CN100431913C - 具有导流板的带气腔的船 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气腔船(1)，包括具有船首(11)、船尾(12)和位于船尾附近的螺旋桨(13)的船体(3)，至少一个形成于船体底部(2)处的开口腔(4、5、6)，用于将空气供给到腔中的空气注入装置(7、10)，其中，所述船设有至少一个在最后面腔(21、22)和螺旋桨(13)之间延伸的导流板(15、16、17)，所述导流板在横向从船纵向中心线(25)向船侧面延伸，并且具有从船体(29)处朝着船尾(12)向上延伸的倾斜表面(27)。

Description

具有导流板的带气腔的船
技术领域
本发明涉及一种气腔船，包括带有船首、船尾和位于船尾附近的螺旋桨的船体，至少一个形成于船体底部的开口腔，和用于向腔中供应空气的空气注入装置。
背景技术
美国专利US-A-3 595 191中提示了这样一种气腔船，其中，大型远洋轮船(如油轮)的船体底部设有多个向下开口的气腔，气腔中充有压缩空气。因此，减少了船的触水面积，改善了其水力特性，例如减少了水的阻力。在航行时，在船摇晃和颠簸时空气从气囊中逸出。在平静的水中，空气也会从气腔中逸出。船由没在水中的螺旋桨来推进，从腔中流到螺旋桨处的空气会对螺旋桨产生负面影响，这减少了螺旋桨叶片的升力，导致推力和扭矩波动。或推力降低(螺旋桨空转)。不让空气流到螺旋桨处的一种方案是使用充气式螺旋桨或如美国专利US-A-5 505 639中所述的(Burg专利)“水气驱动(hydro air drive)”。这样的充气式螺旋桨或“水气驱动”相当复杂。另外，当需要对已有船只进行翻新，将一个或多个气腔加到船体上时，螺旋桨的更换是费工又费钱的操作。
发明内容
所以本发明的一个目的是提供一种气腔船，其中可防止空气进入螺旋桨区域。
关于本发明的气腔，其特征在于，船设有至少一个导流板，其在最后面的腔和螺旋桨之间延伸。
导流板可以具有例如楔形断面或由曲面形成，在导流板处形成有低压区，沿低压区气泡从船体底部沿船的侧面被横向导向到水面，而不会到达螺旋桨。因此，使螺旋桨能有效地避开从气腔逸出的空气。通过使用本发明的导流板，该导流板可在最后面的气腔和螺旋桨之间形成空气阻挡层，从而通常没在水中的非充气式螺旋桨可以与气腔相结合使用。通过这种方法，可对如散货运输船这样的已有船只进行翻新，将一个或多个气腔焊接到船体底部，无需重新设计螺旋桨。
在本发明的一个实施例中，导流板沿横向从船的纵向中心线到船侧面延伸，并具有从船体处朝着船尾向上延伸的倾斜表面。空气沿着条状导流板的低压侧导向到水面，而不会到达螺旋桨。
在另一实施例中，两个或多个导流板平行延伸，以使空气从船体底部到表面进行有效传输。导流板在向后方向封闭出一个与水平中心线成α角的锐角。优选地，在船体底部导流板的α角与沿船侧面导流板相对于纵向的角度β不同。角度α和β取决于在设计速度下的空气逸出。
在可选实施例中，导流板包括大体在船长度方向上延伸的曲面。由于水绕着曲面的加速度，形成低压区，捕获从最后面气腔中逸出的气泡。气泡从导流板处被导向到表面。通过为最后面腔的V形后壁设置从船中心线向侧面向上倾斜的腔壁，可增加空气的传输。
附图说明
下面将通过实例并结合附图详细说明本发明气腔船的一个非限定性的实施例。在图中：
图1是包括有气腔和本发明导流板的油轮或散货运输船的侧视图。
图2中图1中的船的仰视图。
图3是沿图2中III-III线截取的导流板的剖面图。
图4是曲面导流板的侧视图。
图5是图4中的船的近视图。
具体实施方式
图1中示出了一油轮或一散货运输船，其登记吨位为例如50000-500 000吨。在船体3的底部2上，船包括有多个气腔4、5、6，这些气腔在面朝下的表面处开口。压缩空气通过压缩机7经一系列导管10注入腔4-6内。每个腔的长度约为0.5-30m，宽度约为0.5-20m，深度约为0.3-5m。腔的高度设为在发生最大纵倾时腔中仍完全充满空气，并通常会与腔内计算出的浪头高度相对应。腔的宽度设为从宽度方向上看可在船长度上并排延伸出至少两排腔。低速航行的非减摇鳍单体船以船只设计速度v航行时，其腔的长度可由式Lc＝0.34v2给出。
空气以1.5×105-4×105帕(1.5-4巴)的压力供给，且稍大于船的对应拖力下腔中的液体静力学压力。空气供给的速率设为可保持每个腔在给定条件下(速度、海水状态等)尽可能地干燥，且空气以稳定状态捕获于每个气腔中，多余的空气从每个腔的后部逸出。
船1的船首11处包括一个球形部分，可减少水的阻力。在船尾12处，没入水中的非充气式螺旋桨13驱动船以8-30海里/小时的速度航行。在船尾12附近，在最后面的气腔4和螺旋桨13之间，三个平行的导流板15、16、17沿船体外表面在向后方向以和水平呈γ角倾斜延伸，用于将从腔4-6中逸出的空气平行于导流板从底部2朝水面18引导。这就防止了空气进入螺旋桨平面，并保持螺旋桨13处的空气量低于例如10％体积。通过这种方式，螺旋桨不需作特殊的设计上的修改，在将气腔4-6翻新到已有船只上时是很有优势的。
如图2所示，多个气腔21、22在船底部延伸，其中外腔和里腔的横向隔板23、24在纵向中心线25的方向上偏移，以优化腔中的波形。横向隔板23、24可以是楔形断面，每个腔的深度通常朝每个腔的后面逐渐减小。
在最后面的腔21和螺旋桨13之间，三个楔形导流板15、16、17以和纵向中心线L成角α，例如80-110°的角度朝船缘(tanging)线26延伸，船缘线26由船体1的大体水平底部的边界形成。在图2中，只在船的一侧上示出了导流板的下部25和中部25’，而事实上，导流板是相对于纵向中心线18对称布置的。从船缘线26处，导流板15-17沿船体的侧面例如向上延伸到水面18，其中部25’与纵向成β角。角度β取决于船的设计速度和气泡在水中的向上速度。导流板15-17的上部25”以角度γ竖直延伸，如图1所示。角度α、β、γ取决于船的设计，如设计速度和在设计速度下空气逸出角度，并用于将气泡导向表面，而没有横向的加速度。
如图3所示，导流板15-17包括楔形断面，且由焊接到船体3的壁29上的倾斜条27和横向条28形成。每个条的宽度W可以为0.3-3m，而船体壁29上方的最后面部分的高度h由从最后一个腔中逸出的空气平均量来确定，可以是0.1-2m，导流板之间的距离D可以是0.1-10m，且相对于船体壁29的角度δ为10-90°。
在导流板15-17后端30处形成有低压区，低压区中捕获有气泡。捕获的气泡在低压区中沿导流板从底部2被导向到海面18，从而防止空气进入螺旋桨13区。
图4示出了本发明的一个实施例，其中导流板33包括一个细长的浮筒状的本体，其与船体相连。留在最后面腔34的空气沿所述腔的后壁32被导向到导流板33，并从那朝水面向上。导流板33的弯曲形状使水速增加，导致导流板33下游端处有低压区，在到达螺旋桨13之前，气泡被导向此低压区并从此处向上流动。如图5所示，后面的气腔34的最后壁32具有V形壁部36、37，其从船中心朝侧面向上斜。所示出的导流板33的曲面直接与船体3相连。

Claims (11)

1.一种气腔船(1)，包括具有船首(11)、船尾(12)和位于船尾附近的螺旋桨(13)的船体(3)，至少一个形成于船体(3)的底部(2)处的开口腔(4、5、6)，所述开口腔由腔壁(32、36、37)围成，还包括用于将空气供给到开口腔中的空气注入装置(7、10)，其中，所述气腔船设有至少一个导流板，其特征在于，所述导流板在最后面腔(21、22、34)和螺旋桨(13)之间延伸，所述导流板沿着船体外侧延伸，并且：
(a)所述导流板沿向后方向相对于水平方向倾斜地从底部(2)朝水面(18)延伸；或者
(b)所述导流板包括一个与船体(3)相连的细长的浮筒状的本体。
2.根据权利要求1所述的气腔船，所述导流板在横向从船纵向中心线(25)向船侧面延伸，并且具有从船体壁(29)处朝着船尾(12)向上延伸的倾斜表面(27)。
3.根据权利要求2所述的气腔船(1)，其中，至少两个导流板(15、16、17)以预定的相同距离(D)大体平行延伸。
4.根据权利要求2或3所述的气腔船(1)，其中，所述导流板(15、16、17)以锐角朝船尾延伸。
5.根据权利要求4所述的气腔船(1)，其中，所述导流板沿船体(3)的底部(2)与船纵向中心线(25)成第一角度延伸，并沿船体(3)的大体竖直侧面与纵向呈第二角度(β)延伸，所述第二角度(β)不同于第一角度(α)。
6.根据前述权利要求1所述的气腔船(1)，其中，所述导流板(15-17)延伸到水面(18)。
7.根据前述权利要求1所述的气腔船(1)，其中，所述至少一个开口腔包括一个已连接到船体底部的前、后、侧边界。
8.根据权利要求7所述的气腔船(1)，所述螺旋桨(13)包括非充气式螺旋桨。
9.根据权利要求1所述的气腔船(1)，导流板包括连接到船体每一侧上的曲面。
10.根据权利要求9所述的气腔船(1)，所述曲面由连接到船体(3)上的封闭体形成。
11.根据前述权利要求1所述的气腔船(1)，所述最后面腔(34)具有后壁，所述后壁具有两个从船纵向中心线朝侧面向上倾斜的壁部。
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