CN104890805B - 船舶 - Google Patents
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Abstract
一种船舶，包括：船体和位于船体艏部下方的球鼻艏，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离在11.95m~12.45m之间，在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离在750mm~1250mm之间；在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在3100mm~3600mm之间；在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离在4550mm~5050mm之间，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在1350mm~1850mm之间。该船舶通过对球鼻艏的改变来改变船体周围流场及压力分布，以使船舶在各个航速时都能拥有较低的有效功率，从而达到节省燃油的目的。
Description
技术领域
本发明涉及船舶设计领域，尤其与船舶艏部的球鼻艏结构有关。
背景技术
船舶的吃水是指船舶浸在水里的深度，该深度根据船舶设计的不同而不同。吃水的大小不仅取决于船舶和船载所有物品，如货物、压载物、燃料和备件的重量，而且还取决于船舶所处水的密度。通过读取标在船艏和船艉的水尺，可以确定船舶的吃水。船舶吃水分为设计吃水和结构吃水，船舶的设计吃水是指设计状态下船舶满载时所对应的吃水，船舶的结构吃水是指船体结构所能承受的最大吃水，通常结构吃水线比设计吃水线高，以确保船舶在运营过程中即使重载高出设计吃水线，只要没高出结构吃水线，船舶也是安全的。
通常，船舶设计往往只针对NCR（常用输出功率）下的航速进行船型优化，因此，在高速阶段往往具有较好的阻力性能，但是，对于较广范围的航速来讲，特别是低速阶段，要想满足每个航速都具有较好的阻力性能表现，并非易事。随着航运市场的不景气，运力过剩，油价高企，航运公司为了节约成本，从以前一味追求高航速转而青睐经济航速（16～20节），因此，对于新船的快速性需要在较宽广航速范围内进行评估，使其在达到各个航速（特别是船东常用航速）时都能拥有较低的有效功率，从而达到更有效的节省燃油的目的。
发明内容
本发明提出一种船舶，其通过对球鼻艏的改变来改变船体周围流场及压力分布，以使船舶在各个航速时都能拥有较低的有效功率，从而达到节省燃油的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种船舶，包括：船体和位于船体艏部下方的球鼻艏，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离在11.95m～12.45m之间，在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离在750mm～1250mm之间；在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在3100mm～3600mm之间；在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离在4550mm～5050mm之间，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在1350mm～1850mm之间。
更优地，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离为12.2m；在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离为1000mm，在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为3350mm；在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离为4800mm，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为1600mm。
更优地，船舶总长在295m～305m之间，船舶的垂线间长在280m～300m之间，型宽在48m～49m之间，型深在20m～30m之间，其设计吃水在12m～13m之间，其结构吃水在13m～15.5m之间。
更优地，船舶的其总长为299.95m，垂线间长为286.00m，型宽为48.20m，型深为24.60m，结构吃水为14.80m，设计吃水为12.50m。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过优化球鼻艏线型，使其变得更加细长，来改变船体周围流场及压力分布，以达到其线型对多个航速都具有较好的流场和压力分布，使其在多个航速段的有效功率下降，从而节省燃油，并提高了船舶在设计吃水和结构吃水之间的快速性，改善了船舶在低速阶段的阻力性能。
附图说明
图1为本发明船舶艏部的纵剖视图。
图2为本发明船舶艏部的右半部横剖视图。
图3为本发明船舶艏部的纵剖视图与现有船舶艏部的纵剖视图的对比图（实线为本发明线型，虚线为现有技术线型）。
图4为本发明船舶艏部的右半部横剖视图与现有船舶艏部的右半部横剖视图的对比图（实线为本发明线型，虚线为现有技术线型）。
具体实施方式
本发明在描述尺寸时基于如下参考坐标系。
X方向，沿船长方向，按垂线间长等分为20个间距，既20站，从船艉到船艏依次编号，艉垂线为0站，艏垂线为20站，假设艏艉垂线间长为LPP，则每一站长的长度是：LPP/20，在艏艉部线型变化较快的地方，增加0.5站甚至0.25站，超出20站范围依照顺序增加，则20.5站距离艉垂线的长度计算公式为：LPP+0.5*(LPP/20)。
Y方向：沿船宽方向，以船中线为0点，右舷为正，船体左右对称。
Z方向：沿吃水方向，以船底为基线，取为0点，向上为正。
本发明的横向指船体的宽度方向，纵向只船体的长度方向。
本发明的船舶，尤指集装箱船舶，其包括船体和位于船体艏部下方的球鼻艏。本发明的核心在于船舶的球鼻艏线型，以下将结合附图详细说明本发明所述的球鼻艏结构。
船舶为左右对称的结构，其对称线即为中线，船舶最底部的底板与中线相交的线为基线，经过艏柱与最大吃水线的交点并垂直于最大吃水线的线为艏垂线，经过舵杆中心并垂直于最大吃水线的线为艉垂线，艏垂线与艉垂线之间的水平距离为垂线间长。
参阅图1和图2，其中，图1中的每条曲线上的所有点至中线的横向距离均相等，各曲线上方的数字分别表示该曲线到中线的横向距离，单位为米，图2中每条曲线上的所有点至艉垂线的纵向距离均相等，曲线上方的站点反映了该曲线至艉垂线的纵向距离。图中a线处，即距船体中线横向距离0m的曲线处，该球鼻艏上部最高处距基线的距离H3在11.95m～12.45m之间，在船体的第20站，即图中b线处，球鼻艏底部距基线的距离H2在750mm～1250mm之间；在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L1在3100mm～3600mm之间；在船体的第20.5站，即图中c线处，球鼻艏底部距基线的距离H3在4550mm～5050mm之间，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L2在1350mm～1850mm之间。
更具体地，图中a线处，球鼻艏上部最高处距基线的距离H3为12.2m；在船体的第20站，即图中b线处，球鼻艏底部距基线的距离H2为1000mm，在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L1为3350mm；在船体的第20.5站，即图中c线处，球鼻艏底部距基线的距离H3为4800mm，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L2为1600mm。
参阅图3和图4，该球鼻艏线型相比于现有同等主尺度船型的球鼻艏线型，其尺寸变化如下。
图中a线处，现有球鼻艏线型（虚线）上部最高处距基线的距离H1f约13.7m，本实施例球鼻艏线型（实线）降低到12.2m附近，比起现有线型约降低高度ΔH3=1500mm，球鼻艏完全在设计吃水线以下。
在船体的第20站，即图中b线处，现有球鼻艏（虚线）下部距基线的距离H2f约900mm，本实施例球鼻艏线型（实线）抬高ΔH2=100mm；现有球鼻艏（虚线）在6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L1f约3900mm，本实施例球鼻艏（实线）宽度向内缩进约ΔL1=550mm。
在船体的20.5站，即图中c线处，现有球鼻艏（虚线）下部距基线距离H3f约4150mm，本实施例球鼻艏线型（实线）抬高ΔH3=650mm；现有球鼻艏（虚线）在10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离L2f约2450mm，球鼻艏宽度向内缩进约ΔL2=850mm。
本实施例的球鼻艏线型应用在船体上的船模试验数据如下表所示。
通过船模试验可见，船舶在低速阶段性能得到优化，使各航速的有效功率显著减少，并且使船舶在结构吃水、设计吃水时，高速和低速都能表现出较好的阻力性能，改善了船舶在设计吃水和结构吃水的快速性，改善了船舶在设计吃水和结构吃水的有效功率。
本发明的上述三种球鼻艏线型均可应用到8000TEU～11000TEU之间的集装箱船或类似主尺度的船舶上，船舶主尺度如下：船体总长为295m～305m，垂线间长在280m～300m之间，型宽在48m～49m之间，型深在20m～30m之间，其设计吃水在12m～13m之间，其结构吃水在13m～15.5m之间。
较优的选择是，将本实施例的球鼻艏线型应用到如下主尺度的船舶上：船舶的总长为299.95m，垂线间长为286.00m，型宽为48.20m，型深为24.60m，结构吃水为14.80m，设计吃水为12.50m。
综上，本发明通过优化球鼻艏线型，使其变得更加细长，从而改变船体周围流场及压力分布，以使其在各个航速段的有效功率下降，从而节省燃油。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种船舶，包括：船体和位于船体艏部下方的球鼻艏，其特征在于，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离在11.95m～12.45m之间，在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离在750mm～1250mm之间；在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在3100mm～3600mm之间；在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离在4550mm～5050mm之间，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离在1350mm～1850mm之间；其中，
船舶总长在295m～305m之间，船舶的垂线间长在280m～300m之间，型宽在48m～49m之间，型深在20m～30m之间，其设计吃水在12m～13m之间，其结构吃水在13m～15.5m之间。
2.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离为12.2m；在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离为1000mm，在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为3350mm；在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离为4800mm，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为1600mm。
3.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，所述球鼻艏上部最高处距基线的距离为12.2m。
4.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，在船体的第20站，所述球鼻艏底部距基线的距离为1000mm。
5.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，在船体的第20站的6m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为3350mm。
6.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，在船体的第20.5站，球鼻艏底部距基线的距离为4800mm。
7.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，在船体的第20.5站的10m水线高度处，球鼻艏外缘距中线的距离为1600mm。
8.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，船舶的其总长为299.95m，垂线间长为286.00m，型宽为48.20m，型深为24.60m，结构吃水为14.80m，设计吃水为12.50m。
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