CN112373635A - 一种新型破冰船艏结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型破冰船艏结构，包括船体，所述船体的一端面为平面，所述船体的另一端面为前舷，所述前舷的后方延伸有船艏，船艏的中部设置有船体艏柱，所述船体艏柱与船体的中纵剖面重合，所述船艏以船体艏柱为中心形成大开口V型结构，所述船体的底部设置有船底，所述船底为水平结构，所述船底的端头与船体艏柱接触，此接触位置为前踵，所述船体的前端设置有船肩；整个船艏结构关于船体的中纵剖面左右对称。通过设计较大的水线角，较小的船艏倾角，可充分发挥船艏致冰弯曲破坏而破冰的优势，破冰阻力较低、破冰能力强、排冰效果好。

Description

一种新型破冰船艏结构

技术领域

本发明涉及破冰船船体线型设计技术领域，尤其是一种适用于冰区航行船舶破冰航行新型破冰船艏结构。

背景技术

近十几年来，随着全球气候变暖，北极冰层逐年消融，由于北极地区丰富的自然资源与航道资源，各国纷纷将目光投向北极地区，北极地区的探测、建设和通航需要穿越冰区或在冰区中进行，船舶的冰阻力性能对工作范围和工作效率有很大的影响，因此对冰区船冰阻力性能的研究具有重要的意义。在冰区航行船舶性能研究中，破冰性能是衡量破冰型船舶航行能力的核心指标，而且破冰阻力也是船舶冰阻力的重要组成部分。为对极地地区进行更加深入的探索，提高破冰船的破冰性能刻不容缓，这其中良好的破冰船船艏构型是改善极地船舶破冰性能的关键。

破冰艏的形状通常由外倾角、水线角、艏柱倾角、纵剖线倾角、前体方形系数等基本特征控制。在破冰型船艏的主要船型参数中,外倾角、水线角、前方体系数影响浸没和排冰性能，艏柱倾角和纵剖线倾角作用在破冰阶段。通过对船型参数的优化可改善船艏的破冰性能，通常破冰船艏采用单纯的“V”型剖面，且角度较小，无法充分发挥以弯曲破坏破冰的优越性，同时船底无斜升角和排冰前踵，无法有效的排除碎冰阻力和碎冰沿船体滑移对螺旋桨的干扰。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种新型破冰船艏结构，从而可以有效的改善破冰型船艏的破冰性能，降低破冰阻力，提高破冰效率，实现极地地区的破冰航行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种新型破冰船艏结构，包括船体，所述船体的一端面为平面，所述船体的另一端面为前舷，所述前舷的后方延伸有船艏，船艏的中部设置有船体艏柱，所述船体艏柱与船体的中纵剖面重合，所述船艏以船体艏柱为中心形成大开口V型结构，所述船体的底部设置有船底，所述船底为水平结构，所述船底的端头与船体艏柱接触，此接触位置为前踵，所述船体的前端设置有船肩；

整个船艏结构关于船体的中纵剖面左右对称。

其进一步技术方案在于：

所述船体上设置有船体型线。

所述前踵与船体光滑顺连。

所述前踵呈三角形结构。

所述船艏的其中一面与中纵剖面线的夹角为水线角，水线角的角度为60°～85°。

船体艏柱与水平面之间的夹角为船艏倾角，船艏倾角的角度为17°～30°。

船底两侧设置有斜升角，斜升角的角度为10°～15°。

船艏前端至船肩的宽度大于船体平行中体的宽度，并与平行中体光顺连接。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设计较大的水线角，较小的船艏倾角，可充分发挥船艏致冰弯曲破坏而破冰的优势，破冰阻力较低、破冰能力强、排冰效果好，同时可降低沿船体滑移进入螺旋桨工作区域碎冰的数量，在船舶破冰航行时具有独到的优势。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图(省略船体型线)

图3为本发明的仰视图。

图4为本发明的主视图。

图5为本发明的侧视图(从船艏向船艉看)。

其中：1、船体；2、前舷；3、船艏；4、船体艏柱；5、前踵；6、船底；7、船肩；8、船体型线；9、设计吃水线。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-图5所示，本实施例的新型破冰船艏结构，包括船体1，船体1的一端面为平面，船体1的另一端面为前舷2，前舷2的后方延伸有船艏3，船艏3的中部设置有船体艏柱4，船体艏柱4与船体1的中纵剖面重合，船艏3以船体艏柱4为中心形成大开口V型结构，船体1的底部设置有船底6，船底6为水平结构，船底6的端头与船体艏柱4接触，此接触位置为前踵5，船体1的前端设置有船肩7；

整个船艏结构关于船体1的中纵剖面左右对称。

船体1上设置有船体型线8。

前踵5与船体1光滑顺连。

前踵5呈三角形结构。

船艏3的其中一面与中纵剖面线的夹角为水线角a，水线角a的角度为60°～85°。

船体艏柱4与水平面之间的夹角为船艏倾角b，船艏倾角b的角度为17°～30°。

船底6两侧设置有斜升角c，斜升角c的角度为10°～15°。

船艏3前端至船肩7的宽度大于船体1平行中体的宽度，并与平行中体光顺连接。

本发明的具体结构和功能如下：

如图1所示，主要包括船体艏柱4、船艏3、与船体1光顺相连的前踵5以及宽大的船肩7，该艏部结构关于船体1中纵剖面左右对称。

具体地，破冰船艏部结构有船体艏柱4、与船体1光顺连接的破冰前踵5、前舷2、以及船肩7，整个船艏结构关于船体1的中纵剖面左右对称。

船体艏柱4是一个受力构件，承受各种外力的作用，特别是船体1与冰层的碰撞时，艏柱前倾能够为船艏破冰提供垂直于冰面的力，合适的船艏倾角能够降低破冰阻力，提高破冰性能，因此该船艏倾角b选为17°～30°。

艏部底端设置三角形的前踵5与船体1光顺连接，用于将碎冰块向船体两侧排开，减小船底6的摩擦力；

另外在船底6两侧设置10°～15°的斜升角c，进一步促进冰块向船体两侧的运动，减少进入螺旋桨区域的碎冰。

船艏3为一个大开口“V”型结构，可以加大船体1与冰面的接触面积，促进冰面的弯曲破坏，同时可使碎冰通过自身浮力沿船体下滑，有利于碎冰的下沉。

船艏3的其中一面与中纵剖面线的夹角a为60°～85°，在设计吃水线9附近为70°～80°。

船肩7的宽度大于船体1的平行中体宽度，并与船体1光顺连接。此宽大结构的设置便于结构加强的实施、增加船体1的仓容，同时增加船艏重量，有利于船舶压冰破冰航行。

船肩7的宽度大于船体1平行中体宽度，还可以拓宽破冰航道，有利于提高破冰船舶开辟航道的效率。

实际使用过程中，本发明所述的破冰船艏，在一定厚度的冰层中破冰航行时，船体1利用船体艏柱4与冰层接触，产生垂向的载荷使冰层产生破坏，当垂向力大于冰层的承载力时，冰层产生弯曲破坏，继而碎冰在冰层上断裂，沿船艏3表面旋转并滑移，当碎冰遇到三角形的前踵5时，一部分碎冰沿船底6滑移，另一部分碎冰向船体1两侧运动，随着碎冰继续运动，沿船底6向后滑移的碎冰通过底部斜升角c逐渐向两侧排开，使螺旋桨工作区域的碎冰数量大大减少。

该船型能够有效提高冰区船舶的破冰性能，减小破冰阻力，降低碎冰沿船体滑移进入螺旋桨的概率，提高推进性能。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种新型破冰船艏结构，其特征在于：包括船体(1)，所述船体(1)的一端面为平面，所述船体(1)的另一端面为前舷(2)，所述前舷(2)的后方延伸有船艏(3)，船艏(3)的中部设置有船体艏柱(4)，所述船体艏柱(4)与船体(1)的中纵剖面重合，所述船艏(3)以船体艏柱(4)为中心形成大开口V型结构，所述船体(1)的底部设置有船底(6)，所述船底(6)为水平结构，所述船底(6)的端头与船体艏柱(4)接触，此接触位置为前踵(5)，所述船体(1)的前端设置有船肩(7)；

整个船艏结构关于船体(1)的中纵剖面左右对称。

2.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：所述船体(1)上设置有船体型线(8)。

3.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：所述前踵(5)与船体(1)光滑顺连。

4.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：所述前踵(5)呈三角形结构。

5.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：所述船艏(3)的其中一面与中纵剖面线的夹角为水线角(a)，水线角(a)的角度为60°～85°。

6.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：船体艏柱(4)与水平面之间的夹角为船艏倾角(b)，船艏倾角(b)的角度为17°～30°。

7.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：船底(6)两侧设置有斜升角(c)，斜升角(c)的角度为10°～15°。

8.如权利要求1所述的一种新型破冰船艏结构，其特征在于：船艏(3)前端至船肩(7)的宽度大于船体(1)平行中体的宽度，并与平行中体光顺连接。

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