CN110099841B - 船首形状 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船首形状。其至少在满载吃水线上具备：具有在左右方向上向前方打开的一对倾斜面的凹陷部(1a)。

Description

船首形状
技术领域
本发明涉及船首形状。
背景技术
在海洋中航行的船舶中，以减少平静水面中的兴波阻力，提高推进性能的方式，设置了球状船首。例如专利文献1所示的球状船首能够通过船首的吃水线下的突出形状，抵消船身兴起的波浪。
专利文献1：日本特开2012-96756号公报。
近年来，出现了以减少船舶排出的温室效应气体为目的，将设计船速较低地设定的趋势。在设计船速低的船舶中，船首端部附近位置的吃水线上的形状宽大化，船首部的横向宽度变宽，船首端部的表面形状成为与船身全长方向垂直的大致平面，所以存在向船首端部入射了的入射波浪朝向船舶的行进方向的反射增强的趋势。由此，船舶因在波浪中航行时的入射波浪的反射，受到与行进方向相反方向的力、即阻力。由此，在船舶中，发生推进性能的降低。
发明内容
本发明鉴于上述课题，目的在于在波浪中减少由船首产生的反射波浪来提高推进性能。
本发明的实施方式的船首形状在满载吃水线上具备：具有在船宽度方向且前方打开的一对倾斜面的凹陷部。
在上述实施方式的船首形状中，上述凹陷部具有深度在船身中心线上成为最深的最深点，上述最深点的距离船底的高度Hdnt相对于上述满载吃水线的高度dmax是0.8dmax≤Hdnt≤1.5dmax的范围，上述倾斜面的从船侧的端部到上述船身中心线的宽度Bdnt相对于最大宽度B是0.1B≤Bdnt的范围。
在上述实施方式的船首形状中，上述凹陷部的船身长度方向的上述最深点的深度Ldnt相对于全长L，以0.005L≤Ldnt的范围被形成。
根据本发明，具有在船身中心线上形成凹陷部的倾斜面。能够利用倾斜面，使从具有本发明的船首形状的船舶的行进方向入射的波浪从船舶的行进方向向与船侧方向倾斜的方向反射。由此，具有本发明的船首形状的船舶能够减少从反射波浪受到的反作用力中的、朝向与行进方向相反的方向的力的成分。因此，本发明的船首形状能够在波浪中提高推进性能。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的船首形状的X-Z剖视图。
图2A是本发明的一实施方式的船首形状的船身中心线的X-Z剖视图。
图2B是本发明的一实施方式的船首形状的X-Y剖视图。
图3是表示由本发明的船首形状的凹陷部的高度的变化导致的全阻力系数的变化的图表。
图4是表示由本发明的船首形状的凹陷部的深度的变化导致的阻力增加系数的变化的图表
图5是表示由本发明的船首形状的凹陷部的宽度的变化导致的阻力增加系数的变化的图表。
图6是表示本发明的一实施方式的船首形状、与以往船首形状的截面波浪中阻力增加系数的比较的图表。
图7是表示由相对于本发明的一实施方式的船首形状入射的波浪的波长的变化导致的阻力增加系数的变化的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的船身形状的一实施方式进行说明。在以下的说明中，将船身的全长方向设为X方向，将船身的宽度方向设为Y方向，将船身的高度方向设为Z方向来进行说明。图1是本实施方式的船首形状1的X-Z剖视图。图2A是本实施方式的船首形状1的船身中心线的X-Z剖视图。图2B是本实施方式的船首形状1的X-Y剖视图。
应用了本实施方式的船首形状1的船舶S是通过全长L≥180m、船身丰满度CB≥0.75、船首水线面积系数CWF≥0.85而被定义的低速航行的船舶。在这样的船舶S中以往适用的以往船首形状O，如图1以及图2B中虚线所示，从船首端到船侧具有一样并且缓慢的曲面。如图1所示，以往船首形状O的船首的外壁面相对于船底大致垂直。
本实施方式的船首形状1相对于船身中心线左右对称，在满载吃水线的X-Y截面中，相对于船身中心线对称的两个位置的突出部成为缓慢地向行进方向突出的双头状。即，船首形状1具有隔着船身中心线被形成为线对称的倾斜面1b。如图2B所示，倾斜面1b在Z方向的高度Hdnt(参照图2A)的X-Y截面中，形成了具有X方向的深度在船身中心线上成为最深那样的位置P(最深点)的研钵状的凹陷部1a。如图1所示，船首形状1在船身中心线上的X-Z截面中，是从甲板线到位置P大致垂直，从位置P开始下方倾斜，向行进方向突出的形状。
倾斜面1b被从甲板线形成到位置P。对于倾斜面1b而言，距离船身中心线的宽度是Bdnt，通过凹陷部1a的深度Ldnt与宽度Bdnt来决定相对于行进方向的倾斜角度。倾斜面1b将从沿着船长方向的方向入射的波浪向从船舶S的行进方向向船侧方向倾斜了的方向反射。
基于图3～5来说明上述的凹陷部1a的形成条件。
首先，使位置P距离船底的高度Hdnt变化，进行了波浪中全阻力系数CT，WV的模拟。图3是将横轴作为Hdnt/dmax，将纵轴作为波浪中全阻力系数CT，WV的图表。dmax示出了从船底到满载吃水线的Z方向的高度。波浪中全阻力系数CT，WV表示在波浪中航行时作用于船身的阻力的合计，并示出了按以往船首形状的全阻力值标准化了的值。如图3所示，相对于以往船首形状O的船首部件，本实施方式的船首形状1在Hdnt/dmax是0.8以上1.5以下的范围内，与以往船首形状O的船首部件相比波浪中全阻力系数CT，WV小。即，在0.8dmax≤Hdnt≤1.5dmax的范围内形成凹陷部1a，由此与以往船首形状相比能够减少波浪中的全阻力。
使凹陷部1a的深度Ldnt变化，进行了阻力增加系数KAW的模拟。图4是将横轴作为Ldnt/L，将纵轴作为阻力增加系数KAW的图表。L表示应用了本实施方式的船首形状的船身的全长。阻力增加系数KAW示出了在与平静水面中的航行比较时，规则波中的阻力的增加程度。如图4所示，在以往船首形状O的船首部件中，阻力增加系数KAW是1.227。与此相对，本实施方式的船首形状1在Ldnt/L是0.005以上的情况下，阻力增加系数KAW减少。
使倾斜面1b的从船侧一侧的端部到船身中心线的、形成了倾斜面1b的宽度Bdnt变化，进行了阻力增加系数KAW的模拟。图5是将横轴作为宽度Bdnt/B、将纵轴作为阻力增加系数KAW的图表。B是应用了本实施方式的船首形状的船身的最大宽度。如图5所示，在以往船首形状O的船首部件中，阻力增加系数KAW是1.227。与此相对，本实施方式的船首形状1在Bdnt/B成为0.10以上的情况下，阻力增加系数KAW减少。
据此，为了减少波浪中全阻力系数CT，WV以及阻力增加系数KAW，优选在0.8dmax≤Hdnt≤1.5dmax并且Bdnt/B≥0.10的范围内形成凹陷部1a。
在具有这样的本实施方式的船首形状1的船舶S中，倾斜面1b将从船身行进方向向船首端入射的入射波浪向船侧方向反射。比倾斜面1b靠侧方的船首表面与以往相同将入射波浪向船侧方向反射。因此，在船首中，减少朝向船舶S行进方向的反射波浪，从反射波浪受到的朝向船身后方的力被减少。即具有本实施方式的船首形状1的船舶S能够在波浪中减少阻力。
图6是表示本实施方式的船首形状1与以往船首形状O的截面波浪中阻力增加系数的比较的图表。图6的图表将相对于船长的与Y方向和Z方向平行的截面的X方向的位置作为横轴，将与Y方向和Z方向平行的截面中对三维的船首压力分布进行了积分的截面波浪中阻力增加系数作为纵轴。图6是本实施方式船舶S在产生了波长/船长＝0.6的方向波浪的水中的模拟结果。如图6的图表所示，本实施方式的船首形状1随着接近船首端，波浪中阻力增加系数的与以往船首形状O的船首部件差变大。即，本实施方式的船首形状能够减少波浪中的船首端的阻力。
图7是将横轴作为波长/船长，将纵轴作为波浪中阻力增加系数的图表。图7的图表示出了与以往船首形状O的船舶S比较，本实施方式的船首形状1的船舶S的波浪中阻力增加系数最大减少了20％左右的情况。由此，与以往船首形状O的船舶S比较，以实际海域中的平均的波浪条件能够使总推进功率减少2％左右。
根据这样的本实施方式的船首形状1，在船首端形成有使入射波浪向船侧方向反射的倾斜面1b。由此，与具有以往船首形状O的情况比较，具有本实施方式的船首形状的船舶S能够减少由波浪中产生的反射波浪引起的反作用力中的、朝向与行进方向相反的方向的力的成分。因此，本实施方式的船首形状1在波浪中，能够减少由船首产生的反射波浪，由此提高推进性能。
工业上利用的可能性
本发明能够利用在船舶的船首形状。
附图标记的说明
S……船舶、1……船首形状、1a……凹陷部、1b……倾斜面。

Claims (2)

1.一种船首形状，被应用在通过全长L≥180m、船身丰满度CB≥0.75、船首水线面积系数CWF≥0.85而被定义的低速航行的船舶，其特征在于，
在满载吃水线上具备：具有在船宽度方向且前端变宽状地倾斜并且相对于船底垂直的一对倾斜面的凹陷部，
上述凹陷部，
具有深度在船身中心线上成为最深的最深点，
上述最深点的距离船底的高度Hdnt相对于上述满载吃水线的高度dmax是0.8dmax≤Hdnt≤1.5dmax的范围,
上述倾斜面的从船侧的端部到上述船身中心线的宽度Bdnt相对于船体的最大宽度B是0.1B≤Bdnt的范围。
2.根据权利要求1所述的船首形状，其特征在于，
上述凹陷部的船身长度方向的上述最深点的深度Ldnt相对于全长L，以0.005L≤Ldnt的范围被形成。
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