CN102317147B

CN102317147B - 球艏的配置和方法

Info

Publication number: CN102317147B
Application number: CN201080007157.7A
Authority: CN
Inventors: P.E.维德洛格
Original assignee: Rolls Royce Marine AS
Current assignee: Constance Berg Shipping Co
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: EP2285659A4; BRPI1008244B1; RU2011133331A; EP2285659A1; HRP20131096T1; EP2285659B1; CN102317147A; ES2436392T3; BRPI1008244A2; KR20120004414A; RU2514964C2; JP2012517931A; BRPI1008244B8; WO2010092560A1; PL2285659T3

Abstract

本发明涉及一种用于远洋船舶的船体，其包括右舷船体侧(2)、背风船体侧(8)和甲板(4)，艏柱(3)大致垂直地延伸，其中在艏柱(3)附近与所述船体侧(2、8)一体形成有浮力件(6)，使得艏柱(3)与球艏(6)之间的交点(30)的位置位于浮力件(6)的最向前突出部(60)的附近，所述船体的特征在于，所述浮力件(6)为球艏，球艏的最大垂直延伸长度(D)处于0.9*设计吃水深度<D<1.1*设计吃水深度的范围内，球艏(6)前部的曲率半径(R)处于0.2*设计吃水深度<R<0.25*设计吃水深度的范围内，而高于球艏(6)的各船体侧(2、8)形成处于10度<γ<20度的尖锐吃水线切入角(γ)。

Description

球艏的配置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于远洋船舶的船体，其包括右舷船体侧、背风船体侧和甲板，其中一球艏与所述船体侧以及艏柱形成一体。

背景技术

对于非平面类型的远洋船舶/船只使用球艏来降低流阻长久以来是众所周知的，如例如JP61166783中示出的。存在与球艏的使用相关的许多不同的已知设计/形状，但是总的来说大多数概念的共同之处在于球艏突出到吃水线下方，而艏柱部分在球艏上方即在朝艏柱倾斜的第一中央部发生弯曲，紧接着另一中央部包括凹入的弯曲艏柱部分，其架设于朝艏柱倾斜的上艏柱部分。球艏的设计概念已被普遍接受并使用了数十年。

然而，许多偏离一般球艏设计的设计概念已被尝试过，但是没有任何实际的成功。此外，也有过不使用旨在改善流阻性质的传统球艏的若干设计建议。例如，WO0017042提出了一种较新类型的概念，即旨在改善对于平底船舶的流动条件，其中建议使用一种改良型的“球艏”。

此外，EP13141639提出了一种用于远洋船舶的船体，其具有大致垂直地延伸的艏柱，其中在艏柱附近与船体侧一体形成有浮力件(bo_yance)，使得艏柱与浮力件之间的交点位置定位在浮力件的最向前突出部分的附近。许多其它各种设计也是已知的，其表明了找出能够改善流动条件的新设计概念的若干不同尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善远洋船舶的流动条件的新颖设计概念，其借助于如权利要求1所述的用于远洋船舶的船体而得以实现。

由于该新颖设计概念，实现了更好地利用跨越船只的整个设计吃水线的长度，这进而获得了降低的流阻。鉴于大致垂直的艏柱本身是已知的这个事实，本新颖概念第一眼可能看起来微不足道，但是考虑到所实现的组合优点，显而易见的是本发明的协力结果一定会被本领域的技术人员看作是意想不到的。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明，附图中：

图1是本发明的船只的一部分的侧视图，

图2是沿图1中的线II-II的水平截面图，

图3是沿图1中的线III的垂直截面图，

图4是沿图1中的线IV-IV的垂直截面图，

图5是沿图1中的线V-V的垂直截面图，

图6是沿图1中的线VI-VI的水平截面图，

图7是本发明的船只的一变型的侧视图，

图8是本发明的另一变型。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的船1的前部，具有右舷侧(steerboardside)2和背风侧(leeward side)8，其在前侧与艏柱(stem)3接合。船底是平坦的或具有一个仰角，并以一给定船舭半径合并到船舭中。与艏柱3一体形成，在船1的所望吃水线5的下方(或与所望吃水线5平齐开始)，配置有具有体积中心6C的球艏(bulbous bow)6。球艏6的体积中心6C定位在底线与所望吃水线5之间的处于中间的一条线附近的高度，在艏柱3与底线之间的过渡区域中具有大半径r_f(其船底周缘的，从图1所示一侧看到的)，其中半径r_f至少大于所望吃水线5的1/3，优选地r_f约为所望吃水线5±10%。球艏由沿右舷侧2延伸的第一半部6A和沿背风侧8延伸的第二半部6B形成。两个半部6A、6B相对于船1的垂直中心面P对称地延伸。

艏柱3大致垂直地延伸，并相对于球艏6定位成使得艏柱3在位置30处与球艏6接合，位置30位于球艏6的体积中心6C的前方，如图1中的实施例所示，优选在与球艏6的最向前突出部60大致相对应的位置。

关于船1的长度L，即Lpp，(Lpp是从Ap(后垂线)到Fp(前垂线)的长度，Fp通常被看作艏柱3与球艏相交的位置)，球艏的延伸长度C通常处于L*0.035<C<L*0.05的范围内。球艏的最大垂直延伸长度D通常处于设计吃水深度*0.9<D<设计吃水深度*1.1的范围内(船1的设计吃水深度是底线与设计吃水线之间的距离)。

在图2中，示出了船1的沿图1中的线II-II的水平截面图。该截面图示出了球艏6的前部的曲率半径R通常处于0.2*设计吃水深度<R<0.25*设计吃水深度的范围内。此外，图2示出了球艏6的尾部，船体侧2、8配置成在水平面中发散。

图6示出了沿图1中的线VI-VI的水平截面图，即高于图2所示截面图的截面图。这里，清楚地示出了通过将各船体侧2、8配置成相对于垂直面P具有尖锐的吃水线切入角γ，使艏柱3形成为比较尖锐。通常，艏柱3的各船体侧2、8的吃水线角度γ将处于10度<γ<20度的范围内。应该注意的是，在船体侧2、8的下方，在艏柱3附近，第一半部6A和第二半部6B将突出到由船体侧2、8界定出的区域外。

在图3中示出了船1的沿图1中的线III-III的截面图。该截面图示出了垂直面P中的球艏的曲率半径r通常处于0.13*船的最宽点的宽度<r<0.16*船的最宽点的宽度的范围内。(船的最宽点的宽度是其在最宽点处或在其长度的中点处的宽度)。此外，该截面图示出了，根据本发明的优选实施例，高于球艏6的船体侧2、8相对于垂直面P以比较尖锐的角度β(例如5-25°)延伸。实际上，在一些实施例中，至少部分地，所述角度β可接近零，即呈现几乎大致垂直的船体侧8，这可能在降低船1在风高浪急的海中受到冲击的方面具有优点。图4所示截面图表明船体侧2、8在靠近船中部处可能以较锐的角度β延伸，即在本实施例中，角度β在前侧附近较不尖锐。

图5示出了艏舷后的截面设计，具有配置成向上发散的船体侧2、8，例如由此提供变宽的甲板表面4。

由于本发明的设计，将存在许多协同作用的优点。首先，与船体侧2、8一起形成比较尖锐的角度γ的大致垂直的艏柱3的使用将能实现对排开水的低阻力，尤其是对于迎头浪(meeting waves)。该优点通过使用尖锐角状垂直船体侧2、8而得到增强，使得迎头浪所生成的反作用力将对于船1的推进力的方向具有低影响。此外，球艏6将有助于在吃水线5下方生成将改善船1的流阻的流动模式。最后，艏柱3定位成大致与球艏的前部60对齐，与球艏的传统定位相比，将提供更长的吃水线，这也将对于船1的流阻具有正面影响。

因此，本发明的设计提供这样一种船首(fore ship)，其具有细长的吃水线，使得盖面体积(facing volume)的沉没随着时间的推移而分布，并且减速力得到大幅降低。该方案降低波浪的反射，它消除波浪的撞击，并且顶头浪(head sea)的速度损失显著降低，例如由于内体积的改善的分布。

该设计能够提供若干优点，例如降低的加速度和减速度，甲板上的涌浪(green water)量的减少，恶劣天气对船首和上部结构的前舱壁的损伤风险的最小化，导致安全性和操作性改善的底板上工作环境的改善，噪音和振动的减小，以及光滑的船首。

表1：对比测试

从表1可看出，借助于本发明的设计取得了显著的优点。概括地说，对于常规球艏要获得0.1节(knot，海里/小时)多的波浪中速度(即抵消速度损失)，需要额外的36kW，这在12节时要多3.5%的能量输入。因此，新设计提供显著减小的燃料消耗，导致成本节约和增加的存储容量。

在图7中，示出了艏柱3可配置成稍偏离垂线的角度α，并且艏柱3与球艏6相交的位置30可相对于球艏6的前部60稍偏移X，其中X优选小于0.1R。

在图8中，示出了本发明的另一变型例，其中艏柱3也稍偏离垂线，但是角度的方向与图7所示实施例的相反。此外，在图8中示出了艏柱3与球艏6的相交点30与图7相比，也可沿相反方向偏移一距离X。显而易见的是，图7和8示出了图1所示优选实施例的变型，但是其中仍然能够获得与本发明相应的实质优点。

Claims

1.一种用于远洋船舶的船体，包括右舷船体侧(2)、背风船体侧(8)和甲板(4)，艏柱(3)大致垂直地延伸，其中在艏柱(3)附近与所述船体侧(2、8)一体形成有浮力件，使得艏柱(3)与浮力件之间的交点(30)的位置位于浮力件的最向前突出部(60)的附近，所述船体的特征在于，所述浮力件为球艏，球艏的最大垂直延伸长度(D)处于0.9*设计吃水深度<D<1.1*设计吃水深度的范围内，球艏(6)前部的曲率半径(R)处于0.2*设计吃水深度<R<0.25*设计吃水深度的范围内，而高于球艏(6)的各船体侧(2、8)形成处于10度<γ<20度范围内的尖锐吃水线切入角(γ)。

2.如权利要求1所述的船体，其特征在于，球艏在垂直面(P)中的曲率半径(r)处于0.13*船的最宽点的宽度<r<0.16*船的最宽点的宽度的范围内。

3.如权利要求1或2所述的船体，其特征在于，高于球艏(6)的各船体侧(2、8)向上延伸以相对于垂直面(P)形成相对尖锐的角度(β)，在0°<β<30°区间内。

4.如权利要求3所述的船体，其特征在于，高于球艏(6)的各船体侧(2、8)向上延伸以相对于垂直面(P)形成相对尖锐的角度(β)为5°-25°。

5.如权利要求1或2所述的船体，其特征在于，所述艏柱(3)相对于垂线延伸而形成角度(α)，角度α在-10°<α<+10°范围内。

6.如权利要求1或2所述的船体，其特征在于，所述艏柱(3)与所述球艏(6)之间的交点(30)定位在距离(X)内，在0≤X<0.1R的范围内，其中所述距离(X)形成在球艏(6)的最向前突出部(60)的垂直切线与穿过球艏(6)与艏柱(3)之间的交叉部的交点(30)的垂线之间。

7.用于生产远洋船舶用船体的方法，包括设置右舷船体侧(2)、背风船体侧(8)和甲板(4)，艏柱(3)大致垂直地延伸，其中在艏柱(3)附近与所述船体侧(2、8)一体形成有浮力件，使得艏柱(3)与浮力件(6)之间的交点(30)的位置位于浮力件的最向前突出部(60)的附近，所述方法的特征在于，所述浮力件为球艏，球艏的最大垂直延伸长度(D)处于0.9*设计吃水深度<D<1.1*设计吃水深度的范围内，球艏(6)前部的曲率半径(R)处于0.2*设计吃水深度<R<0.25*设计吃水深度的范围内，而高于球艏(6)的各船体侧(2、8)形成处于10度<γ<20度范围内的尖锐吃水线切入角(γ)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，球艏在垂直面(P)中的曲率半径(r)设置在0.13*船的最宽点的宽度<r<0.16*船的最宽点的宽度的范围内。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，高于球艏(6)的各船体侧(2、8)设置成向上延伸以相对于垂直面(P)形成相对尖锐的角度(β)，在0°<β<30°的区间内。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，高于球艏(6)的各船体侧(2、8)设置成向上延伸以相对于垂直面(P)形成相对尖锐的角度(β)为5°-25°。

11.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述艏柱(3)设置成相对于垂线延伸而形成角度(α)，角度(α)在-10°<α<+10°范围内。

12.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述艏柱(3)与所述球艏(6)之间的交点(30)设置在距离(X)处，在0≤X<0.1R的范围内，其中所述距离(X)形成在球艏(6)的最向前突出部(60)的垂直切线与穿过球艏(6)和艏柱(3)之间的交叉部的交点(30)的垂线之间。