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12.25m~12.75m之间,在船体的第20站,所述球鼻艏底部距基线的距离在1600mm~2100mm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2550mm~3050mm之间;在船体的第20.5站,球鼻艏底部距基线的距离在5000mm~5500mm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1600mm~2100mm之间。
更优地,所述球鼻艏上部最高处距基线的距离为12.5m;在船体的第20站,所述球鼻艏底部距基线的距离为1850mm,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2800mm;在船体的第20.5站,球鼻艏底部距基线的距离为5250mm,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1850mm。
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。
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,纵向指船体的长度方向。
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。本发明的核心在于球鼻艏的线型,以下将结合附图详细说明本发明球鼻艏的结构。
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H1在12.25m~12.75m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1600mm~2100mm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2550mm~3050mm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5000mm~5500mm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1600mm~2100mm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H1为12.5m;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1850mm,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2800mm;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5250mm,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1850mm。
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12.5m附近,比起现有线型约降低高度ΔH1=1200mm,球鼻艏上部与设计吃水基本持平;
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=950mm;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=1100mm;
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=1100mm;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=600mm。
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。
本发明的上述球鼻艏线型可应用到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。