CN104364149B - 船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法。本发明实施例的船舶减阻装置包括框架部和多个面板，所述框架部设置在船舶的船头甲板上，所述多个面板覆盖框架部之间的空间，以便降低流体对装载于船舶的货物造成的阻力。

Description

船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法

技术领域

本发明涉及船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法。

背景技术

通常，船舶航行时受到水、波浪对船体的阻力，同时还会受到空气和风对船体的阻力。实际上，空气阻力是导致船舶的油耗高、船舶最大速度下降以及船舶的操纵性能下降的重要原因。尤其是，如超大型集装箱船舶、货物运输船舶等船舶的水上部分的主船体和装载的货物形状近似于长方体，如水上露出的高度高而受风压面积大的船舶，由于空气、风和船舶与水面碰撞而产生的船甲板浪(green water)冲向船头而造成的阻力非常大，因此船头部分受很大阻力。

例如，当集装箱船舶的上甲板(upper deck)上货物或高的构造物多的情况下，航行时受空气阻力而燃油消耗率增大，并且集装箱船舶航行时始终装载着集装箱，因此与其它船舶相比，空气阻力导致的燃油消耗率更大。

如果在船头上安装如空气扰流板、空气偏导器等减阻装置，则因空气力学设计效果能够降低油耗。作为一个例子，美国授权专利公报US4843997号(1989.07.04)公开了通过在船头位置安装船舶空气(或者帆板)偏导器来减少船体空气阻力的技术。

这种减阻装置必须承受住强风压，因此其强度非常重要，为了提高减阻装置的强度可以通过金属加工和焊接制造来制造金属构造物形状的减阻装置。然而，这种情况下，虽然减阻装置的制造容易，但是随着减阻装置的大型化其重量随之增加，并且运输和安装作业的效率会下降。

为了解决上述问题，在减阻装置的制造中可以使用复合材料。然而，与如汽车减阻装置那样利用金属模型的一体成型法或者如航空器制造技术那样的加温加压成型法等现有的制造方法不同，通过一体成型来制造由复合材料构成的船舶减阻装置非常困难。

另外，复合材料对于焊接热比较弱，因此通过焊接作业制造减阻装置或者将减阻装置安装在船体上也比较难。并且，通过与制造风力发电机的桨叶的制造类似的常温加压成型法制造减阻装置，从费用相比效果的方面考虑，现实性不足。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的实施例，其目的在于提供一种船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法，所述船舶减阻装置能够通过减少空气、风及船甲板浪等流体对船舶的阻力来降低油耗。

另外，本发明的实施例，其目的在于提供一种船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法，所述船舶减阻装置包括：框架部，其设置在船舶的船头甲板上；轻量的面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力；因此，在没有使用用于支撑框架的支柱的情况下也能够承受住船头的空气、风及船甲板浪等流体的负荷，并且由于重量变轻，因此能够降低油耗。(二)技术方案

根据本发明的一个方面，可以提供一种船舶减阻装置，所述船舶减阻装置包括：框架部，其设置在船舶的船头甲板上；多个面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力。

框架部可以包括骨架，所述骨架与所述船舶的船头侧支柱(bulwark)连接而支撑负荷。

框架部还可以包括：面板框架，其被所述骨架支撑，并且呈栅格状，所述面板结合于所述面板框架上；外围框架，其与所述骨架或所述面板框架连接，并形成减阻装置的外围结构；对角框架，其连接所述外围框架的下部框架的中心点和上部框架的端部。

所述外围框架可以包括：下部框架，其由在所述船舶的xy平面上具有船头形状的曲线或直线构成；上部框架，其由在所述船舶的xz平面上宽度小于所述下部框架的宽度的曲线或直线构成；侧部框架，其由连接所述上部框架的端部和所述下部框架的端部的曲线或直线构成。

所述框架部的侧部框架和骨架可以以其与所述船舶的支柱构件的延伸方向一致的方式配置，并且所述船舶的支柱上板的上表面与所述下部框架的下表面面接触。

所述面板具有板形状，所述面板的边缘的一部分相互重叠而连续地组合，或者所述面板与在所述框架部的面板框架的侧部形成的面板紧固槽结合。

减阻装置的上端宽度和高度分别可以为所述船舶的船头侧最前端集装箱最大装载高度和最大装载宽度的比率为50％～80％。

在所述框架部上还可以具有突出部和脚手架。

根据本发明的另一方面，可以提供一种船舶减阻装置，所述船舶减阻装置包括：框架部，其配置在船舶的船头甲板上；多个面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力；以及插入框架，为了所述面板之间的连接而所述面板的一部分插入，并在其下侧被所述框架部支撑。

所述插入框架可以包括用于插入所述面板的端部侧的插入槽，插入所述面板的所述插入槽的入口处直径小于所述面板的厚度，所述面板通过压入的方式被插入到所述插入槽内。

所述插入槽可以形成为沿着内侧方向其内直径逐渐增大，且在端部处其内直径变窄。

配置在所述框架部上部的两侧插入框架可以配置成其一侧为形成有所述插入槽的开放的形状，另一侧相互对置。

配置在所述框架部上部的两侧插入框架可以通过填充于所述两侧插入框架的另一侧之间的焊接金属焊接而结合。

在所述插入框架内插入而固定的所述面板的外表面上可以形成粘结层和所述粘结层上部的纤维层。

所述船舶减阻装置还可以包括紧固件，所述紧固件从所述框架部的一侧向另一侧贯通所述面板或所述插入框架而紧固，由此将所述框架部和所述面板或者所述插入框架结合。

所述插入框架和所述框架部可以一体形成。

所述面板可以由复合材料制造。

根据本发明的一个方面，可以提供一种船舶减阻装置的制造方法，包括以下步骤：将所述面板插入到被所述框架部支撑的所述插入框架的插入槽内；用紧固件贯通所述框架部和所述插入框架而紧固，由此将所述框架部和所述插入框架结合；在所述插入框架之间的间隙内填充焊接金属；以及利用所述焊接金属进行焊接作业将所述插入框架相互接合。

将所述面板插入到被所述框架部支撑的所述插入框架的插入槽内的步骤可以包括在插入于所述插入槽的所述面板的外表面上形成粘结层和所述粘结层上部的纤维层的步骤。

根据本发明的另一方面，可以提供一种用于制造船舶减阻装置的船舶减阻装置的制造单元，所述船舶减阻装置包括框架部和多个面板，所述框架部配置在船舶的船头甲板上，所述多个面板覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力；所述船舶减阻装置的制造单元包括：紧固件，所述紧固件包括头部和形成有紧固槽的本体，在从下侧支撑所述面板和所述面板的至少一部分而使所述面板相互连接的框架部粘结的状态下，贯通所述面板和所述框架部而紧固；以及手柄部，所述手柄部包括加压部和从加压部延伸形成的受压部，在将与所述加压部的贯通孔结合的结合轴紧固于所述紧固槽的状态下，对所述受压部施加力，通过所述加压部对所述框架部施加压力而成为锁定状态。

所述加压部的用于加压框架部的部位可以设置成曲面形状。

所述船舶减阻装置的制造单元还可以包括：密封件，所述密封件为中空状，其插入于所述面板和所述框架部的贯通孔；第一垫圈，所述第一垫圈粘贴在所述面板的上部，并与所述贯通孔相对应；所述紧固件通过所述第一垫圈插入到所述密封件。

所述船舶减阻装置的制造单元还可以包括第二垫圈、加压弹簧及第三垫圈，所述第二垫圈、所述加压弹簧及所述第三垫圈分别依次紧固于插入到所述密封件的所述紧固件上；所述手柄部与所述紧固件结合，对所述受压部施加力，所述加压部按压所述第三垫圈，以通过所述加压部实现加压，而向所述加压弹簧传递力。

根据本发明的另一方面，可以提供一种船舶减阻装置的制造方法，包括以下步骤：(a)在所述面板和所述框架部粘结的状态下，将紧固件以贯通所述面板和所述框架部的方式紧固；(b)将所述手柄部与所述紧固件结合；(c)向所述手柄部施加力，通过所述加压部对所述框架部施加压力来锁定。

所述船舶减阻装置的制造方法，在所述步骤(c)之后，还包括向所述面板之间的间隙内涂布粘结剂的步骤，在所述粘结剂固化后，可以从所述紧固件解除所述手柄部。

(三)有益效果

根据本发明实施例的船舶减阻装置、制造该减阻装置的制造单元及制造方法能够通过减少空气、风及船甲板浪对船舶的阻力来降低油耗。

另外，在没有被支柱支撑的情况下，通过与船头侧支柱构件连接的栅格状的框架部和覆盖框架部之间的空间的面板来倾斜地阻挡装载于船舶的货物的正面部，由此能够有效地降低空气阻力。

另外，在栅格状的框架部之间连接有膜形状的面板，因此能够带来与钢结构相比重量减轻的效果。

另外，还具有以下优点：框架部提供与支柱构件连接的骨架、被骨架支撑的面板框架及与骨架连接的对角框架，因此能够制造成面板框架尺寸尽可能相同，从而使面板种类最少化，因此面板的制造及安装变得容易。

另外，还存在以下优点：在与装载于船舶的货物的集装箱的正面部的宽度和高度对应地设定作为减阻装置的形状决定因素的主要形状尺寸的状态下进行试验，能够提供使油耗效率达到最大化的主要形状尺寸。

另外，在框架部上还设置突出部和脚手架，因此能够容易安装及拆卸减阻装置，并且定期检查和局部维修时也能够提高使用者的接近性。

另外，减阻装置的下部框架可以通过焊接来固定，或者可以通过螺栓和螺母以可拆装的方式将船舶的支柱上板结合，因此，能够容易安装或者拆卸减阻装置。

另外，以通过下侧的框架部将插入并固定面板的插入框架连接的方式形成减阻装置，由此能够减少船体空气阻力而降低油耗，能够制造作业效率提高及轻量的高强度的减阻装置。

另外，利用减阻装置的制造单元使面板和框架部结合得更牢固，并且能够使减阻装置的制造变得更简单且效率提高。

附图说明

图1是表示本发明实施例的船舶的减阻装置适用于船舶的状态的使用状态图；

图2是表示图1所示的减阻装置的框架部和面板的立体图；

图3是表示图1所示的减阻装置的内侧形状的立体图；

图4是表示图1所示的减阻装置的船甲板浪负荷分布的立体图；

图5是表示图4所示的应力分析结果的图表；

图6至图8是表示作为图1所示的减阻装置的形状决定因素的主要形状尺寸的图；

图9是表示根据不同的图6至图8的主要形状尺寸，作用于正面部的空气阻力比率的解析图；

图10是表示图2所示的框架部的突出部和脚手架的立体图；

图11是表示图1所示的减阻装置的连接方法的分开的立体图；

图12和图13是表示图2所示的框架部与面板之间的结合形状的剖视图；

图14是表示图2所示的框架部与面板通过螺栓结合的形状的剖视图；

图15是表示在图2所示的框架部上部设置用于固定面板的插入框架的形状的剖视图；

图16为对图15所示的插入框架和插入固定于该插入框架的面板的一部分进行放大的剖视图；

图17为例示图15所示的插入框架和面板的端部以箭头形状形成的剖视图；

图18为例示图15所示的面板具有特定曲率的形状的情况下，插入该面板的插入框架的形状的剖视图；

图19和图20是表示图2所示的框架部和面板通过减阻装置的制造单元结合的形状的剖视图；

图21是表示图19和图20所示的减阻装置的制造单元的分解立体图；

图22和图23是表示利用图21所示的减阻装置的制造单元将面板和框架部结合的步骤的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明实施例进行详细说明。

图1是表示本发明实施例的船舶的减阻装置适用于船舶的状态的使用状态图。

参照图1，本发明实施例的减阻装置100可以安装于船舶10的船头侧甲板上。例如，船舶10可以包括超大型集装箱船舶，但并不限定于此。船舶10航行时减阻装置100能够阻挡或者减少空气、水(例如，船甲板浪)、风对船体造成的阻力，从而降低船舶10的油耗。另外，减阻装置100还能够防止船舶10的最高速度下降或者提高船舶10的操纵性能的效率。

减阻装置100可以设置成与船舶10的船头形状相对应，其形状可以为越到后面宽度越宽的形状。在这里，集装箱20装载于从减阻装置100的安装位置隔开一定距离的后侧。减阻装置100适当地配置于无法装载集装箱20的船头侧的空间上，因此，在不会降低集装箱20装载效率的情况下能够有效地减少空气阻力等，从而能够降低油耗。

本发明实施例的船舶的减阻装置100，通过将向船舶10的上甲板(Upper deck)上方突出的船头侧支柱(Bulwark)构件11与减阻装置100的框架部110的骨架连接成一致，使减阻装置100与船舶10的船体(hull)牢固地结合。

如此牢固地结合的减阻装置100在不使用其它支柱的情况下也能够承受住如空气、风、穿甲板浪等各种负荷，并且也不会因自身负荷而下垂。另外，在被减阻装置100遮挡的内侧空间上可以设置各种船舶设备并使用。

图2是表示图1所示的减阻装置的框架部和面板的立体图。

参照图2，本实施例的减阻装置可以包括框架部110和多个面板120，所述框架部110以栅格状配置在船舶的船头甲板上，并与船头的支柱构件11的端部连接，所述多个面板120覆盖框架部110之间的空间，并且具有减阻装置100的形状。多个面板120在框架部110之间连续地排列并结合，由此覆盖框架部110之间的所有空间。框架部110可以包括骨架111、面板框架112、113、对角框架114、115及外围框架116、117、118、119。

框架部110与船舶的船头侧支柱连接，更详细地，框架部110的骨架111可以分别与支柱构件11连接，并形成I字、L字、H字型钢架结构。

另外，具体的连接方法可以是在骨架111与船舶的支柱构件11对准的状态下，通过焊接将骨架111固定在支柱构件11上，或者，如图11所示，在骨架111与船舶的支柱构件11对准的状态下，通过螺栓和螺母以可拆装的方式将层叠的下部框架117与支柱上板12结合。

面板框架112、113被骨架111支撑，多个面板框架112、113在横向和纵向上相互交叉而形成为栅格状。另外，面板框架112、113可以具有面板紧固槽，在面板紧固槽内插入面板120或填充粘结剂、焊接金属等，或者可以具有多个面板紧固孔，其用来紧固铆钉或螺栓。在设置面板120之后，可以用密封方式对面板框架112、113的面板紧固槽或者面板紧固孔进行密封处理。这时，可以用包含粘结剂、铆钉、螺栓之一的紧固件将面板120与框架部110连接或结合。

对角框架114、115由连接下部框架117的中心点和上部框架116的端部的曲线或直线构成。两侧的对角框架114、115与上部框架116之间的空间以倾斜的平板状形成，从而能够减少空气、风等流体阻力。

外围框架116、117、118、119与骨架111或面板框架112、113连接，能够起到形成减阻装置100外围结构的作用。外围框架116、117、118、119可以包括：下部框架117，其由在船舶的xy平面上具有船头形状的曲线或直线构成；上部框架116，其由在船舶的xz平面上宽度小于下部框架117的宽度的曲线或直线构成；侧部框架118、119，其由连接上部框架116的端部和下部框架117的端部的曲线或直线构成。

如上所述的面板框架112、113、对角框架114、115及外围框架116、117、118、119与骨架111连接而形成框架部110，能够通过作为船舶的船体构造物的支柱构件11和支柱上板牢固地设置在船体上。特别是，主要负荷通过骨架111、支柱构件11及支柱上板向船体方向分散，因此在船舶受到各种负荷的情况下也能够牢固地支撑面板120。

面板120的形状不仅可以包括四角形、三角形形状，而且还可以包括其它如多角形形状。另外，面板120可以是具有曲面轮廓的形状。另外，面板120还可以包括具有曲率的板状或平板状。另外，面板120的结构可以包括小型面板结构或大型面板结构，小型面板结构是边缘的一部分相互重叠而连续地组合的结构，大型面板结构是利用面板框架112、113的侧部上形成的面板紧固槽，能够通过通常的窗与窗框之间的结合方式结合的结构。

另外，为了阻断空气，风及水等，面板120还可以由具有膜形状的薄膜制造或者由钢铁板或复合材料板制造。复合材料是由两种以上材料组合而成的材料，复合材料与单一材料相比，具有单一材料不具备的突出的特征。复合材料可以包括例如玻璃纤维强化高分子复合材料等。由此，所制造的减阻装置100的重量变轻，并且具有能够承受住强风阻力及耐风化的耐久性。这种面板120材料可以从具有优良的防水性和轻量性的材质的面板产品组中选择和使用。

图3是表示图1所示的减阻装置的内侧形状的立体图。

参照图3，各面板120被具有从支柱构件11延伸的骨架111的框架部110支撑，因此在不使用其它支柱的情况下柁形状的上部框架116也不会发生下垂现象。另外，与框架部110相比，面板120使用相对轻量的材料，因此有助于减阻装置100的轻量化，并且还有助于降低船舶的油耗。

图4是表示图1所示的减阻装置的船甲板浪负荷分布的立体图，图5是表示图4所示的应力分析结果的图表。

参照图4，图4示出减阻装置100的船级社规范[例如，德国(GL)船级社协会]中规定的船甲板浪负荷的分布情况，这时，箭头形状30或点形状31等可理解为表示船甲板浪负荷。

其结果，参照图5，从本实施例的减阻装置的应力分析结果可知，最大应力为271MPa，其满足允许应力294.9MPa，并且框架部的最大变形量约为50mm，因此在减阻装置中没必要适用支柱。

另外，能够使船体阻力达到最小化的同时最大程度降低油耗的减阻装置100的主要形状尺寸可以根据船舶上装载的集装箱来决定。在这里，集装箱20可理解为多个单个的集装箱沿两舷方向和垂直方向装载多个的状态的货物。

图6至图8是表示作为图1所示的减阻装置的形状决定因素的主要形状尺寸的图。

参照图6至图8，船舶10的船头侧最前端的集装箱20可以具有最大装载高度h和最大装载宽度l，在下面的关于主要形状尺寸的说明中将该最大装载高度和最大装载宽度视为基准值。

另外，关于减阻装置100的主要形状尺寸可以由间隔a、减阻装置高度H和减阻装置上端宽度L(例如，上部框架的长度)定义，所述间隔a是最前端集装箱20和减阻装置100之间的间隔，所述减阻装置高度H是相对于最大装载高度h的比率，减阻装置上端宽度L是相对于最大装载宽度l的比率。在这里，b点表示下部框架的中心点，c点表示下部框架的端部，d1点、d2点表示上部框架的端部。

图9是表示根据图6至图8所示的主要形状尺寸，作用于正面部的空气阻力比率的解析图。

参照图9，根据减阻装置的主要形状尺寸(例如，L、H)，作用于最前端的集装箱正面部的空气阻力比率％不同。

这时，从利用12000TEU模型进行的风洞实验的结果可知，如果只考虑集装箱的正面部，当减阻装置的上端宽度L为50％、减阻装置的高度H为75％时空气阻力比率为86.5％，所受的空气阻力最小。另外，还可判断当大小超过一定程度时期待效果类似，因此经济效率下降。也就是说，经过船舶的减阻装置100的空气流动不会与集装箱200的正面部碰撞，而是向侧部流动。

另外，从考虑船舶的实际航行比率(全方位)的基础上研究船舶的油耗的结果可知，当L＝75％、H＝75％时安装有减阻装置的船舶的油耗最低。

因此，从考虑图9的分析结果和实际航行比率的结果可判断，形状决定因素L和H的合适值是各基准值的50％～80％。

图10是表示图2所示的框架部的突出部和脚手架的立体图。

参照图10，在框架部110上可以设置突出部130和脚手架140。在可由框架部110的I字型剖面的钢制造的骨架111和/或对角框架114、115等的上表面上可以设置多个突出部130。由此，能够容易安装和拆卸减阻装置100，并且在进行定期检查和局部维修时使用者能够容易进行检查，以及进行局部维修时使用者能够容易接近需要局部维修的面板120侧。

图11是表示图1所示的减阻装置的连接方法的分开的立体图。

参照图11，作业者可以利用吊车等来将骨架111、下部框架117及侧部框架118等用于减阻装置100的框架部吊起来并运送到船舶的支柱(bulwark)侧。并且，将框架部的骨架111和侧部框架118以其与支柱构件11的延伸方向一致的方式配置。然后，将支柱上板12的上表面与下部框架117的下表面对准，以使支柱上板12的上表面与下部框架117的下表面完全吻合地面接触，然后可以通过螺栓及螺母以可拆卸的方式将其连接。在这里，作为其它例子，还可以通过焊接来固定下部框架117和支柱上板12的接触部分。

图12和图13是表示图2所示的框架部与面板之间的结合形状的剖视图。另外，图14是表示图2所示的框架部与面板通过螺栓结合的形状的剖视图。

参照图12和图13，根据减阻装置100的形状及配置位置，可以将上述面板120设置成例如具有曲率的板状或者平板状等。这时，框架部110可以从下侧支撑面板120的一部分，由此将面板120连接。也就是说，为了将相邻的面板120之间连接，在面板120相互贴紧的状态下，框架部110可以从下侧支撑各面板120的一部分。

另外，框架部110的与面板120贴紧的部位可以设置成平面形状。然而，其形状并不限定于此，还可以设置成与面板120的形状相对应的形状。例如，框架部110的贴紧部位可以设置成具有与同板状的面板120的曲率相同曲率的形状。

另外，还可以在框架部110上涂布有粘结剂2的状态下，将框架部110与面板120的下部粘结。作为其它例子，还可以在框架部110上部粘贴密封垫(未图示)、且在密封垫(未图示)上涂布有粘结剂2的状态下，将框架部110与面板120粘结。粘贴密封垫(未图示)的目的是防止如空气等流体流入。这种框架部110可以由例如金属材质构成。另外，根据位置，框架部110可以与两个甚至三个以上的面板120接触。另外，在通过框架部110相互连接的面板120之间形成的间隙内可以填充粘结剂4。

参照图14，在框架部110与面板120通过粘结剂2粘结的状态下，用螺栓9贯通并紧固框架部110和面板120，以使结合得更牢固。在这里，螺栓9可以包含双头螺栓(StudBolt)，这种情况下，需进行用螺母拧紧的船体外作业。另外，在其它例子中，可以用铆钉等紧固件来代替螺栓9。

图15是表示在图2所示的框架部上设置用于固定面板的插入框架的形状的剖视图。另外，图16为对图15所示的插入框架和插入固定于该插入框架的面板的一部分进行放大的剖视图。另外，图17为例示图15所示的插入框架和面板的端部以箭头形状形成的剖视图。另外，图18为例示图15所示的面板具有特定曲率的形状时插入该面板的插入框架的形状的剖视图。

参照图15至图18，在框架部110上可以设置用于固定面板120的插入框架330。这时，框架部110从下侧支撑插入框架330，并将插入框架330相互连接。在框架部110上部涂布有粘结剂2的状态下，框架部110可以与插入框架330下部粘结。作为其它例子，框架部110和插入框架330可以一体设置。

插入框架330上形成用于插入面板120的插入槽H。在这里，为了使面板120端部侧插入并固定，将插入槽H的形状可以设置成沿着插入框架330的内侧方向其内直径逐渐增大、且在端部处其内直径变窄的形状。这时，如图17所示，同插入槽H端部形状一样，面板120的端部也可以设置成箭头形状。

并且，为了便于理解，参照图17，用于插入面板120的插入槽H的入口处直径W1小于面板120的厚度W2，因此面板120是通过压入的方式被插入到插入槽H内，由此能够稳固地固定面板120。

另外，参照图15和图16，在框架部110上将插入框架330配置成其一侧呈形成有插入槽H的开放的形状，另一侧相互对置。这时，将以在框架部110上另一侧相互对置的方式配置的插入框架330，可以通过利用填充于插入框架330的另一侧之间的间隙内的焊接金属5(例如，焊接材料)进行焊接作业来相互接合。作为其它例子，还可以通过在插入框架330的另一侧之间的间隙内填充粘结剂并使其固化的方法将插入框架330相互接合。这种插入框架330可以由例如金属材料制造。

面板120可以设置成与插入框架330的插入槽H形状相对应的形状。这时，面板120可以包括具有特定曲率的板状及平板状中的一个以上。

也就是说，如图15至图17所示，当面板120为平板状的情况下，为了能够插入具有平板状的面板120，插入框架330的插入槽H可以形成为不具有曲率的特定形状。

并且，作为其它例子，如图18所示，当面板120为具有特定曲率的板状的情况下，为了能够插入具有曲率的板状面板120，插入框架330的插入槽H可以形成为具有与面板120的曲率相对应的曲率的形状。这种插入框架330的插入槽H和面板120的形状可以预先制造成可结合的形状，除了上述形状之外，还可以根据减阻装置100的形状、安装位置等来预先制造成多种形状。

参照图15和图16，面板120的两侧插入于在框架部110上部以相互对置的方式配置的插入框架330的插入槽H内而被固定，通过这种组装方式制造减阻装置100。

这时，为了便于理解，参照图17，在面板120的插入于插入槽H内的部位形成粘结层312和粘结层312上的纤维层314的状态下，面板120可以被插入于插入槽H内。为了防止焊接热的渗透及水分等的渗透，粘结层312可以由例如耐热硅材料制成。另外，为了防止焊接热通过插入框架330传递至面板120，纤维层314可以由例如玻璃纤维垫制成。由此，当焊接金属5填充于插入框架330的另一侧之间的间隙内的情况下，能够防止焊接作业对面板120带来的损伤。这在制造减阻装置100时，通过焊接作业组装由复合材料构成的面板120时非常有用。

另外，参照图15至图18，利用紧固件将插入有面板120的插入框架330和框架部110相互结合，由此能够提高减阻装置100的强度。这时，利用如钻头等钻孔装置形成贯通框架部110和插入有面板120的插入框架330的孔，通过用螺栓、铆钉等紧固件紧固该孔的方法能够将面板120和插入框架330结合。当框架部110和面板120预先具有贯通孔时可以省略钻孔作业。

例如，可以通过螺栓6从框架部110的下方向上贯通插入框架330来紧固，并以用螺母7紧固螺栓6的方式将插入有面板120的插入框架和框架部110相互结合。这时，螺栓6可以包括双头螺栓等。

下面，基于图15至图18的内容，对减阻装置100的制造步骤进行说明。

首先，将面板120插入到置于框架部110上部的插入框架330的插入槽H内。

之后，将框架部110和插入有面板120的插入框架330用紧固件贯通并紧固，由此将框架部110和插入框架330结合。

之后，在插入框架330之间的间隙内填充焊接金属5。并且，通过利用焊接金属5进行焊接作业将插入框架330之间接合。通过重复进行上述步骤，在焊接作业没有对由复合材料制成的面板120造成损伤的情况下能够有效地制造减阻装置100。

图19和图20是表示图2所示的框架部和面板通过减阻装置的制造单元结合的形状的剖视图。图21是表示图19和图20所示的减阻装置的制造单元的分解立体图。

参照图19至21，在面板120和框架部110粘结的状态下，通过减阻装置的制造单元400能够使面板120和框架部110结合得更牢固。

减阻装置的制造单元400包括紧固件410、手柄部420、密封件430、第一垫圈441、第二垫圈442、加压弹簧450及第三垫圈443。

紧固件410包括头部412和本体414，所述本体414上形成有在外表面上折曲一次以上而呈凹陷形状的紧固槽H。如上所述，紧固件410将具有减阻装置100形状的多个面板120相互连接，在从下侧支撑面板120的至少一部分的框架部110粘结的状态下，将面板120和框架部110贯通并紧固。这种紧固件410可以包括例如铆钉等。

手柄部420包括加压部422和从加压部422延伸形成的受压部424。在加压部422上形成有贯通孔，通过使与该贯通孔结合的结合轴426与上述紧固槽H紧固的方法能够使手柄部420与紧固件410结合。在这里，紧固槽H以折曲一次以上而呈凹陷的形状形成于本体414上，因此通过使结合轴426与紧固槽H紧固或者解除紧固的方式能够容易实现手柄部420与紧固件410的结合或者解除，从而提高生产效率。

加压部422设置成比紧固件410的本体414宽度W1大的宽度W2的开放的形状，由此紧固件410与手柄部420的紧固变得容易。加压部422的用于加压框架部110的部位可设置成曲面形状。并且，加压部422的一侧端部422a可设置成平面形状。其目的是结合框架部110和面板120时加压部422的锁定状态不容易被解除。

如果在手柄部420与紧固件410结合的状态下对受压部424施加力，由于通过加压部422对框架部110施加压力而成为锁定状态。

将密封件430插入到面板120和框架部110的贯通孔，并且密封件430设置成中空的形状。这种密封件430可以由例如橡胶、金属等制成。密封件430能够阻挡空气等流体的流入，并能够使面板120与框架部110通过紧固件410结合得更牢固。

第一垫圈441粘贴在面板120的上部，并与面板120与框架部110的贯通孔相对应。

第二垫圈442、加压弹簧450及第三垫圈443分别依次紧固于插入到密封件430的紧固件410上。这时，将手柄部420与紧固件410结合后，如果对受压部424施加力，加压部422按压第三垫圈443而向加压弹簧450传递力，由此实现对框架部110的加压。

下面，以图19至图21的内容为基础，通过图22和图23，并利用减阻装置的制造单元400，对制造减阻装置100的步骤进行说明。

图22和图23是表示利用图21所示的减阻装置的制造单元将面板和框架部结合的步骤的剖视图。

参照图22，首先，在面板120和框架部110通过粘结剂2接合的状态下，将面板120和框架部110用紧固件410贯通并紧固。这时，紧固件410能够将面板120和框架部110以垂直方向紧固。该步骤可以通过以下步骤来完成：将中空的密封件430插入面板120和框架部110的贯通孔；在面板120上部与贯通孔对应地粘贴第一垫圈441；将紧固件410通过第一垫圈441插入到密封件430。这时，密封件430起到阻挡空气等流体流入的作用。另外，面板120和框架部110的贯通孔可以预先制造成一致，或者可以在面板120和框架部110接合的状态下通过钻头等钻孔装置来形成。

接着，将手柄部420与紧固件410结合。这时，该步骤可以通过以下步骤完成：将第二垫圈442、加压弹簧450及第三垫圈443从框架部110下部位置分别依次紧密地紧固于插入到密封件430的紧固件410；将结合轴426与加压部422结合后将其紧固于紧固槽H。

接着，参照图23，通过对受压部424施加力而对框架部110加压。这时，手柄部420成为锁定状态。由此，面板120和框架部110能够结合得更牢固。

之后，面板120之间的间隙可以用粘结剂4填充。这时，所填充的粘结剂4固化后，从紧固件410解除手柄部420，并且还可以从紧固件410依次解除第三垫圈443、加压弹簧450及第二垫圈442。这时，通过将结合轴426从紧固槽H容易解除的方法能够将手柄部420从紧固件410容易解除。然而，并非必须进行该步骤，如上所述，可以使手柄部420一直保持锁定状态。如此，通过重复进行上述步骤能够有效地制造减阻装置100。

以上对特定实施例进行了说明，然而，本发明并不限定于所述实施例，本发明所属的技术领域的技术人员在没有超出本发明权利要求书中记载的技术思想的范围内，可以进行多种变更。

Claims (21)

1.一种船舶减阻装置，包括：

框架部，其设置在船舶的船头甲板上；

多个面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力，

其特征在于，所述框架部包括：

骨架，所述骨架与所述船舶的船头侧支柱连接，并且所述骨架是钢架结构，

面板框架，其被所述骨架支撑，并且呈栅格状，所述面板结合于所述面板框架上；

外围框架，其与所述骨架或所述面板框架连接，并形成减阻装置的外围结构；

对角框架，其连接所述外围框架的下部框架的中心点和上部框架的端部，

所述船舶减阻装置包括：

插入框架，为了所述面板之间的连接而使所述面板的一部分插入，其下侧被所述框架部支撑，

所述插入框架包括用于插入所述面板的端部侧的插入槽，插入所述面板的所述插入槽的入口处直径小于所述面板的厚度，所述面板通过压入的方式被插入到所述插入槽内。

2.根据权利要求1所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述外围框架包括：

下部框架，其由在所述船舶的xy平面上具有船头形状的曲线或直线构成；

上部框架，其由在所述船舶的xz平面上宽度小于所述下部框架的宽度的曲线或直线构成；

侧部框架，其由连接所述上部框架的端部和所述下部框架的端部的曲线或直线构成。

3.根据权利要求2所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述框架部的侧部框架和骨架以其与所述船舶的支柱构件的延伸方向一致的方式配置，并且所述船舶的支柱上板的上表面与所述下部框架的下表面面接触。

4.根据权利要求1所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述面板具有板形状，所述面板的边缘的一部分相互重叠而连续地组合，或者所述面板与在所述框架部的面板框架的侧部形成的面板紧固槽结合。

5.根据权利要求1所述的船舶减阻装置，其特征在于，减阻装置的上端宽度和高度分别相对于所述船舶的船头侧最前端集装箱最大装载高度和最大装载宽度的比率为50％～80％。

6.根据权利要求1所述的船舶减阻装置，其特征在于，在所述框架部上还设置有突出部及脚手架。

7.一种船舶减阻装置，包括：

框架部，其设置在船舶的船头甲板上；

多个面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力，

其特征在于，所述船舶减阻装置包括：

插入框架，为了所述面板之间的连接而使所述面板的一部分插入，其下侧被所述框架部支撑，

所述插入框架包括用于插入所述面板的端部侧的插入槽，插入所述面板的所述插入槽的入口处直径小于所述面板的厚度，所述面板通过压入的方式被插入到所述插入槽内。

8.根据权利要求7所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述插入槽形成为沿着内侧方向其内直径逐渐增大，且在端部处其内直径变窄。

9.根据权利要求7所述的船舶减阻装置，其特征在于，配置在所述框架部上部的两侧插入框架配置成其一侧呈形成有所述插入槽的开放的形状，另一侧相互对置。

10.根据权利要求9所述的船舶减阻装置，其特征在于，配置在所述框架部上部的两侧插入框架通过填充于所述两侧插入框架的另一侧之间的焊接金属焊接而结合。

11.一种船舶减阻装置，包括：

框架部，其设置在船舶的船头甲板上；

多个面板，其覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力，

其特征在于，所述船舶减阻装置包括：

插入框架，为了所述面板之间的连接而使所述面板的一部分插入，其下侧被所述框架部支撑，

在所述插入框架内插入而固定的所述面板的外表面上形成粘结层和所述粘结层上部的纤维层。

12.根据权利要求11所述的船舶减阻装置，其特征在于，还包括紧固件，所述紧固件从所述框架部的一侧向另一侧贯通所述面板或所述插入框架而紧固，所述紧固件将所述框架部和所述面板或者所述插入框架结合。

13.根据权利要求11所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述插入框架和所述框架部一体形成。

14.根据权利要求11所述的船舶减阻装置，其特征在于，所述面板由复合材料制造。

15.一种权利要求11所述的船舶减阻装置的制造方法，包括以下步骤：

将所述面板插入到被所述框架部支撑的所述插入框架的插入槽内；

将所述框架部和所述插入框架用紧固件贯通并固定，而将所述框架部和所述插入框架结合；

在所述插入框架之间的间隙内填充焊接金属；以及

通过利用所述焊接金属进行焊接作业，将所述插入框架相互接合，

将所述面板插入到被所述框架部支撑的所述插入框架的插入槽内的步骤包括在插入于所述插入槽的所述面板的外表面上形成粘结层和所述粘结层上部的纤维层的步骤。

16.一种船舶减阻装置的制造单元，其用于制造根据权利要求1至14中任一项所述的船舶减阻装置，所述船舶减阻装置包括框架部和多个面板，所述框架部设置在船舶的船头甲板上，所述多个面板覆盖所述框架部之间的空间，以便降低流体对装载于所述船舶的货物造成的阻力；

所述船舶减阻装置的制造单元包括：

紧固件，所述紧固件包括头部和形成有紧固槽的本体，在所述面板与从下侧支撑所述面板的至少一部分而使所述面板相互连接的框架部粘结的状态下，贯通所述面板和所述框架部而紧固；以及

手柄部，所述手柄部包括加压部和从加压部延伸形成的受压部，在将与所述加压部的贯通孔结合的结合轴紧固于所述紧固槽的状态下，对所述受压部施加力，通过所述加压部对所述框架部施加压力而成为锁定状态。

17.根据权利要求16所述的船舶减阻装置的制造单元，其特征在于，所述加压部的用于加压所述框架部的部位设置成曲面形状。

18.根据权利要求16所述的船舶减阻装置的制造单元，其特征在于，还包括：

密封件，所述密封件为中空状，其插入于所述面板和所述框架部的贯通孔；

第一垫圈，所述第一垫圈粘贴在所述面板的上部，并与所述贯通孔相对应；

所述紧固件通过所述第一垫圈插入到所述密封件。

19.根据权利要求18所述的船舶减阻装置的制造单元，其特征在于，还包括第二垫圈、加压弹簧及第三垫圈，所述第二垫圈、所述加压弹簧及所述第三垫圈分别依次紧固于插入到所述密封件的所述紧固件上；所述手柄部与所述紧固件结合，对所述受压部施加力，所述加压部按压所述第三垫圈，以通过所述加压部实现加压，而向所述加压弹簧传递力。

20.一种利用权利要求16所述的减阻装置的制造单元的船舶减阻装置的制造方法，包括以下步骤：

(a)在所述面板和所述框架部粘结的状态下，用紧固件贯通并紧固所述面板和所述框架部；

(b)将所述手柄部与所述紧固件结合；

(c)向所述手柄部施加力，通过所述加压部对所述框架部施加压力来锁定。

21.根据权利要求20所述的船舶减阻装置的制造方法，其特征在于，在所述步骤(c)之后，还包括向所述面板之间的间隙内涂布粘结剂的步骤，在所述粘结剂固化后，从所述紧固件解除所述手柄部。