自推进式水翼

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水翼船与机翼理论

水翼船与机翼理论

水翼船与机翼理论1. 引论水翼船在翼载状态通常有良好的耐波性,所产生的余波小,由于入射波引起的速度损失也小。

对于全浸式水翼系统,这些优点尤为显著。

水翼的设计工况一般是亚空泡状态,然而,空泡产生的可能性仍然是一个重要的问题。

讨论中,架设水翼无空泡。

Johnston指出,在选择全浸式水翼系统中的水翼和支柱的结构布局时,有如下一些重要的方面:(1)保持航向稳定性和横摇稳定性。

(2)当水翼露出水面时,能够稳定的恢复到浸没状态。

(3)恶劣海况下航行性能温和的趋向恶化。

(4)安全性。

设计者力图使水翼的升阻比和空泡初生时的航速最大化。

而满足结构要求的条件下,必须实现支柱—水翼系统质量的最小化。

以下首先描述水翼船的主要特征和重要的物理特性。

其次是对机翼理论进行详细讨论。

想用数值方法预报水翼船在波浪中以及在启航和操纵过程中的定常特性和非定常特性,机翼理论是一个必要的基础。

机翼理论的描述,将从介绍基于源,汇和偶极分子的边界元方法开始;这个方法可以考虑非线性理论,三维流动,水翼和支柱的相互作用以及自由表面效应。

再次讨论线性理论,线性理论的优越性是,可以更容易地看出攻角,拱度,襟翼和三维流动,如何影响水翼的升力和阻力。

此外,还要讨论自由表面和水翼的相互作用如何影响水翼的定常升力和阻力;这项分析有实验结果的论证。

最后讨论由于入射波浪引起的非定常情况;这将用于计算一个翼载状态的水翼船,在遭遇迎浪规则波或规则波时的垂荡和纵摇运动。

2.水翼船的主尺度图1.1还给出了一个带襟翼的全浸型水翼系统的例子:前支柱用于转向操纵,喷水推进则和后翼布置组合在一起。

喷水系统有一个喷压式的入水口,内部的管道经过内支柱,然后水从船尾喷到空气中,许多现有的水翼船都装有襟翼,它们用于控制纵倾和图1.2给出了各种类型的水翼布局。

表1.1和表1.2分别给出了单体划割自由面型和全浸型水翼船的主要尺度。

3.物理特征3.1 水翼航行状态的静态平衡在翼载状态下,船的重量由水翼系统提供的定常升力来平衡。

水翼法推进机理及操纵技术研究

水翼法推进机理及操纵技术研究

摘 要 : 究 了水翼 法推进机理 和操 纵 技术 。通 过海 龟 运 动实 时状 态监 测 , 研 分析 了水 翼 法推进 运 动特 性 , 从水 动力 、 流场等 角度 探讨 了水 翼法推进 机理 和 多元 协调 操 纵方 式 , 立 了水 翼推 进水 建
动力表 达 式。为研 究水 翼运 动 时流场 演变及 作用机 理 , 利用 Fu n 软 件 进行 了水 翼运 动流体 动力 let 学数值模 拟 , 析 了流场 和水 翼几何参 数 的变化对推进 作用 的影 响 , 出 了水 翼运 动轨迹 的形态特 分 得
Z HAN n - n,L U Xiob i HU D n —u ,XU Ja —n UO S a —o G Migj u I a — a,C igh i ina ,G h ob
( olg f c a ia n e tc l gn eig,Habn E gn eigUnv ri ,Habn 1 0 0 C l eo h nc la dElcr a En ie r e Me i n ri n iern iest y ri 5 0 1,Heln j n i gi g,C ia o a hn )
征。研 制 了模块 化仿水 翼推进 载体 , 行 了载体 运 动性 能试 验研 究 , 进 探讨 了载体 运 动的操 纵 技术。 试 验结果 验证 了水翼法 推进 的可实现 性和仿水 翼操纵技 术 的可行 性。
关 键 词 :工 程 仿 生 学 ; 生 推 进 ; 翼 法 ;操 纵 技 术 仿 水 中 图 分 类 号 : P 4 . T 22 3 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 : 0 0 19 (0 0 0 -3 6 6 10 —0 3 2 1 ) 30 1 - 0
第 3 卷第 3 l 期

各类船舶简介(图文中英文对照版)

各类船舶简介(图文中英文对照版)

各类船舶简介1.破冰船(ice-breaker)为冰区航行的船舶开辟航道的专用船。

此类船的艏端为前倾型,船体结构经特别加强,船上设有专门的压载水舱,以供船在破冰时使用。

破冰船在北极、南极或其他冰海中破冰航行,为紧随其后的船队开辟航路。

破冰船的船体具有较强的抗冲击和抗挤压的能力,这使得它在冰海中航行时船体不会受到损坏。

现代破冰船还具有科学考察和救援的能力,船上备有直升飞机和起降平台。

2.平台供应船(Platform Supply Vessel简称PSV)是专为石油平台供给设计的。

此类船由其任务不同,而长度从20米到100米不等。

最主要的功能是运输人员物资到海上的石油平台。

近年来,新一代的PSV都要求装备DP1或DP2的动力定位系统。

3.舢板(Sampan)亦作“舢板”、“三板”,是用人力和风力推进的小艇。

舢板结构架简单、吃水浅、操作方便,可以进行海上救生、舷外作业和装载人员登岸等。

一般称备有1-6把桨的舢板为小型舢板,备有8-16把桨的舢板为中型舢板。

4.钻探船(Drilling Vessel)是漂浮于水面上的作业平台,通常适合在各种水深条件下进行钻探作业。

但对船的定位要求很高,多采用多锚定位或动力定位方式。

5.半潜式钻井平台(semi-submersible drilling unit)平台由水下浮体和水面上的平台,通过若干根立柱连接组成。

当平台工作时,水下浮体潜入水中一定深度,海面波浪对浮体的扰动较小,平台能再水面上保持稳定和平稳。

半潜式钻井平台的作业水深最大可达500m。

6.自升式钻井平台(jack-up drilling unit)平台的角处安装桩腿,每根桩腿可各自相对平台上下升降,移航时将所有的桩腿升起,由拖船拖到井位后,将桩腿降下,插入海底固定,然后将平台升起到一定高度,进行钻井作业。

自升式钻井平台适合在大陆架浅水区作业。

7.快艇(High Speed Craft)快艇是小型高速船的总称,快艇的种类很多,一般可以根据其用途进行分区。

水翼飞行器原理

水翼飞行器原理

水翼飞行器原理水翼飞行器是一种以水面为基础,通过水动力学原理实现起飞和飞行的飞行器。

它利用水面的支撑力和动力,结合空气动力学原理,实现了在水面上和空中的高效运动。

下面将详细介绍水翼飞行器的原理和工作机制。

一、水翼的设计和工作原理水翼是水翼飞行器的关键部件,它类似于飞机的机翼,但在形状和工作原理上有所不同。

水翼的形状通常呈V字型,两侧配有浮力桨和推进器。

水翼的上表面和下表面之间形成了一定的减压差,从而产生了升力。

同时,水翼的V字形状使得飞行器能够在水面上保持平衡,并减少水面的阻力。

在起飞阶段,水翼飞行器通过推进器提供的动力,加速到一定速度。

同时,水翼在水面上产生的升力将飞行器抬离水面,实现起飞。

起飞后,推进器继续提供动力,使飞行器能够在空中保持平稳的飞行状态。

二、水动力学原理水翼飞行器的飞行原理基于水动力学的基本原理。

根据阿基米德原理,当一个物体浸没在液体中时,所受到的浮力等于被液体排开的重量。

水翼飞行器的水翼通过形状和速度的设计,使得在水面上产生的浮力大于其自身的重量,从而实现起飞和飞行。

根据伯努利定律,当流体速度增加时,其压力就会降低。

在水翼上表面的水流速度较大,而下表面的水流速度较小,根据伯努利定律,上下表面之间形成了压力差。

这个压力差产生的升力,使得水翼飞行器能够在水面上保持平衡并提供升力。

三、水翼飞行器的优势和应用水翼飞行器相比传统飞行器具有许多优势。

首先,它不依赖于机场或跑道,可以在水面上起降,从而大大扩展了飞行器的使用范围。

其次,水翼飞行器可以在水面上实现高速飞行,在海洋巡逻、紧急救援等应用中具有独特的优势。

此外,由于水翼飞行器的设计和工作原理相对简单,制造成本相对较低,从而降低了飞行器的运营成本。

水翼飞行器在航空领域具有广泛的应用前景。

它可以用于海洋巡逻、渔业监测、海上搜救等任务,提高海上安全和救援能力。

同时,水翼飞行器还可以用于旅游和娱乐领域,为人们提供独特的飞行体验。

总结起来,水翼飞行器利用水动力学原理实现起飞和飞行。

海水资源开发利用实践——潮流能发电

海水资源开发利用实践——潮流能发电

海水资源开发利用实践——潮流能发电由于引潮力的作用,海水不断地涨潮、落潮。

涨潮时,大量海水汹涌而来,具有很大的动能;同时,水位逐渐升高, 动能转化为势能。

落潮时,海水奔腾而归,水位陆续下降,势能又转化为动能。

海水在涨潮和落潮时所具有的动能和势能统称为潮汐能。

潮汐能是一种蕴藏量极大、取之不尽用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。

目前潮汐能最成熟的利用形式是潮汐发电。

2022年4月29日上午, 位于浙江省舟山市岱山县秀山岛海域的LHD海洋潮流能发电平台,目前世界最大单机容量潮流能发电机组“奋进号”正在潮流的带动下平稳运转,源源不断地输送出绿色电能。

截至2022年7月底,该电站已连续运行超过62个月,累计发电总量超过293万千瓦时。

一、潮流能资源的基本介绍潮流能是指月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动而形成的动能,发电原理是将水流中的动能通过装置转化为机械能,进而将机械能转化为电能。

适宜开发潮流能的区域通常是指流速峰值大于2m∕s的位置,发电装置通常在潮流流速为0. 8m∕s时启动。

开阔海域的潮流速度通常仅为0. lm∕s,但潮波与邻近陆块之间的岬角、岛屿和狭窄海峡等海岸地形的相互作用可使得流速超过2m/s。

因此,合适的地点位于沿海水域且高度局部化。

根据亚特兰蒂斯能源公司的报告,潮流能在全球范围内储量超过120GW。

二、潮流能发电技术(一)潮流能发电装置潮流能发电装置在开发过程中,逐渐研发出多种不同的结构形式,其中根据来流的流向与水轮机装置转动轴的位置关系,可分为水平轴式水轮机和垂直轴式水轮机,还有通过支撑臂摆动来获能的振荡水翼技术等;现有的多数潮流能装置采用直接固定于海底的方法,这样更有利于获能的稳定,但如果需要在离岸较远、水位较深的地方安装装置,则需采用漂浮式结构以便于安装和节约成本。

利用天然潮流所带来的动能推动装置发电的技术可以避免如潮汐发电站或水电站需要修建堤坝与配套设施,能减少相应的投资,且水轮机装置对生态环境影响小。

一种水下拖曳姿态自适应水翼装置[实用新型专利]

一种水下拖曳姿态自适应水翼装置[实用新型专利]

专利名称:一种水下拖曳姿态自适应水翼装置
专利类型:实用新型专利
发明人:林焰,王运龙,金朝光,陈明,管官,于雁云,李楷申请号:CN201420681828.3
申请日:20141115
公开号:CN204415691U
公开日:
20150624
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种水下拖曳姿态自适应水翼装置,属于水下拖曳技术领域。

该装置包括斜拉翼和水平翼部分,整体呈U形状,布置左右对称。

斜拉导流翼套在斜拉翼管上,可自由转动,有利于减少装置整体的阻力以及避免涡激振动,保证装置的安全性与稳定性。

水平导流翼套在水平翼管上。

定深翼的攻角大小由角度微调螺母调节。

船舶有速度时,定深翼产生向下升力,使得拖曳装置保持在一定水深,且左右对称的布置保证了水平翼能够自动调整姿态,以保持水平状态。

该装置结构简单,操作方便,安全可靠,实用性强,适用于船舶高速下拖曳水翼的使用。

申请人:大连理工大学
地址:116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
国籍:CN
代理机构:大连星海专利事务所
代理人:花向阳
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水翼船原理特点及其使用与维修

水翼船原理特点及其使用与维修

J S2000-3-02 □船舶设计与研究□关键词:水翼船 船舶性能 船舶动力装置 维修水翼船原理特点及其使用与维修张大雄 摘要 在我国各地航线上营运的水翼船约有70余艘。

虽然水翼船的发展已近百年,但对于我国航运界仍是近几年接触的“新鲜”事。

营运中发生的事故不少,这与对水翼船的原理、特点和使用中必需的相关知识尚未被普及有关系。

本文简要介绍了一些水翼船的原理、特点,包括航态和阻力特点,吃水特点,结构和材料特点,动力系统特点,操纵特点等。

可供操作、使用、保养、维修时参考。

0 前言水翼船是一种高速高性能的水上运输工具,是航空机翼理论在船舶上的推广应用。

几乎在飞机发展的同时,就有人研究水翼船。

在二次世界大战后,开始有民用水翼客船投入营运,各发达国家设计建造的水翼船型号有数十个。

其中以原苏联发展和使用水翼船最多,在1970年前,以平均每年研制一个型号的速度开发了12个型号。

在1970年之后,又开发了7个型号。

在350余条航线,约4万公里航程上曾有成千艘水翼船在服务。

美国则重点开发高级的全浸自控海上水翼客船,具有非常优越的耐波性。

意大利则成批生产沿海自稳式或自稳加自控割划水面式水翼船,自成系列。

我国自1959年建成第一艘铆接铝合金的浅浸自稳式长江水翼客船“水翼一号”后,因缺乏大功率轻型柴油机和可焊铝合金,以及生活水平的限制而发展缓慢。

为了开发军用水翼船,在水翼水动力特性、水翼船性能试验研究和水翼理论研究方面经过30余年努力,也曾试制多种自航试验艇,取得了丰富的数据、资料和实践经验,共编写各种论文和试验研究报告150余篇。

1983年,在国际高速船会议上发表的“新型长江水翼客船研究”一文,曾荣获以美国水翼船学会主席“Peter Dorey”命名的银杯奖。

1985年曾研制全铝焊接小型水翼客船“飞鱼号”,于1988年9月建成并试航成功,为我国水翼船发展事作者介绍:张大雄1957年毕业于上海交通大学船舶工程专业,中国船舶科学研究中心教授级高级工程师,享受国务院特殊津贴的专家,是国内水翼艇领域享有盛名的专家。

水上救援飞翼PPT课件

水上救援飞翼PPT课件

救援飞翼的局限性
技术要求高
救援飞翼的技术含量较高,需要 专业的操作和维护人员,同时对 天气和环境条件也有一定的要求

成本较高
救援飞翼的制造成本和维护成本相 对较高,可能给财政带来一定的压 力。
救援资源有限
由于救援飞翼的数量和救援资源有 限,可能无法应对大规模的灾害和 事故。
03
水上救援飞翼的工作原理
对未来发展的展望与建议
加大研发投入
政府和企业应加大对水上救援飞翼的研发投入,推动技术创新。
完善法规政策
制定和完善相关法规和政策,为水上救援飞翼的发展提供支持。
提高社会认知度
通过宣传和教育,提高公众对水上救援飞翼的认知度和接受度。
THANKS
感谢观看
开发水上救援飞翼的观光功能,提供独特的旅游体验,满足游客对 水上美景的欣赏需求。
社会影响与价值
提升公众安全意识
01
通过水上救援飞翼的应用,提高公众对水上安全的认识和重视
程度,减少水上事故的发生。
促进科技发展
02
水上救援飞翼的技术创新将推动相关领域的技术进步和产业升
级,促进经济发展。
提升社会应急救援能力
• 操作简便:救援飞翼操作简单,经过短时间培训即可上手 。
总结水上救援飞翼的特点与优势
提高救援效率
快速到达现场,缩短救援时间。
扩大救援范围
可抵达传统救援方式难以覆盖的区域。
减少救援人员风险
飞翼救援无需救援人员深入危险水域。
分析当前面临的挑战与问题
技术研发
需要不断研发新技术,提高飞翼的性 能和功能。
飞行原理
滑翔机飞行原理
控制系统
利用机翼的特殊形状和空气动力学的 原理,使飞机在飞行过程中产生升力 ,同时利用重力的作用实现滑翔。
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序号:Array
编码:
科技作品竞赛
作品申报书作品名称:自推进式水翼
学院全称:机械工程学院
申报者姓名
(集体名称):翼梦
类别:
□自然科学类学术论文
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
□科技发明制作A类
□科技发明制作B类
□艺术类
说明
1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2.申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表,根据作品类别(自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作)分别填写B1、B2或B3表。

所有申报者可根据情况填写C表。

3.表内项目填写时一律打印,字迹要端正、清楚,此申报书可复制。

4.序号、编码按第第十七届“创新杯”大学生课外学术科技作品竞赛校组委会规定的编码方式填写。

5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文(若是外文,请附中文本),请以4号楷体打印在A4纸上,附于申报书后,学术论文及有关材料在8000字以内,社会调查报告在15000字以内(文章版面尺寸14.5×22cm左右)。

6.艺术类的填写B2表
报送地址:校团委办公室
联系人:王老师
联系电话:******
A1.申报者情况(个人项目)
说明:1.必须由申报者本人按要求填写,申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者(承担申报作品60%以上的工作者); 2.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。

B3.申报作品情况(科技发明制作)
说明:1.必须由申报者本人填写;
2.本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认;
3.本表必须附有研究报告,并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图(照片),也可附鉴定证书和应用证
书;
4.作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。

C.当前国内外同类课题研究水平概述
说明:1.申报者可根据作品类别和情况填写;
2.填写此栏有助于评审。

湖北工业大学机械工程学院
自推进式水翼
学院:机械工程学院
班级:
姓名:翼梦
学号:
2010年09月17号
湖北工业大学“创新杯”机械设计竞赛
摘要:自推进式水翼是一种基于流体动力学设计出的一种能够在水面上快速自如的移动的简便交通和健身娱乐工具。

它在水中漂浮移动的原理与飞机在空气中运动而起飞一样,利用水翼的上表面与下表面的液压差来提供浮力,这样做的目的是为了使机器的主要部分漂浮于水面上,从而使流体阻力大为减小。

自推进式水翼已经被工程师设计制造出来,它存在这一定的缺陷,但它有着其他水上工具无法替代的性能。

它主要动力为人力,符合低碳环保的原则;它在水中的速度很快,给翼片提供了足够大的升力,能够快速的转弯,具有灵活的操作性能,是一个十分便利的水上工具。

而且它结构简单,造价低廉,具有较高的经济效益。

而它最大的优点就是其他水上工具无法替代的健身娱乐效果。

综述:自推进式水翼是一种操作简便行动灵活且符合低碳环保原则的水上交通工具和健身娱乐工具。

关键字:水翼,流体动力学,阻力减小,缺陷,低碳环保,经济效益,交通工具,健身娱乐。

分析与改进
不少工程师也设计并制造过自推进式水翼,并有相应的专利。

它结构十分简单,造价低,但具有很高的经济娱乐效应。

现在我简单的分析一下前辈们的作品。

主视图
局部视
图 A
俯视图
分析:
自推进式水翼的前后两个翼的截面形状下面为平面,上面凸起。

如图,利用流体动力学的原理产生浮力,并将水翼托起,支撑水翼和人的重量。

后翼和前翼的截面图
前辈设计的自推进式水翼的使用方法是人站立在脚踏板上,在开始进入水中的时候,操作者用力向后蹬岸边,使人和水翼以一定的初速度驶向水中,因为开始有一定的初速度,水流以一定的速度流过水翼,由于后翼比较宽大,所以主要的升力是由后翼产生的,前翼主要是起到保持平衡的作用。

进入水中后操作者双腿用力蹬脚踏板,此时的腿的蹬力会使玻璃钢弹簧产生弯曲,发生弹性形变。

当双腿不在用力的时候,玻璃钢弹簧中所存储的能量释放
出来,推动水翼向前进。

这样后翼就会不断的产生升力,用来支持水翼和操作者的重量。

然后就这样连续的蹬腿,水翼就会持续的向前进。

在水翼的速度低于某个值的时候,水翼会由于后翼产生的浮力不足而沉入水中。

这样的设计是使整个机械只有两翼接触到水,且两翼为流线型,这样就可以大大的减小在航行中水的阻力。

在水翼真正使用起来的时候,它比想象中的效果要好得多,它不仅能在水中平稳的行驶,而且行驶的速度非常快,操作起来也十分的容易,能够很灵活的转弯。

分析到这里我不得不配副前人的智慧,但是就如设计者所说,它存在的一些不足。

比如,玻璃钢弹簧的弹性系数非常大,操作者必须用很大的力气蹬腿才能将玻璃钢弹簧弯曲,这样的话这样的操作就很消耗体力,据设计者自己所诉:一个壮年男丁最多能够在水中驾驶自推进式水翼不到5分钟,然后就会精疲力尽。

这样的话水翼就不可能长距离的使用,使用的距离范围大大减小。

这样会使水翼的实用价值大大降低,且健身娱乐效果也会有所影响。

由于体力的大量消耗,而水翼又不能静止的漂浮于水中,所以这样的水翼会存在一定的安全隐患。

无法保证操作者在精疲力竭沉入水中时的生命安全。

改进:既然已知了它存在的缺陷,我们要达到的目的就是改进其缺陷。

那么我们要改进的结果是:
(1)水翼的操作者能够轻松不费力的给水翼提供动力,以节省体力,实现长距离的航行。

(2)水翼在紧急情况时要能够在水面上漂浮。

(3)不能降低水翼灵活操作的性能。

解:我们可以同过反求法来设计和改进。

(1)如图:
为了更好的将操作者提供的能量转化为水翼的动能,我们可以在后翼的前面加一个螺旋桨,通过人踩动脚踏板使螺旋桨旋转推动水加速向后流,从而提高后翼的升力,这样能量的转化效率会得到提高。

操作者就可以长时间的在水中操作水翼,这样就提高了水翼的行驶距离和行驶时间,使得水翼的实用性和健身娱乐性有很大的提高。

(2)当我想到要在紧急情况让水翼能够票在水面上的时候,一个主意马上就浮现在我的脑海里,那就是汽车的安全气囊装置。

汽车的安全气囊内有叠氮化钠(NaN3)或硝酸铵(NH4NO3)等物质。

当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,通过信号传递,会使这些物质会迅速发生分解反应,产生大量气体,充满气囊。

叠氮化钠分解产生氮气和固态钠;硝酸铵分解产生大量的一氧化二氮(N2O)气体和水蒸气,然后气体充满整个气囊。

设计时可以在图中B处的空心管中装上安全气囊装置。

通过简单的电路来控制安全装置的激发。

当操作者需要时可以及时按下龙头右侧的紧急按钮,打开安全气囊,这样就可以保证操作者的安全。

(3)当结构越简单则越灵活。

总结:自推进式水翼主要动力为人力,符合低碳环保的原则;能够在水中快速自如的移动。

它操作简单,易学。

是一个十分便利的水上工具。

而且它结构简单,造价低廉,具有较高的经济效益。

而它最大的优点就是其他水上工具无法替代的健身娱乐效果。

综述:自推进
式水翼是一种操作简便行动灵活且符合低碳环保原则的水上交通工具和健身娱乐工具。

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