CN104648609A - 带首尾潜体的小型双体风电维护船 - Google Patents

带首尾潜体的小型双体风电维护船 Download PDF

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CN104648609A CN201510022038.3A CN201510022038A CN104648609A CN 104648609 A CN104648609 A CN 104648609A CN 201510022038 A CN201510022038 A CN 201510022038A CN 104648609 A CN104648609 A CN 104648609A
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谢云平
杨铃玉
徐殷茵
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Abstract

本发明涉及一种船舶结构（船型），具体是一种用于海上风电场风机维护的带首尾潜体的小型双体风电维护船。该首尾潜体的小型双体风电维护船的船体长度方向由前至后分为首潜体、船中体和尾潜体三部分；其中，首潜体部分在船长方向占据整个船长的30%~40%，尾潜体部分占据整个船长的30%~35%；船中体部分横剖线为常规圆舭线型；首潜体部分的横剖线在设计水线处从后至前逐渐收窄并内凹；尾潜体部分的横剖线在设计水线处从前至后逐渐收窄并内凹。本发明能够提高双体船阻力性能和耐波能力，具有较好的快速性能，便于主机安装和机仓（舱）维护，舱室布局空间大。

Description

带首尾潜体的小型双体风电维护船
技术领域
本发明涉及一种船舶结构(船型)，具体是一种用于海上风电场风机维护的带首尾潜体的小型双体风电维护船。
背景技术
风电维护船是海上风电场不可缺少的维护交通工具，其性能的好坏直接影响风机的正常运营维护。目前，维护船大多采用小型的常规双体船，考虑其航海性能及安全生产需要，在风浪稍大(浪高1米)时被迫停运，从而直接影响风电场经济效益的发挥。为此，提高双体维护船的航海性能，尤其是在较大风浪时的阻力性能和耐波性能，对风电场的正常运营乃至效益的发挥至关重要。
常规双体船由两个相对瘦削的圆舭片体加连接桥构成。小水线面双体船是在普通双体船型的基础上发展起来的一种新船型，其片体由上体、下浮体以及连接上下体的立式偏平柱体构成，具有良好的阻力和耐波性能，但其片体无储备浮力、空间狭小，且动力传输和航态控制系统复杂。但由于小水线面船和穿浪船结构相对复杂，船壳重量占空船重量比例比常规双体船要高许多，所以造价高，且舱室布置困难，在小型双体船上很少采用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高双体船阻力性能和耐波能力，具有较好的快速性能，便于主机安装和机舱维护，舱室布局空间大的带首尾潜体的小型双体风电维护船。
本发明的首尾潜体的小型双体风电维护船的船体长度方向由前至后分为首潜体、船中体和尾潜体三部分；其中，首潜体部分在船长方向占据整个船长的30％～40％，尾潜体部分占据整个船长的30％～35％；船中体部分横剖线为常规圆舭线型；首潜体部分的横剖线在设计水线处从后至前逐渐收窄并内凹；尾潜体部分的横剖线在设计水线处从前至后逐渐收窄并内凹。
所述的船体长度L为15～25米。
所述船体横剖线在设计水线处的切线方向与与设计水线面垂直。
将船体在其长度划分为10等分，并对各等分处的横剖面线定义为0号站线－10号站线，各整数站线之间的站线用小数表示；对于船中至船首部的站线，用Bis表示i号站的设计水线半宽，用Bs表示设计水线最大半宽，0≤i≤10；Bis与Bs满足以下关系：B0s＝0.02Bs；B0.5s＝0.114Bs；B1s＝0.258Bs；B2s＝0.537Bs；B3s＝0.716Bs；B4s＝0.895Bs；B4.5s＝Bs；B5s＝0.98Bs；B6s＝0.791Bs；B7s＝0.552Bs；B8s＝0.326Bs；B9s＝0.111Bs；B10s＝0。
本发明的有益效果在于：片体中前和中后部分线型结合了小水线面双体船特点，使得设计吃水处横剖线最窄，较普通双体船而言，阻力数值降低约为13.2％，并且由于本发明船型增加了纵摇和升沉阻尼，从而改善了船舶在较大风浪中的纵摇和升沉性能，在停航状态下纵摇和升沉加速度较普通双体船而言减小为8.1％，而在航行状态(V＝15kn)下纵摇和升沉加速度较普通双体船减小9.3％。船中部0.25L～0.4L处型线保留了普通双体船的型线特点，有利于主机的安装和机舱维护，改进的片体型线较小水线面双体船利于舱室布置。
附图说明
图1为本发明船的纵剖面图，0～10表示的0到10号站，即表示沿着船长方向等分成的10等分。
图2为本发明船的船首横剖线图，5～10表示各站横剖线，其中5号线表示中横剖线(最大剖面在4.5号站的位置)。L1表示设计水线，L2表示首潜体最大水线，BL表示基线。
图3为本发明船的船尾横剖线图，0～5表示各站横剖线，其中5号线表示中横剖线，L3表示尾潜体最大水线，CL表示中纵剖线。
图4为本发明船的船尾纵剖线图，11代表尾部轮廓，即片体中后部分中纵剖线，12、13、14分别表示距片体中纵剖面0.119B、0.238B、0.357B(B表示片体宽度值)的中后部分纵剖线，其中站线5代表船中位置。
图5为本发明船的船首纵剖线图，15代表首部轮廓，即片体中前部分中纵剖线，16、17、18分别表示距片体中纵剖面0.119B、0.238B、0.357B(B表示片体宽度值)的片体中前部纵剖线，其中站线5代表船中位置。
图6为本发明船的首潜体(带球首)端部的侧视图，其中M点表示的是球首的顶端点，A点表示的是球首部分与设计水线和10号站线的交点，C点表示的是球首部分和10号站线的交点。ZM表示球首顶高度，是指球首的顶端点距基线的高度。LM表示首球鼻部分的长，是指球鼻首的顶点离首垂线的距离。
图7为本发明船的尾潜体(带球尾)端部的侧视图，其中D点表示的是球尾的顶端点。ZD表示球顶高度，是指球尾的顶端点距基线的高度。LD表示球尾部分的球体长，是指球尾的顶点离尾垂线的距离。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本发明为一种用于海上风电场风机维护的新船型，片体线型吸取小水线面双体船线型优点，片体主船体由首潜体、型线稍丰满的船中体和尾潜体组成，推进方式采用常规轴桨。
图1为本发明船的纵剖面图，0～10表示各个站号。
图2所示为发明船的船中至船首部型线，数字5～10表示的是站号，Bis表示的是i号站的设计水线半宽，Bs表示的是设计水线最大半宽(即为4.5号站处的设计水线半宽)。首潜体最大水线面(L2)表示的是首潜体部分横剖面最宽处对应的水线面。bis表示的是i号站在首潜体最大水线面处的宽度。Hi表示的是i号站潜体部分的最低点距离基线的高度值。片体中前部分从站号6开始到站号10线型结合了小水线面双体船线型，各站横剖线均在设计水线处收窄，并且最窄处的切线方向与设计水线面垂直。船体中前部分逐渐形成了较长的球首并且片体横剖线的水线部分类似于水滴形状。对于设计水线形状的控制，各站水线半宽与设计水线最大半宽值的关系如下表所示：
站号i 各站与设计水线最大半宽的关系
4.5 B4.5s＝Bs
5 B5s＝0.98Bs
6 B6s＝0.791Bs
7 B7s＝0.552Bs
8 B8s＝0.326Bs
9 B9s＝0.111Bs
10 B10s＝0
首潜体最大水线面处所处高度大致为0.636d(d为设计吃水)，各站横剖线在潜体最大水线面处的切线方向与设计水线面垂直。潜体最大水线面处各站水线半宽与设计水线最大半宽值的关系如下表所示：
各个站线与中纵剖线交点高度Hi与设计吃水d的关系如下表所示：
站号i 与吃水的高度关系
5 0
6 0
7 H7＝0.013d
8 H8＝0.11d
9 H9＝0.214d
10 H10＝0.378d
图3所示为本发明船的船中至船尾部型线，数字0～5表示的是站号，wfb表示的是尾封板。片体中后部分从站号0开始到站号3线型结合了小水线面双体船线型，各站横剖线均在设计水线处收窄，并且最窄处的切线方向与设计水线面垂直，提高了船舶在较大风浪中航行时的阻力性能和耐波性能。船体中后部分逐渐形成了较长的尾潜体，其长度占据了整个船长的30％～35％。片体尾部的艉封板是一块平板，横剖面形状如图3所示。设计吃水以上的线型呈外飘状，这种线型不仅使得水线以上船体形状美观，更重要的是有效地减少航行过程中甲板上浪，降低了航行阻力。对于尾部设计水线形状的控制，各个站线与设计水线交线最大半宽值有如下表所示的规律：
站号i 各站与设计水线最大半宽的关系
0 B0s＝0.02Bs
0.5 B0.5s＝0.114Bs
1 B1s＝0.258Bs
2 B2s＝0.537Bs
3 B3s＝0.716Bs
4 B4s＝0.895Bs
4.5 B4.5s＝Bs
尾潜体最大水线面(L3)处的高度约为0.455d(d表示的设计吃水)。各站横剖线在潜体最大水线面处的切线方向与设计水线面垂直。其中各个站线与球尾最大水线面交线的半宽值(b, is)与设计水线最大半宽值的关系如下表所示：
各个站线与中纵剖线交点高度hi与设计吃水d的关系如下表所示：
站号 与吃水的高度关系
0 h0＝0.885d
0.5 h0.5＝0.123d
1 h1＝0.027d
2 h2＝0.11d
3 h3＝0
4 h4＝0
5 h5＝0
图4为本发明船的船尾纵剖线型图，11代表尾部轮廓，即片体中后部分中纵剖线，12、13、14分别表示距片体中纵剖面0.119B、0.238B、0.357B(B表示片体最大宽度值)的片体中后部分纵剖线，其中5代表船中位置。从尾封板至3号站的线型为尾潜体线型，从第3站至船中5号站之间的区域为机舱区域，型线为圆舭型线，较丰满，便于主机的安装以及维护人员对于机舱设备的维护。
图5为本发明船的船首纵剖线型图，15代表首部轮廓，即片体中前部分中纵剖线，16、17、18分别表示距片体中纵剖面0.119B、0.238B、0.357B(B表示片体最大宽度值)的片体中前部分纵剖线，其中5代表船中位置。从5号站到6号站处的型线为圆舭型线，从第6号站至船首部分的型线为首潜体型线。首潜体端部部分的纵剖线从球首顶部(M点高度为0.64d)开始逐渐收缩并最终交于设计水线与10号站线重合点处，并且切线方向与设计水线面平行。
图6表示首潜体端部部分的参数定义。对于首潜体端部部分，类似球首的球顶高度ZM为0.64d，球体长LM为0.025L。首潜体端部的线型分为两段，AM段和1/4椭圆段MC，对于C点处切线方向与设计水线面夹角为15°左右，中纵剖线与10号站线夹角为35°左右，AM段为样条曲线连接，控制AM两点间的夹角为40°左右。
图7表示尾潜体端部部分的参数定义。对于尾潜体端部部分类似球尾的球顶高度ZD为0.46d，球体长LD为0.03L。尾潜体端部型线有四段组成，从球尾与0.5号站交点到D点为1/4椭圆线型连接，从D点到E点为普通样条曲线连接，E段和G段为圆弧连接，G点与0号站线交点部分为直线连接。E点和G点在长度方向距尾垂线的长度方向上的距离大致为0.036L，高度分别为0.54d和0.81d，F点在长度方向距尾垂线的长度为0.045L，高度方向为0.69d，并且尾潜体端部的型线在F点处切线方向与设计水线面垂直。点N表示中纵剖线和0.5号站的交点，N点切线方向与设计水线面夹角为10°左右。
整条船的型线通过所描述的特征点及控制角度通过建模语言连接形成光滑曲线，最终生成完整的型线。
本发明适用于中高速海上风电场维护船。也可用于航速较高的交通艇、工作船等。

Claims (4)

1.一种带首尾潜体的小型双体风电维护船，其特征是：船体长度方向由前至后分为首潜体、船中体和尾潜体三部分；其中，首潜体部分在船长方向占据整个船长的30％～40％，尾潜体部分占据整个船长的30％～35％；船中体部分横剖线为常规圆舭线型；首潜体部分的横剖线在设计水线处从后至前逐渐收窄并内凹；尾潜体部分的横剖线在设计水线处从前至后逐渐收窄并内凹。
2.根据权利要求1所述的带首尾潜体的小型双体风电维护船，其特征是：所述的船体长度L为15～25米。
3.根据权利要求1所述的带首尾潜体的小型双体风电维护船，其特征是：所述船体横剖线在设计水线处的切线方向与与设计水线面垂直。
4.根据权利要求1－3之一所述的带首尾潜体的小型双体风电维护船，其特征是：将船体在其长度划分为10等分，并对各等分处的横剖面线定义为0号站线－10号站线，各整数站线之间的站线用小数表示；对于船中至船首部的站线，用Bis表示i号站的设计水线半宽，用Bs表示设计水线最大半宽，0≤i≤10；Bis与Bs满足以下关系：B0s＝0.02Bs；B0.5s＝0.114Bs；B1s＝0.258Bs；B2s＝0.537Bs；B3s＝0.716Bs；B4s＝0.895Bs；B4.5s＝Bs；B5s＝0.98Bs；B6s＝0.791Bs；B7s＝0.552Bs；B8s＝0.326Bs；B9s＝0.111Bs；B10s＝0。
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