CN110576936A - 船体 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种船体，该船体包括尾鳍和螺旋桨安装台。尾鳍位于船尾的底部，且从船中以流线形向所述船尾收聚。螺旋桨安装台与所述尾鳍相接且高于所述尾鳍，螺旋桨安装台从船中向船尾逐渐向船体的中纵线倾斜。所述螺旋桨安装台向船尾延伸的长度大于所述尾鳍向所述船尾延伸的长度，且所述螺旋桨安装台超出所述尾鳍的底板用于安装螺旋桨。本发明的船体可改善船体流场形式，增大纵向伴流，减小了船体尾部横向绕流，减小了船体航行的阻力，提高推进效率。

Description

船体

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种船体。

背景技术

船舶在水中航行，会受到空气和水的阻力，克服这种阻力的动力来源于主机，通过螺旋桨将主机的能量转化为前进的推力，螺旋桨能量转换的效率称为推进效率。船舶在航行过程中，在船身周围有一股水流随船一起运动，称为伴流，伴流主要受船体尾部形状影响；船舶前进的推力来自于螺旋桨，螺旋桨工作在伴流场中，伴流又将影响螺旋桨的推进效率。

对于尾部设置双螺旋桨推进的船舶，如图1所示，在传统上，通常采用轴支架11安装螺旋桨12，这种安装方式增大了船舶10前进的阻力。但由于轴支架11是结构突变，使尾部伴流场变得不均匀，螺旋桨12在不均匀的伴流场中工作，不仅会使螺旋桨12的振动增大，还会降低螺旋桨12的推进效率。

发明内容

为了解决相关技术中存在的船体尾部的伴场不均匀、推进效率较低的问题，本发明提供了一种船体。

本发明提供一种船体，包括：

尾鳍，位于船尾的底部，所述尾鳍从船中以流线形向所述船尾收聚；

螺旋桨安装台，与所述尾鳍相接且高于所述尾鳍，所述螺旋桨安装台从所述船中向所述船尾逐渐向船体的中纵线倾斜；

所述螺旋桨安装台向船尾延伸的长度大于所述尾鳍向所述船尾延伸的长度，且所述螺旋桨安装台超出所述尾鳍的底板用于安装螺旋桨。

进一步，所述尾鳍包括靠近所述船体的弦侧板的外侧面板和靠近所述船体的中纵线的内侧面板，所述外侧面板和所述内侧面板均从所述船中向所述船尾逐渐收聚，所述外侧面板的收聚变化大于所述内侧面板的收聚变化，且在船宽方向上，所述外侧面板的收聚方向为由所述船体的弦侧板指向所述船体的中纵线的方向，所述内侧面板的收聚方向为由所述船体的中纵线指向所述船体的弦侧板的方向。

进一步，所述尾鳍的外侧面板包括上侧面和与所述上侧面拼接的圆弧过渡面，所述上侧面和所述圆弧过渡面以流线形方式从所述船中向所述船尾收聚，，收聚方向为由所述船体的弦侧板指向所述船体的中纵线的方向。

进一步，所述外侧面板通过所述圆弧过渡面过渡连接所述尾鳍的底面板，所述底面板与所述船体的水平基线平齐，所述底面板连接所述内侧面板。

进一步，所述尾鳍的外侧面板与所述螺旋桨安装台的底板连接，所述尾鳍的内侧面板与所述船体的外底板连接，所述螺旋桨安装台的外侧板与所述船体的弦侧板之间连接有圆弧板，所述圆弧板的半径从所述船中向所述船尾逐渐增大。

进一步，螺旋桨安装台的外侧板从所述船中向所述船尾逐渐逐渐向船体的中纵线倾斜。

进一步，所述螺旋桨安装台的底板与所述尾鳍的尾端相交于一交点，所述交点沿船长方向所在的直线与螺旋桨的安装面在沿船长方向的中心线重合或平行。

进一步，所述螺旋桨安装台包括朝向所述船体的中纵线的内侧板，所述内侧板为向所述船尾倾斜的三角板，倾斜的角度为50～60度。

进一步，所述螺旋桨安装台的底板的宽度大于所述尾鳍的宽度，所述底板为所述船体宽度的三分之一。

进一步，所述尾鳍的尺寸均从船中向船尾逐渐减小。

进一步，所述船体的左弦和右弦的底部分别设置有所述尾鳍和所述螺旋桨安装平台，且左弦和右弦两侧的所述尾鳍和所述螺旋桨安装平台相对于所述船体的中纵线左右对称。

进一步，两所述尾鳍之间的船体的外底板在船体高度方向以一定的曲率向上倾斜，引导水流流经螺旋桨盘面。

进一步，所述尾鳍的宽度为船宽的1/4～1/3，所述尾鳍的长度为船长的1/5～1/4。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的船体包括尾鳍和用于安装螺旋桨的螺旋桨安装台，尾鳍从船中以流线形向船尾收聚，尾鳍以流线形过渡，能够引导尾部流场走向，使水流更加均匀的流过螺旋桨盘面，减小螺旋桨的振动，增大螺旋桨的推进效率，同时船体尾部的纵向布置，可改善船体流场形式，增大纵向伴流，使得流体更多的经流螺旋桨盘，进一步增大螺旋桨的推进效率。螺旋桨安装台与尾鳍相接且高于尾鳍，并且螺旋桨安装台向船尾延伸的长度大于尾鳍向船尾延伸的长度，螺旋桨安装台超出尾鳍的底板用于安装螺旋，抑制尾流的局部扩散，使得尾鳍引流的流体能够更多地流经在螺旋桨安装台上的螺旋桨盘面，增大螺旋桨的推进效率，同时由于螺旋桨安装台从船中向船尾逐渐向船体的中纵线倾斜，减少船体尾部流体的流动分离，减小了水流的阻力；同时使得船尾的伴流场更加均匀，进一步提高螺旋桨的推进效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为传统上船体船尾结构示意图。

图2为本发明船体尾部的结构示意图。

图3为本发明船体尾部的仰视示意图。

图4为尾鳍和螺旋桨安装平台从船底向上投影的投影示意图。

图5为尾鳍的水平剖线示意图。

图6为尾鳍和安装有螺旋桨的螺旋桨安装平台从船底向上投影的投影示意图。

图7为船体尾部的侧面视图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

如图2和图3所示，图2为本发明船体尾部的结构示意图，图3为本发明船体尾部的仰视示意图，本发明的船体20包括设置在船尾底部的尾鳍21和螺旋桨安装平台22。船体20的左弦和右弦分别设置有该尾鳍21和该螺旋桨安装平台22，两弦上的尾鳍21和螺旋桨安装平台22关于船体20的中纵线L1对称。

尾鳍21的尺寸均从船中向船尾逐渐减小，且从船中以流线形向船尾收聚。螺旋桨安装台22从船中向船尾逐渐向船体的中纵线倾斜。

尾鳍21位于船体20的最底端，其从船体20的中间位置向船尾延伸，且从船中以流线形向船尾收聚。

此处，需说明的是“从船中以流线形向船尾收聚”中的“船中”并不是指船体的具体位置，而是一种泛指，在此，用于指明方向，例如，“从船中以流线形向船尾收聚”指的是由船中指向船尾的方向收聚，而并不是具体指从船中所在的位置开始收聚直至船尾。同理，“从船中以流线形向船尾收聚”中的“船尾”也是一种泛指，其同样用于指明方向。

结合图4所示，图4为尾鳍和螺旋桨安装平台从船底向上投影的投影示意图，尾鳍21包括靠近船体20的弦侧板24的外侧面板211、靠近船体20的中纵线L1的内侧面板212和底面板213。底面板213为水平面，其与船体20的水平基线齐平。尾鳍21的外侧面板211包括上侧面2111和与该上侧面2111拼接的圆弧过渡面2112，该上侧面2111和圆弧过渡面2112以流线形的方式从船中向船尾收聚。外侧面板211通过圆弧过渡面2112过渡到竖直的底面板213。底面板213连接内侧面板212。内侧面板212与船体20的外底板25连接。

结合图5所示，图5为尾鳍的水平剖线示意图，外侧面板211和内侧面板212均以流线形从船中向船尾收聚，即外侧面板211和内侧面板212从船中向船尾延伸的外形符合流水流动的线条，如此可产生水流顺流的趋势，显著减少水流的横向绕流，从而有效减少船体阻力。此外，外侧面板211和内侧面板212沿船长方向的外表面面积从船中向船尾逐渐减小，即呈收聚状态，能够引导更多的水流流向螺旋桨盘面，使船体尾部的伴流场更加均匀，可有效提高螺旋桨的推进效率，并减少螺旋桨的振动。

进一步，外侧面板211和内侧面板212可分别由多段曲面组成。外侧面板211和内侧面板212均从船中向船尾逐渐收聚，并且外侧面板211的收聚变化大于内侧面板212的收聚变化。其中，外侧面板211的收聚方向为由船体的弦侧板24指向船体的中纵线L1的方向,内侧面板212的收聚方向为船体的中纵线L1指向船体20弦侧板24的方向。外侧面板211相对于内侧面板212弯曲程度较大，而内侧面板212则较平直。

螺旋桨安装台22与尾鳍21相接且高于尾鳍21。该螺旋桨安装台22从船中向船尾延伸且直至船尾未端，螺旋桨安装台22向船尾延伸的长度大于尾鳍21向船尾延伸的长度，超出尾鳍21的部分则向船体20的中纵线L1突出，以便于螺旋桨的安装。螺旋桨安装在螺旋桨安装台22超出尾鳍21的底板上。螺旋桨安装台22除了螺旋桨提供安装空间外，还可抑制螺旋桨盘面后的水流扩散，如此可进一步提高螺旋桨的推进效率。

螺旋桨安装台22的宽度大于尾鳍21的宽度，大致为船体宽度的三分之一。

螺旋桨安装台22包括靠近弦侧板24的外侧板221、用于安装螺旋桨的底板222和靠近船体20中纵线L1的内侧板223。

外侧板221从船中向船尾延伸且从船中向船尾逐渐向船体的中纵线L1倾斜，即，在宽度方向上，该外侧板221从船中向船尾逐渐收聚，外侧面板211的收聚方向为由船体的弦侧板24指向船体20的中纵线L1的方向。内侧板223为向船尾倾斜的三角板，倾斜的角度为50～60度。底板222为水平板。

螺旋桨平台22通过底板222与尾鳍21相接。结合图2、图6和图7所示，图6为尾鳍和安装有螺旋桨的螺旋桨安装平台从船底向上投影的投影示意图，图7为船体尾部的侧面视图，尾鳍21的尾端与螺旋桨安装平台22的底板222相交于一交点O，该交点O沿船长方向所在的直线与螺旋桨27的安装面的中心线L2重合，其中，螺旋桨27安装面的中心线L2为沿船长方向的中心线。使得由尾鳍21引导的水流更多地流向螺旋桨盘面，有效提高螺旋桨的推进效率。可以理解，在其他实施方式中，该交点O沿船长方向所在的直线与螺旋桨27的安装面的中心线L2也可以相互平行。螺旋桨27安装面的高度为交点O所在的高度。

螺旋桨安装台22的外侧板221与船体20的弦侧板24之间连接有圆弧板23，该圆弧板23的半径从船中向船尾逐渐增大，以符合水流的流动特性，减小阻力。螺旋桨安装台22通过圆弧板23过渡到竖直的弦侧板24，有利于减小船体阻力。

结合图2所示，两尾鳍21之间的船体20的外底板25以尾鳍21前端位置为起点，向船尾方向按一定的曲率(船宽方向的曲率不变)，抬升到船尾末端，船尾末端所在的高度为航行水线所在的位置。外底板25在船体高度方向以一定的曲率向上倾斜，如此能够引导更多的水流流经螺旋桨盘面，从而增加螺旋桨的推进效率。两尾鳍21之间的外底板25的宽度为船体宽度的1/3～1/2。

此处，需说明的是，尾鳍的前端是指尾鳍靠近船中的端部，尾鳍的尾端是指尾鳍靠近船尾末端的端部。

另外，为避免左弦和右弦上的螺旋桨产生互相干扰，尾鳍21的宽度受到限制，尾鳍21的宽度为船体宽度的1/4～1/3。由于受到螺旋桨27安装位置的限制，尾鳍21的长度为船体长度的1/5～1/4左右。为了便于安装螺旋桨，尾鳍21的高度略大于螺旋桨的高度，如图7所示，尾鳍21的底面板比螺旋桨27的底部低，可对螺旋桨起到一定的保护作用。

尾鳍21内部可布置压载舱或尾轴舱等一些功能舱室，如此可降低船体的重心，提高船体的稳定性。

螺旋桨安装平台上安装的螺旋桨可以为全回转螺旋桨。

在船体的左弦和右弦对称分布尾鳍，能够增强聚流作用，进一步减少船体行驶的阻力。

通过CFD计算对本发明的船体尾部结构进行验证，结果显示，与传统船体尾部线型相比，本发明船体尾部型线的阻力降低5％，推进效率提高10％。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种船体，其特征在于，包括：

尾鳍，位于船尾的底部，所述尾鳍从船中以流线形向所述船尾收聚；

螺旋桨安装台，与所述尾鳍相接且高于所述尾鳍，所述螺旋桨安装台从所述船中向所述船尾逐渐向船体的中纵线倾斜；

所述螺旋桨安装台向船尾延伸的长度大于所述尾鳍向所述船尾延伸的长度，且所述螺旋桨安装台超出所述尾鳍的底板用于安装螺旋桨。

2.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述尾鳍包括靠近所述船体的弦侧板的外侧面板和靠近所述船体的中纵线的内侧面板，所述外侧面板和所述内侧面板均从所述船中向所述船尾逐渐收聚，所述外侧面板的收聚变化大于所述内侧面板的收聚变化，且在船宽方向上，所述外侧面板的收聚方向为由所述船体的弦侧板指向所述船体的中纵线的方向，所述内侧面板的收聚方向为由所述船体的中纵线指向所述船体的弦侧板的方向。

3.根据权利要求2所述的船体，其特征在于，所述尾鳍的外侧面板包括上侧面和与所述上侧面拼接的圆弧过渡面，所述上侧面和所述圆弧过渡面以流线形方式从所述船中向所述船尾收聚，收聚方向为由所述船体的弦侧板指向所述船体的中纵线的方向。

4.根据权利要求3所述的船体，其特征在于，所述外侧面板通过所述圆弧过渡面过渡连接所述尾鳍的底面板，所述底面板与所述船体的水平基线平齐，所述底面板连接所述内侧面板。

5.根据权利要求2所述的船体，其特征在于，所述尾鳍的外侧面板与所述螺旋桨安装台的底板连接，所述尾鳍的内侧面板与所述船体的外底板连接，所述螺旋桨安装台的外侧板与所述船体的弦侧板之间连接有圆弧板，所述圆弧板的半径从所述船中向所述船尾逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述螺旋桨安装台的外侧板从所述船中向所述船尾逐渐向船体的中纵线倾斜。

7.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述螺旋桨安装台的底板与所述尾鳍的尾端相交于一交点，所述交点沿船长方向所在的直线与螺旋桨的安装面在沿船长方向的中心线重合或平行。

8.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述螺旋桨安装台包括朝向所述船体的中纵线的内侧板，所述内侧板为向所述船尾倾斜的三角板，倾斜的角度为50～60度。

9.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述螺旋桨安装台的底板的宽度大于所述尾鳍的宽度，所述底板为所述船体宽度的三分之一。

10.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述尾鳍的尺寸均从船中向船尾逐渐减小。

11.根据权利要求1所述的船体，其特征在于，所述船体的左弦和右弦的底部分别设置有所述尾鳍和所述螺旋桨安装平台，且左弦和右弦两侧的所述尾鳍和所述螺旋桨安装平台相对于所述船体的中纵线左右对称。

12.根据权利要求11所述的船体，其特征在于，两所述尾鳍之间的船体的外底板在船体高度方向以一定的曲率向上倾斜，引导水流流经螺旋桨盘面。

13.根据权利要求11所述的船体，其特征在于，所述尾鳍的宽度为船宽的1/4～1/3，所述尾鳍的长度为船长的1/5～1/4。