至少一個側船體，所述側船體位于所述主船體的各個側面，每個船體包括船首、船尾、和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制裝置，所述運動控制裝置包括靠近所述船體中的一個的船首設置的前運動阻尼裝置和靠近所述船體中的至少另一個的船尾設置的后運動阻尼裝置。
2.根據權利要求1所述的多體船，其特征在于，每個阻尼裝置適用于抵抗波浪感生運動，進而提供阻尼效應。
3.根據權利要求1或2所述的多體船，其特征在于，所述前運動阻尼裝置靠近所述主船體的船首設置，所述后運動阻尼裝置靠近所述側船體的至少一個的船尾設置。
4.根據權利要求3所述的多體船，其特征在于，所述后運動阻尼裝置有兩個，每個后運動阻尼裝置靠近各自的側船體的船尾設置，所述側船體設于所述主船體的兩個側面上。
5.根據前述權利要求中任一項所述的多體船，其特征在于，每個阻尼裝置包括水下水翼。
6.根據權利要求5所述的多體船，其特征在于，每個水下水翼包括T形水翼，所述T形水翼包括水平設置的翅片箔，所述翅片箔安裝在一支柱的下端，所述支柱固定在各自的船體上。
7.根據權利要求5或6所述的多體船，其特征在于，每個水翼相對于迎面而來的流向的呈表面上為零度的攻角，從而減小阻力，且每個水翼還具有用于減阻的流線型結構。
8.根據權利要求5、6或7所述的多體船，其特征在于，當所述多體船漂浮在水面上時， 每個水翼相對于各自的船體而言，位于便于維護或維修的位置。
9.根據權利要求8所述的多體船，其特征在于，每個水翼易于從所述船體上拆卸下來。
10.根據權利要求8所述的多體船，其特征在于，位于每個側船體的船尾的所述水翼修改成可選擇性地向上移動至一位置，在該位置很容易被工人接觸并從所述船體上進行操作。
11.根據前述權利要求任一項所述的多體船，其特征在于，所述前運動阻尼裝置相對于所述船的漂心的斷面慣性矩為所述多體船的水線面的斷面慣性矩的5% -15%。
12.根據前述權利要求中任一項所述的多體船，其特征在于，每個所述后運動阻尼裝置對于所述多體船的中心線的斷面慣性矩為所述多體船的水線面的橫向斷面慣性矩的 2% -6%。
13.一種如前述權利要求中任一項所述的多體船，所述多體船具有鋁結構。
14.一種多體船，包括主船體和至少一個側船體，所述側船體位于所述主船體的各個側面，每個船體包括船首、船尾和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制結構，所述運動控制結構包括靠近所述主船體的船首設置的前運動阻尼裝置和靠近至少一個側船體的船尾設置的后運動阻尼裝置，所述側船體設于所述主船體的兩個側面上。
15.一種三體船，包括主船體和兩個側船體，每個船體包括船首、船尾和用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制裝置，所述運動控制裝置包括一個前運動阻尼裝置和兩個后運動阻尼裝置，所述前運動阻尼裝置靠近所述主船體的船首設置，所述后運動阻尼裝置靠近各個側船體的船尾設置。
16.一種多體船，所述多體船基本上如文中參照附圖所描述。
全文摘要
一種三體船結構的多體船(10)。所述多體船(10)包括主船體(15)和至少一個側船體(17)，側船體位于所述主船體的各個側面。所述多體船(10)配置有用于為波浪感生運動提供阻尼的運動控制結構(40)，進而提供航行控制。所述運動控制裝置(40)包括一個靠近所述主船體(15)的船首(25)設置的前運動阻尼裝置(41)和兩個靠近各個側船體(17)的船尾(33)設置的后運動阻尼裝置(43)。在這種布置中，一個所述運動阻尼裝置(41、43)位于或靠近所述船(10)的一個想象中的三角形包絡(44)的頂點。每個運動阻尼裝置(41、43)適用于抵抗所述多體船(10)的波浪感生運動，進而提供一個阻尼效應。每個運動阻尼裝置(41、43)包括水下水翼(45)，但是其它阻尼設備也是可能的。
文檔編號B63B39/06GK102574568SQ201080034979
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月3日 優先權日2009年6月3日
發明者內維爾·安東尼·阿姆斯特朗 申請人:奧斯塔船舶有限公司