一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球艏中高速船，尤其涉及一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，屬于球艏中高速船技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在波羅的海航行的船舶，在遇到比較惡劣的冰面情況時，需要破冰船破冰開道拖曳航行，因此被拖曳船舶的球艏就必須滿足一定的要求才能被當(dāng)局專用破冰船拖曳航行。
[0003]為了保證拖曳的安全，芬蘭-瑞典冰級規(guī)范和導(dǎo)則對破冰拖曳船船尾做了詳細(xì)的型式說明，同時規(guī)定了被拖曳船舶的首部必須滿足的尺寸，如圖2所示，球艏端點(diǎn)到水線前端的最大長度不應(yīng)超過2.5m，球艏離開破冰拖曳船尾部的間隙也應(yīng)大于2m。
[0004]然而，一般對于中高速船舶來說，球艏會設(shè)計得比較長，球艏長度與艏艉垂線間長之比一般大于3.0%，對于一艘常見的150m長的船舶來說，球艏長度就會大于4.5m，所以拖曳航行的要求就限制了球艏的長度和高度。而對于中高速(傅汝德數(shù)大于0.2)的船舶來說，足夠的球艏長度能減少船體興波阻力，從來減小船舶航行的有效功率，降低油耗指標(biāo)，而太短太低的球艏顯然不利于船舶的快速性能。實際營運(yùn)時，波羅的海航行的船舶大多數(shù)情況下還是在敞開水面中航行的，太短太低的球艏就對船舶的日常營運(yùn)油耗非常不利。因此，設(shè)計一種既滿足冰區(qū)拖曳航行要求，又能保證船舶優(yōu)良敞水航行快速性的球艏就是本領(lǐng)域存在的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:對于傅汝德數(shù)大于0.2的中高速船舶，如何實現(xiàn):自身的球艏結(jié)構(gòu)既能控制興波阻力，控制油耗，同時又能滿足波羅的海冰區(qū)被破冰拖曳船拖曳航行的要求。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，船體長度方向為X軸，寬度方向為Y軸，豎直方向為Z軸；結(jié)構(gòu)吃水水線前端到球艏端點(diǎn)距離為2.5m，結(jié)構(gòu)吃水時，球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離為2?3.5m ;球艏的45% -65%的長度置于艏垂線之后，保證球艏具有足夠的有效長度；通過折角線過渡球艏上部與船體，折角線與垂直于X軸的橫剖面的線型的夾角為90?150°，使得過渡線型足夠瘦；球艏以上水線的前端點(diǎn)呈尖銳的刀鋒形，有利于切開水面，減小破波阻力。
[0008]進(jìn)一步的，所述球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離為2.Sm。
[0009]進(jìn)一步的，球艏長度與艏艉垂線間的長度比為1.5%?1.7%。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:
[0011]I)提供了一種滿足破冰船拖曳要求的短球艏。
[0012]2)通過對球艏的線型的優(yōu)化設(shè)計，保證球艏具有足夠的有效長度，減小興波阻力；通過折角線過渡球艏上部與船體，折角線與垂直于X軸的橫剖面的線型的夾角為90?150°，使得過渡線型足夠瘦，減小興波阻力；球艏以上水線的前端點(diǎn)呈尖銳的刀鋒形，有利于切開水面，減小破波阻力。
[0013]3)在滿足破冰拖曳要求的同時還能兼顧球艏的功能，再此基礎(chǔ)上還能減少興、破波阻力。
[0014]4)結(jié)構(gòu)簡單，實施方便。
[0015]5)設(shè)計巧妙，具有廣泛推廣應(yīng)用的前景。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有的拖曳船的照片示意圖。
[0017]圖2是滿足芬蘭-瑞典冰級規(guī)范和導(dǎo)則，拖曳航行要求示意圖。
[0018]圖3是常規(guī)的慢速冰區(qū)船舶的球艏示意圖。
[0019]圖4是常規(guī)的慢速冰區(qū)船舶的球艏照片。
[0020]圖5是現(xiàn)有技術(shù)中，中高速船球艏部位垂直于Y軸的縱剖面的線型圖。
[0021]圖6是本發(fā)明中高速船球艏與拖曳船的船尾連接部位的示意圖。
[0022]圖7是本發(fā)明滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船球艏部位的立體模型圖。
[0023]圖8是本發(fā)明滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船球艏部位的模型照片。
[0024]圖9是本發(fā)明滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船球艏部位垂直于X軸的橫剖面的線型圖，圖中顯示了球艏上部與船體過渡的折角線。
[0025]圖10是本發(fā)明滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船球艏部位垂直于Y軸的縱剖面的線型圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0027]對比實施例一:
[0028]一般對于中高速船舶來說，球艏會設(shè)計得比較長，球艏長度與艏艉垂線間長之比一般大于3.0 %，對于一艘150m長的船舶來說，球艏長度就會大于4.5m，所以拖曳航行的要求就限制了球艏的長度和高度。而對于中高速(傅汝德數(shù)大于0.2)的船舶來說，足夠的球艏長度能減少船體興波阻力，從來減小船舶航行的有效功率，降低油耗指標(biāo)，而太短太低的球艏顯然不利于船舶的快速性能。實際營運(yùn)時，波羅的海航行的船舶大多數(shù)情況下還是在敞開水面中航行的，太短太低的球艏就對船舶的日常營運(yùn)油耗非常不利。參見圖5，球艏前端距離艏垂線的距離為5800mm，即5.8m。
[0029]對比實施例二:
[0030]目前適用于冰區(qū)破冰船拖曳航行的船舶多屬于低速、較豐滿的船型，因此球艏普遍都比較短，還未出現(xiàn)如汽車船這類的中高速船型。圖3為典型的適用于冰區(qū)破冰船拖曳航行的球艏側(cè)輪廓圖，此類球艏結(jié)合低速船舶的快速性特點(diǎn)，設(shè)計得較低較短，在滿足拖曳航行的同時，在敞水航行中也不會產(chǎn)生太多的負(fù)面效果。而圖4所示的是一艘?guī)в斜鶇^(qū)拖曳航行球艏的慢速油船。
[0031]本發(fā)明的實施例:
[0032]本球艏的設(shè)計思路就是:將原來最優(yōu)長度為5.8米左右長的球艏縮短0.9米，原球艏縱剖線圖如圖5所示，然后將球艏的以上首垂線位置往前移2.4m，并通過折角線過渡球艏上部與船體，使球艏以上水線的前端點(diǎn)盡量做尖，形成刀鋒式形狀，而球艏的特征長度也并未減小，球艏的有效的興波作用大部分在首垂線以后。球艏的寬度也通過優(yōu)化適當(dāng)放寬以產(chǎn)生足夠的球艏興波有利干擾。
[0033]經(jīng)過這樣的設(shè)計后，結(jié)構(gòu)吃水水線前端到球艏端點(diǎn)2.5m，為滿足拖曳航行球艏長度的最大值。球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離約為2.806m，大于要求的2m，如圖6所示。球艏三維效果圖如圖7所示，船模圖如圖8所示，橫剖線型圖如圖9所示，縱剖線型圖如圖10所示。
[0034]本發(fā)明的中高速船球艏結(jié)構(gòu)吃水水線前端到球艏端點(diǎn)2.5m長，球艏長度與垂線間長之比僅為1.6%左右，球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離約為2.806m，大于要求的2m ；
[0035]置于首垂線后的球艏:與傳統(tǒng)主體位于首垂線之前的球艏不同，本球艏的一部分(約2.4米長)置于首垂線之后，這樣使得球艏具有足夠的有效長度，如長球艏一樣起到球艏產(chǎn)生有利興波干擾的效果。
[0036]通過折角線過渡球艏上部與船體，使得過渡段線型足夠瘦。
[0037]使球艏以上水線的前端點(diǎn)做尖，呈刀鋒形，有利于切開水面，減小破波阻力。
[0038]與傳統(tǒng)的冰區(qū)球艏相比，本球艏具有足夠長的有效長度，能起到球艏產(chǎn)生有利興波干擾的效果。削尖的球艏上部首柱有效切開水面，減小興波阻力，實際船模試驗時，設(shè)計航速時，削尖的首柱切開水面，興波較小，水面下端的球艏產(chǎn)生有利興波干擾，首部的整體興波看上去非常平穩(wěn)且興波波高較小。18節(jié)時的剩余阻力系數(shù)Cr為0.8130，和帶有長球艏的同型船相當(dāng)，也說明了該球艏的效果也不弱于沒有冰區(qū)限制的常規(guī)長球艏，對于首部興波阻力的減少起到了較大的作用。
【主權(quán)項】
1.一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，其特征在于: 船體長度方向為X軸，寬度方向為Y軸，豎直方向為Z軸； 結(jié)構(gòu)吃水水線前端到球艏端點(diǎn)距離為2.5m，結(jié)構(gòu)吃水時球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離為2?3.5m ; 球艏的45% -65%的長度置于艏垂線之后，保證球艏具有足夠的有效長度； 通過折角線過渡球艏上部與船體，折角線與垂直于X軸的橫剖面的線型的夾角為90?150°，使得過渡線型足夠瘦； 球艏以上水線的前端點(diǎn)呈尖銳的刀鋒形，有利于切開水面，減小破波阻力。2.如權(quán)利要求1所述的滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，其特征在于:所述球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離為2.Sm。3.如權(quán)利要求1所述的滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，其特征在于:艏垂線之前的球艏長度與艏艉垂線間長之比為1.5%?1.7%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種球艏中高速船，尤其涉及一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，屬于球艏中高速船技術(shù)領(lǐng)域。一種滿足破冰船拖曳航行條件的球艏中高速船，其特征在于：船體長度方向為X軸，寬度方向為Y軸，豎直方向為Z軸；結(jié)構(gòu)吃水水線前端到球艏端點(diǎn)距離為2.5m，結(jié)構(gòu)吃水時球艏距離破冰拖曳船尾部的最小距離為2～3.5m；球艏的45％-65％的長度置于艏垂線之后，保證球艏具有足夠的有效長度；通過折角線過渡球艏上部與船體，折角線在X軸方向的投影與垂直于X軸的橫剖面的線型的夾角為90～150°，使得過渡線型足夠瘦；球艏以上水線的前端點(diǎn)呈尖銳的刀鋒形，有利于切開水面，減小破波阻力。
【IPC分類】B63B1/06
【公開號】CN104890808
【申請?zhí)枴緾N201510315967
【發(fā)明人】陸琛亮, 謝立新, 張文斌, 周志勇, 陳康, 魏菲菲, 程宣愷
【申請人】上海船舶研究設(shè)計院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月10日