專利名稱：用于設(shè)置有空氣腔的船舶的船型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于船舶的船型。
背景技術(shù)：
在所有船舶構(gòu)造中最重要的參數(shù)之一是速度和動(dòng)力之間的關(guān)系。對于通常的商船而言，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(dǎo)部分。僅當(dāng)速度增大時(shí)，例如對于高速船舶，興波阻力才變得關(guān)鍵。一直試圖通過不同類型的表面結(jié)構(gòu)和通過不同類型的空氣潤滑來影響摩擦阻力。然而，迄今用于傳統(tǒng)商船的結(jié)果還是負(fù)的。另一減小摩擦阻力的方法是減小濕表面的面積。濕表面是在零速度時(shí)與周圍的水接觸的水下船體的部分。濕表面可由水下船體的平面底表面的實(shí)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。然后，該空氣具有與周圍的水相同的壓力。因?yàn)榇暗男羞M(jìn)，因此該空氣的一部分將被帶走，于是該流出的空氣必需用新供應(yīng)的空氣來補(bǔ)充。該空氣可通過腔的頂板或側(cè)面供應(yīng)到腔中。可比喻成倒置并具有向下開口的箱子的腔，必需具有良好適配的形狀，以當(dāng)水流經(jīng)腔下方時(shí)，不引起呈漩渦和渦流積聚形式的增大的阻力。用現(xiàn)在的船型，船體前半部的水常從側(cè)面朝船舶的中心線流入船舶下方。這就意味著波峰形成于空氣腔內(nèi)，這擾亂了水流?，F(xiàn)在的船型也意味著，僅在相對短距離空氣腔的側(cè)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(cè)面相對于中心線具有很大的角度。于是，分別地，流動(dòng)的水將碰撞并離開其他側(cè)面，因而具有增大的阻力。當(dāng)船舶在公海(high sea)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，船舶可能一直在橫向方向上搖擺、或顛簸運(yùn)動(dòng)、或這些運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，則空氣將在空氣腔的最高定位側(cè)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(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，顛簸運(yùn)動(dòng)即繞船舶的舯部點(diǎn)處的水平橫向軸線往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。為了減少空氣流出、并因此減少對空氣供應(yīng)的需求、以及為了避免空氣腔側(cè)面處的渦流積聚，航海性能(seagoing quality)因此相當(dāng)重要。腔內(nèi)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(yīng)當(dāng)位于盡可能地接近空氣腔的下邊緣處。如果船舶暴露于大的搖擺或顛簸運(yùn)動(dòng)，則某些部分的界面將大大高于空氣腔的下邊緣。這就意味著，沿腔的側(cè)面產(chǎn)生強(qiáng)有力的渦流積聚，因而具有增大的阻力。 因此，空氣腔應(yīng)該形成為使得所述運(yùn)動(dòng)的后果影響盡可能減小。因此，為了降低海上運(yùn)動(dòng)的后果影響，一直建議借助于隔斷壁沿橫向方向以及沿縱向方向分隔空氣腔。于是，獲得若干個(gè)空氣腔，每一個(gè)都有獨(dú)立的空氣供應(yīng)。橫向隔斷壁的風(fēng)險(xiǎn)顯見，原因在于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(rèn)識(shí)到，如果減小摩擦阻力的原理——借助于位于平面底部處的填充有空氣的腔——在實(shí)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(jìn)入螺旋槳水(propeller water)中，因?yàn)檫@降低了螺旋槳的效率。在文獻(xiàn)中已經(jīng)示出建議，其中，借助于不同裝置，試圖去偏轉(zhuǎn)水/ 空氣混合物，使得水/空氣混合物不撞擊在螺旋槳區(qū)域上。這種對水/空氣流的強(qiáng)制導(dǎo)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并未在遠(yuǎn)洋交通的傳統(tǒng)船舶中有任何實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于船舶的新船型，該船型給出大平面底部面積，并適用于且可利用空氣腔的原理。該船型因此應(yīng)該減少或甚至消除上述缺點(diǎn)，減少海上運(yùn)動(dòng)、并產(chǎn)生具有減少的動(dòng)力需求和燃料消耗、并適于遠(yuǎn)洋交通的船舶。本發(fā)明在所附的權(quán)利要求1中限定。本發(fā)明的實(shí)施方式在所附的從屬權(quán)利要求中限定。大多數(shù)現(xiàn)代商船在船體前半部處具有某種形式的球鼻艏(bulb)。為了使球鼻艏位于某個(gè)位置，位于該位置的橫向船架(transverse frame)必需具有腰部(waist)，即船架的寬度應(yīng)該在高于以及低于腰部處較大。借助于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(tǒng)船舶的艏垂線(FP)前面的橫截面大多數(shù)經(jīng)常類似于大約端部削尖的橢圓。艏垂線(FP)限定為通過設(shè)計(jì)水線(dWL)與艏柱相交點(diǎn)的垂直線。設(shè)計(jì)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(qiáng)度和穩(wěn)定性情況下容許船舶操作。然而，根據(jù)本發(fā)明的船體前半部的船型的特征在于很寬的、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(xì)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(diǎn)開始計(jì)算的球鼻艏長度是以下兩個(gè)值中的最小者-從水下船體的最靠近船首點(diǎn)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(diǎn)開始計(jì)算到腰部處的艏柱縱剖型線的最靠近船尾點(diǎn)的水平距離的2倍。球鼻艏體積是從基線(baseline)直到設(shè)計(jì)水線的球鼻艏長度以內(nèi)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(nèi)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?，F(xiàn)在將球鼻艏系數(shù)(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(quán)利要求
1.用于船舶的船型和配置，其特征在于 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(cè)面移動(dòng)；以及 根據(jù)以下限定的球鼻艏系數(shù)具有1. 5的最低值
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型，其特征在于，所述球鼻艏系數(shù)具有2.0的最低值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船型，其特征在于，所述球鼻艏系數(shù)具有2.5的最低值。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船型，其特征在于 在根據(jù)以下限定的至少一個(gè)艉柱球鼻艏長度以內(nèi)的所述船體后半部的較低的向船尾部分內(nèi)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(jù)以下限定的艉柱球鼻艏系數(shù)具有0. 4的最低值；
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配置，其特征在于，所述空氣腔的向船尾尾端的下邊緣位于所述基線上方，并且從該液面向下到所述基線，所述空氣腔由所述船舶產(chǎn)生的駐波封閉。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求5所述的配置，其特征在于，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(shí)滿足所述駐波的不同高度。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求5或6所述的配置，其特征在于，當(dāng)所述船舶位于港口或處于低速時(shí)，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(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的配置，其特征在于，當(dāng)所述船舶位于港口時(shí)，降低一個(gè)或多個(gè)臨時(shí)的橫向隔斷壁，并將所述空氣腔從船頭到船尾分成多個(gè)空氣腔室，并且當(dāng)所述船舶加速并利用所述空氣腔的動(dòng)力減少原理時(shí)，提升這些隔斷壁。
全文摘要
用于船舶的船型，其給出大平面底部面積，并適用于且可利用空氣腔原理。該船型減小船體的濕表面，減少海上運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生具有減少的動(dòng)力需求和燃料消耗、以及適于遠(yuǎn)洋交通的船舶。
文檔編號(hào)B63B1/38GK102171093SQ200880131236
公開日2011年8月31日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者S·比施泰特 申請人:斯坦納·雷德里公司