CN215663850U - 一种新型船舶减阻稳向结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型船舶减阻稳向结构，属于船舶领域。该船舶减阻稳向结构包括主船体、边界层分离延缓附属物、螺旋桨和舵。通过在船艉增加边界层分离延缓附属物，推迟了断面的形成，延缓、减少涡流的形成，降低涡流阻力；同时，增加的边界层分离延缓附属物，可以对船体进行一定的延伸，降低船体所受到的压差阻力。在船艉部加装边界层分离延缓附属物，完成改变船舶艉部的湍流分布和降低船舶艏艉压差阻力的效果，达到减阻稳向的目标，同时很好地保证了船舶航向稳定性，达到了节能的效果。

Description

一种新型船舶减阻稳向结构

技术领域

本实用新型属于船舶领域，具体涉及一种新型船舶减阻稳向结构。

背景技术

近年来，能源枯竭和环境污染成为了全球范围内关注的热点，而船舶行业作为能耗重点行业，其所需要消耗的能源以及所造成的环境污染等都是不容忽视的。现今通用的船艉设计使之在使用过程中具有一些难以克服的问题。首先，船舶在航行中，当流体流经船艉时其边界层必然发生分离，会不断产生强烈的旋涡，即湍流区，船舶的艉迹在水面剧烈地翻腾着，部分还由螺旋桨搅动，一直保持到很远的距离。船舶旋涡随水流脱离船体在下游形成艉涡区损耗功能，形成压力差而成为阻力。同时，正是船艉湍流区的存在，将增加船舶的航行阻力，降低螺旋桨的推进效率，并且使得船舶航向变得不稳定。其次，是实际使用时的问题，具体体现在：航行时船舶艏艉压差过大，带来较大的航行阻力，抑制了航速的进一步提高，增大了油耗和排放量；航行过程中纵倾较大，使船员的工作能力下降，稳定性降低，降低了舒适性，螺旋桨推进效率恶化，设备安全隐患增加；高速行驶情况下尾流场兴波现象严重，增大主机能耗，恶化船舶航行性能。

船舶在航行中受到的阻力可分为摩擦阻力、形状阻力和兴波阻力三部分。摩擦阻力是作用在船体表面的摩擦切应力在来流方向投影的总和；形状阻力是在流体中运动时船体前后所产生的压力差；兴波阻力是船舶在流体中航行时，由于船体掀起波浪，产生与船舶前进方向相反的阻力。摩擦阻力和形状阻力分别是粘性的直接结果和间接作用的结果，合称为粘性阻力。

船舶向前航行时，会产生相对水流。由于水具有粘性，靠近船体表面的相对水流速度小，到达船艉时，断面扩大，流速很快下降，可达到零或者倒流，造成船尾部的涡流运动，使船艉压力下降。船艏与船艉之间形成了压力差，叫涡流阻力。在船体弯曲曲度较大部分容易形成涡流，尾部横剖面作急剧收缩的船舶所引起的涡流阻力比较严重。

实用新型内容

针对目前现有技术中存在的不足，本实用新型旨在提供一种降低船舶航行阻力、增加船行稳定性、降低船舶艏艉压差、降低排放量、改善航态的新型船舶减阻结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种新型船舶减阻稳向结构，包括主船体1、边界层分离延缓附属物2、螺旋桨3和舵4。

所述边界层分离延缓附属物2为一对对称安装在主船体1两舷上的长方形平板，并且平板面向主船体1中线的一面设有多个横向的导流槽。螺旋桨3安装在主船体1船尾水线下中间部位，舵4安装在螺旋桨3的正后方，边界层分离延缓附属物2位于螺旋桨3后方且上边沿紧贴主船体1后甲板上边沿。

本实用新型的有益效果：本实用新型提出了一种新型船舶减阻稳向结构，通过在船艉增加边界层分离延缓附属物，推迟了断面的形成，延缓、减少涡流的形成，降低涡流阻力。同时，增加的边界层分离延缓附属物，可以对船体进行一定的延伸，降低船体所受到的压差阻力。在船艉部加装边界层分离延缓附属物，完成改变船舶艉部的湍流分布和降低船舶艏艉压差阻力的效果，达到减阻稳向的目标，同时很好地保证了船舶航向稳定性，在一定程度上也达到了节能的效果。

附图说明

图1为所述船舶减阻稳向结构的侧视图。

图2为所述船舶减阻稳向结构的主视图。

图3为所述船舶减阻稳向结构的俯视图。

图4为所述边界层分离延缓附属物的侧视图。

图5为所述边界层分离延缓附属物的主视图。

图6为所述边界层分离延缓附属物的俯视图。

图7为新型船艉与常规船艉航行用时对比图。

图中：1主船体；2边界层分离延缓附属物；3螺旋桨；4舵。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1-图3所示，为本实用新型的三视图。本实用新型提出了一种新型船舶减阻稳向结构，包括主船体1、边界层分离延缓附属物2、螺旋桨3和舵4。

所述螺旋桨3安装在主船体1船尾水线下中间部位，舵4安装在螺旋桨3的正后方；所述边界层分离延缓附属物2为一对对称安装在主船体1两舷上的长方形平板，其位于螺旋桨3后方且上边沿紧贴主船体1后甲板上边沿；边界层分离延缓附属物2面向主船体1中线的一面设有多个横向的导流槽。

如图4-图6所示，为边界层分离延缓附属物2的三视图，详细描述了其导流槽结构。

通过在常规船艉部加装边界层分离延缓附属物2，改变了船舶尾部的湍流分布和降低船舶艏艉压差，达到减阻稳向的目标。船舶在航行中，当流体流经船艉时其边界层必然发生分离，会不断产生强烈的旋涡，即湍流区，船舶的艉迹在水面剧烈地翻腾，部分还由螺旋桨搅动，一直保持到很远的距离。船舶旋涡随水流脱离船体在下游形成艉涡区损耗功能，导致船艉部的压力减小，而船艏在航行过程中受到的压力很大，因此船舶艏艉会产生较大的压力差而形成阻力，降低航行速度。因此，增加船舶航行时船艉的压力可以有效减小船舶前进时的阻力；所述边界层分离延缓附属物可以有效增大船艉的压力。

所述边界层分离延缓附属物2的导流槽结构利用附壁效应延缓了边界层分离，有效地使船艉的湍流区发生在所述边界层分离延缓附属物之后，从而使湍流区远离船舶的艉部，推迟涡旋形成，降低涡流阻力，这样可以使船舶艉部的压力增大，船舶艏艉的压力差减小，船舶的阻力相应的减小。

通过水池模型对比试验，结果表明本实用新型所述的船舶减阻稳向结构，船舶阻力等效降低2％-5％，并且随着航速的增大，减阻效果更加明显；另外，船舶航向稳定性能大幅度提升，在一定程度上也达到了节能的效果。采用本实用新型所述的新型船艉每年可节省燃油8万吨至20万吨，经济效益高达数亿元，并且由于燃油消耗的降低，势必会减小船舶尾气对环境的污染。

如图7所示，为新型船艉与常规船艉航行用时对比图。在水池开展了三种工况下的模型对比试验，分别为：工况1—低速、工况2—中速和工况3—高速，等效减阻效果分别为：2.3％，3.4％，5.2％。通过数据分析，可以得出采用新型减阻稳向船艉设计方案，达到了良好的减阻效果，并且随着航速的增大，减阻效果更加明显，这是由于航速越高，船艉流体分离越剧烈，形状阻力越大，采用新型船艉设计方案的效果越明显。

以上仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型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实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种新型船舶减阻稳向结构，其特征在于，包括主船体(1)、边界层分离延缓附属物(2)、螺旋桨(3)和舵(4)；

所述螺旋桨(3)安装在主船体(1)船尾水线下中间部位，舵(4)安装在螺旋桨(3)的正后方；所述边界层分离延缓附属物(2)为一对对称安装在主船体(1)两舷上的长方形平板，其位于螺旋桨(3)后方且上边沿紧贴主船体(1)后甲板上边沿。

2.根据权利要求1所述的一种新型船舶减阻稳向结构，其特征在于，边界层分离延缓附属物(2)面向主船体(1)中线的一面设有多个横向的导流槽。

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