CN105683037B - 具有改进的船体形状的船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明总体涉及船舶，尤其涉及被设计成暴露于从低的波浪到中等的波浪到高的波浪的船舶。对人的、动物的或者易碎品的安逸性而言，稳定的、而没有引起船舶船体上的波浪撞击或船舶过度的颠簸的航行都是优选的。这也是对实施与海上或水下设施相关的作业的服务和供给船舶而言的情况。为得到对前述的问题的解决方案，本发明提供了一种船舶，其中，船舶的船艉(11)在设计水线(Tdwl)的下方延伸，并且其中，当沿与船舶主航行方向相反的方向看时，船艉(11)的相对的侧表面(14，15)在设计水线(Tdwl)的下方和上方形成锐角，以减小船舶在后端部的位移，并且该侧表面沿形成船艉中心线(CL)的对称线在该对称线处邻接。

Description

具有改进的船体形状的船舶
技术领域
本发明涉及远洋船舶，并且尤其涉及一种具有船体形状的远洋船舶，该船体形状被设计成减轻来自低的波浪到中等的波浪到高的波浪对船舶的冲击。
背景技术
船舶的稳定航行，或者船舶在停泊时的稳定状态，为人、动物或者易碎品提供安逸性。尤其是，在船舶船体上给予撞击或者对船舶船体给予过度的颠簸的波浪可能是海上作业中的问题。这也是针对实施与海上或水下设施有关的作业的服务和供给船舶而言的情况。关于海上状况的一个特别关键的操作是当船舶支撑直升机平台时。
已针对航空母舰考虑船舶的稳定运动，在航空母舰上飞机需要能够在恶劣的天气条件下起飞与降落。用于航空母舰的解决方案似乎结合了稳定航行的目的，或者甚至在停泊的状态下，期望能够使尽可能多的飞机被装载，并达到了制造具有极大的甲板高度的非常大的船舶的结果。以这种方式，船舶相比于甚至高的波浪都变得很大。此外，因为航空母舰在飞机必须起降时通常面向入射风的方向，因此这意味着航空母舰的船艏将总是面向入射波浪的方向，因为入射波浪的方向与入射风的方向一致。
诉诸这样的具有极大的甲板高度的大型船舶不是用于休闲船舶、普通运输船舶、服务和供给船舶以及其它类型的船舶的解决方案。
因此，需要对船舶进行改进的船体形状设计，这可以以更小的颠簸、更小的波浪的撞击以及对来自拍打船舶的波浪的负荷的冲击减小的响应来提供更为稳定的航行。并且不仅是用于航行，而且用于当船舶停泊时，或者船舶由于例如水下和海上作业处于固定的位置时。此外，在航行期间，不总是能够选择逆风的航线，所以船舶由于前述的原因需要在入射波浪相对于船舶的航行方向的任何方向下都是平稳和稳定的。
发明目的
本发明的目的尤其在于提供一种更平稳和更稳定的船舶，其中，通过提供减小来自撞击波浪的抗力与冲击负荷的船艉的设计，船舶可以具有任何期望的实际尺寸。
本发明的进一步的目的在于提供一种现有技术的替代性方案。
其他的目的由说明书、权利要求和附图来呈现。
发明内容
上文描述的目的和数个其它的目的旨在在本发明的第一方面通过提供排水型的船舶来实现，该船舶包括后端部结构，当在船舶主航行方向上看时，该后端部由所述船舶从船舶的船中标记向后的部分组成，并且该船舶具有围绕其中心线的横向对称的船体形状，其中，船舶的船艉在设计水线的下方延伸，以及其中，当在与所述船舶主航行方向相反的方向上看时，船艉的相对的侧表面在设计水线的下方和上方形成锐角以减少所述船舶在后端部的位移，其中，船艉的相对的侧表面沿形成船艉中心线的对称线邻接，并且其中，后端部结构的船舶底部符合发动机驱动推进系统。
当与已知的技术相比时，该已知的技术例如已知使船艉在设计水线(Tdwl)的上方上升，以使船舶的在后端部处的船体在水的上方逐渐地上升，以实现从水下方和水上方的某种程度的平滑过渡。这意味着将船体与水划分开的船体的区域(所谓的艉板)由于船舶通过其进行传播的波浪的性质而大多数通常是未限定的。这是事实，该技术具有增加船舶后方的区域或体积中的涡流的效果。另外，横向于船体对称线的通常平的竖立船艉常常出于船舶制造方面的成本和简易性的原因而被选择。然而，这些已知的设计已被发现大大增加了船舶的后端部的位移，这由于船舶的后端部的位移的高增加导致了拍打船舶后端部的波浪的高程度的撞击冲击和波浪冲击压力负荷，以及高程度的颠簸或者加速和减速。此外，船舶在极高的波浪中的风险是该船舶可在波浪侧表面上具有冲浪般向下的乘坐感，该乘坐感应当被减轻。这均由权利要求1的特征来实现，该特征使得细长的船舶具有平滑的、尖的后端部，并且由此具有船艉，该船艉甚至在高的波浪下大部分都停留在水中，这降低了冲浪的风险。而且，细长的和尖的后端部在航行期间形成了平滑的过渡，这导致水阻力更小，即更抗力更低，这进一步地减少了航行所需的动力与燃料的量。此外，船舶后端部的形状将会对侧向的或者向后的入射波浪的冲击进行分布，并且因此将导致撞击冲击以及来自入射波浪的冲击压力负荷减小。
船舶的在设计水线(Tdwl)上方的船艉的中心线可以在船舶主航行方向上向前倾斜。这种倒置式船艉进一步增强了上文所描述的益处，而且诸如在以减速航行的期间，尤其导致从后方入射的波浪的撞击减少，在该以减速航行的期间，传播的波浪的速度可与船舶的速度相似或者高于船舶的速度。而且，船艉的该形状将减小船艉的位移，这将引起更小的颠簸并且降低冲浪的风险。
另外，船舶的在设计水线(Tdwl)上方的船艉的中心线可具有凸状的形状或者可以是直的。以此方式提供了递减的浮力增量。进一步地，船艉的侧表面可具有大致凸状的构造。具有凸状形状或直的中心线以及形成锐角的侧表面的船艉提供了更小的颠簸、更小的波浪撞击以及降低的来自拍打船舶的船艉区域的波浪的冲击负荷的响应。
进一步地，船艉的框线可从设计水线(Tdwl)向外倾斜并且以凸状的形状向上、朝中心线(CL)逐渐地向后延伸，以使得与船艉的中心线的形状结合在船艉的向上的方向上提供递减的浮力增量。
船艉的形状可以从设计水线(Tdwl)向外倾斜，以至少产生船艉的凹入的下部部分，并且其中，船艉的形状以凸状的形状向上延伸，紧接逐渐地并且向上地朝中心线(CL)向后延伸，以使得通过将船艉的中心线的凸状的形状和船艉的形状结合，在船艉的主要部分的向上的方向上提供递减的浮力增量。这些方面将再次减小船艉的位移，这将引起更小的颠簸并且降低冲浪的风险。
船艉的中心线可上升，并且在船艉的下部部分，沿船舶的向前的方向具有基本递增的曲率，而在上部部分，以基本递减的曲率继续上升。这在中等高度的或低高度的波浪中都将具有边界效应(bonus effect)，其中，如上文描述的减小的位移具有若干益处，而且这里将使更高性质的波浪偏转。然而，不会减除该方面的全部益处。
船艉的中心线的凸状的形状可具有一个或多个直的部分。这将使得将船舶制造为圆形不甚昂贵，双曲率船体部件更为耗时并且制造复杂。
防浪板可从船艉的最高部分延伸出去。这将减少溅落和飞洒在船艉上的所谓的甲板涌浪的量，并且可对在船舶的甲板上工作的人造成危害。
在船艉的位于设计水线(Tdwl)与船艉的顶部之间的中间位上方的上部部分处，船舶具有船艉的张角，该张角相对于垂直方向在5度至50度的范围内。而且，船艉中心线可在船艉的上部部分处具有曲率，该曲率相对于垂直方向从大约0度到大约60度向上地增加。以此方式实现了当来自波浪的非常高的力撞击时以及船体的下部部分具有减小的颠簸和增强总的运动的总体的运行时，当船舶深深地突降时，在位移方面具有增量，该位移出于安全的原因防止过深的突降。
船舶可包括船前部结构，当沿船舶主航行方向看时，该船前部由船的位于船舶船中标记前方的部分构成，并且该船舶具有绕其中心线(CL)横的向对称的船体形状以及位于其设计水线(Tdwl)下方的基本常规的形状，其中，船舶的船艏的中心线在设计水线(Tdwl)处沿船舶主航行方向向后弯曲，并且其中，船艏的形状从设计水线(Tdwl)向外倾斜，以至少产生船艏的凹入的下部部分，并且其中，船艏的形状以弯曲的形状向上延伸，该形状朝船舶的中心线(CL)逐渐地向后延伸，以产生凸状的上部部分，以使得通过将船艉的中心线的曲率和船艉的形状结合，在船艏的主要部分的向上的方向上提供递减的浮力增量。以此方式实现了船艉和船艏均可提供使得人、动物或者易碎品安逸的稳定的航行，该稳定的航行尤其在没有船舶船体上的波浪撞击或船舶过度的颠簸的情况下是优选的。此外，根据本发明的船舶可在实施与海上或水下设施相关的作业的服务和供给船舶的情况下使用，在该情况下有必要将船舶保持在静止位置，以用于装载或卸载物品或者用于被连接到水下设施或设备或者用于实施水下作业。在船舶是静止的这种情况下，波浪方向可在作业期间变化，凭借改进的船艉设计以及改进的船艏设计可具有结合受益的船舶形状。
本发明的各自的方面可各自与其它方面中的任一个相结合。本发明的这些方面和其它方面将从后文所描述的实施例显现，并且将参照后文所描述的实施例进行阐述。
附图说明
现将参照附图更详尽地描述根据本发明的船舶。附图示出了本发明的实施例的示例，并且不应被理解为对落入所附的权利要求组范围内的其它可能的实施例进行限制。
图1示出了本发明的实施例的示例的侧视图；
图2示出了本发明的实施例的示例的透视图；
图3示出了本发明的实施例的示例的后部部分的框线视图；
图4示出了本发明的实施例的示例的框线侧视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的船舶设计的示例的侧视图。示出的船舶是排水型的船舶，该船舶包括后端部结构或船艉11和船艏10。参照图4，更详尽地示出了后端部结构11的轮廓。后端部结构或船艉围绕中心线(CL)为对称的形状。球形结构12被布置在船艉的底部表面上，该底部表面针对螺旋桨轴(未示出)在船舶的船体上设置出口位置。在图4中还示出了开口，其中，螺旋桨轴可从船体延伸出来并延伸到船舶的底部表面17下方的自由水中。如图4中所示，船艉可在设计水线(Tdwl)下方延伸并且底部表面符合发动机驱动推进系统18，当使用时，该发动机驱动推进系统18在水下船舶底部17的后端部的下方。
在图4中，船艉中心线在设计水线(Tdwl)上方的形状是凸状的形状。中心线还可包含如图1和图2所示的直的部段。图4进一步示出了当以横截面观察船舶时，船艉的框线21从设计水线(Tdwl)向外倾斜的方式以及框线21以凸状的形状向上并且朝中心线(CL)逐渐地向后延伸的方式。
本发明的一个方面是与现有技术中的更传统的船艉设计相比减少船艉的浮力。在图2中示出的示例中，示出了侧表面14、15沿形成船艉中心线16的对称线邻接的方式，其中，侧表面14、15在设计水线Tdwl的下方和上方形成锐角，由此相比于许多现有技术设计减小了船舶在后端部11的位移量。
在本发明的实施例的另一示例中，船艉中心线16沿船舶主航行方向从设计水线Tdwl向前倾斜。该设计也有助于减小船舶在后端部11的位移量。另外，该倾斜还可提供变化的浮力，因为该倾斜提供了船艉船体从设计水线Tdwl在向上的方向上的逐渐减小的位移量。
在本发明的实施例的另一示例中，船艉船体的形状被配置成从设计水线Tdwl向外倾斜，由此至少提供船艉船体的为凹入形状的下部部分，并且其中，船艉船体的船体形状以凸状的船体形状向上延伸，紧接朝中心线(CL)逐渐地并且向上地向后延伸，以使得通过将船艉的中心线的凸状的形状和船艉的形状相结合，在船艉的主要部分的向上的方向上提供递减的浮力增量。
在本发明的实施例的另一示例中，船艉11的中心线16上升，并且在船艉的下部部分，沿船舶的向前的方向具有基本递增的曲率，而在上部部分，以基本递减的曲率继续上升。在图4中示出了相应可能的曲率的示例。角度的示例是非限制性的值。在实施例的示例中，船艉的上部部分处的船艉中心线曲率相对于垂直方向从大约0度到大约60度向上地增加。
进一步能够配置船艉中心线16的一个或多个直的部分19。还能够在船艉的最高部分上添加防浪板20。
在本发明的实施例的另一示例中，船艉的上部部分在位于设计水线(Tdwl)与船艉的顶部之间的中间位上方的上部部分处，船舶具有船艉的张角(flare angles)，该张角相对于垂直方向在5度至50度的范围内。
在本发明的实施例的另一示例中，设计水线(Tdwl)下方的船体在船体的底部与船艉之间形成弯折部或棱缘(knuckle)，该弯折部或棱缘具有的曲率小于船艉的中心线的最小曲率。
根据本发明的实施例的另一示例，船舶可包括船前部结构，当沿船舶主航行方向看时，该船前部由船的位于船舶船中标记前方的部分构成，该船舶具有绕其中心线(CL)横向对称的船体形状以及位于其设计水线(Tdwl)下方的基本常规的形状，其中，船舶的船艏的中心线在设计水线(Tdwl)处沿船舶主航行方向向后弯曲，并且其中，船艏船体的形状从设计水线(Tdwl)向外倾斜，以至少提供船艏船体的为凹状的下部部分，并且其中，船艏船体的形状以弯曲的形状向上延伸，该形状朝船舶的中心线(CL)逐渐地向后延伸，由此提供呈凸状的上部部分，以使得通过将船艉的中心线的曲率和船艉的形状结合，在船艏的主要部分的向上的方向上提供递减的浮力增量。以下情况也在本发明的范围之内：船舶的船艏船体可包括设计水线(Tdwl)的下方的球状的船艏，和/或设计水线Tdwl上方的棱缘或喙状部。
本发明的实施例可应用在所有种类的排水型船舶中。在该理念之内还应当重点注意的是，术语“排水”指的是船艉浸没到水中的情况。这还可以是半规划的船舶设计的情况，并且因此在本发明的范围之内。
本发明的实施例有益于在从事对海上设备进行服务和供给作业的船舶中使用。这包括从船舶到海上设备进行的以及从海上设备进行的装载或卸载。进一步地，本发明的实施例的使用包括固定式水下作业，在该固定式水下作业期间，船舶被连接到水下设备或者参与对水下设备进行的修理、维护或安装。本发明的实施例进一步对支撑直升机平台的船舶是有益的。
除了提供船舶在低的波浪高度到中等波浪高度的到高的波浪高度的更好的航海质量之外，本发明的一个方面在于：当通过面向航海船舶设计的高的波浪高度来缓解可能的问题时，能够制造具有更低的从海面到甲板的高度的船舶。
虽然已结合特定的实施例对本发明进行了描述，但是不应当被理解为以任何的方式受限于示出的示例。通过所附的权利要求组来对本发明的范围进行阐述。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其它可能的元件或步骤。另外，提及的诸如“一个(a)”或“一个(an)”等等的参量不应当被理解为排除复数。权利要求中的关于附图中所指示的元件的附图标记的使用也不应当被理解为限制本发明的范围。此外，有利地，在不同的权利要求中提及的单独的特征可能能够被结合，并且在不同的权利要求中提及这些特征不排除特征的结合是不可能的并且是有利的。

Claims (10)

1.一种排水型船舶，包括用于减小船舶上的波浪冲击负荷的后端部结构，当沿船舶主航行方向看时，该后端部由所述船舶从船舶的船中标记向后的部分组成，并且该船舶具有围绕中心线(CL)的横向对称的船体形状，所述后端部结构的船舶底部(17)匹配发动机驱动推进系统(18)，其特征在于，所述船舶的船艉(11)在设计水线(Tdwl)下方延伸，其中，当沿与所述船舶主航行方向相反的方向看时，所述船艉(11)的相对的侧表面(14，15)在所述设计水线(Tdwl)的下方和上方形成锐角，以减少所述船舶在所述后端部的排水量，该相对的侧表面沿形成船艉中心线(16)的对称线邻接，其中，所述船舶的在所述设计水线(Tdwl)上方的船艉中心线具有非凹入的形状并且沿所述船舶主航行方向向前倾斜，并且其中，所述船艉的肋骨型线(21)从所述设计水线(Tdwl)向外倾斜并且以凸状的形状向上、朝所述中心线(CL)逐渐地向后延伸，由此使所述船艉的侧表面具有凸状的构造，以使得与所述船艉的中心线的形状结合在所述船艉的向上的方向上提供递减的浮力增量。
2.根据权利要求1所述的船舶，其中，所述船艉的中心线上升，并且在所述船艉的下部部分，沿所述船舶的向前的方向具有递增的曲率，而在上部部分，以递减的曲率继续上升。
3.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，所述船艉的中心线被配置有一个或多个直的部段(19)。
4.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，被布置在所述船艉的最高部分中的防浪板(20)从所述船艉向外延伸。
5.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，在位于所述设计水线(Tdwl)与所述船艉的顶部之间的中间位上方的上部部分处，所述船舶具有船艉的张角，该张角相对于垂直方向在5度至50度的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，位于所述船艉的上部部分处的船艉中心线的曲率沿相对于垂直方向向上的方向从0度到60度增加。
7.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，所述设计水线(Tdwl)下方的船体在所述船体的底部与所述船艉之间形成弯折部或棱缘，该弯折部或棱缘具有的曲率小于所述船艉中心线的最小曲率。
8.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，所述船舶包括船前部结构，当沿船舶主航行方向看时，该船前部由船的位于船舶船中标记前方的部分构成，并且该船舶具有绕中心线(CL)的横向对称的船体形状，其中，所述船舶的船艏的中心线在所述设计水线(Tdwl)处沿船舶主航行方向向后弯曲，并且其中，所述船艏的形状从所述设计水线(Tdwl)向外倾斜，以至少产生所述船艏的凹入的下部部分，并且其中，所述船艏的形状以弯曲的形状向上延伸，所述船艏的形状朝所述船舶的中心线(CL)逐渐地向后延伸，以产生凸状的上部部分，以使得通过将所述船艉的中心线的曲率和所述船艉的形状结合，在所述船艏的主要部分的向上的方向上提供递减的浮力增量。
9.根据权利要求8所述的船舶，其中，所述船舶的船艏包括在所述设计水线(Tdwl)下方的球状的船艏，或者在所述设计水线(Tdwl)上方的棱缘或喙状部。
10.根据权利要求1或2所述的船舶，其中，在所述船舶上布置有直升机平台。
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