用於設置有空氣腔的船舶的船型的製作方法

2023-09-16 17:04:30

專利名稱：用於設置有空氣腔的船舶的船型的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於船舶的船型。
背景技術：
在所有船舶構造中最重要的參數之一是速度和動力之間的關係。對於通常的商船而言，摩擦阻力即水下船體和水之間的摩擦，是船舶的總阻力的完全主導部分。僅當速度增大時，例如對於高速船舶，興波阻力才變得關鍵。一直試圖通過不同類型的表面結構和通過不同類型的空氣潤滑來影響摩擦阻力。然而，迄今用於傳統商船的結果還是負的。另一減小摩擦阻力的方法是減小溼表面的面積。溼表面是在零速度時與周圍的水接觸的水下船體的部分。溼表面可由水下船體的平面底表面的實施為腔的一部分減少，該腔室填充有空氣——自此命名為空氣腔。然後，該空氣具有與周圍的水相同的壓力。因為船舶的行進，因此該空氣的一部分將被帶走，於是該流出的空氣必需用新供應的空氣來補充。該空氣可通過腔的頂板或側面供應到腔中。可比喻成倒置並具有向下開口的箱子的腔，必需具有良好適配的形狀，以當水流經腔下方時，不引起呈漩渦和渦流積聚形式的增大的阻力。用現在的船型，船體前半部的水常從側面朝船舶的中心線流入船舶下方。這就意味著波峰形成於空氣腔內，這擾亂了水流。現在的船型也意味著，僅在相對短距離空氣腔的側面與船舶的中心線平行。在該部分的向船首部分和向船尾部分，空氣腔的側面相對於中心線具有很大的角度。於是，分別地，流動的水將碰撞並離開其他側面，因而具有增大的阻力。當船舶在公海(high sea)內移動時，船舶可能一直在橫向方向上搖擺、或顛簸運動、或這些運動的結合，則空氣將在空氣腔的最高定位側面處流出，在橫向方向上搖擺即繞船舶中心線的縱軸線往復轉動運動，顛簸運動即繞船舶的舯部點處的水平橫向軸線往復轉動運動。為了減少空氣流出、並因此減少對空氣供應的需求、以及為了避免空氣腔側面處的渦流積聚，航海性能(seagoing quality)因此相當重要。腔內的空氣和水之間的界面力求為水平面，在該水平面處氣壓和下面的水壓之間存在平衡。該界面應當位於儘可能地接近空氣腔的下邊緣處。如果船舶暴露於大的搖擺或顛簸運動，則某些部分的界面將大大高於空氣腔的下邊緣。這就意味著，沿腔的側面產生強有力的渦流積聚，因而具有增大的阻力。 因此，空氣腔應該形成為使得所述運動的後果影響儘可能減小。因此，為了降低海上運動的後果影響，一直建議藉助於隔斷壁沿橫向方向以及沿縱向方向分隔空氣腔。於是，獲得若干個空氣腔，每一個都有獨立的空氣供應。橫向隔斷壁的風險顯見，原因在於它們又一次引起渦流積聚，因而具有增大的阻力。因此，容易認識到，如果減小摩擦阻力的原理——藉助於位於平面底部處的填充有空氣的腔——在實際中起作用，則船舶的船型必需被給予特定形狀，且船舶的航海性能需被改善。另外的問題是流出的空氣千萬不能進入螺旋槳水(propeller water)中，因為這降低了螺旋槳的效率。在文獻中已經示出建議，其中，藉助於不同裝置，試圖去偏轉水/ 空氣混合物，使得水/空氣混合物不撞擊在螺旋槳區域上。這種對水/空氣流的強制導引也引起了額外阻力。迄今，上述所有困難使得空氣腔的原理並未在遠洋交通的傳統船舶中有任何實際應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於船舶的新船型，該船型給出大平面底部面積，並適用於且可利用空氣腔的原理。該船型因此應該減少或甚至消除上述缺點，減少海上運動、並產生具有減少的動力需求和燃料消耗、並適於遠洋交通的船舶。本發明在所附的權利要求1中限定。本發明的實施方式在所附的從屬權利要求中限定。大多數現代商船在船體前半部處具有某種形式的球鼻艏(bulb)。為了使球鼻艏位於某個位置，位於該位置的橫向船架(transverse frame)必需具有腰部(waist)，即船架的寬度應該在高於以及低於腰部處較大。藉助於船體前半部處的球鼻艏，可以獲得興波阻力的一定減小。球鼻艏在傳統船舶的艏垂線(FP)前面的橫截面大多數經常類似於大約端部削尖的橢圓。艏垂線(FP)限定為通過設計水線(dWL)與艏柱相交點的垂直線。設計水線(dffL)在此限定為最大夏季吃水的水線，這在考慮了船舶的強度和穩定性情況下容許船舶操作。然而，根據本發明的船體前半部的船型的特徵在於很寬的、低的和相對薄的球鼻艏，該前部的縱剖型線可幾乎描述為平躺的橢圓。為了更詳細描述船體前半部，需要限定球鼻艏的某些特性參量。從水下船體的最靠近船首點開始計算的球鼻艏長度是以下兩個值中的最小者-從水下船體的最靠近船首點到橫向船架位置的水平距離，在橫向船架位置處，船體前半部的橫向船架的腰部消失；或-從水下船體的最靠近船首點開始計算到腰部處的艏柱縱剖型線的最靠近船尾點的水平距離的2倍。球鼻艏體積是從基線(baseline)直到設計水線的球鼻艏長度以內的船體右舷 (starboard)加上左舷(port)的體積。球鼻艏面積是球鼻艏長度以內腰部以下的球鼻艏的右舷加上左舷投影在水平面上的面積。如果球鼻艏體積除以球鼻艏面積，則獲得船體前半部的平均厚度。如果球鼻艏面積除以球鼻艏長度，則獲得球鼻艏的平均寬度。現在將球鼻艏係數(bulb coefficient)定義為平均寬度除以平均厚度或由代入的上述參量所定義，獲得以下
權利要求
1.用於船舶的船型和配置，其特徵在於 船體前半部具有寬和水平的球鼻艏，所述球鼻艏將水流分成下部水流和上部水流，所述下部水流流過所述船舶下方，所述上部水流主要沿所述船舶的側面移動；以及 根據以下限定的球鼻艏係數具有1. 5的最低值
2.根據權利要求1所述的船型，其特徵在於，所述球鼻艏係數具有2.0的最低值。
3.根據權利要求1所述的船型，其特徵在於，所述球鼻艏係數具有2.5的最低值。
4.根據上述權利要求中任一項所述的船型，其特徵在於 在根據以下限定的至少一個艉柱球鼻艏長度以內的所述船體後半部的較低的向船尾部分內的橫向船架具有腰部；以及 同樣的部分具有寬和水平的球鼻艏，所述寬和水平的球鼻艏增大所述底表面的平面水平部分；以及 根據以下限定的艉柱球鼻艏係數具有0. 4的最低值；
5.根據上述權利要求中任一項所述的配置，其特徵在於，所述空氣腔的向船尾尾端的下邊緣位於所述基線上方，並且從該液面向下到所述基線，所述空氣腔由所述船舶產生的駐波封閉。
6.根據上述權利要求5所述的配置，其特徵在於，可分別提升和降低所述空氣腔的向船尾尾端的下邊緣，以在不同速度時滿足所述駐波的不同高度。
7.根據上述權利要求5或6所述的配置，其特徵在於，當所述船舶位於港口或處於低速時，所述空氣腔的向船尾尾端的下邊緣向下降低到所述空氣腔的下邊緣。
8.根據上述權利要求中任一項所述的配置，其特徵在於，當所述船舶位於港口時，降低一個或多個臨時的橫向隔斷壁，並將所述空氣腔從船頭到船尾分成多個空氣腔室，並且當所述船舶加速並利用所述空氣腔的動力減少原理時，提升這些隔斷壁。
全文摘要
用於船舶的船型，其給出大平面底部面積，並適用於且可利用空氣腔原理。該船型減小船體的溼表面，減少海上運動，並產生具有減少的動力需求和燃料消耗、以及適於遠洋交通的船舶。
文檔編號B63B1/38GK102171093SQ200880131236
公開日2011年8月31日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者S·比施泰特 申請人:斯坦納·雷德裡公司