CN103241341B - 高速双体船 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速双体船，包括两个平行设置的片体、连接于两个片体之上的主体舱，还包括：两个球鼻，通过支柱连接于主体舱的底部，纵向排列于船艏和船艉；吸气装置，装设于所述主体舱的顶部，与内置在高速双体船内部的气体管道连通；多个微气泡发生装置，设置于球鼻和片体的表面，微气泡发生装置与气体管道连通。球鼻的两侧对称设置有水翼。通过在船艏艉装设带水翼的球鼻提升了船体的耐波性能，减小了兴波阻力；在船体底部装设的微气泡发生装置在船底生成的薄气泡膜，降低了船体所受的摩擦阻力，船舱顶部的吸气装置和吸气转子进一步提高了吸气装置的吸气效率，增强了微气泡装置的减阻效果，还大大降低了产生微气泡的能耗。

Description

高速双体船

技术领域

本发明涉及船舶和船舶有关设备技术领域，特别是涉及一种高速节能双体船。

背景技术

近年来，国际贸易正在以比我们扩张道路设施快得多的速度增长，这进一步增大了本来就十分拥挤的道路运输的压力。现有的陆地道路基础设施已经不能满足增长的需求，而且，陆地道路基础设施的扩张具有成本高的特点，这使得继续扩张现有道路基础设施引起了多方的争议。

针对拓展海上运输的迫切需求，美国、日本和欧洲各国积极发展海上高速公路系统，并且设计了一系列高性能船舶。其中较为有名的有INCAT公司设计的系列穿浪双体船（WPC），日本设计的多艘吊舱推进无压载水船，英国设计的三体船、五体船，以及各国都有设计的气垫船，水翼船等。

以上新型船舶都有其独特的优势，但也有不足。INCAT公司的穿浪双体船艏艉装有水翼，可以改善船舶的耐波性，同时两边片体做得很细长，高速下阻力较低，但是其装载量小，运营成本高。无压载水船，一般都是单体船，无压载水，绿色环保，但速度不高。多体船、气垫船和水翼船速度都很高，但是难以大型化，装载量小，同时耐波性能不好。

船舶既要有大的装载量，又要有较高的航行速度，克服航行中所受的阻力是关键。在船舶受到的总阻力中兴波阻力、摩擦阻力占有非常大的比重，因此，降低其兴波阻力和摩擦阻力非常必要。正在研究中的微气泡减阻技术，通过在船体表面产生一层微气泡薄膜，能有效降低船舶摩擦阻力，具有一定的前景，但产生微气泡的过程耗能量大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种高速双体船，在提高航速和装载量的同时，能够减小高速船在航行中所受的阻力、改善船体的耐波性能，并利用吸气增压方式减少产生微气泡的能耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速双体船，包括两个平行设置的片体、连接于所述两个片体之上的主体舱，还包括：两个球鼻，通过支柱连接于所述主体舱的底部，纵向排列于船艏和船艉；吸气装置，装设于所述主体舱的顶部，与内置在所述高速双体船内部的气体管道连通；多个微气泡发生装置，设置于所述球鼻和所述片体的表面，所述微气泡发生装置与所述气体管道连通。

优选地，所述球鼻的两侧对称设置有水翼。

进一步优选地，所述水翼为固定翼。

进一步优选地，所述水翼为主动控制翼。

优选地，所述微气泡发生装置包括一排气孔和一阀片，当阀片在排气孔中滑动时，可以打开或关闭所述排气孔。

进一步优选地，所述排气孔包括与外界连通的排气段和与所述气体管道连通的进气段，所述阀片包括一杆部和一头部，所述杆部与所述进气段滑动配合，所述头部的横截面积大于所述进气段的横截面积。

更一步优选地，所述阀片的杆部设有限位簧片，所述进气段的内壁上设有与所述限位簧片配合的限位凸沿。

优选地，所述吸气装置内部设置有吸气转子。

如上所述，本发明的高速双体船，具有以下有益效果：

1.在船艏和船艉装设了球鼻，改善了船体的兴波性能，降低了兴波阻力；

2.在船体底部装设了微气泡发生装置，可在片体和球鼻周围形成薄气泡膜，降低了船体所受的摩擦阻力；

3.船舱顶部的吸气装置有效吸收航行时迎面而来的风，并通过吸气装置中的吸气转子进一步提高了吸气装置的吸气效率，增强了微气泡装置的减阻效果，还大大降低了产生微气泡的能耗；

4.采用带水翼的球鼻，进一步改善了船体的耐波性能。

附图说明

图1显示为本发明的高速双体船的示意图。

图2显示为本发明的高速双体船的球鼻的示意图。

图3显示为本发明的高速双体船的仰视图。

图4显示为本发明的高速双体船的微气泡发生装置的剖视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

图1至图3分别显示为本发明的高速双体船的示意图、球鼻的示意图和高速双体船的仰视图。如图1至图3所示，高速双体船包括两个平行设置的片体1、连接于两个片体1之上的主体舱2，还包括：两个球鼻3、吸气装置4和多个微气泡发生装置5。两个球鼻3通过支柱31连接于主体舱2的底部，纵向排列于船艏和船艉；吸气装置4装设于主体舱2的顶部，与内置在高速双体船内部的气体管道连通；多个微气泡发生装置5设置于球鼻3和片体1的表面，与气体管道连通。

根据兴波相消原理，球鼻3和两边的片体1在设计航速区域可以使船艏波和船艉波在船艉处互相抵消，使双体船在航行中受到的总兴波阻力降低，可大大节约船舶的推进能源。

船艏和船艉的一对球鼻3在船底的位置可以调节。船舶造好后，会应用于特定的服务航区，各服务航区的海况有相应的统计数据，每个航区各有不同。两个球鼻3的最佳位置需要根据具体海况定出，不同的海况，最佳位置可能具有一定的差异。于实施例中，根据具体海况信息和设计航速，可以调节船艏和船艉一对球鼻3的位置，使之最有利于兴波相消，降低兴波阻力。由此经过优化设计，合理布置的球鼻3，可保证船体在大多数情况下，在此航区内航行的整个生命周期中都具有优良的航行性能。

球鼻3的两侧还对称设置有水翼32，水翼32可以为固定翼，也可以为主动控制翼，主动控制翼通过安装在球鼻3中的电机带动转动。球鼻3两侧的水翼32可以为一对，也可以为多对。水翼32的数目主要由建造的复杂程度和实际效果而定，还需要核算优化水动力性能。水翼32对于船体的耐波性有极好的作用，根据数值模拟的结果可知：在设计航速下，如果使用优化的固定翼，船舶的纵倾角和升沉幅值都大幅降低；如果使用主动控制翼，效果会更好。使用带水翼32的球鼻3，除有利于降低兴波阻力外，还可提升船体的耐波性能，提高船舶的安全性和人员乘坐舒适度。

于实施例中，高速双体船在高速航行中，主体舱2顶部的吸气装置4可以有效地吸收迎面而来的空气来流，空气来流也具有较高的相对速度，吸气装置4吸收到的气体通过内置的气体管道传送到片体1、球鼻3以及球鼻3的水翼32中。气体管道根据船体结构具体布置，未在附图中显示。片体1内部、球鼻3内部、船体内部骨架中都布置有气体管道，并安装有相应的设备和系统。吸入气体用于输入到微气泡发生装置5中用以在船体外产生一层薄气泡膜。

微气泡发生装置5均匀地设置于球鼻3和片体1的表面。于实施例中，通过气体管道，气体先被输送至微气泡总装置，经总装置调节特定压力后再被输送到各个微气泡发生装置5中。

图4显示为微气泡发生装置的剖视图，如图4所示，微气泡发生装置5包括一排气孔51和一阀片52，当阀片52在排气孔51中滑动时，可以打开或关闭排气孔51。排气孔51包括与外界连通的排气段511和与气体管道连通的进气段512，阀片52包括一杆部521和一头部522。杆部521与进气段512滑动配合，头部522的横截面积大于进气段512的横截面积。

气体通过气体管道进入进气段512，推动杆部521在进气段512中滑动，并从阀片52与排气孔51内壁之间的缝隙中喷出。喷出的气体可在片体1和球鼻3周围形成一层薄气泡膜，进而减小船体所受的摩擦阻力。摩擦阻力的减小，对于船舶节能减排，降低运营成本有极大贡献。

为防止阀片52在气体的推动下弹出排气孔51，在阀片52的杆部521设有限位簧片523，进气段512的内壁上设有与限位簧片523配合的限位凸沿513。当限位簧片523在气体推力作用下卡持在限位凸沿513上时，气体就无法再继续推动阀片52运动了。

没有气体从微气泡发生装置5中喷出时，船体外的水会有倒流进入微气泡发生装置5内部的趋势。由于内外压差，微气泡发生装置5外部的水压大于船体内部的气压，水倾向于把阀片52从排气段511压向进气段512，但是根据阀片52的特殊设置，阀片52的头部522的横截面积大于进气段512的横截面积，可以使进气段512封闭，防止水从外部进入微气泡发生装置5的内部。

气泡产生的过程需要很高的能耗，本发明提供的高速双体船中，在吸气装置4的内部设置了吸气转子41，以增强吸气装置4的吸气效果，进而增强微气泡的减阻效果。

于实施例中，本发明提供的高速双体船基于穿浪双体船的基本型线，并加大了片体1的宽度以增加载重量。主体舱2内可设多层甲板，内层甲板可装载小轿车、拖车，顶层甲板21上设有直升机平台22可停靠直升机，保证特殊情况下的救援等紧急事物处理。顶层甲板21之上设有居住舱23，居住舱23上可安装太阳能电池板24以满足一定的电力需求。主机废气和生活废气等还可船艉处的排气筒25排出，保证了舱室内部的安全和空气清新。

本发明提供的高速双体船可以在沿海区域作为滚装船，快速运输小轿车、拖车和人员，能更好的提升其经济价值。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种高速双体船，包括两个平行设置的片体(1)、连接于所述两个片体之上的主体舱(2)，其特征在于，所述高速双体船还包括：

两个球鼻(3)，通过支柱(31)连接于所述主体舱(2)的底部，纵向排列于船艏和船艉；

吸气装置(4)，装设于所述主体舱(2)的顶部，与内置在所述高速双体船内部的气体管道连通；

多个微气泡发生装置(5)，设置于所述球鼻(3)和所述片体(1)的表面，所述微气泡发生装置(5)与所述气体管道连通；

所述微气泡发生装置(5)包括一排气孔(51)和一阀片(52)，当阀片(52)在排气孔(51)中滑动时，可以打开或关闭所述排气孔(51)

所述排气孔(51)包括与外界连通的排气段(511)和与所述气体管道连通的进气段(512)，所述阀片(52)包括一杆部(521)和一头部(522)，所述杆部(521)与所述进气段(512)滑动配合，所述头部(522)的横截面积大于所述进气段(512)的横截面积。

2.根据权利要求1所述的高速双体船，其特征在于：所述球鼻(3)的两侧对称设置有水翼(32)。

3.根据权利要求2所述的高速双体船，其特征在于：所述水翼(32)为固定翼。

4.根据权利要求2所述的高速双体船，其特征在于：所述水翼(32)为主动控制翼。

5.根据权利要求1所述的高速双体船，其特征在于：所述阀片(52)的杆部(521)设有限位簧片(523)，所述进气段(512)的内壁上设有与所述限位簧片(523)配合的限位凸沿(513)。

6.根据权利要求1所述的高速双体船，其特征在于：所述吸气装置(4)内部设置有吸气转子(41)。