CN105416505B - 弓箭型水线的低阻穿浪船艏 - Google Patents

弓箭型水线的低阻穿浪船艏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用弓箭型水线的低阻穿浪船艏，船艏各主要水线的形状呈弓箭型，最前端呈瘦削状，向后经过一个光顺反曲过渡后快速变胖。该型船首具有优秀的穿浪性能，可在保证良好快速性能的基础上，大幅缩短船舶入流段并延长平行中体长度，从而为船舶提供更大的有效舱容面积，同时也有效地增加了船舶的储备浮力。本发明适用于方形系数较大的中低速船，可以有效地抑制肩波的生成，减小静水阻力并改善波浪增阻，降低能耗。本发明兼顾了最新的冰级规范，采用该型船首可大幅减小对船舶冰区航行最小推进功率的要求。

Description

弓箭型水线的低阻穿浪船艏
技术领域
本发明属于船舶与海洋工程技术领域，涉及弓箭型水线的低阻穿浪船艏。
背景技术
随着NOx/SOx排放新标准、新船能效设计指数EEDI等一系列新规范、新标准的相继出台，绿色、低能耗的环保型船舶越来越受到造船界的广泛关注。其中例如穿梭游轮、PSV等中低速傅氏数Fr≤0.25、宽体型方形系数Cb≥0.7船，常常由于其本身的工程特性，需要具有相当的甲板有效面积和较大的舱容。因此，此类船一般为平行中体较长，入流段、去流段均很短的浅吃水肥大型船舶。较大的方形系数和过短的入流段导致此类船舶航行时阻力偏高，快速性能较差；较一般的瘦削型船舶相比，需要更大的动力定位能力。同时此类船舶在冰区航行时，受限于冰级规范要求需要安装相当大推进功率的主机以满足冰区最小推进功率的要求，这也将造成极大的建造成本增加，给船厂、船东均带来很大的困扰。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出采用弓箭型水线的低阻穿浪船艏，在有效的满足中低速船舶对甲板有效面积和舱容要求的同时，可大幅减小船舶航行时受到的兴波阻力，提高船舶的快速性并改善了砰击性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：弓箭型水线的低阻穿浪船艏，包括船体中前部，船体中前部由平行中体和船艏构成，船艏由甲板线、结构水线、设计水线、压载水线、平底线和艏柱组成，结构水线、设计水线和压载水线形状为弓箭型，船艏的下部安装有艏侧推。结构水线、设计水线和压载水线具有明显的反曲过渡，水线前端的瘦削段经反曲过渡后宽度迅速增加，直至平边线与结构水线、设计水线和压载水线三条水线交点处达到船舶宽度B的一半。设计水线最前端瘦削部分的长度占整个船艏长度的4%~15%。船艏为直艏并与平行中体相连，设计水线半入水角取15°~45°。设计水线距船体中心线宽度为B/4的位置，对于有冰级要求的船舶，设计水线与船体B/4宽度纵剖线的交点处的入水角为20°~40°。艏侧推管隧宽度不大于艏侧推直径的3倍。本发明可起到抑制肩波的生成，缩短入流段的作用，但出于船舶快速性能的考虑，船体入流段长度不小于船体总长度的15% 。本发明适用于1A,1AS,1B,1C等冰级法规。
本发明有益效果：采用弓箭型水线的低阻穿浪船艏，有效的满足了中低速船舶对甲板有效面积和舱容要求的同时，大幅减小了船舶航行时受到的兴波阻力，提高了船舶的快速性并改善了砰击性能。同时易于一个或多个艏侧推的安装，减少因管隧长度过长带来的推力折减。本发明还可有效地应用于冰区航行船舶，可有效地减小冰级规范对最小推进功率的要求，提高船舶的经济性能。
附图说明
图1 是本发明的弓箭型设计水线示意图。
图2是本发明的侧视结构示意图。
图3是本发明的俯视结构示意图。
图4是本发明的型线示意图。
图中：1、船体中前部，2、平行中体，3、船艏，4、甲板线，5、弓箭型结构水线，6、弓箭型设计水线，7、弓箭型压载水线，8、平底线，9、艏柱，10、平边线，11、艏侧推。
具体实施方式
下面结合附图1、图2和图3对本发明做进一步说明：
本发明的弓箭型水线的低阻穿浪船艏，包括船体中前部1，船体中前部1由平行中体2和船艏3构成，船艏3由甲板线4、结构水线5、设计水线6、压载水线7、平底线8和艏柱9组成，结构水线5、设计水线6和压载水线7形状为弓箭型，船艏3的下部可很据实际需要安装若干个艏侧推11。结构水线5、设计水线6和压载水线7具有明显的反曲过渡，水线前端的瘦削段经反曲过渡后宽度迅速增加，直至平边线10与结构水线5、设计水线6和压载水线7三条水线交点处达到船舶宽度B的一半。设计水线6最前端瘦削部分的长度占整个船艏长度的4% ~15%。船艏3为直艏并与平行中体2相连，设计水线6半入水角取15°~ 45°。c点是设计水线6与船体B/4宽度纵剖线的交点，对于有冰级要求的船舶，该点处的入水角为20°~ 40°。艏侧推11管隧宽度不大于艏侧推11直径的3倍。本发明可起到抑制肩波的生成，缩短入流段的作用，但出于船舶快速性能的考虑，船体入流段长度不小于船体总长度的15% 。本发明适用于1A,1AS,1B,1C等冰级法规。
图1是本发明弓箭型水线的示意图，弓箭型水线是由a，b，c，d，e五个点采用Multi-Segmented Smooth法生成的光顺B样条曲线，a点是水线面的最前端，a点处的水线半入水角取15°~45°，具体大小因航速和船型而异；b点的位置由艏侧推的安装位置及艏部的瘦削程度决定，通常ab段的纵向长度占ae段总的纵向长度的6% ~ 15%；c点是根据FinnishMaritime Administration简称FMA规范所要求的B/4宽度位置水线点，对于有冰级要求的船舶，c点处的入水角应控制在25°~ 30°左右；d点是平边线与设计水线的交点；e点是平行中体的起始点，一般来说e点越靠近船头舱容越大，浮心位置也相对越靠前。
图2、图3和图4是本发明的实施例的一个优选例。优选船型为一极地甲板运输船，长宽比为4 ~ 4.75。结构水线5、设计水线6、压载水线7均采用弓箭型艏部设计，船艏3安装有2个1.25 ~ 2m直径的艏侧推11。该优选例有1A或1A以上的冰级要求，冰区最小最近功率不大于1万千瓦。
本发明适用范围：1、中低速船舶，傅氏数Fr≤0.22，宽体或较宽体方形系数0.85≥Cb≥0.65船型；2、甲板面积和舱容需求较大的船；3、可以满足布置艏侧推的需要以及1A、1AS、1B、1C冰级要求；4、如集装箱船、大型PSV、油船、穿梭游轮、极地甲板模块运输船等船舶及海洋工程装备。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

Claims (2)

1.弓箭型水线的低阻穿浪船艏，包括船体中前部（1），船体中前部（1）由平行中体（2）和船艏（3）构成，船艏（3）由甲板线（4）、结构水线（5）、设计水线（6）、压载水线（7）、平底线（8）和艏柱（9）组成，船艏（3）的下部安装有艏侧推（11），其特征在于，结构水线（5）、设计水线（6）和压载水线（7）形状为弓箭型， 所述的结构水线（5）、设计水线（6）和压载水线（7）有明显的反曲过渡，水线前端的瘦削段经反曲过渡后宽度迅速增加，直至平边线（10）与结构水线（5）、设计水线（6）和压载水线（7）三条水线交点处达到船舶宽度B的一半；
其中，所述的设计水线（6）最前端瘦削部分的长度占整个船艏长度的4%~15%；
船艏（3）为直艏，并与平行中体（2）相连；设计水线（6）半入水角为15°~45°；
设计水线（6）距船体中心线宽度为B/4的位置，对于有冰级要求的船舶，设计水线（6）与船体B/4宽度纵剖线的交点处的入水角为20°~40°；
艏侧推(11)管隧宽度不大于艏侧推(11)直径的3倍；
船体入流段长度不小于船体总长度的15% 。
2.根据权利要求1所述的弓箭型水线的低阻穿浪船艏，其特征在于，适用于1A,1AS,1B,1C冰级法规。
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