CN115535153A - 一种可拆卸式集装箱船减阻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可拆卸式集装箱船减阻装置，属于集装箱船制造领域。解决了传统集装箱船只对水阻力进行优化，而忽视集装箱船在海上航行时同时所受到的风阻力引起的燃油消耗较多的问题。它包括集装箱和集装箱翼型条，所述集装箱的两侧壁和顶端面上均设置有集装箱翼型条，所述集装箱翼型条的上表面为翼型圆弧曲面，下表面为平直面，所述集装箱翼型条的下表面与集装箱的表面贴合。它主要用于集装箱船的减阻。
Description
技术领域
本发明属于集装箱船制造领域，特别是涉及一种可拆卸式集装箱船减阻装置。
背景技术
在船舶能效法规强制执行、全球经济下行、航运业竞争日趋激烈的背景下，集装箱船大型化所具有的优势愈发明显，目前正朝着超大型集装箱船的方向快速发展，其节能减排的问题也日益严峻，成为绿色船舶发展的难题。
船舶在航行过程中受到的阻力可以分为水阻力和风阻力，对于油船，集装箱船等主流船型水阻力占其总阻力的绝大部分，所以对于集装箱船的阻力优化的重点长期以来一直集中于水阻力。然而集装箱船除了受到波浪，海流联合作用下的水流阻力外，由于受风面积大，水线面以上部分还会受到较大风阻力。在航行中上层建筑风载荷的影响往往不容忽略，对于集装箱船风阻的优化装置的需求也越来越大。因此提出对于集装箱船的减少风阻力结构设计装置。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可拆卸式集装箱船减阻装置，以解决传统集装箱船只对水阻力进行优化，而忽视集装箱船在海上航行时同时所受到的风阻力引起的燃油消耗较多的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可拆卸式集装箱船减阻装置，它包括集装箱和集装箱翼型条，所述集装箱的两侧壁和顶端面上均设置有集装箱翼型条，所述集装箱翼型条的上表面为翼型圆弧曲面，下表面为平直面，所述集装箱翼型条的下表面与集装箱的表面贴合。
更进一步的，所述集装箱的顶端面与前端面的交界处和两侧壁与前端面的交界处均为集装箱前缘，集装箱的顶端面与后端面的交界处和两侧壁与后端面的交界处均为集装箱后缘。
更进一步的，所述集装箱翼型条的上表面的前端与下表面的交界处为集装箱翼型条前缘，所述集装箱翼型条的上表面的后端与下表面的交界处为集装箱翼型条后缘，所述集装箱翼型条前缘与集装箱前缘对齐。
更进一步的，所述集装箱翼型条后缘位于集装箱前缘与集装箱后缘之间。
更进一步的，所述集装箱翼型条后缘与集装箱后缘对齐。
更进一步的，所述集装箱翼型条的下表面的设置有磁性材料，所述集装箱翼型条通过磁性材料与集装箱的表面贴合。
更进一步的，所述磁性材料设置在集装箱翼型条的下表面四周的边缘处。
更进一步的，所述集装箱翼型条的翼型为NACA0012翼型、NACA4412翼型或RALE-airfoil翼型。
更进一步的，所述集装箱底部设置有凸起。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将集装箱翼型条作为集装箱的减阻附体，改善了集装箱表面的压力分布，同时减小了船舶上层建筑物间的流场相互干扰所产生的湍动能，使集装箱船的整个空气流场更加平稳以用来降低阻力；
2、本发明通过集装箱翼型条的下表面铺设的磁性材料可对减阻附体进行快速的安装与拆卸，提升了减阻附体的实用性与便携性；
3、本发明由于集装箱船甲板上摆放大量的集装箱，依靠本发明通过对空气流场产生的风阻进行优化能够取得较高的减阻收益；
4、本发明减小了集装箱船在航行时所收到的风阻，减少了集装箱船的燃油消耗。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的整体结构侧视示意图；
图3为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的集装箱翼型条的三种翼型的剖面图；
图4为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置应用于集装箱船的整体示意图；
图5为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的应用于集装箱船的部分放大示意图；
图6为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的不同翼型的集装箱翼型条对风阻影响的表格；
图7为本发明所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置的不同弦长的集装箱翼型条对风阻影响的表格。
1-集装箱，2-集装箱翼型条，3-集装箱翼型条前缘，4-集装箱翼型条后缘，5-集装箱前缘，6-集装箱后缘，7-磁性材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-7说明本实施方式，一种可拆卸式集装箱船减阻装置，它包括集装箱1和集装箱翼型条2，所述集装箱1的两侧壁和顶端面上均设置有集装箱翼型条2，所述集装箱翼型条2的上表面为翼型圆弧曲面，下表面为平直面，所述集装箱翼型条2的下表面与集装箱1的表面贴合。
本实施例将集装箱翼型条2作为集装箱1的减阻附体，在集装箱1的顶端面和两侧壁均设置了集装箱翼型条2，通过集装箱翼型条2上表面的翼型圆弧曲面，改善了集装箱表面的风阻力的压力分布，同时减小了船舶上层建筑物间的流场相互干扰所产生的湍动能，使集装箱船的整个空气流场更加平稳以用来降低风阻力，并且考虑到集装箱船甲板上摆放大量的集装箱1，依靠本实施例所述的可拆卸式集装箱船减阻装置通过对空气流场产生的风阻进行优化，能够取得约12％的减阻收益。
本实施例中所述集装箱1的顶端面与前端面的交界处和两侧壁与前端面的交界处均为集装箱前缘5，集装箱1的顶端面与后端面的交界处和两侧壁与后端面的交界处均为集装箱后缘6，所述集装箱翼型条2的上表面的前端与下表面的交界处为集装箱翼型条前缘3，所述集装箱翼型条2的上表面的后端与下表面的交界处为集装箱翼型条后缘4，所述集装箱翼型条前缘3与集装箱前缘5对齐，所述集装箱翼型条后缘4位于集装箱前缘5与集装箱后缘6之间或与集装箱后缘6对齐，集装箱翼型条前缘3与集装箱前缘5对齐，改变了集装箱1的气流场分布，有助于对集装箱1的前端面的风阻进行优化减阻，可根据减阻需要设定集装箱翼型条后缘4的具体位置。
本实施例中所述集装箱翼型条2的下表面的设置有磁性材料7，所述集装箱翼型条2通过磁性材料7与集装箱1的表面贴合，所述磁性材料7设置在集装箱翼型条2的下表面四周的边缘处，本实施例通过集装箱翼型条2的下表面铺设的磁性材料7可对集装箱翼型条2进行快速的安装与拆卸，提升了集装箱翼型条2的实用性与便携性。
本实施例将集装箱翼型条2作为集装箱1的减阻附体，改善了集装箱1表面的压力分布，同时减小了船舶上层建筑物间的流场相互干扰所产生的湍动能，使集装箱船的整个空气流场更加平稳以用来降低阻力。
本实施例中所述集装箱翼型条2的翼型为NACA0012翼型、NACA4412翼型或RALE-airfoil翼型，本实施例可根据风阻力以及减阻需要选用不同翼型的集装箱翼型条2，不同翼型所对应的翼型圆弧曲面不同。
本实施例中所述集装箱1底部设置有凸起，以便于集装箱1与集装箱船之间的连接固定。
本实施例中所述的可拆卸式集装箱船减阻装置减小了集装箱船在航行时所收到的风阻，减少了集装箱船的燃油消耗。
参见图3，本实施例探究集装箱翼型条2的翼型种类以及剖面形状对减阻性能的影响，其中图3中所示的B剖面为NACA0012翼型、C剖面为NACA4412翼型以及D剖面为RALE-airfoil翼型(直角前缘翼型)，以上述三种翼型作为剖面形状，集装箱翼型条2的翼型弦长L取4m，根据原始工况的数值模拟结果，将三种翼型均分布在压力梯度较大或分离较严重的集装箱1上，不同翼型的集装箱翼型条2阻力计算结果以及减阻率如图6所示，在使用集装箱翼型条2以后，集装箱船阻力有了较大幅度的降低，其中NACA4412翼型的集装箱翼型条2减阻率最高，达到13.74％，并且集装箱翼型条2的翼型以及剖面形状改变对于风阻的影响很小，各个方案之间风阻偏差小于1％。
参见图3，本实施例为探究集装箱翼型条2的弦长L对集装箱1减阻的影响，以所述的NACA4412翼型的集装箱翼型条2为基础，改变其弦长L的大小，分别取弦长L＝2m、L＝6m以及L＝12.19m三组弦长，其中弦长L＝12.19m的集装箱翼型条2覆盖整个集装箱1表面，不同弦长的集装箱翼型条2计算结果如图7所示，当集装箱1安装集装箱翼型条2后，减阻率随弦长L的增大，先增加再减小，在所选方案中，当弦长L＝4m时，减阻率最佳，当集装箱翼型条2覆盖整个集装箱表面时，减阻率最小，仅为5.8％。根据减阻率随弦长变化规律，最佳减阻率的弦长L应在2m至4m之间，但在此范围内，不同工况偏差很小，因此，工况选择L＝4m进行设计。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
Claims (9)
1.一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：它包括集装箱(1)和集装箱翼型条(2)，所述集装箱(1)的两侧壁和顶端面上均设置有集装箱翼型条(2)，所述集装箱翼型条(2)的上表面为翼型圆弧曲面，下表面为平直面，所述集装箱翼型条(2)的下表面与集装箱(1)的表面贴合。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱(1)的顶端面与前端面的交界处和两侧壁与前端面的交界处均为集装箱前缘(5)，集装箱(1)的顶端面与后端面的交界处和两侧壁与后端面的交界处均为集装箱后缘(6)。
3.根据权利要求2所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱翼型条(2)的上表面的前端与下表面的交界处为集装箱翼型条前缘(3)，所述集装箱翼型条(2)的上表面的后端与下表面的交界处为集装箱翼型条后缘(4)，所述集装箱翼型条前缘(3)与集装箱前缘(5)对齐。
4.根据权利要求3所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱翼型条后缘(4)位于集装箱前缘(5)与集装箱后缘(6)之间。
5.根据权利要求3所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱翼型条后缘(4)与集装箱后缘(6)对齐。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱翼型条(2)的下表面的设置有磁性材料(7)，所述集装箱翼型条(2)通过磁性材料(7)与集装箱(1)的表面贴合。
7.根据权利要求4所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述磁性材料(7)设置在集装箱翼型条(2)的下表面四周的边缘处。
8.根据权利要求1所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱翼型条(2)的翼型为NACA0012翼型、NACA4412翼型或RALE-airfoil翼型。
9.根据权利要求1所述的一种可拆卸式集装箱船减阻装置，其特征在于：所述集装箱(1)底部设置有凸起。
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