CN113955037B - 一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，包括艏部线型、导流罩位置及线型、舭龙骨位置及线型等集成设计，具体是在确定船舶垂线间长Lpp、船宽B、吃水T等数据后，通过该方法来设计艏部及附体的线型特征参数，本发明避免气泡随着流线下泄至船体底部声学设备换能器表面，同时该线型能有利于降低阻力，保证快速性。

Description

一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法

技术领域

本发明属于调查船线型设计的技术领域，特别涉及一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法。

背景技术

在调查船舶中，多波束测深仪、浅地层声学剖面仪、ADCP多普勒流速仪等设备是常见海洋探测设备，一般常用导流罩集成安装在船底。然而导流罩作为船底较大的突出体，对调查船阻力性能有较大不利影响。同时，导流罩内的多波束测深仪、浅地层声学剖面仪等声学探测设备对船底气泡极为敏感，水面附近的气泡下泄会对其探测精度带来较大不利影响。调查船的阻力性能、船底气泡情况等均与船艏及导流罩线型、布置等息息相关。因此，需要设计合理的艏部和附体线型，最大程度避免气泡的下泄，同时最大限度降低对阻力的不利影响。

当前，国内外传统的调查船仅考虑船舶航行方面需求，常采用球鼻艏船艏、军舰类倾斜船艏等利于快速性的线型，然而在模型试验和实船运用中，该类船型被证明容易使得水面气泡下泄至船底，进而对船底声纳设备探测精度带来不利影响。随着，调查船调查精度要求的提高，该类问题逐步引起人们重视。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术需求而提供一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，避免气泡随着流线下泄至船体底部声学设备换能器表面，同时该线型能有利于降低阻力，保证快速性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，其特征在于，包括艏部线型、导流罩位置及线型、舭龙骨位置及线型的匹配设计，具体步骤如下：

S1)调查船基本参数：

调查船基本参数垂线间长Lpp、船宽B、吃水深度T作为设计输入条件；

S2)船艏设计：

采用垂直型船艏，艏柱采用半圆形剖面，确定船艏特征参数；

S3)船底导流罩设计：

采用內倾式导流罩，确定导流罩特征参数；

S4)舭龙骨设计：

舭龙骨的剖面为三角形，确定舭龙骨特征参数。

按上述方案，步骤S2中所述船艏特征参数包括如下内容：

垂直艏柱高度H₁>1.2T，船艏底斜线高度T₁<0.2T、长度L₁>2T₁，垂直艏长度L₂>T，艏柱吃水处半径R₁<3％B，吃水处半进流角Q₂<20°，艏甲板外伸长度L₆<T、倾斜角Q₁>45°。

按上述方案，步骤S3中所述导流罩特征参数包括如下内容：

导流罩前端距艏L₃<0.25Lpp、末端距艏长度L₄<0.4Lpp、侧面内倾角Q₃<75°,导流罩高度H₂<0.15T，其前段长度Ld₁、最大宽度B₁主要由内部设备布置需求确定，导流罩末段长度Ld₂>3H₂、进流角Q₄<20°、去流角Q₅<30°。

按上述方案，步骤S4中所述舭龙骨特征参数包括如下内容：

舭龙骨宽度B2取4％～6％的船宽B，剖面中心线延伸至船中线面高度H₃与船舶重心高度相当，舭龙骨整体位于船中偏前位置，前端不超过导流罩的末端，末端距艏长度L₆<0.7Lpp，舭龙骨高度T₂<0.3T。

按上述方案，所述舭龙骨整体沿流线布置并处于船宽范围内。

本发明的有益效果是：提供一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，垂直型船艏使得艏部流线保持水平，避免水面处气泡下泄至船底，而内倾式导流罩将船底水流导向两侧，避免大风浪时下泄的气泡流过导流罩底平面，由此解决了水面气泡随着流线下泄至导流罩底部表面影响声纳设备探测精度问题；船舶艏柱采用半圆形剖面，并将艏部和导流罩均设计为较小的进流角，以此减少流动分离和形状阻力，提升了快速性能；同时考虑到调查船常需用U型剖面和垂直艏不利于适航性，因此设计宽舭龙骨用于保证船身在风浪中的适航性，并控制艏甲板外伸长度和倾斜角，来减少风浪中的抨击现象。

附图说明

图1为本发明一个实施例的调查船的侧视图。

图2为本发明一个实施例的调查船的俯视图。

图3为本发明一个实施例的调查船的正视图。

图4为本发明一个实施例的吃水处艏柱俯视图。

其中，1艏柱、2船中纵剖线、3船宽B1处纵剖线、4主甲板、5吃水线、6顶甲板、7T₂高度线、8舭龙骨、9导流罩、10导流罩底部平面、11导流罩外轮廓线、12距艏L₂处横剖线、13距艏L₃处横剖线、14距艏L₄处横剖线、15距艏L₅，距离和角度标识如下：艏底斜线长度L₁、高度T₁，垂直艏柱高度H₁、吃水处半径R₁，吃水处半进流角Q₂，垂直艏长度L₂，艏甲板外伸长度L₆、倾斜角Q₁，导流罩前端距艏长度L₃、末端距艏长度L₄、前段长度Ld₁、末段长度Ld₂、高度H₂、最大宽度B₁、内倾角Q₃、进流角Q₄、去流角Q₅，舭龙骨前端距艏长度L₅、末端距艏长度L₆、高度T₂、半宽度B₂、中心线延伸至船中线面高度H₃。

具体实施方式

现结合附图对本发明实施方式进行说明，本发明并不局限于下述实施例。

如图1-图4所示，一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，包括艏部线型、导流罩位置及线型、舭龙骨位置及线型的匹配设计，具体步骤如下：

S1)调查船基本参数：

调查船基本参数垂线间长Lpp、船宽B、吃水深度T作为设计输入条件；

S2)船艏设计：

采用垂直型船艏，使得艏部流线保持水平，避免水面处气泡下泄至船底；艏柱采用半圆形剖面，确定船艏特征参数；

S3)船底导流罩设计：

采用內倾式导流罩，将船底水流导向两侧，避免大风浪时下泄的气泡流过导流罩底平面；确定导流罩特征参数；

S4)舭龙骨设计：

舭龙骨的剖面为三角形，确定舭龙骨特征参数。

步骤S2中船艏特征参数包括如下内容：

垂直艏柱高度H₁>1.2T，船艏底斜线高度T₁<0.2T、长度L₁>2T₁，垂直艏长度L₂>T，以此实现正常工况航行时艏部流线尽量水平，由水面流经船底的流线已越过导流罩；艏柱吃水处半径R₁<3％B，且保证结构可加工，吃水处半进流角Q₂<20°，以此避免艏部流动分离形成紊流，并通过小进水角减小形状阻力，提升快速性能；艏甲板外伸长度L₆<T、倾斜角Q₁>45°，以此减少风浪中的艏部抨击现象，保护艏部结构。

步骤S3中所述导流罩特征参数包括如下内容：

导流罩前端距艏L₃<0.25Lpp、末端距艏长度L₄<0.4Lpp、侧面内倾角Q₃<75°,保证导流罩处于船底层流区域，避开水面流经船底的流线,并避免大风浪时下泄的气泡流过导流罩底平面；导流罩高度H₂不能过大，建议在保证设备安全前提下H₂<0.15T，其前段长度Ld₁、最大宽度B₁主要由内部设备布置需求确定，需尽量控制其尺寸，导流罩末段长度Ld₂>3H₂、进流角Q₄<20°、去流角Q₅<30°，以此降低导流罩增加的船体阻力。

步骤S4中舭龙骨特征参数包括如下内容：

舭龙骨宽度B2取4％～6％的船宽B，，同时为保证强度设计为三角形剖面(传统舭龙骨宽度一般取2％～4％船宽，结构型式为一块钢板)，剖面中心线延伸至船中线面高度H₃与船舶重心高度相当，舭龙骨整体位于船中偏前位置，前端不超过导流罩的末端，末端距艏长度L₆<0.7Lpp，舭龙骨高度T₂<0.3T，舭龙骨整体沿流线布置并处于船宽范围内。

实施例一

已知调查船船长70米、船宽16米、设计吃水5.2米，则一种典型艏部及附体线型特征参数设计如下：

1)该集成式线型由垂直型船艏、内倾式导流罩及宽舭龙骨匹配设计组成。

2)垂直型船艏艏柱高度6米>1.2T，船艏底斜线高度0.8米<0.2T、长度2米，垂直艏长度6米>T，艏柱采用半圆形剖面，吃水处半径600毫米<3％B，使用铸锻件，吃水处半进流角18度<20°，艏甲板外伸长度4米<T、倾斜角40度>45°。

3)船底导流罩前端距艏12米<0.25Lpp、末端距艏长度25米<0.4Lpp、侧面采用内倾设计/内倾角65度<75°导流罩高度700毫米<0.15T，前段长度8米、最大宽度4米，导流罩末段长度2米、进流角18度<20°、去流角25度<30°。

4)舭龙骨宽度0.9米取6％的船宽B，设计为三角形剖面结构，剖面中心线延伸至船中线面高度与船舶重心高度相当，舭龙骨前端距艏25米、末端距艏45米<0.7Lpp，舭龙骨高度1.2米<0.3T，并且舭龙骨整体沿流线布置处于船宽范围内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，其特征在于，包括艏部线型、导流罩位置及线型、舭龙骨位置及线型的匹配设计，具体步骤如下：

S1)调查船基本参数：

调查船基本参数垂线间长Lpp、船宽B、吃水深度T作为设计输入条件；

S2)船艏设计：

采用垂直型船艏，艏柱采用半圆形剖面，确定船艏特征参数；

S3)船底导流罩设计：

采用內倾式导流罩，确定导流罩特征参数，具体包括如下内容：

导流罩前端距艏L₃<0.25Lpp、末端距艏长度L₄<0.4Lpp、侧面内倾角Q₃<75°,导流罩高度H₂<0.15T，其前段长度Ld₁、最大宽度B₁由内部设备布置需求确定，导流罩末段长度Ld₂>3H₂、进流角Q₄<20°、去流角Q₅<30°；

S4)舭龙骨设计：

舭龙骨的剖面为三角形，确定舭龙骨特征参数。

2.根据权利要求1所述的一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，其特征在于步骤S2中所述船艏特征参数包括如下内容：

垂直艏柱高度H₁>1.2T，船艏底斜线高度T₁<0.2T、长度L₁>2T₁，垂直艏长度L₂>T，艏柱吃水处半径R₁<3％B，吃水处半进流角Q₂<20°，艏甲板外伸长度L₆<T、倾斜角Q₁>45°。

3.根据权利要求1或2所述的一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，其特征在于步骤S4中所述舭龙骨特征参数包括如下内容：

舭龙骨宽度B2取4％～6％的船宽B，剖面中心线延伸至船中线面高度H₃与船舶重心高度相当，舭龙骨整体位于船中偏前位置，前端不超过导流罩的末端，末端距艏长度L₆<0.7Lpp，舭龙骨高度T₂<0.3T。

4.根据权利要求3所述的一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法，其特征在于所述舭龙骨整体沿流线布置并处于船宽范围内。