CN110114266A - 船首形状 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船首形状。在船舶的船首形状(1)中，在除船首端之外的左右两侧的区域中，且至少在比满载吃水线靠下方，具有膨出状突出的突出部(1a)。

Description

船首形状

技术领域

本发明涉及船首形状。

背景技术

在下述专利文献1中公开了一种船首形状，削取原始形状的船体形状，使杆状相对于波浪的入射波倾斜。通过专利文献1的船首形状采用使船体形状相对于波浪的入射波倾斜、即在船舶的行进方向上较尖的形状，能够通过减少反射波来实现波浪中的阻力增加量的减少。这种船首形状的设计思想在方形系数比较大的所谓“肥大船”中被采用。

专利文献1：日本特开2006－224811号公报

然而，在船舶上，不仅产生上述反射波，还因入射波产生阻力。然而，专利文献1的船首形状是朝向与船舶的行进方向相对的方向前进的波(向波)减少通过船体反射的反射波的形状，不是考虑入射波的形状。为了更加减少船舶的阻力，需要船首形状为考虑了入射波的船首形状。

发明内容

本发明是鉴于上述课题完成的，目的在于通过减少入射波和反射波来减少波浪对船舶的阻力。

本发明的实施方式的船首形状是船舶的船首形状，在除船首端之外的左右两侧的区域中，且在至少比满载吃水线靠下方，具有膨出状突出的突出部。

上述实施方式的船首形状也可以为，上述突出部在距离船首端的长度L_B/L≥0.05的范围形成，从最大突出位置至船首端为止的长度L_B、max在L_B、max/L≥0.025的范围确定，最大突出量B_B、max相对于船体最大宽度B在B_B、max/B≥0.03的范围确定，从满载吃水线至上述最大突出位置为止的深度d_B、max在d_B、max/d≤0.30的范围确定。

上述实施方式的船首形状也可以为，上述船舶的方形系数C_B为0.75以上。

上述实施方式的船首形状也可以为，上述船舶的全长L和船体最大宽度B位于L/B≤8.0的范围。

上述实施方式的船首形状也可以为，上述船舶为180m以上。

发明的效果

根据本发明的上述方式，通过在除船首端之外的左右区域形成的突出部阻碍形成入射波的水粒子的旋转运动来衰减入射波。通过入射波的一部分在突出部被反射，除突出部以外的部位的反射波和突出部的反射波干涉，来衰减除突出部以外的部位的反射波。因此，能够减少入射波和反射波，从而减少波浪对船舶的阻力。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的船首形状的Y－Z剖视图。

图2是本发明的一个实施方式的船首形状的X－Y剖视图。

图3是关于阻力增加系数基于本发明的一个实施方式的船首形状中的从船首端至突出部的端部为止的长度的变化而产生的变化的模拟结果。

图4是关于阻力增加系数基于本发明的一个实施方式中的从船首端至最大突出位置为止的长度的变化而产生的变化的模拟结果。

图5是关于阻力增加系数基于本发明的一个实施方式的船首形状中的突出部的最大突出量的变化而产生的变化的模拟结果。

图6是关于阻力增加系数基于本发明的船首形状中的从最大吃水线至最大突出位置为止的深度的变化而产生的变化的模拟结果。

图7是关于阻力增加系数基于本发明的船首形状中的船体长度的变化而产生的变化的模拟结果。

图8A是表示本发明的一个实施方式的船首形状的阻力增加系数的变化的线图。

图8B是表示本发明的一个实施方式的船首形状的阻力增加系数的变化的线图。

图8C是表示本发明的一个实施方式的船首形状的阻力增加系数的变化的线图。

图9是比较本发明的一个实施方式的船首形状的推进马力和现有船首形状的推进马力的线图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的船体形状的一个实施方式。在以下的说明中，将船体的全长方向设为X方向，将船体的宽度方向设为Y方向，将船体的高度方向设为Z方向进行说明。在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小，对各部件的比例尺适当地进行了变更。图1是本实施方式的船首形状1的Y－Z剖视图。图2是本实施方式的船首形状1的X－Y剖视图。

应用本实施方式的船首形状1的船舶S是由全长L≥180m、方形系数(船体肥大度)C_B≥0.75定义的宽度较宽的低速航行的船舶。如图1和图2中虚线所示，在船舶S中以往所应用的现有船首形状O从船首端至船侧具有一样且平缓的曲面。如图1所示，现有船首形状O的船首的外壁面相对于船底大致垂直。

如图1所示，本实施方式的船首形状1在船首端和现有船首形状O相同，相对于船底大致垂直，且是一样的壁面。如图1和图2一并所示，从接近满载吃水线的位置至船底，在船首形状1形成有突出部1a。

在除船首端之外的船首的左右两侧，突出部1a朝向船首端方向与船侧方向之间的方向膨出状突出，在船首端与船侧之间的位置P，从现有船首形状O的突出量最大。如图1的通过最大突出位置P的Y－Z剖视图所示，突出部1a在接近满载吃水线的位置从船首壁面急剧突出，朝向船底连接。最大突出位置P通过距离船首端的长度L_B、max、距离满载吃水线的深度d_B、max来定义。突出部1a从船首端的周围形成至船体宽度最大的位置，与船首端以及船侧的外壁面平滑连接。

基于图3～7说明形成突出部1a的合适条件。

图3是关于阻力增加系数K_AW基于从船首端至突出部1a的端部为止的长度的变化而产生的变化的模拟结果。图3是将横轴设为L_B/L、将纵轴设为K_AW的线图。阻力增加系数K_AW是表示和在静水区域中航行比较之后在规则波的波浪中阻力的增加程度的无量纲数。如图3的线图可知，在本实施方式的船首形状1中，在L_B/L≥0.05时，和现有船首形状O比较，阻力增加系数K_AW较大地减少。

图4是关于阻力增加系数K_AW基于从船首端至最大突出位置P为止的长度的变化而产生的变化的模拟结果。图4是将横轴设为L_B、max/L、将纵轴设为阻力增加系数K_AW的线图。如图4的线图可知，在本实施方式的船首形状1中，在L_B、max/L≥0.025时，和现有船首形状O比较，阻力增加系数K_AW较大地减少。

图5是关于阻力增加系数K_AW基于船首形状1中的突出部1a的最大突出量B_B、max的变化而产生的变化的模拟结果。图5是将横轴设为最大突出量B_B、max/B、将纵轴设为阻力增加系数K_AW的线图。B表示船体最大宽度。如图5的线图所示，在本实施方式的船首形状1中，在B_B、max/B≥0.03时，和现有船首形状O比较，阻力增加系数K_AW较大地降低。

图6是关于阻力增加系数K_AW基于船首形状1中的从最大吃水线至最大突出位置P为止的深度的变化而产生的变化的模拟结果。图6是将横轴设为d_B、max/d、将纵轴设为阻力增加系数K_AW的线图。如图6的线图所示可知，在本实施方式的船首形状1中，在d_B、max/d≤0.30时，和现有船首形状O比较，阻力增加系数K_AW较大地减少。

图7是关于阻力增加系数K_AW基于全长L的变化而产生的变化的模拟结果。图7是将横轴设为全长L、将纵轴设为阻力增加系数K_AW的线图。如图7的线图所示可知，在本实施方式的船首形状1中，在全长L≥180m时，和现有船首形状O比较，阻力增加系数K_AW较大地减少。

根据以上，认为通过船首形状1的突出部1a在L_B/L≥0.05、L_B、max/L≥0.025、B_B、max/B≥0.03、d_B、max/d≤0.30的范围被形状设定，和现有船首形状O比较，能够有效地减少船首的阻力。通过将本实施方式的船首形状1应用于全长L≥180m的船舶S，能够更有效地减少船首的阻力。

参照图8和图9说明本实施方式的船首形状1的效果。

图8A的线图是对横轴采用蒲氏风级、对纵轴采用不规则波中阻力增加系数、在船舶S的行进方向上遭遇的多向不规则波的主波方向为向波方向时的线图。图8B的线图是在船舶S的行进方向上遭遇的多向不规则波的主波方向为横波方向时的线图。图8C的线图是在船舶S的行进方向上遭遇的多向不规则波的主波方向为斜向波方向时的线图。

上述多向不规则波是具有多个波长和方向特性的成分波重叠而成的波。所谓斜向波，表示遭遇的多向不规则波的主要行进方向是相对于船舶S的行进方向倾斜的方向。在图8中，实线表示本实施方式的船首形状1，虚线表示现有船首形状O。蒲氏风级表示由风产生的波的强度。

如图8A～图8C的线图所示，对于全部风力等级，和现有船首形状O的波浪中阻力增加系数相比，本实施方式的船首形状1的波浪中阻力增加系数下降。因此，针对向波、横波和斜向波，本实施方式的船首形状1能够减少波浪中阻力增加系数。

图9是比较本实施方式的船首形状1的推进马力BHP、和在实际海域中代表的波浪条件下的现有船首形状O的推进马力BHP的模拟结果。图9是对横轴采用推进速度、对纵轴采用推进马力的线图，实线表示本实施方式的船首形状1，虚线表示现有船首形状O。如图9的线图所示可知，和现有船首形状O比较，根据本实施方式的船首形状1，能够获得将推进马力减少5％左右的效果。

根据本实施方式的船首形状1，通过突出部1a阻碍朝向船首入射的入射波的一部分水粒子的旋转运动并使其分离，能够减少入射波的能量，衰减入射波。船首的除突出部1a以外的部位的反射波通过和突出部1a的反射波干涉而被衰减。因此，本实施方式的船首形状1能够减少向船首入射的波的阻力。在本实施方式的船首形状1中，在比满载吃水线靠下方形成有突出部1a。因此，具有波浪中阻力减少效果，在船舶S以不足满载吃水的装载量航行时，入射波也向突出部1a入射，从而减少入射波和反射波。

根据本实施方式的船首形状1，通过突出部1a的形状在L_B/L≥0.05、L_B、max/L≥0.025、B_B、max/B≥0.03、d_B、max/d≤0.30的范围设定，和现有船首形状O比较，能够更有效地减少阻力。

通过本实施方式的船首形状1应用于全长L≥180m的船舶S，和现有船首形状O比较，能够有效地减少阻力。

通过本实施方式的船首形状1应用于满足方形系数C_B≥0.75和L/B≤8.0中的至少任一方的船舶S，能够更有效地减少阻力。

本发明不限定于上述实施方式，例如以下那种变形例被考虑。

在上述实施方式的图1中，最大突出位置P位于比满载吃水线靠下方，但本发明不限定于此。如图6所示，对于最大突出位置P而言，在d_B、max/d＝0时，也能获得阻力减少效果。因此，也可以做成最大突出位置P设定在满载吃水线上的形状。

工业上的可利用性

本发明能够利用于船舶的船首形状。

附图标记说明：

S…船舶；1…船首形状；1a…突出部。

Claims (5)

1.一种船首形状，是船舶的船首形状，其特征在于，

在除船首端之外的左右两侧的区域中，且至少在比满载吃水线靠下方，具有膨出状突出的突出部。

2.根据权利要求1所述的船首形状，其特征在于，

所述突出部在距离船首端的长度L_B/L≥0.05的范围形成，

从最大突出位置至船首端为止的长度L_B、max在L_B、max/L≥0.025的范围确定，

最大突出量B_B、max相对于船体最大宽度B在B_B、max/B≥0.03的范围确定，

从满载吃水线至所述最大突出位置为止的深度d_B、max在d_B、max/d≤0.30的范围确定。

3.根据权利要求2所述的船首形状，其特征在于，

所述船舶的方形系数C_B为0.75以上。

4.根据权利要求2或3所述的船首形状，其特征在于，

所述船舶的全长L和船体最大宽度B位于L/B≤8.0的范围。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的船首形状，其特征在于，

所述船舶为180m以上。