CN106926980B - 一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构及堆放方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构及堆放方法，集装箱船在缺箱情况下甲板集装箱从船艉开始堆放，集装箱之间紧密排放。经过本发明这种堆放结构，船舶航行过程中，风流经集装箱并在其后产生漩涡进而对后排集装箱和上层建筑的流场产生影响，通过此种结构进行集装箱的堆放会大大减少前排集装箱尾涡的影响，起到减小空气阻力的效果。

Description

一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构及堆放 方法

技术领域

本发明涉及一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构及堆放方法，属于船舶领域。

背景技术

随着油气资源的日益枯竭和生活环境的不断变化，人们逐渐意识到节约能源、保护环境的重要性，各行各业也都在寻求节能减排的方法。航运业的发展在为人们生活带来便利的同时也伴随着高能耗和高排放。国际海事组织为此也提出了船舶排放的新标准。要想达到海事组织的新标准主要可以从两个角度出发，一是改进发动机，提高燃油利用率；二是减小船舶航行阻力。我国船用发动机整体研发、改进水平与国际知名柴油机公司有一定差距，依靠提高发动机效率来达到国际海事组织要求有一定难度。减小船舶航行阻力可以通过减小水阻力和空气阻力来到达目标。船型优化是减小水阻力的有效手段，但实施难度较大。集装箱船作为大宗货物运输一种必不可少的工具在航运业中占有重要地位。集装箱船由于甲板集装箱的存在其迎风面积大于其它类型船舶，所以风阻力也会更大一些。集装箱船沿途航行过程中由于装卸货等因素，经常会出现集装箱缺箱状况。在缺箱情况下不同的集装箱堆放方式其空气阻力相差很大，本发明提供一种集装箱船缺箱情况况下甲板集装箱减阻堆放结构，通过甲板集装箱合理堆放来降低船舶航行的阻力。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构及堆放方法。

本发明的目的是这样实现的：一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构，在船艉部设置有由i排、j列、k层的尺寸相同的集装箱组成的结构，其中：1≤i≤i_max，1≤j≤j_max，1≤k≤k_max，且j_max为最大列数且满足：|j_max×Δb-B|≤Δb，k_max为最大层数且满足：|k_max×Δh-h|≤Δh，i_max为最大排数且满足：i为船艉部至船艏部的长度方向、j为船体宽度方向、k为船体高度方向；N为集装箱的总数；S_i为第i排的集装箱的个数；B为船宽；h为船体的上层建筑观察窗至船体甲板的垂直距离；Δb为集装箱的宽度；Δh为集装箱的高度，且有第1排至i_max-1排前的列数均为j_max、层数均为k_max。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.相邻两排集装箱之间的间距dx满足：dx＜0.5Δd，相邻两列集装箱之间的间距dy满足：dy＜0.1Δd，其中：Δd为集装箱的长度。

2.一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构的堆放方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：在船体艉部的上层建筑旁放置第一排、第一层集装箱：x₁y₁z₁、x₁y₂z₁…x₁y_jz₁…x₁y_jmaxz₁，x₁y_jz₁表示第1排第j列第1层的集装箱；

第二步：在第一排、第一层集装箱放置第一排、第二层集装箱：x₁y₁z₂、x₁y₂z₂…x₁y_jz₂…x₁y_jmaxz₂，x₁y_jz₂表示第1排第j列第2层的集装箱；依次放置第三层、第四层直至第k_max层，结束第一排的放置；

第三步：依据第一步、第二步的放置方法依次放置第二排、第三排直至第i_max排，且有最后一个需要放置的集装箱x_imaxy_jz_j为第i_max排第j列第k层的集装箱。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：集装箱船航行途中，风绕经前排集装箱产生的尾流会对后排集装箱和上层建筑的流场产生影响。集装箱堆放不合理会大大增大流场紊乱程度，进而增加空气阻力。本发明提出的集装箱堆放结构能够减小集装箱之间流场的相互影响，降低流场紊乱程度，起到减小空气阻力的效果。通过风洞实验表明最大减小空气阻力50％以上。也即，船舶航行过程中，风流经集装箱并在其后产生漩涡进而对后排集装箱和上层建筑的流场产生影响，通过此种结构进行集装箱的堆放会大大减少前排集装箱尾涡的影响，起到减小空气阻力的效果。

附图说明

图1集装箱减阻堆放结构立体图；

图2集装箱减阻堆放结构俯视图；

图3集装箱减阻堆放结构侧视图；

图4集装箱放大图；

图5几种常见集装箱缺箱堆放结构；

图6是速度＝15m/s的风洞实验结果图；

图7是速度＝25m/s的风洞实验结果图。

图1-图4中：1.船体，2-1.1号舱口盖，2-2.2号舱口盖，2-3.3号舱口盖，3.集装箱，4.甲板，5.上层建筑，6.观察窗；B表示船宽，h为上层建筑观察窗下沿到甲板的垂直距离，x₁y₁z₁表示第1排第1列第1层的集装箱，x₁y₁z₁表示第2排第1列第1层的集装箱，x₂y₁z₂表示第2排第1列第2层的集装箱，x₂y_jmaxz_kmax表示第2排第j_max列第k_max层的集装箱，x_imaxy_jz_k表示第i_max排第j列第k层集装箱，也是需堆放的最后一个集装箱，i_max表示集装箱堆积最大排数，j_max表示集装箱堆积最大列数，k_max表示集装箱堆积最大层数，Δd、Δb、Δh分别表示单个集装箱的长度、宽度、高度，dx表示相邻两排集装箱的间距，dy表示相邻两列集装箱的间距，S_i表示第i排集装箱总数。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1表明集装箱船在缺箱情况下甲板4集装箱3从船艉开始堆放，集装箱之间紧密排放。

图1图2图3图4表明集装箱堆放从船艉开始整齐堆放，堆放满足以下顺序：

先堆第1排第1层即x₁y₁z₁、x₁y₂z₁、x₁y₃z₁…x₁y_jz₁…x₁y_jmaxz₁。其中x₁y₁z₁表示第1排第1列第1层的集装箱，x₁y₂z₁表示第1排第2列第1层的集装箱，x₁y₃z₁表示第1排第3列第1层的集装箱，x₁y_jz₁表示第1排第j列第1层的集装箱，x₁y_jmaxz₁表示第1排第j_max列第1层集装箱，j表示沿y方向集装箱的列数,j_max表示沿y方向集装箱的最大列数。j_max满足|j_max×Δb-B|≤Δb，则进行第二层集装箱堆放，即x₁y₁z₂、x₁y₂z₂、x₁y₃z₂…x₁y_jz₂…x₁y_jmaxz₂。依次进行第3层、第4层到第k_max层。其中x₁y₁z₂表示第1排第1列第2层集装箱，x₁y₂z₂表示第1排第2列第2层集装箱，x₁y₃z₂表示第1排第3列第2层集装箱，x₁y_jz₂表示第1排第j列第2层集装箱，x₁y_jmaxz₂表示第1排第j_max列第2层集装箱。Δb表示单个集装箱的宽度，B表示船宽，k_max表示沿z方向集装箱最大层数。k_max满足：k_max×Δh-h≤Δh，则进行下一排集装箱的堆放，

即：x₂y₁z₁…x₂y_imaxz_kmax…x_iy_imaxz_kmax…x_imaxy_iz_k,其中Δh表示单个集装箱的高度，h表示上层建筑观察窗下沿到甲板的垂直距离，x₂y₁z₁表示第2排第1列第1层集装箱，x₂y_jmaxz_kmax表示第2排第j_max列第k_max层集装箱，x_iy_jmaxz_kmax表示第i排第j_max列第k_max层集装箱,x_imaxy_jz_k表示第imax排第j列第k层集装箱,也是需堆放的最后一个集装箱，此时满足N表示需要堆放的集装箱总数，S_i表示每排集装箱的个数，表示之前已经堆放的集装箱数。

图4表明相邻两排集装箱间距满足：dx＜0.5Δd；相邻两列集装箱间距满足：dy＜0.1Δd。Δd表示单个集装箱的长度，dx表示相邻两排集装箱的间距，dy表示相邻两列集装箱的间距。

图5为几种常见的集装箱缺箱情况下的堆放结构。船艏无箱为本发明的集装箱堆放简易结构图。

图6表明风速为15m/s时不同的风向角下不同甲板集装箱堆积结构的阻力系数，本发明涉及的集装箱缺箱堆放结构起到的减阻的效果。

图7表明风速为25m/s时不同的风向角下不同甲板集装箱堆积结构的阻力系数，本发明涉及的集装箱缺箱堆放结构起到的减阻的效果。

Claims (1)

1.一种集装箱船缺箱情况下甲板集装箱减阻堆放结构的堆放方法，其特征在于：在船艉部设置有由i排、j列、k层的尺寸相同的集装箱组成的结构，其中：1≤i≤i_max，1≤j≤j_max，1≤k≤k_max，且j_max为最大列数且满足：|j_max×Δb-B|≤Δb，k_max为最大层数且满足：|k_max×Δh-h|≤Δh，i_max为最大排数且满足：i为船艉部至船艏部的长度方向、j为船体宽度方向、k为船体高度方向；N为集装箱的总数；S_i为第i排的集装箱的个数；B为船宽；h为船体的上层建筑观察窗至船体甲板的垂直距离；Δb为集装箱的宽度；Δh为集装箱的高度，且有第1排至i_max-1排前的列数均为j_max、层数均为k_max；相邻两排集装箱之间的间距dx满足：dx＜0.5Δd，相邻两列集装箱之间的间距dy满足：dy＜0.1Δd，其中：Δd为集装箱的长度；

包括如下步骤：

第一步：在船体艉部的上层建筑旁放置第一排、第一层集装箱：x₁y₁z₁、x₁y₂z₁…x₁y_jz₁…x₁y_jmaxz₁，x₁y_jz₁表示第1排第j列第1层的集装箱；

第二步：在第一排、第一层集装箱放置第一排、第二层集装箱：x₁y₁z₂、x₁y₂z₂…x₁y_jz₂…x₁y_jmaxz₂，x₁y_jz₂表示第1排第j列第2层的集装箱；依次放置第三层、第四层直至第k_max层，结束第一排的放置；

第三步：依据第一步、第二步的放置方法依次放置第二排、第三排直至第i_max排，且有最后一个需要放置的集装箱x_imaxy_jz_j为第i_max排第j列第j层的集装箱。