CN101823544A - 高性能船舶的船型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高性能船舶的船型，用于解决在现有技术中装备螺旋桨推进系统或导流推进系统的船舶在船型方面存在的影响和制约船舶的主要性能的一些问题。高性能船舶的船型主要是指，该船舶具有流线艏和流线艉；螺旋桨或者导流推进系统的出水口相对于中纵剖面对称地布置或安装在流线艉的流线面上；螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近；推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面。高性能船舶的船型，能够回收和利用推进系统的出流以及船舶的伴流所具有的能量，能够改善船舶的流场特别是其艉部的流场从而降低兴波阻力，能够提高船舶的主要性能如快速性、操纵性、耐波性以及经济性等。

Description

高性能船舶的船型

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体地说是用于回收和利用推进系统的出流以及船舶的伴流所具有的能量，用以改善船舶的流场特别是其艉部的流场从而降低兴波阻力，用来提高船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能的船型。

背景技术以及相关概念

船舶的历史非常悠久，船舶的用途、大小、船型、动力以及推进方式等得到了不断地发展和进步。船舶在当前的经济发展、社会进步和国防安全等方面的重要性更是不言而喻。这就需要各种各样的高性能的船舶。船舶的主要性能如快速性、操纵性、耐波性以及经济性，主要受到船型与推进系统的影响和制约。在现有技术条件下，船舶的高性能主要是指快速性，而且往往要以牺牲经济性为代价。

现有的船舶推进技术主要有螺旋桨推进和导流推进两大系列。相对来说，螺旋桨推进技术不仅比较成熟，而且比较简便和经济。挂机推进、吊舱推进和导管螺旋桨推进都属于螺旋桨推进技术的范畴。导流推进技术主要包括喷水推进和艏艉导流推进。喷水推进系统是一种常规的船舶导流推进系统，也是一种广泛应用的比较成熟的推进技术。艏艉导流推进系统是一种理想的船舶导流推进系统，也是一种主要处于理论和实验阶段的有待于进一步完善的推进技术。如果喷水推进系统的喷水管升级为导流推进系统的混流装置(专利申请200810174080.7，导流推进系统等相关概念可以参见该申请文件)，那么该喷水推进系统的出流速度就大大降低了。这样一来，喷水推进就有点名不符实了，因而用导流推进来概括还是比较恰当的。

一般来说，推进系统的出流相对船舶的速度远远大于船舶伴流的速度，因而推进系统的出流是一种射流。虽然这种射流现象恶化了船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加大，但是推进系统的出流与船舶的伴流发生了混流作用从而形成了混流。这种混流与出流相比，不仅其速度大大降低了，而且其流量也大大提高了。

船型不仅与推进系统一起影响和制约了船舶的性能，而且船型及其性能也受到了推进系统的影响和制约。狭义的船型是指船体及其外廓面，是用型线图来表示的，主要指标包括船体主尺度、尺度比和船型系数三部分。广义的船型还包括影响船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能的附加水动力装置(如螺旋桨、回转舵、减摇鳍和导流推进系统等)的构成与布置。船舶的甲板、舱室、上层建筑、动力装置以及其它机械设备等的构成和布置也属于广义的船型范畴。

在这里，狭义的船型是指影响船舶水动力性能的船体及其外廓面，可以用型线图的水线、横剖线和纵剖线这三要素来描述，其中横剖线和纵剖线不包括与甲板的截交线部分；广义的船型还包括影响船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能的附加水动力装置(如螺旋桨、回转舵、减摇鳍和导流推进系统等)的构成与布置。

船舶的艏部、舯部和艉部的划分没有一个统一的或绝对的标准。一般来说，在设计水线面上艏部约占船舶的设计水线长的五分之一，艉部也约占船舶的设计水线长的五分之一。长宽比相对较小的船舶可以大于这一标准，长宽比相对较大的船舶可以小于这一标准。具体到某一船舶可以参照其设计说明。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其艏部：一种情况是，水线特别是在设计水线面以下的水线主要呈V型，V型的两边线呈相对于中纵剖面对称的流线状；横剖线主要呈V型或U型；纵剖线主要呈直角或小钝角折线状或者呈大角度弧线状。这种艏型可以称做平剖流线艏。它的特点是艏部冲压水的绝大部分从两舷流过，极少部分从底面流过。平剖流线艏的水动力性能比较好因而兴波阻力比较小，水动力对艏部有一定的抬升作用。如果平剖流线艏的纵剖线是呈小钝角折线状或者呈大角度弧线状，这就不仅能够防止艏倾而且能够使船舶产生一些水动力滑行效果。具有平剖流线艏的大型船舶往往要加装鼻艏(如球鼻艏)，这样虽然增加了设计成本和建造成本，但是能够以兴波阻力的局部加大来达到兴波阻力的总和减小。另一种情况是，水线特别是在设计水线面以下的水线主要呈U型；横剖线主要呈U型；纵剖线主要呈流线状。这种艏型可以称做纵剖流线艏。它的特点是艏部冲压水的大部分从底面流过，少部分从两舷流过。纵剖流线艏的U型水线虽然使兴波阻力加大了，但是也加大了艏部冲压水从底面的分流。其流线状纵剖线以及U型横剖线对艏部有比较大的水动力抬升作用。这就使船舶产生了比较好的水动力滑行效果，从而使艏部的兴波阻力总和得到减小。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其平剖流线艏和纵剖流线艏合称流线艏。平剖流线艏的两舷面和纵剖流线艏的底面，称做流线艏的流线面。平剖流线艏的V型水线的两边线和纵剖流线艏的流线状纵剖线，称做流线艏的流线。流线艏的流线构成了流线艏的流线面。如果平剖流线艏的纵剖线的上部或者横剖线的两边线从设计水线面及其附近开始，向上呈小角度弧线状外飘，这就形成了平剖流线艏的前端外飘艏或两舷外飘艏，合称外飘艏。外飘艏不仅能够减小艏倾、侧倾、垂荡和艏部上浪，而且增加了艏部甲板的面积和艏部舱室的容积，但是也增加了设计成本和建造成本。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其舯部：两舷的水线主要呈相对于中纵剖面对称的流线状或平行线状；横剖线主要呈U型；底面的纵剖线主要呈平直线状、斜直线状、折线状或流线状。流线状的水线或纵剖线可以避免兴波阻力在艏部和艉部的过分集中，而且其弧度比较小因而兴波阻力也比较小，但是它们存在着设计成本和建造成本比较高的问题。平行线状的水线或者平直线状的纵剖线，不产生兴波阻力，能够使兴波阻力集中到艏部和艉部从而使兴波阻力有集中放大效应，但是其设计成本和建造成本比较低。斜直线状或折线状的纵剖线，虽然其本身的水动力性能比较差，但是这样不仅便于螺旋桨在艉部底面下的安装，而且在水动力滑行过程中可以减小艉倾的深度从而降低了兴波阻力。两舷在水线呈平行线状时，称做平行舷；底面在纵剖线呈平直线状并且U型横剖线的底边呈直线状时，称做平底。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其艉部：一种情况是，水线特别是在设计水线面以下的水线主要呈V型，V型的两边线呈相对于中纵剖面对称的流线状；横剖线主要呈U型；纵剖线主要呈直角或小钝角折线状或者呈大角度弧线状。这种艉型可以称做平剖流线艉。另一种情况是，水线主要呈U型；横剖线主要呈U型；纵剖线主要呈流线状、呈大角度弧线状或者呈直角或小钝角折线状，其中折线状的设计成本和建造成本比较低，但是水动力性能最差。后一种艉型在纵剖线主要呈流线状时，可以称做纵剖流线艉。平剖流线艉的V型水线的顶点形成了艉柱。艉柱的后面依次是螺旋桨和板状舵，螺旋桨的传动轴穿过艉柱，这种单柱单桨船舶的艉柱结构是比较复杂的因而增加了设计成本和建造成本，而且在螺旋桨后面的板状舵的兴波阻力是比较大的。单柱双桨船舶的两个螺旋桨是在艉柱附近相对于中纵剖面对称布置的，虽然传动轴伸出舷面部分较长因而要加装轴支架或轴包架，但是艉柱的结构比较简单，而且从平剖流线艉延伸过来的板状舵的兴波阻力也比较小。单柱四桨船舶所加装的两个螺旋桨分别是在单柱双桨船舶的两个螺旋桨的侧前方，也是相对于中纵剖面对称布置的。上述单柱双桨或单柱四桨船舶，其平剖流线艉自身的水动力性能是比较好的，而且要求螺旋桨距离平剖流线艉的流线面比较远因而螺旋桨的流场也是比较好的。所谓的双尾鳍船型，其艉部在设计水线面以下的水线主要呈W型，相当于两个V型并联在一起，两个螺旋桨分别安装在两个艉柱上，其艉型的性能同单柱单桨的类似。所谓的蜗尾船型，其艉型的性能同单柱单桨或双尾鳍的类似，它虽然改善了螺旋桨进流的流场，但是也增加了设计成本和建造成本。纵剖流线艉的底面比较开阔，便于成对地布置和安装螺旋桨或板状舵。这种艉型自身的水动力性能比较好，但是板状舵的兴波阻力往往比较大，而且这种艉型容易导致艉倾。由于螺旋桨及其动力系统相对于船体的配合和布置的需要，传动轴伸出纵剖流线艉底面的部分往往比较长。这就往往需要加装轴支架或轴包架，而且传动轴往往是向后下方倾斜的。这样虽然能够使纵剖流线艉得到抬升，但是导致了螺旋桨的推力及其推进效率的降低。螺旋桨距离纵剖流线艉的底面是比较远的，因而螺旋桨的流场也是比较好的。无论是平剖流线艉还是纵剖流线艉，其水动力性能都是比较好的因而其兴波阻力是比较小的，而且其板状舵的舵效也是比较好的。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其平剖流线艉和纵剖流线艉合称流线艉。平剖流线艉的两舷面和纵剖流线艉的底面，称做流线艉的流线面。平剖流线艉的V型水线的两边线和纵剖流线艉的流线状纵剖线，称做流线艉的流线。流线艉的流线构成了流线艉的流线面。如果平剖流线艉的横剖线的两边线或者纵剖线的上部，从设计水线面及其附近开始向上呈大角度弧线状外飘并在经过一段距离后收回，那么平剖流线艉的横剖线或纵剖线的外飘部分及其收回部分就形成了平剖流线艉的两舷外飘艉或末端外飘艉，合称外飘艉。外飘艉的优点和缺点同外飘艏的类似。如果平剖流线艉的横剖线的两边线或者纵剖线的上部是从设计水线面以下开始呈大角度弧线状外飘并在经过一段距离后收回，那么平剖流线艉的两舷外飘艉或末端外飘艉就成了平剖流线艉的两舷压浪艉或末端压浪艉，合称压浪艉。压浪艉不仅能够增加艉部甲板的面积和艉部仓室的容积，能够减小船舶的艉倾、侧倾、纵摇、横摇、垂荡和艉部上浪，能够保护螺旋桨和回转舵等附加水动力装置，而且有保压作用从而能够在较长的时间和距离内减小混流增压和尾流增压的损耗。螺旋桨的出流所产生的射流现象导致了混流增压，船舶两舷的艉部伴流在艉部末端相冲击或者分别冲击船体或板状舵从而产生了尾流增压。这些增压作用相当于增加了船舶的推进力或者说改善了艉部流场从而减小了兴波阻力。这些增压作用也能够使板状舵的舵效得到进一步提高。平剖流线艉及其上面的压浪艉合称巡洋舰艉。如果纵剖流线艉的纵剖线的上部从设计水线面以下开始呈小角度弧线状外飘并在经过一段距离后收回，那么纵剖流线艉的纵剖线的外飘部分及其收回部分就形成了纵剖流线艉的末端压浪艉，简称压浪艉，俗称平尾。纵剖流线艉的压浪艉，其性能和作用同平剖流线艉的类似，而且船舶底面的艉部伴流能够冲击纵剖流线艉的压浪艉从而产生了尾流增压。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其中：小水面船的潜体或者潜水船的船体主要呈流线体状，螺旋桨安装在流线体的末端。这种流线体的前部可以称做流线体状艏，而其后部可以称做流线体状艉，属于广义的流线艏或流线艉范畴。这种艉型的性能同单柱单桨的类似。如果这种小水面船是双体船，那么这种艉型的性能就同双艉鳍的类似。

在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其艉部存在的问题主要是：螺旋桨的出流和船舶的伴流所具有的能量没有得到充分地回收和利用；螺旋桨的进流和出流都能够产生负压差，从而恶化了艉部流场因而增加了兴波阻力；非流线艉自身的水动力性能比较差，因而其兴波阻力比较大。

在现有技术中装备喷水推进系统的船舶，其艏部与舯部的线型和性能同装备螺旋桨推进系统的船舶相比，是基本相同的。装备喷水推进系统的船舶，其舯部的纵剖线不呈折线状，而且在其舯部的底面或舷面上有喷水推进系统的进水口。如果喷水推进系统具有混流装置，那么混流装置的伴流管进口也是在舯部的底面或舷面上。

在现有技术中装备喷水推进系统的船舶，其艉部：水线主要呈U型，横剖线也主要呈U型，而且U型的底边往往呈直线状；纵剖线主要呈直角或小钝角的折线状。这样不仅使得设计成本和建造成本比较低，而且有利于喷水推进系统的出水口及其附加的倒车斗的布置。这种艉型自身的水动力性能比较差因而兴波阻力比较大，而且其倒车性能也比较差。喷水推进系统的出流所形成的射流现象恶化了船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加大。虽然通过压浪板或导流推进系统的混流装置可以回收和利用喷水推进系统的出流和船舶的伴流的部分能量，但是其效果是不充分的。一般来说这种艉型不适合装备板状舵，因为它不具有便于安装板状舵的压浪艉。如果板状舵安装在该艉部的后面，那么该板状舵的舵效是比较差的。如果板状舵安装在该艉部的底面以下，那么该板状舵的舵效是比较好的，但是这样就增加了船舶的兴波阻力和吃水深度，而且不利于板状舵的保护。

在现有技术中装备喷水推进系统的船舶，其中：小水面船的潜体或者潜水船的船体呈流线体状，喷水推进系统的出水口是在流线体的末端及其附近。因而，不仅喷水推进系统的出流所具有的能量没有得到充分地回收和利用，而且这些出流所形成的射流现象恶化了该船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加大。

在现有技术中装备艏艉导流推进系统的船舶，其艏部：一种艏型是平剖流线艏，在艏柱两边的流线面上有艏艉导流推进系统的进水口。平剖流线艏自身的水动力性能比较好，而且艏艉导流推进系统能够回收和利用平剖流线艏的压力能，或者说能够降低平剖流线艏的压差从而降低了兴波阻力。如果在这个基础上加装鼻艏，这就是画蛇添足了。另一种艏型是纵剖流线艏，在其流线面上有艏艉导流推进系统的进水口。由于水动力的抬升作用，艏艉导流推进系统的进水口容易露出水面从而使船舶难以平稳前进，因而这种艏型是不合理的。

在现有技术中装备艏艉导流推进系统的船舶，其舯部的线型和性能同装备喷水推进系统的船舶相比，是基本相同的。艏艉导流推进系统的进水口不是在舯部而是在艏部。如果导流推进系统具有混流装置，那么混流装置的伴流管进口是在舯部的底面或舷面上。

在现有技术中装备艏艉导流推进系统的船舶，其艉部：一种艉型是水线主要呈U型，横剖线主要呈U型，而且U型的底边往往呈直线状；纵剖线主要呈直角或小钝角折线状。这种艉型的性能与装备喷水推进系统的船舶是一样的。另一种艉型是流线艉，导流混合推进系统的螺旋桨主要是安装在艏艉导流(子)推进系统的出水口的后面。虽然这种艉型自身的水动力性能比较好，但是推进系统的出流所具有的能量没有得到充分的回收和利用。不仅艏艉导流(子)推进系统的出流速度是比较大的因而导致了螺旋桨的推力减额，而且螺旋桨的出流速度也是比较大的从而导致了射流现象。这种射流现象恶化了该船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加大。

在现有技术中装备艏艉导流推进系统的船舶，其中：小水面船的潜体或者潜水船的船体呈流线体状，艏艉导流推进系统的出水口是在流线体的末端。因而，不仅艏艉导流推进系统的出流所具有的能量没有得到充分地回收和利用，而且这些出流所形成的射流现象恶化了该船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加大。

在现有技术中船舶的伴流管(专利申请200810190759.5)能够在一定程度上改善和优化船舶及其推进系统的流场，回收和利用船舶的伴流以及推进系统的出流所具有的一部分能量，降低船舶的兴波阻力从而提高船舶的船身效率以及推进效率。

上述V型或U型是对相关线型的近似描述。其中，U型的底边可以是弧线、直线或折线，U型的两边线可以是弧线或直线。有些线型是介于V型和U型之间，并且难以区分。例如所谓的深V型，在这里就归于U型的范畴，其底边是折线状的。

上述流线艏广义地说，包括平剖流线艏、纵剖流线艏和流线体状艏。有些艏型是介于平剖流线艏和纵剖流线艏之间，并且难以区分，一般归于纵剖流线艏的范畴，或者是相当于流线体状艏的一部分。流线艉的分类情况与流线艏的基本相同，但是其艉型要更复杂一些。例如，一种纵剖流线艉在底面上具有中纵薄尾鳍，虽然这种薄尾鳍与平剖流线艉有点相似，但是这种纵剖流线艉的线型、流场和性能同平剖流线艉的相比有很大的不同。

综上所述，在现有技术中，装备螺旋桨推进系统或导流推进系统的船舶，其艏部有比较成熟的技术方案可供选择与组合，其舯部相对来说也比较容易实现，而其艉部是各种矛盾和问题集中的地方。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在现有技术中装备螺旋桨推进系统或导流推进系统的船舶在船型方面存在的影响和制约船舶的主要性能的一些问题。这些问题主要是，推进系统的出流和船舶的伴流的能量没有得到充分地回收和利用，推进系统的出流以及螺旋桨的进流恶化了船舶的艉部流场从而增加了艉部的兴波阻力，船舶的流场特别是其艉部的流场有待于进一步地改善和优化，船舶的主要性能如快速性、操纵性、耐波性以及经济性等也需要进一步地优化和提高。

为了解决在现有技术中装备螺旋桨推进系统或导流推进系统的船舶存在的上述问题，本发明是采用下述技术方案来实现的：高性能船舶的船型，主要是指该船舶具有流线艏和流线艉；螺旋桨或者导流推进系统的出水口相对于中纵剖面对称地布置或安装在流线艉的流线面上；螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近；推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面。

本发明包括以下技术内容：

所述的流线艏，主要包括平剖流线艏、纵剖流线艏和流线体状艏。流线艏自身的水动力性能比较好，其自身的兴波阻力比较小。

所述的流线艉，主要包括平剖流线艉、纵剖流线艉和流线体状艉。流线艉自身的水动力性能比较好，其自身的兴波阻力比较小。

所述的螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近，有多种情况：一是导流推进系统的出水口是在流线艉的流线面上。虽然该出水口的位置越向前，其所在流线的后面部分就越长，从而就越有利于回收和利用导流推进系统的出流所具有的能量，但是导流推进系统及其动力系统的布置和安装需要一定的空间，因而该出水口主要不是在所在流线的前部而是在所在流线的中部。二是导流推进系统的出水管伸出流线艉的流线面，但是不宜过长。这样，导流推进系统的出流与船舶的艉部伴流能够进行比较好的混流作用。这种混流作用虽然恶化了出水口周围的流场，但是改善了在这后面的流场。导流推进系统及其动力系统的布置和安装需要一定的空间，因而该出水口也主要不是在所在流线的前部的附近而是在所在流线的中部的附近(流线的外侧)。三是螺旋桨主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近。该螺旋桨的位置越向前，其所在流线的后面部分就越长，从而越有利于回收和利用螺旋桨的出流所具有的能量。由于螺旋桨及其动力系统的布置和安装需要一定的空间，因而该螺旋桨也主要不是在所在流线的前部及其附近而是在所在流线的中部及其附近(流线的外侧和内侧)。

所述的推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面，是相比较于现有技术而言的。在现有技术中，推进系统的出流及其混流一般来说不接触更不冲击流线艉的流线面。比较特殊的情况如单柱四桨船舶，其前面两个螺旋桨的出流及其混流接触或冲击流线艉的流线面的作用也是比较弱小和有限的。

本发明还具有以下技术特征：

所述的高性能船舶，具有船舶伴流管。船舶伴流管能够改善和优化船舶及其推进系统的流场，回收和利用船舶的伴流以及推进系统的出流所具有的一部分能量，降低船舶的兴波阻力从而提高船舶的船身效率以及推进效率。

所述的船舶伴流管，其出水口是在导流推进系统出水口的周围或者在螺旋桨的前面或侧后方。船舶伴流管的出流与推进系统的出流所进行的混流作用，不仅使推进系统出流附近的艉部流场得到了很大程度的改善，而且使推进系统的出流所具有的能量得到了部分地回收和利用。船舶伴流管能够使螺旋桨推进系统相对于船体进行优化布置。

所述的具有船舶伴流管的高性能船舶，其流线艉的流线面在靠近螺旋桨的位置上有一个簸箕状的凹面，该凹面所形成凹坑的前边缘的陡坡处有船舶伴流管的出水口，该凹坑后边缘的外侧也可以有船舶伴流管的出水口，螺旋桨的梢圆穿过该凹坑。这样不仅改善和优化了螺旋桨特别是其靠近船体部分的流场，从而提高了推进效率，而且有利于船舶伴流管的出水口、簸箕状凹面和螺旋桨及其传动轴等相对于船体的配合、集成和安装。

所述的具有簸箕状凹面的高性能船舶，具有吊舱推进系统或转动导管螺旋桨推进系统，它们的转动平台就是该凹面。该转动平台能够使螺旋桨的出流及其混流更好地接触或冲击流线艉的流线面，从而更加充分地回收和利用螺旋桨出流所具有的能量。吊舱推进系统或转动导管螺旋桨推进系统具有方向操纵性能，起到了回转舵的作用。

所述的导流推进系统，具有混流装置。导流推进系统的混流装置，不仅回收和利用了导流推进系统的出流所具有的一部分能量，而且改善了船舶的艉部流场从而降低了艉部的兴波阻力，并且能够使艏艉导流推进系统得以简便、合理和有效地实现。

所述的导流推进系统，其出口部分是喇叭口，该喇叭口沿着流线艉的流线面向船舶的中纵剖面或设计水线面方向偏移和延展。该喇叭口使导流推进系统的出流产生在所偏移方向的诱导速度，用于改善船舶的艉部流场。

所述的流线艉，其上面具有压浪艉。压浪艉不仅能够增加艉部甲板的面积和艉部仓室的容积，能够减小船舶的艉倾、侧倾、横摇、纵摇、垂荡和艉部上浪，能够保护推进系统，而且具有保压作用从而能够在较长的时间和距离内减小混流增压和尾流增压的损耗。这些增压作用相当于增加了船舶的推进力或者说改善了艉部流场从而减小了兴波阻力。这些增压作用也能够使板状舵的舵效得到进一步提高。

所述的压浪艉，其底面安装有板状舵。压浪艉便于安装和保护板状舵。如果该板状舵是在平剖流线艉的艉柱的后面，那么该板状舵就相当于是从平剖流线艉延伸过来的，因而不仅其阻力比较小而且其舵效也比较好。

所述的流线艉，在设计水线面附近安装有压浪板，压浪板可以加装在压浪艉的外侧。压浪板的作用原理与压浪艉基本相同，但是其效果稍差一些。压浪板还能起到减摇鳍的作用。

所述的高性能船舶，其舯部具有平行舷或平底。平行舷和平底不产生兴波阻力，使兴波阻力集中到了艏部和艉部。平行舷和平底，不仅其设计成本和建造成本比较低，而且增加了舱容，减少了吃水，同时减小了侧倾、横摇、纵摇和垂荡，提高了耐波性。如果兴波阻力集中在艏部和艉部，艏艉导流推进系统就能够充分利用这种压差和流场，从而使其推进效率更高，使其混流装置的效果更好。

所述的高性能船舶，其舯部的U型横剖线是呈双折线状，两个折角同是直角或小钝角，这就形成了舯部的角舭。角舭与圆舭相比，不仅其设计成本和建造成本比较低，而且角舭能够减小船舶的侧倾、横摇和垂荡，起到了减摇鳍的作用，并且角舭能够使船舶增加舱容和减少吃水。

所述的具有平剖流线艉的高性能船舶，其导流推进系统的进水口、混流装置的伴流管进口或者船舶伴流管的进水口是在舯部的舷面上，在设计水线面以下，在船舶空载时不能露出水面。在这些进口外侧的船舶伴流所产生的诱导速度及其转化成的诱导压力可以用于改善和优化舯部以及平剖流线艉的流场。

所述的具有纵剖流线艉的高性能船舶，其导流推进系统的进水口、混流装置的伴流管进口或者船舶伴流管的进水口是在舯部的底面上。在这些进口外侧的船舶伴流所产生的诱导速度及其转化成的诱导压力可以用于改善和优化舯部以及纵剖流线艉的流场。

所述的平剖流线艏，其上面具有外飘艏。外飘艏不仅能够减小艏倾、侧倾、垂荡和艏部上浪，而且增加了艏部甲板的面积和艏部舱室的容积。

所述的导流推进系统，其进水口是在平剖流线艏的流线面上，在设计水线面以下，在船舶空载时不能露出水面，这个进水口就是艏艉导流推进系统的进水口；艏艉导流推进系统的进口部分是喇叭口，该喇叭口沿着平剖流线艏的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。

所述的平剖流线艏，当其流线面上没有导流推进系统的进水口时，其前端加装鼻艏。

所述的导流推进系统的进水口、混流装置的伴流管进口或者船舶伴流管的进水口，具有格栅。格栅具有保护作用，可以防止异物对管道的阻塞和冲击。格栅的同一根外侧栅条是在船舶的同一个水线面或纵剖面上，沿着船舶的舷面或底面伸展。这样不仅使异物能够从该栅条滑脱，而且使格栅的水动力性能比较好。

所述的导流推进系统，是导流辅助推进系统，也就是艏艉导流(辅助)推进系统，其出水口离螺旋桨比较远。

所述的导流推进系统，是导流复合推进系统，包括艏艉导流(子)推进系统和喷水(子)推进系统，前者的出水口就是后者的进水口，前者的出流就是后者的进流。

所述的导流推进系统，是导流混合推进系统，包括艏艉导流(子)推进系统和螺旋桨。螺旋桨主要是在艏艉导流(子)推进系统的出水口后面，艏艉导流(子)推进系统的出流成为螺旋桨的进流的一部分。螺旋桨的梢圆穿过艏艉导流(子)推进系统的出口部分喇叭口，或者螺旋桨的梢圆穿过簸箕状凹面所形成的凹坑而艏艉导流(子)推进系统的出水口是在该凹坑前边缘的陡坡处。

在上述技术方案中，推进系统的出流往往具有流向船舶中纵剖面或设计水线面的分速度。在舯部的舷面或底面上的喷水推进系统的进水口、船舶伴流管的的进水口或者混流装置的伴流管进口，也能够使其附近的水流产生流向船舶中纵剖面或设计水线面的诱导速度。这种流向船舶中纵剖面或设计水线面的速度，不仅能够改善船舶的艉部流场从而降低艉部的兴波阻力，而且能够与艉部伴流一起产生尾流增压从而也降低艉部的兴波阻力。这种速度能够使板状舵的舵效得到进一步提高。

上述技术方案的有益效果是，回收和利用了推进系统的出流以及船舶的伴流所具有的一部分能量，改善了船舶的流场特别是其艉部的流场从而降低了兴波阻力，提高了船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能。

附图说明

图1是装备导流复合推进系统的高性能船舶的水线面示意图。

图2是装备导流复合推进系统的高性能船舶的侧视图。

图3是装备导流辅助推进系统的高性能挂机船舶的水线面示意图。

图4是装备导流辅助推进系统的高性能挂机船舶的侧视图。

图5是装备螺旋桨推进系统的高性能船舶的水线面示意图。

图中的符号所代表的意义：1、平剖流线艏，2、平行舷，3、平剖流线艉，4、压浪艉，5、泵轮，6、传动轴及其轴管，7、动力机或变速箱，8、板状舵，9、艏艉导流管，10、艏艉导流管的进口，11、射流管的喷口，12、混流装置的伴流管进口，13、导流推进系统的出水口，14、外飘艏，15、设计水线面，16、舵杆，17、螺旋桨，18、吊舱，19、挂机槽，20、吊舱支架，21、球鼻艏，22、船舶伴流管，23、船舶伴流管的进水口，24、船舶伴流管的出水口。

具体实施

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1所示，装备导流复合推进系统的高性能船舶的水线面示意图。该船舶具有平剖流线艏1、平剖流线艉3和平行舷2。该船舶的导流复合推进系统有两套，左右各一套，相对于中纵剖面对称布置，而且分别有两级混流装置。因而，该船舶在平行舷2的舷面上各有两个混流装置的伴流管进口12。该伴流管的进口部分是喇叭口，该喇叭口沿着平行舷2的舷面向船舶的前方偏移和延展。导流复合推进系统包括艏艉导流(子)推进系统和喷水(子)推进系统，其中艏艉导流(子)推进系统主要是由艏艉导流管9和前一级混流装置构成的，而喷水(子)推进系统主要是由推进泵和后一级混流装置构成的。艏艉导流(子)推进系统的进水口或者说艏艉导流管的进口10是在平剖流线艏1的流线面上。该艏艉导流管9的进口部分是喇叭口，该喇叭口沿着平剖流线艏1的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。导流推进系统的出水口13是在平剖流线艉3的流线面上，位于所在的平剖流线艉3的流线的中部。该导流推进系统的出口部分也是喇叭口，该喇叭口沿着平剖流线艉3的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。导流推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击平剖流线艉3的流线面。艏艉导流管9的中心线和传动轴及其轴管6的中心线同时平行于水线面和中纵剖面。艏艉导流管9的后部是射流管。射流管的喷口11的后面是混流装置的混流管。前一级混流装置的混流管向中纵剖面方向偏斜，这样便于动力机或变速箱7的布置。推进泵的进水管是在前一级混流装置的混流管的延伸方向上。推进泵的进水管截面要大于在泵轮5后面的推进泵的出水管截面。艉柱的后面紧跟着安装有板状舵8。艉部的U型虚线是表示压浪艉4的设计水线。

如图2所示，装备导流复合推进系统的高性能船舶的侧视图。其艏部的中纵剖线的下部呈小钝角折线状，该中纵剖线在设计水线面15以上部分呈小角度弧线状外飘，形成外飘艏14。其艉部的中纵剖线的下部呈直角折线状，该中纵剖线的上部从设计水线面15的下面开始呈大角度弧线状外飘并在经过一段距离后收回，也就是说该艉部具有压浪艉4。板状舵8的舵杆16安装在压浪艉4的底面上。艏艉导流管的进水口10、混流装置的伴流管进口12和导流推进系统的出水口13分别是在艏部、舯部和艉部的舷面上，在设计水线面15以下。

如上所述的装备导流复合推进系统的高性能船舶，其船体自身的水动力性能比较好，兴波阻力相对来说比较小。由于兴波阻力集中在船舶的艏部和艉部，这就便于充分发挥导流复合推进系统的作用。前一级混流装置使导流复合推进系统特别是艏艉导流(子)推进系统得以简便、合理和有效地实现，后一级混流装置使推进泵的出流所具有的能量得到初步的回收和利用。导流复合推进系统特别是其出水口相对于船体的配合和安装，能够进一步回收和利用导流复合推进系统的出流和船舶的伴流所具有的能量。压浪艉的保压作用不仅使艉部的流场得到进一步改善，而且使艉柱后面的板状舵的舵效得到进一步提高。

实施例二

如图3所示，装备导流辅助推进系统的高性能挂机船舶的水线面示意图。该船舶具有平剖流线艏1、平剖流线艉3和平行舷2。该船舶的导流辅助推进系统或者说艏艉导流(辅助)推进系统有两套，左右各一套，相对于中纵剖面对称布置，而且分别具有一级混流装置。因而，该船舶在平行舷2的舷面上各有一个混流装置的伴流管进口12。该伴流管的进口部分是喇叭口，该喇叭口沿着平行舷2的舷面向船舶的前方偏移和延展。艏艉导流(辅助)推进系统主要是由艏艉导流管9和混流装置构成的。艏艉导流管的进口10是在平剖流线艏1的流线面上。该艏艉导流管9的进口部分是喇叭口，沿着平剖流线艏1的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。导流推进系统的出水口13是在平剖流线艉3的流线面上，位于所在流线的中部。该导流推进系统的出口部分是喇叭口，沿着平剖流线艉3的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。导流推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击平剖流线艉3的流线面。艏艉导流管9的中心线同时平行于水线面和中纵剖面。艏艉导流管9的后部是射流管。射流管的喷口11的后面是混流装置的混流管，该混流管向中纵剖面方向偏斜。艉部的U型虚线是表示压浪艉4的设计水线。挂机槽19是指压浪艉4沿中纵剖面开有上下贯通的U型凹槽，以方便挂机的螺旋桨17、吊舱18以及吊舱支架等的移动和安放。

如图4所示，装备导流辅助推进系统的高性能挂机船舶的侧视图。其艏部的中纵剖线的下部呈小钝角折线状，该中纵剖线在设计水线面15以上部分呈小角度弧线状外飘，形成外飘艏14。其艉部的中纵剖线的下部呈直角折线状，该中纵剖线的上部从设计水线面15的下面开始呈大角度弧线状外飘并在经过一段距离后收回，也就是说该艉部具有压浪艉4。挂机推进系统的螺旋桨17是通过吊舱18以及吊舱支架20延伸到艉柱的后面。该螺旋桨17、吊舱18、吊舱支架20和板状舵集成于一体。

如上所述的装备导流辅助推进系统的高性能挂机船舶，其船体自身的水动力性能比较好，兴波阻力相对来说比较小。由于兴波阻力集中在船舶的艏部和艉部，这就便于充分发挥导流辅助推进系统的作用。该混流装置使导流辅助推进系统或者说艏艉导流(辅助)推进系统得以简便、合理和有效地实现。导流辅助推进系统特别是其出水口相对于船体的配合和安装，能够充分地回收和利用导流辅助推进系统的出流和船舶的伴流所具有的能量。压浪艉的保压作用使艉部的流场得到进一步改善。挂机螺旋桨是在艉柱的后面，因而不仅螺旋桨自身的流场比较好，而且同挂机螺旋桨在艉柱的后下方相比能够减小艉倾。

实施例三

如图5所示，装备螺旋桨推进系统的高性能船舶的水线面示意图。该船舶具有平剖流线艏1、平剖流线艉3和平行舷2，其中平剖流线艏1的前端有球鼻艏21。两个螺旋桨17相对于中纵剖面对称地安装在平剖流线艉3的流线面上，螺旋桨17是在所在平剖流线艉3的流线的中部及其附近。螺旋桨17的一部分出流及其混流能够比较充分地接触或冲击平剖流线艉3的流线面。该船舶的左右各有一套船舶伴流管22，相对于中纵剖面对称布置。船舶伴流管的进水口23是在平行舷2的舷面上，船舶伴流管的出水口24是在平剖流线艉3的流线面上。船舶伴流管22的进口部分和出口部分都是喇叭口，进口部分的喇叭口沿着平行舷2的舷面向船舶的前方偏移和延展，出口部分的喇叭口沿着平剖流线艉3的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。船舶伴流管的出水口24主要是在螺旋桨17的前面，螺旋桨17的梢圆经过船舶伴流管22的出口部分的喇叭口，因而船舶伴流管22的出流成为螺旋桨17的进流的一部分。螺旋桨17的传动轴及其轴管6穿过船舶伴流管22，该传动轴与动力机或变速箱7相连。平剖流线艉3的艉柱的后面是板状舵8，板状舵8的舵杆安装在压浪艉4上。艉部的U型虚线表示压浪艉4的设计水线。

如上所述的装备螺旋桨推进系统的高性能船舶，其船体自身的水动力性能比较好，兴波阻力相对来说比较小。螺旋桨推进系统、船舶伴流管和板状舵相对于平剖流线艉进行了比较好的配合、集成和安装。这就进一步回收和利用了螺旋桨的出流和船舶的伴流所具有的能量，改善和优化了平剖流线艉的流场从而降低了兴波阻力。在艉柱后面的板状舵，不仅兴波阻力比较小，而且舵效比较好。压浪艉的保压作用不仅使艉部的流场得到进一步改善，而且使艉柱后面的板状舵的舵效得到进一步提高。

Claims (12)

1.高性能船舶的船型，主要是指该船舶具有流线艏和流线艉；螺旋桨或者导流推进系统的出水口相对于中纵剖面对称地布置或安装在流线艉的流线面上，其特征是螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近；推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面。

2.如权利要求1所述的高性能船舶的船型，其特征是该船舶具有船舶伴流管。

3.如权利要求2所述的高性能船舶的船型，其特征是流线艉的流线面在靠近螺旋桨的位置上有一个簸箕状的凹面，该凹面所形成凹坑的前边缘的陡坡处有船舶伴流管的出水口，螺旋桨的梢圆穿过该凹坑。

4.如权利要求3所述的高性能船舶的船型，其特征是该船舶具有吊舱推进系统或转动导管螺旋桨推进系统，它们的转动平台就是该簸箕状凹面。

5.如权利要求1所述的高性能船舶的船型，其特征是导流推进系统具有混流装置。

6.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是导流推进系统的出口部分是喇叭口，该喇叭口沿着流线艉的流线面向船舶的中纵剖面或设计水线面方向偏移和延展。

7.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是流线艉的上面具有压浪艉。

8.如权利要求7所述的高性能船舶的船型，其特征是压浪艉的底面安装有板状舵。

9.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是船舶的舯部具有平行舷、平底或角舭。

10.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是平剖流线艏的上面具有外飘艏。

11.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是导流推进系统的进水口是在平剖流线艏的流线面上，在设计水线面以下，在船舶空载时不能露出水面，这个进水口就是艏艉导流推进系统的进水口；艏艉导流推进系统的进口部分是喇叭口，该喇叭口沿着平剖流线艏的流线面向船舶的中纵剖面方向偏移和延展。

12.如权利要求1、2或5所述的高性能船舶的船型，其特征是导流推进系统是导流辅助推进系统、导流复合推进系统或导流混合推进系统。

Images