CN102700680A

CN102700680A - 排水型引航艇

Info

Publication number: CN102700680A
Application number: CN2012101891752A
Authority: CN
Inventors: 邢德年; 许芝芳
Original assignee: China Shenhua Energy Co Ltd
Current assignee: China Shenhua Energy Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: CN102700680B

Abstract

本发明公开了一种排水型引航艇，该排水型引航艇的艏部型线突破了传统的“光顺”型线设计思维，将引航艇艏部（100）的型线设计成“阶梯”形式。阶梯下部（2）的型线设计较“瘦”，有利于提高引航艇的快速性；阶梯上部（1）的型线设计较“胖”，增强船艏在下沉时浮力的阻尼作用，达到降低艏部垂向加速度值的目的。较“胖”的上部（1）型线与较“瘦”的下部（2）型线通过一个台阶状的平面（3）过渡结合。台阶状平面（3）的在艏柱处最宽不超过10cm，在向船艉延伸中宽度逐步缩小。这种设计相较于具有光顺型线艏部的常规排水型引航艇而言，能够在快速性不受较大影响的前提下显著降低引航艇艏部的垂向加速度。

Description

排水型引航艇

技术领域

本发明涉及船舶领域，具体地，涉及一种排水型引航艇。

背景技术

制约港口年可作业天数的关键因素是：能否在较高海况下，使用引航艇将引航员安全送上进港船。其中，保障引航员安全登船的关键指标是：引航艇在垂荡、纵摇的综合作用下，其艏部的垂向加速度值一般不超过0.4g。

目前，港口中使用的引航艇主要分为高速滑行艇和排水型引航艇两种类型。高速滑行艇作业效率（快速性）和经济性较高，但对海况要求苛刻，可利用率很低，更无法解决在较高海况下接送引航员的问题；排水型艇虽适用较高海况，但仍难以完成安全接送引航员的任务，还要依靠排水量600-800吨的拖轮接送引航员，作业效率和经济性均不高。

为摆脱上述两难处境，需要建造一艘能适用较高海况，同时具备较高航速的引航艇。其耐波性指标是：在有义波高（H1/3）1.5m、航速11Kn、各种浪向角下、艇艏垂向加速度不得超过0.4g；其快速性指标是：在满载出港排水量状态、风力不高于蒲氏3级、海况不高于2级、清洁船身、深水海域条件下，主机以额定2*900Kw功率运行时，试航航速不低于16Kn。

因此，对于排水型引航艇，需要能适用较高海况，同时具备较高航速的基础上，满足一定的耐波性指标，即艏部垂向加速度不得超过0.4g。决定排水型引航艇艏部垂向加速度的主要因素是引航艇排水量的大小。但综合考虑引航艇的作业效率、经济性和低碳环保要求，又不能随意加大引航艇的排水量（通常限制在100-200吨范围）。此外，在排水量一定的情况下，引航艇艏部型线的胖瘦对引航艇的纵摇也会产生较大影响（主要影响来自于设计吃水线以上部分），但同时也会影响到航行的阻力（主要影响来自于设计吃水线以下部分）。但是，目前造船所采用的艏部型线均为“光顺”型线，换言之，“加肥”引航艇艏部水线以上部分的型线有利于减小引航艇的纵摇，降低艏部的垂向加速度，但同时带来的不利影响是也会连带“加肥”了引航艇艏部水线以下部分的型线，从而增大了引航艇航行的阻力，对引航艇的速度产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种排水型引航艇，该排水型引航艇能有效降低艏部的垂直加速度，从而具有较好的耐波性。

为实现上述目的，本发明提供了一种排水型引航艇，该排水型引航艇的艏部包括上部和下部，所述下部的顶面在所述排水型引航艇的设计吃水线的上方结合到所述上部的底面，所述下部的顶面外边缘位于所述排水型引航艇的设计吃水线的上方且形成在所述上部的底面外边缘内，并且所述下部的顶面外边缘与所述上部的底面外边缘相互间隔。

优选地，所述上部和下部为一体结构。

优选地，所述上部的底面在所述下部的顶面外边缘与所述上部的底面外边缘之间形成为环面，在从所述排水型引航艇的船头朝向船尾的方向上，所述环面的宽度逐渐变小。

优选地，所述环面的最大宽度不大于10cm。

优选地，在该排水型引航艇的舷侧，所述环面从所述艏部向所述船尾延伸。

优选地，所述环面从所述排水型引航艇的船头向船尾逐渐向下倾斜。

优选地，所述环面为平面，该平面围绕所述下部的顶面外边缘向上翻起或向下倾斜的倾斜角度不大于10°。

优选地，在所述艏部的横剖线图中，所述艏部的每条横剖线均包括对应于所述上部的上型线和对应于所述下部的下型线，并且所述上型线与下型线之间通过对应于所述环面的环面型线相连，其中，所述上型线和下型线为光滑过渡的曲线或直线。

优选地，在所述艏部的半宽水线图中，所述上部的水线均形成在所述下部的水线的外周围。

优选地，上述的下部的顶面与所述设计吃水线的最大间距不大于20cm。

通过上述技术方案，本发明的排水型引航艇通过对艏部的上部进行加肥处理而对下部进行瘦身处理，使得在上下部结合处产生台阶状的环面，这种结构的排水型引航艇相较于具有光顺型线的艏部的常规排水型引航艇而言，能够在基本保持既有航行速度的基础上，明显减低艏部的垂直加速度，从而具有较好的耐波性，更好地适用于港口引航作业。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明具体实施方式的排水型引航艇中包括艏部的局部部分的侧视图；

图2为图1中的排水型引航艇的艏部的上下部之间的接合面上的结构示意图；

图3为根据本发明具体实施方式的排水型引航艇的艏部的横剖线图，其中圆圈内的数字代表从船尾至船首按顺序编列的站号；

图4为根据本发明具体实施方式的排水型引航艇的半宽水线图。

附图标记说明

100 艏部 1 上部

2 下部 3 环面

4 设计吃水线 11 上部的底面外边缘

12 上型线 13 上部的水线

21 下部的顶面外边缘 22 下型线

23 下部的水线 31 环面型线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的船艏部在竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。此外，方位词如“前、后、首、尾、纵向”通常是针对船体的长度方向而言的。

如图1和图2所示，本发明公开了一种排水型引航艇，该排水型引航艇的艏部100包括上部1和下部2，所述下部2的顶面在所述排水型引航艇的设计吃水线4的上方结合到所述上部1的底面，所述下部2的顶面外边缘21形成在所述上部1的底面外边缘11内，并且所述下部2的顶面外边缘21与所述上部1的底面外边缘11相互间隔。图1中只示出了根据本发明的排水型引航艇中包括艏部100的局部部分的侧视图，其中为清楚起见省略了船体上的其它部件。结合图2可见，作为总的发明构思，本发明将排水型引航艇的艏部设计成分为上部1（紧邻甲板的艏部的上方部分）和下部2（可包括球鼻艏的艏部的下方部分），相较于常规的排水型引航艇的艏部，下部2变得更为纤细，有利于提高引航艇的快速性，而上部1变肥大则有利于增强引航艇在下沉时的浮力阻尼作用，尤其是在接合处产生的台阶状的环面3，从而有效地减低艏部的垂直加速度。

关于上部1和下部2，参见图3的艏部的横剖线图，可清楚反映艏部的型线在上下部之间产生了对应于台阶状环面3的大致水平线，也就是说艏部的型线不再“光顺”或逐渐连续，而是有台阶型的突变产生。具体地，在图3所示的所述艏部100的横剖线图中，所述艏部100的每条横剖线均包括对应于所述上部1的上型线12和对应于所述下部2的下型线22，并且所述上型线12与下型线22之间通过对应于所述环面3的环面型线31相连，也就是说艏部型线为“阶梯”型线。其中，所述上型线12和下型线22为船艏外板的型线，优选为光滑过渡的曲线或直线，也就是通常所称的“光顺”型线。另外，艏部的上下部分通常而言都是上部宽大而下部相对瘦小，本发明排水型引航艇中的艏部反映在所述艏部100的半宽水线图中，由图4可见，所述上部1的水线13均形成在所述下部2的水线23的外周围，也就是上部肥大而下部纤细。

另外需要说明的是，艏部结构一般为整体结构，也就是说所述上部1和下部2为一体结构，此处为阐述的方便，将艏部划分成虚拟分离状的上下两部分，二者（上部1的底面与下部2的顶面）结合而形成环面3。

具体地，可参见图2，所述上部1的底面在所述下部2的顶面外边缘21与所述上部1的底面外边缘11之间形成为环面3。也就是说，在结合后，上部1的底面侧边缘11围绕下部2的顶面外边缘21设置，使得在上部1的底面上产生上述环面3，该环面3在船艏上是朝向下方的大致水平面，反映在图3的艏部的横剖线图中，即大致平行的环面型线31。并且，在从所述排水型引航艇的船头朝向船尾的方向上，所述环面3的宽度优选为逐渐变小。这主要是因为环面3对引航艇在下沉时的浮力阻尼作用更多地作用在船艏100的前端部分，越靠后影响相对较小，并且这样设计也更为符合船体的平衡和受力。这反映在图3的艏部的横剖线图中，即圆圈内的数字越大的站号所代表的越靠近船艏前端的艏部型线中，环面型线31越长。而且，在本实施方式中未示出的艏部的纵剖线图中，艏部100的每条纵剖线在中纵剖面中的长度应该最长，并且在越远离所述中纵剖面的纵剖切面中的长度越短。其中需要说明的是，所述环面3的宽度根据船体大小、航度和排水量等多种因素考虑，通常其最大宽度（也就是环面3在艏部的最前端处的宽度）应不大于10cm。若环面3过小则垂直方向上的阻尼作用过小，若宽度过大则对艏部的下沉时的浮力阻尼过大，甚至与水面接触时容易产生拍击颠簸等，对船体的耐受性产生不利影响。

另外，为保持船体的流线型设计和美观性，所述环面3不仅围绕设置在船艏前端和两侧，而且在该排水型引航艇的舷侧，环面3还从所述艏部100向所述船尾延伸。图1中，以上下方向的虚线表示艏部100与后方的船体中部的分界，可见环面3越过艏部并延伸到了船体中部。

此外，参见图1，所述环面3优选地从所述排水型引航艇的船头向船尾逐渐向下倾斜，以在艏部以一定速度前行时更好地实现上部1和环面3与水面之间垂直接触，使得阻尼作用更为明显。而且，所述环面3可以是平面或曲面，当优选地形成为平面，参见图3中所示的环面型线31，其形成为大致水平线。当然，本领域技术人员可理解的是，形成为平面的环面3也可相对于所述下部2的顶面外边缘21做出一定的向上翻起或向下倾斜，但环面3与通过所述下部2的顶面外边缘21的平面之间的倾斜角度不应过大，例如要求不大于10°。

其中，上述的上部1与下部2之间的接合面位置，也就是形成环面3的位置优选地设置在设计吃水线4的上方附近，但不偏离过大，以符合排水型引航艇航行时艏部100的吃水深度等特性，使得艏部100在航行时环面3能够与水面产生接触，从而对艏部的垂直加速度产生影响。因此在本实施方式中，所述下部2的顶面外边缘21应形成在所述排水型引航艇的设计吃水线4的上方，并且所述下部2的顶面外边缘21与所述设计吃水线4的最大间距（也就是艏部100的最前端处的环面3与设计吃水线4的间距）优选为不大于20cm，更优选为不大于15cm。

为验证根据本发明的排水型引航艇的效果，通过在造波船池进行的船模试验，试验在对比相同排水量下，采用根据现有技术的“光顺”艏部型线与根据本发明的采用“阶梯”状的艏部型线引航艇的快速性与耐波性。在引航艇的快速性试验中，试验条件为相同排水量，不含附体，航速16Kn，得出“光顺”艏部型线船模的阻力为10.080Kg，而采用“阶梯”艏部型线船模的阻力为10.587Kg。也就是说，采用”阶梯”艏部型线的船模阻力增加了不到5％，对引航艇的快速性影响甚微。在引航艇的耐波性试验中，试验条件为相同排水量，不含附体，航速11Kn，得出试验结果如表1和表2：

表1：根据本发明的“阶梯”艏部型线

理论波长	实测波高	艏实验	艏修正	中实验	中修正	艉实验	艉修正
								3.2	1.4000	0.5000	0.2679	0.3220	0.1725	0.4100	0.2196
3.8	1.4000	0.7120	0.3814	0.3700	0.1982	0.5980	0.3204
								4.4	1.4000	0.7370	0.3948	0.3960	0.2121	0.5820	0.3118
5.0	1.4000	0.6680	0.3579	0.3560	0.1907	0.5430	0.2909
								5.6	1.4000	0.5680	0.3043	0.3170	0.1698	0.5090	0.2727

表2：根据现有技术的“光顺”艏部型线

理论波长	实测波高	艏实验	艏修正	中实验	中修正	艉实验	艉修正
								3.2	1.3588	0.7682	0.4240	0.2043	0.1128	0.4478	0.2472
3.8	1.3628	1.0772	0.5928	0.4274	0.2352	0.6456	0.3553
								4.4	1.4065	1.0239	0.5460	0.3253	0.1735	0.6669	0.3556
5.0	1.4515	0.8630	0.4459	0.4137	0.2138	0.7010	0.3622
								5.6	1.4838	0.6749	0.3411	0.2583	0.1306	0.6043	0.3054

表1和表2中的单位为波长（米）；波高（米）；艏、中、艉垂向加速度（g）。提取表1和表2中艏部垂向加速度最大的波长4.4米状态的数据，其中根据现有技术的“光顺”艏部型线船模艏部垂向加速度修正值：0.5460g，而根据本发明的“阶梯”艏部型线船模艏部垂向加速度修正值：0.3948g。可见，采用”阶梯”艏部型线船模的艏部垂向加速度减小了38.3％。

综上，试验结果表明：采用本发明的“阶梯”艏部型线对船舶快速性的影响很小（5％），对提高船舶耐波性的效果明显（38.3％）。从而很好地实现了本发明的目的。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种排水型引航艇，其特征在于，该排水型引航艇的艏部（100）包括上部（1）和下部（2），所述下部（2）的顶面在所述排水型引航艇的设计吃水线（4）的上方结合到所述上部（1）的底面，所述下部（2）的顶面外边缘（21）形成在所述上部（1）的底面外边缘（11）内，并且所述下部（2）的顶面外边缘（21）与所述上部（1）的底面外边缘（11）相互间隔。

2.根据权利要求1所述的排水型引航艇，其中，所述上部（1）和下部（2）为一体结构。

3.根据权利要求1所述的排水型引航艇，其中，所述上部（1）的底面在所述下部（2）的顶面外边缘（21）与所述上部（1）的底面外边缘（11）之间形成为环面（3），在从所述排水型引航艇的船头朝向船尾的方向上，所述环面（3）的宽度逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的排水型引航艇，其中，所述环面（3）的最大宽度不大于10cm。

5.根据权利要求3所述的排水型引航艇，其中，在该排水型引航艇的舷侧，所述环面（3）从所述艏部（100）向所述船尾延伸。

6.根据权利要求5所述的排水型引航艇，其中，所述环面（3）从所述排水型引航艇的船头向船尾逐渐向下倾斜。

7.根据权利要求3所述的排水型引航艇，其中，所述环面（3）为平面，该平面围绕所述下部（2）的顶面外边缘（21）向上翻起或向下倾斜的倾斜角度不大于10°。

8.根据权利要求1所述的排水型引航艇，其中，在所述艏部（100）的横剖线图中，所述艏部（100）的每条横剖线均包括对应于所述上部（1）的上型线（12）和对应于所述下部（2）的下型线（22），并且所述上型线（12）与下型线（22）之间通过对应于所述环面（3）的环面型线（31）相连，其中，所述上型线（12）和下型线（22）为光滑过渡的曲线或直线。

9.根据权利要求1所述的排水型引航艇，其中，在所述艏部（100）的半宽水线图中，所述上部（1）的水线（13）均形成在所述下部（2）的水线（23）的外周围。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的排水型引航艇，其中，所述下部（2）的顶面与所述设计吃水线（4）的最大间距不大于20cm。