用于水流管理的船頭水動力導流管的制作方法
【專利摘要】安裝在船頭的水動力導流管，其包括水平壁部分（1）和兩個側壁部分（2，3），從而經過導流管的水流獲得與導管外的水流基本不同的特性并由此降低興波和摩擦阻力并因而減少船的推進所通常需要的燃料。該導流管設置有與水平壁部分（1）上的零攻角相對應的低壓中心（1c），該低壓中心位于第一股船頭波產生的區(qū)域中，并且該導流管設置有在側壁部分（2，3）的與水平壁部分（1）連接的區(qū)域中的低壓中心（2c，3c），該側壁部分的低壓中心位于低壓中心（1c）與達到或略微在水平壁部分（1）的前緣（1a）之間的選定位置中。
【專利說明】用于水流管理的船頭水動力導流管
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及液體動力學領域，與船頭安裝的水動力導流管尤其相關，此導流管是由一段水平壁和兩段側壁構成的，因而可結合導流管外的不同水流特征，界定船頭導流管內的流動空間，從而減小興波和摩擦阻力，在船舶推進過程中進一步減少通常所需的燃料消耗。
【背景技術】
[0002]在全球經濟危機和環(huán)境逐漸惡化的背景下，在所有類型的船舶建造【技術領域】中，減少推進所需的能量消耗的重要性日益增加。
[0003]在船舶巡航過程中，興波和摩擦阻力都是影響燃料消耗的重要參數。減小船舶承受的摩擦阻力和興波阻力，進而改善船舶在水流上的滑動是永恒的努力主題。舉例而言，過去船身的船頭部分廣泛采用鼓包或球形的配置，以減小興波阻力，特別是降低船頭產生的波聞。
[0004]然而，船舶前表面，即在船舶推進過程中，在水面上開辟推進航路過程的船頭廣闊表面很寬，表面積比球形覆蓋的面積更大，如果再考慮到推進阻力與船速的平方成正比，則應對此阻力并使船舶以標稱設計速度航行所需的馬力就會相應增大。
[0005]為了解決此問題，減小推進阻力以及克服船頭前表面遇到的興波阻力所需的相應能耗，過去曾提出在船頭安裝導流管。W0-92/22456 of E.E.Petromanolakis過去曾提出在船頭安裝導流管，此導流管在船舶吃水線上下延伸，并且由于船舶借助上述船頭安裝的導流管滑過水體表面，水流并未經過船身整個前表面，因此船舶推進過程中產生的波浪得以減小。然而，這類吸收興波能量的導管不會產生最佳效果，因為相對于船舶前表面周圍的海水流來講，通過導流管的水流量非常小。此前的其他技術嘗試，如法國專利FR-A-1 017897都未能獲得令人滿意的結果，因為它們不僅不能顯著降低船舶推進過程中的興波阻力，而且它們還應用了需要船舶發(fā)動機提供額外能量的移動部件，因而成本效益難以接受。W0-A-82 03055 (SEE)專利中披露了另一次管理船頭流經的海水水流的技術嘗試，該專利提出的導流管經過改進，將水流從船頭引導至船尾，從而憑借導流管為可旋轉部件提供動力，此類想法完全是不同的理念，由于存在摩擦和湍流等因素，很難肯定能否實施。
[0006]因此，本發(fā)明的主要目標就是有效克服上述缺點和現有技術的不足，并對船頭水動力導流管的結構性設計參數提出建議，從而對其性能進行優(yōu)化。本發(fā)明尤其提出了導流管水平壁部分和側壁部分的選擇性制造參數組合，其中，著重考慮了決定升力系數CL和阻力系數CD的導管壁部分的幾何結構參數，從而對導流管水平壁和側壁部分各自的比率CL/CD以及與船舶推進的特定標稱航速和船頭幾何形狀相對應的導流管水平壁升力系數CL與側壁升力系數CL之間的比率進行優(yōu)化。
[0007]在調研參數的基礎上，向各種不同類型的船舶提供最佳導流管設計解決方案成為可能，以便使導流管內水流與導流管外水流達到有利的最佳差異結果，并相應降低船舶推進過程中的阻力，進而減少燃料消耗。[0008]為獲得上述有利特征，在船舶上設置了本發(fā)明提出的水動力導流管，與水平壁上的零攻角相對應的低壓中心位于第一股船頭波產生的區(qū)域，側壁的低壓中心位于彼此連接的區(qū)域，從而使水平壁部分位于低壓中心和靠近或略微朝向水平壁部分的前緣之間的選定位置。
[0009]本發(fā)明的所有這些或其他目標、特點和優(yōu)勢都將在下文的詳細描述中顯現出來。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本領域的技術人員可通過參照附圖完全了解本發(fā)明，這些圖紙只是作為舉例性說明，而不是本發(fā)明的限制性實施例。
[0011]圖1是本發(fā)明的導流管的第一個說明性實施例的透視圖，在該圖中，水平壁部分和側壁部分都有翼型部分，導流管安裝在船頭，以便減小興波和摩擦阻力，從而進一步減少船舶推進所需的燃料。
[0012]圖1a和Ib分別示出圖1所述導流管的水平壁和側壁設置的翼型部分的剖面圖。
[0013]圖2示出從CFD研究中得出的巡航船舶船頭興波和摩擦矢量的說明性圖解。
[0014]圖2a示出船頭配備了本發(fā)明導流管且水平壁和側壁部分都有翼型部分時，船舶鼓包周圍的興波和摩擦矢量說明性圖解。
[0015]圖3是本發(fā)明中導流管實施例的圖解，其中的導流管側壁部分大致在垂直方向上延伸，達到從垂直方向測量高于或低于吃水線的特定高度，但是此處改進的側壁部分沿著艏部縱剖線的方向，或高于上述特定高度的任何方向。
[0016]圖4說明了本發(fā)明導流管的一個實施例，其中水平壁部分和側壁部分都是彎曲的板材。
[0017]圖4a示出圖4中描述的本發(fā)明導流管實施例中采用的彎曲板材的各種配置。
[0018]圖5和5a分別是闡明本發(fā)明導流管實施例的透視圖和剖面圖，其中水平壁和側壁部分均為帶銳角配置的板材。
[0019]圖5b示出與水平壁部分相對應的板材的銳角配置和與圖5、5a中描述的導流管側壁部分相對應的板材。
[0020]圖6a示出本發(fā)明中提出的導流管實施例，其中選擇了水平壁部分與翼型部分的組合，以及側壁部分與銳角配置的組合。
[0021]圖6b示出本發(fā)明中提出的導流管實施例，其中選擇了水平壁部分與翼型部分的組合，以及側壁部分與彎曲板材部分的組合。
[0022]圖7示出壁部分具有銳角設置的導流管的說明性配置，其中采用了額外的板材部件封閉外側。
[0023]圖7a示出為封閉圖7所示壁部分具有銳角設置或者如圖4所示壁部分具有彎曲板材配置的導流管外側而改進的板材部件的各種配置，此類板材封閉部件可能為線型、彎曲形或銳角形。
[0024]圖8示出水平壁部分和側壁部分長度相同的導流管。
[0025]圖8a示出圖8所示的剖面圖A-A'的備選配置。圖8b是圖8所示的剖面圖B-B'。
[0026]圖Sc和8d相應示出側壁部分長于水平壁部分的導流管和側壁部分短于水平壁部分的導流管。[0027]圖9是本發(fā)明的說明性實施例，其中水平壁部分和側壁部分都配置了前緣和尾緣導流板延伸件。
[0028]圖9a示出圖9中的水平壁的說明性剖面圖，該水平壁嵌入了向前伸出和/或向后伸出的導流板延伸件。
[0029]圖9b說明性地示出代表各種翼型部分中弦線的線條。
[0030]圖10和IOa分別是本發(fā)明說明性實施例的透視圖和剖面圖，其中水平壁部分和側壁部分均配置了突出的肋拱，用于優(yōu)化層流。
[0031]圖11示出本發(fā)明的實施例，其中水平壁部分和側壁部分都配有供氣細管或供氣孔。
[0032]圖1la示出圖11中配備了供氣細管或供氣孔的導流管部分側壁的詳細說明?！揪唧w實施方式】
[0033]現在，我們將參考隨附的圖紙，描述本發(fā)明的說明性而非限制性實施例。
[0034]建議的水動力導流管可以產生減小船舶推進過程中遇到的興波阻力和摩擦阻力的效果，為此，將導流管安裝在船頭的特定位置，以確保水平壁部分浸入海面以下的海水中。導流管由水平壁部分(I)和一對側壁部分(2，3 )組成，側壁部分(2，3 )連接至水平壁部分(I)且在船頭任一側向上延伸，并與船頭兩側維持固定的等距，為此，按照船頭兩側的彎曲配置，并與水平壁部分(I)和借助支柱連接的船頭表面部分共同形成導流管內的水流通道，這與導流管外的水流完全分離開。
[0035]水平壁部分(I)的定位要使導流管實現最佳性能并進行分流，以便影響船舶推進過程中施加到船頭上的壓力區(qū)下方的朝向，如隨附的圖2所示，在圖2中，在水平壁的位置，大部分作用在船頭的興波和摩擦壓力應用矢量包含在導流管內。導流管的吃水深度定義為從吃水線到水平壁上表面最高點的距離，而且如上所述，水平壁部分位于作用在船頭的最大壓力區(qū)域下方，此區(qū)域在圖2中由高度H表示。同樣，如圖2a所示，在有鼓包的船頭，本發(fā)明導流管水平壁部分的放置位置再次使得作用到船頭的大部分興波和部分摩擦壓力應用矢量包含在導流管內，此位置位于沖擊鼓包的水流的停滯點偏下方，此停滯點位于船頭上，水流作用在船頭該點上的壓力最大且水流的速度為零。作用于鼓包的興波和摩擦力應用矢量的圖表旁邊的水動力截面圖，直觀地顯示出導流管的側壁部分的配置，導流管在鼓包區(qū)設置了彎曲部分，之后為線型部分，線型部分向上抬高的同時以一定角度傾斜，傾斜角度與船頭兩側角度相對應。
[0036]上述提及的導流管內水流特征與導流管外水流特征之間的差異將使船舶的巡航特征有所改善，這些改善已經在上文中定義，其中包含興波阻力和摩擦阻力的減小，以及隨之帶來的船舶推進所用燃料的節(jié)約效益，因而有明顯的經濟和環(huán)境優(yōu)勢。
[0037]在船頭上施加壓力的區(qū)域用圖2中的高度H表示，在該區(qū)域下方安裝導流管的水平壁部分，水流在該區(qū)域中產生興波阻力(Cw)和摩擦阻力(Cf)，并且該區(qū)域還包含作用在船身上僅產生摩擦作用的部分水流(Cf)。因此，本發(fā)明的導流管改進了興波系數(Cw)以及摩擦系數(Cf)。上述改進在船模試驗池中經測試得到驗證(水池拖曳試驗)，測試采用傳統船頭配置的船模，其標稱速度為-14-15海里/小時、18-20海里/小時和30海里/小時，以及具有鼓包的船模，其標稱速度為14.5-15.5海里/小時。對于帶有鼓包的船模，水平壁部分的上表面安裝在距離局部零速度區(qū)域下方大約I米處，即鼓包上的水流速度為零的停滯點。假設以平靜海面下的吃水線為參考，該停滯點是位于船頭上的一點，且流速矢量在該點分為兩個矢量:一個是在船體上產生波浪和摩擦力的向上方向的流速矢量，另一個是只在船身上產生摩擦力的向下流速矢量。對于標稱速度為30海里/小時的高速船模而言，測試中，導流管水平壁部分的上表面安裝在方向向上的興波矢量的下方(始終以龍骨為參考點)和與龍骨平行方向的矢量下方以及僅產生摩擦的部分向下矢量的下方，以獲得導流管的最佳性能。因此，導流管內部包含同時產生興波和摩擦的水流，以及專門作用在船身上的摩擦水流。一般來說，此處提及的船頭導流管可根據船速向前或向后移動，以便獲得最佳效果。
[0038]對于傳統配置的船頭，為獲得積極效果，導流管的長度由全部或部分覆蓋受壓船頭的表面積決定。表2-4中列出了具有傳統船頭配置的船模的說明性結果。同樣，對于帶有鼓包且鼓包向上延伸至吃水線或吃水線附近的船舶類型而言，如果正面壓力和側背壓力對節(jié)能有幫助，導流管也將覆蓋這些區(qū)域。表I中的試驗測試結果可以清楚地說明這一點?？赏ㄟ^CFD (計算流體動力學)研究確定上述正面壓力和側背壓力區(qū)域，隨后在船模水池測試中驗證此類研究得出的數據。
[0039]如圖1所示，導流管的水平壁部分(I)有一個如圖1a所示特定幾何形狀的剖面(a)，剖面(a)沿水流方向的長度為al，厚度為at ；同時側壁部分(2，3)的剖面(b)具有如圖1b所示的特定幾何形狀。剖面(b)沿水流方向的長度為bl，厚度為bt。長度和厚度的尺寸隨著壁部分不同的配置而變化。簡明地說，無論剖面(a)和剖面(b)的翼型部分是否相同，剖面(a)和剖面(b)都屬于翼型部分，這取決于壁體部分要求的升力系數，以及選擇翼型部分的主要參數一船速和船頭的幾何形狀。
[0040]水平壁部分(I)沿著艏部縱剖線兩側延伸，具有導管內上表面(10)和導管外下表面(11)，而與水平壁(I)連接的側壁部分(2，3)分別具有導流管內表面(20，30)和導流管外表面(21，31)。水平壁(I)的剖面(a)和側壁(2，3)的剖面(b)經過設置，其前緣(Ia)和(2a，3a)位于導流管輸入水流的前端相應位置，它們的尾緣(Ib)和(2b，3b)分別位于導流管輸出水流的后端。
[0041]此處將側壁(2，3)距船頭兩側的距離定義為尾緣(2b，3b)距船頭兩側的距離，該距離決定與水流進入導流管的攻角有關的側壁部分的位置。側壁(2，3)距船頭側邊的距離可能因船速、船頭幾何形狀和側壁類型的不同而有所差異，該值的范圍從0.30至10.00米不等。
[0042]水平壁(I)可與平靜海面下的吃水線平行或相對于吃水線傾斜一定角度，在這里水平壁(I)的攻角隨著船速和所使用的翼型部分的類型而變化；而側壁(2，3)的攻角隨著船速、船頭幾何形狀和在制成這些側壁部分所用翼型部分的類型而變化。
[0043]如上所述，側壁在龍骨至甲板的方向上具有船頭的幾何形狀，并始終與船頭兩側保持平行，與兩側保持恒定的距離。此處，側壁與吃水線成任意適當角度延伸，由于船體周圍的水流與吃水線平行，因此側壁與吃水線最好保持平行，以便在上下顛簸的巡航中使壁部分達到設計的最佳效率，具有最低限度的幾何偏差，從而具有持續(xù)穩(wěn)定的性能，側壁的前緣(2a，3a)沿艏部縱剖線傾斜，其中艏部縱剖線可能與吃水線垂直或成任意角度與吃水線斜交。
[0044]據圖3所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，導流管的側壁(2，3)通?？v向延伸至與吃水線垂直方向上測量的某一高度或在吃水線之上或之下延伸，側壁經過調節(jié)沿艏部縱剖線方向傾斜或在上述某一高度之上任意傾斜。
[0045]側壁(2，3)的剖面以及水平壁(I)的剖面可保持不變，以便在整個壁長或部分壁長中保持相同的幾何形狀，或沿壁長發(fā)生更改。
[0046]據本發(fā)明優(yōu)選說明性實施例，水平壁(I)的剖面(a)的特定幾何配置和/或側壁
(2,3)的剖面(b)的特定幾何配置屬于經過設置的翼型部分，其前緣(Ia)和(2a，3a)位于導流管入口處前端且尾緣(Ib )和(2b，3b )分別位于導流管出口處后端。
[0047]本發(fā)明導流管的一個具體特征是，具有特定幾何形狀剖面(a)的水平壁(I)與沖擊導流管內部上表面(10)的水流的每個適當選擇的攻角相對應的低壓中心(Ic)位于產生第一個船頭波的區(qū)域，即位于艏部縱剖線上或稍微向前偏移艏部縱剖線。另一方面，在具有特定幾何形狀剖面(b)的側壁(2，3)和水平壁(I)的連接區(qū)域，與沖擊導流管內表面(20，30)的水流的每個適當選擇的攻角相對應的側壁(2，3)的低壓中心(2c，3c)位于水平壁(I)的低壓中心(Ic)與水平壁(I)的前緣(Ia)之間的所選位置，甚至向前伸出該前緣(la)，此時側壁(2，3)務必在所有情況下均保持適當的長度，以便使側壁(2，3)的尾緣(2b，3b)與水平壁(I)的尾緣(Ib)耦合。
[0048]在說明性圖1所示的本發(fā)明實施例中，水平壁(I)和側壁(2，3)均具有翼型部分。水平壁(I)的翼型部分(a)和/或側壁(2，3)的翼型部分(b)分別構成具有凸面配置的導流管內表面(10)和/或導流管內表面(20，30)、水平壁(I)的導流管外表面(11)和/或側壁(2，3)的導流管外表面(21，31)，這些翼型部分可能配置為平面或內部空心，或部分平坦表面且部分空心。這里必須注意，根據本發(fā)明優(yōu)選的有利實施例，水平壁(I)的尾緣(Ib)向下方傾斜，這種配置有利于興波的下降，而側壁(2，3)的尾緣(2b，3b)具有向外傾斜的斜面，從而有利于降低流出導流管的水流對船頭防護的沖擊。
[0049]據本發(fā)明另一個實施例，水平壁(I)的剖面(a)的特定幾何配置和/或側壁(2，3)的剖面(b)的特定幾何配置分別是曲面板(I')和(2'，3')，以便水平壁(I)的導流管內表面(10)或側壁(2，3)的導流管內表面(20，30)分別與曲面板(I')和(2'，3')的凸面對應，水平壁(I)的導流管外表面(11)或側壁(2，3)的導流管外表面(21，31)分別與曲面板(I')和(2'，3')的空心側對應。
[0050]圖4示意性地介紹了本發(fā)明導流管的一個實施例，該實施例中的水平壁和側壁都是曲面板，如圖4a所示，這些曲面板可具有不同的可選配置。在本示例中，具有特定幾何形狀剖面(a)的水平壁(I)與沖擊導流管內上表面(10)的每個適當選擇的水流攻角相對應的低壓中心(Ic)和/或在具有特定幾何形狀剖面(b)的側壁(2，3)和水平壁(I)的連接處、與沖擊導流管內表面(20，30)的每個適當選擇的水流攻角相對應的側壁(2，3)的低壓中心(2c，3c)分別設定在曲面板(I')和曲面板(2'，3')的最大凸率區(qū)域附近。
[0051]據本發(fā)明的又一個實施例，水平壁(I)的剖面(a)的特定幾何配置和/或側壁(2，3)的剖面(b)的幾何配置分別是具有銳角剖面(I")和(2〃，3")的板材，該板材由一對臂(10&，1013)和(20&，2013)，(30&，3013)構成，分別在水平壁(1")頂部(10")和側壁(2〃，3")頂部(20" )、(30")的每一側延伸。這些頂部分別是各自銳角配置的頂部。圖5說明了本發(fā)明導流管的此類設置，其中水平壁和側壁均配置為銳角剖面，但此處的角度設置值有可能接近1800，使得這些銳角設置的板材最終可作為近似平坦的板子操作。[0052]在圖5所示剖面成角度的板材實施例中，上述水平壁(I")的臂(IOa)和側壁(2〃，3")的相應臂(20a，30a)設置在水流進入導流管的入口端，水平壁(I")的臂(IOb)和側壁(2〃，3")的相應臂(20b，30b)設置在水流流出導流管的出口端，臂(10a，10b)、(20a，20b)、(30a，30b)分別在各自的支承點形成頂部(10〃 ,20" ,30")，形成導流管內大于1800的角和導流管外小于1800的角；具有特定幾何形狀剖面(a)的水平壁(I")與沖擊導流管內表面(10 ")的每個適當選擇的水流攻角相對應的低壓中心(lc)，和/或具有特定幾何形狀剖面(b)的側壁(2〃，3")與沖擊導流管內表面(20"，30")的每個適當選擇的水流攻角相對應的低壓中心(2c，3c)分別設置在銳角板(I")和(2〃，3")的銳角配置頂部(10")和(20"，30")附近的所選位置
[0053]根據本發(fā)明的一個實施例，上述布置在銳角板(I")導流管的水流入口端的導流管臂(IOa)和布置在導流管水流出口處的導流管臂(IOb)為平面板或具有小凸面的板材。
[0054]根據本發(fā)明的另一個可選實施例，布置在銳角板(I")導流管水流入口處的導流管臂(IOa)為平面板或具有小凸面的板材，布置在導流管水流出口處的導流管臂(IOb)為翼型部分；或者布置在銳角板(I ")導流管水流入口處的導流管臂(IOa)為翼型部分并且布置在導流管水流出口處的導流管臂(IOb)為平面板或具有小凸面的板材。
[0055]上述具有銳角板配置的壁體的所有示例中，銳角板(I")和(2〃，3")的銳角頂部(10")和(20"，30")可分別具有短直線部分和/或具有凸形結構的圓頂部分的形狀?？稍趫D7a中查看此類頂部可選形狀的示意圖。
[0056]無論選擇使用曲面板或是銳角板，無論是水平壁(I)的曲面板0- )或是銳角板(I")的特定幾何形狀配置，或是側壁部分(2，3)的曲面板(2'，3')或銳角板(2〃，3")的特定幾何形狀配置，導流管外部的板材一側均可成開口狀態(tài)，從而在使用曲面板的情況下形成一個空心剖面，或在使用銳角板的情況下形成相應的空腔。另外，可以使用從前緣延伸至尾緣的平板(4 0 )進行封閉，如圖7所示。
[0057]在封閉的壁體示例中，用于封閉導流管外特定幾何形狀的水平壁(I)的曲面板(1；)或銳角板(I")板材一側開口，和/或封閉導流管外特定幾何形狀的側壁(2，3)的曲面板(2'，3')或銳角板(2〃，3'，)板材一側開口時，可能會選用平面板(40a)或曲面板(40b)或銳角板(40c)或上述組合，如圖7a所示，其中，平面或圓形頂部的標準化形式也已示出。
[0058]根據本發(fā)明的優(yōu)選示意性實施例，本發(fā)明建議的導流管在實施過程中采用具有翼型部分的水平壁部分(I)和具有銳角剖面(圖6a)的側壁部分(2"，3")或具有曲面板剖面(圖6b)的側壁部分(2'，3')的組合。在構造導流管的水平壁部分和側壁部分的過程中，非常有可能選擇使用多種不同的組合，務必在考慮船舶的航速和船頭幾何形狀的前提下，對水平壁部分(I)和側壁部分(2，3)的升力系數與阻力系數的比率(CL/CD)，以及水平壁部分(I)的升力系數CLl與側壁部分(2，3)的升力系數CL2，3的比率(CL1/CL2，3)進行優(yōu)化。
[0059]在水平壁和側壁部分的任一可選配置組合示例中，通過實驗方式針對不同攻角定位的船模進行拖曳測量，針對每種特定的船身和船速設計，確定水平壁(I)和側壁部分(2，3)各自的適當攻角，從而獲得最佳性能。
[0060]根據建議的水動力導流管的實施例，水流方向的水平壁(I)的剖面(a)的長度(al)與側壁部分(2，3)的剖面(b)的長度(bl)相同(圖8)，導流管經過設置，使水平壁(I)的低壓中心(Ic)可置于側壁(2，3)的低壓中心(2c，3c)的附近區(qū)域。應注意的是，低壓中心(3c)始終位于低壓中心(Ic)的前方。倘若水平壁和側壁部分的長度不同，水平壁短于側壁部分的長度(圖8c)或側壁部分短于水平壁的長度(圖8d)時，可在相對較短的壁部前緣前端或在尾緣后端使用延伸件，以使導流管的壁部長度相同，但須始終遵守側壁部(2，3)的低壓中心(2c，3c)位于低壓中心(Ic)前方并達到水平壁(I)的前緣(Ia)或略微超過前緣(Ia)的要求。
[0061 ] 必須注意的是，從船頭到船尾方向的水平壁(I)在安裝時，必須將壁部(I)的低壓中心Clp置于第一次船艏波產生的區(qū)域。還要注意的是，在低壓中心的位置，水流因低壓而達到最大速度且超過了船速。因此，第一次船艏波受較高的流速影響而使波面下降，船舶周圍的水流狀況得到改善。
[0062]需要注意的是，上述導流管性能優(yōu)化的條件，即將側壁部(2，3)的低壓中心(2c，3c)設置在側壁部分(2，3)和水平壁部分(I)的連接區(qū)域，位于低壓中心(Ic)和水平壁部分(I)的前緣(Ia)之間的最佳選定位置，甚至從水平壁部分(I)的前緣(Ia)向前伸出，這一條件為必要條件，原因是側壁部分低壓中心的位置可以使側壁部分有助于提高進入導流管的水流流速，并因此增強水平壁部分(I)使得興波降落的功能。在此條件下，水平壁的低壓中心位于第一次船艏波產生的區(qū)域。否則，假如側壁部分的低壓中心(2c，3c)位于水平壁部分(I)的低壓中心(Ic)的后方，則側壁部分無法有助于提高第一次產生船艏波的位置附近的低壓中心(Ic)區(qū)域的水流流速；這樣的話，側壁部分不僅不能對船頭波的提速產生積極作用，而且還可能造成損失。
[0063]在標稱船速為30海里/小時的實驗安排中，船頭采用傳統的垂直配置，弗勞德數(Fn)=0.44 (弗勞德數(Fn)值相對較大時，鼓包無法有效發(fā)揮作用，然而本發(fā)明的導流管可對此進行改善)，在安裝水平壁的翼型部分時，其低壓中心Clp向前偏移并與弦線長度10%處的艏部縱剖線保持一定距離(表4);這是必要的，因為與試驗中較低速度時的相同翼型部分相比，實施例中的速度較大，在產生第一次船頭波時會發(fā)生位移。但是，簡明地說，對于翼型部分NACA4412，盡管對于較低船速和船頭具有不同幾何形狀的情況下，普遍建議船頭與翼型部分的連接點位于翼型低壓中心Clp的附近，但若在上述船速下，船舶翼型的前緣應處于有利位置，使壁部50%的長度(翼型弦線的長度)向船頭前方延伸。這是由于速度提高，第一次船頭波向前發(fā)生位移，因此翼型部分的低壓中心也相應產生位移。
[0064]對于船舶鼓包幾乎延伸至吃水線且船舶速度達到14.5至15.5海里/小時的情況(表I )，水平壁的翼型部分的Clp再次靠近具有鼓包的船頭區(qū)域，使前緣從與鼓包的鄰接點向前延伸弦線長度的30%，預計第一次船頭波產生的區(qū)域位置的距離與此相同。同樣，表3中列出了具有傳統船頭配置的集裝箱船的實驗數據，水平壁的低壓中心再次位于船頭附近并且翼型部分的前緣位于導流管與船頭的鄰接點前方弦線長度的40%處。由于船速提高至20海里/小時，普遍認為在距艏部縱剖線前方產生首次船頭波，但由于攻角增大(50)，水平壁低壓中心向前產生位移，因此所選翼型部分(Wortman FX72-MS-150B)的低壓中心將位于通常建議位置的前方；倘若攻角為零，低壓中心位于弦線長度大約40%的區(qū)域。按此推理，向前移位的第一次船頭波可能會和向前移位的水平壁(I)的低壓中心重合。因此請注意，配有Wortman FX72-MS-150B型號的翼型部分的水平壁的升力系數至少比側壁的升力系數高50%，在一系列具體試驗中，已選用NACA4412類型的翼型部分對此進行驗證。因此，CLl/CL2，3的比率大于或等于1.50。因此，考慮到產生第一次船頭波的位置受到船速和船頭幾何形狀的影響，可通過CFD研究的充分逼近方法確定向下和向上矢量的位置，從而在安裝導流管時確定水平壁部分的位置。如上所述，導流管水平壁的位置應在矢量下方，其朝向與吃水線平行，也同樣包含向下傾斜的部分矢量。按照上文列出的位置參數所設置的導流管，能夠有利于減小興波阻力，并在一定程度上減小摩擦阻力，即該導流管能夠改善Cw和Cf的比率。
[0065]另外，如果水流方向上的水平壁(I)的剖面(a)的長度(al)小于側壁部分(2，3)的剖面(b)的長度(bl )，則導流管經過設置，以使在水平壁(I)和側壁部分(2，3)的連接區(qū)域內，水平壁(I)的前緣(Ia)位于側壁部(2，3)的低壓中心區(qū)域(2c，3c)，或者是側壁部分低壓中心的后方(圖Sc)。如果水平壁和側壁部分的長度不相等，為確保導流管內的水流相對于導流管外的水流能夠達到所需的分流條件，使水平壁尾緣與側壁部分的尾緣相耦合是一種可取的做法，可通過增加使用船頭和/或船尾導流板延伸件來實現。
[0066]根據本發(fā)明優(yōu)選的實施例，如圖9所示，建議的水動力導流管按此設計，使水平壁
(I)的剖面(a)包含一個向前突出的導流板延伸件(ld)，和/或包含一個向后伸出的導流板延伸件(le)，且/或側壁部分(2，3)的剖面(b)包含向前伸出的導流板延伸件(2d，3d)和/或向后伸出的導流板延伸件(2e，3e)。圖9a是包含向前伸出的導流板延伸件(Id)和/或向后伸出的導流板延伸件(Ie)的側壁部分(I)的各種剖面圖。
[0067]上述水平壁部分(I)的剖面(a)向前和/或向后伸出的導流板延伸件(ld，le)和/或側壁部分(2，3)的剖面(b)向前和/或向后伸出的導流板延伸件(2d-3d，2e-3e)是平面板或彎曲板，其設置方向與弦線方向相同，即連接水平壁部分(I)的前緣和尾緣并且相應連接側壁部分(2，3)的前緣和尾緣的直線部分(50)方向，或相對于直線部分(50)有一定斜度的方向。代表弦線的直線部分(50)顯示在圖9b說明性的翼型部分。水平壁部分(I)的(a)部分向后伸出的導流板延伸件(Ie)最好設置一個方向朝下的凸起，和/或側壁部分(2，3)的(b)部分向后伸出的導流板延伸件(2e_3e)最好相應設置一個朝外的凸起，其范圍一方面就水平壁部分(I)而言有利于興波落下，另一方面就側壁部分(2，3)而言減小退出導流管的水流對船頭防護(船頭兩側)的影響，但前提是這些凸起的配置適當，以防止出現船壁阻力系數增大的可能性。上述向前和向后伸出的導流板延伸件可與壁部分的弦線對齊固定，或與弦線形成一定的角度。這些延伸件也可以制成活動模式，最好伸入并嵌進船壁，并部分或全部向船壁前端或后端伸出。而且，這些向前和向后伸出的導流板延伸件的傾斜角度可以通過【技術領域】中已知的適當機制進行改變。
[0068]構成本發(fā)明導流管的船壁設計的另一大重要特征是，所設計的水平壁部分(I)的Ca)部分的升力系數CLl在任何情況下都滿足以下條件:等于或大于導流管設計的側壁部分(2，3)的(b)部分的升力系數CL2，3，其中此類側壁部分(2，3)可與水平壁部分(I)的類型相同或者不同。對于船只不同的額定巡航速度和船只相應承受的不同強度的波浪，對導流管進行設計，以使設計達到具體額定速度的特定船身的CL1/CL2，3的比率隨著船只巡航速度的提高而增大，興波也能因此相應增強。
[0069]在水平壁部分(I)和側壁部分(2，3)的連接部位，沿垂直于吃水線平面延伸的橫向導流管部分所示的導流管形狀可以設置為矩形，其朝向垂直于水平壁部分(I)或可能為“U”形，也就是說通過彎曲部分將水平壁部分(I)連接到側壁部分(2，3)。這些彎曲部分可具有水平壁部分(I)或側壁部分(2，3)的翼型部分形狀，或者30水平壁部分(I)的翼型部分逐漸聚合到側壁部分(2，3)的翼型部分中，或者彎曲部分的形狀和水平壁部分以及側壁部分的翼型部分的形狀都不相同，再或者這些彎曲部分的形狀設置為曲面板，經過適當配置與相鄰船壁進行連接。
[0070]側壁部分可根據船艏外張程度在垂直方向上更改從某個水平段到另一個水平段的傾斜角度(扭轉角度)，同時又能保持船尾緣和船艏兩側之間的固定距離。將船尾緣保持在固定位置且適當移動前緣的同時，也可以執(zhí)行這一步驟。
[0071]此外，水平壁部分(I)和側壁部分(2，3)都可以改變它們的幾何形狀，也就是說，水平壁部分的翼型部分沿著船舶對稱線，即中心線的兩側逐漸對稱改變。側壁部分(2，3)的翼型部分可沿其長度方向逐漸縱向變更。
[0072]根據本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明中的船頭水動力導流管包括控制和調節(jié)水平壁部分(I)或側壁部分(2，3 )或兩部分的攻角，此類控制和調節(jié)攻角的方式根據船頭輪廓的幾何形狀和船舶的速度對攻角進行調節(jié)?？衫猛ǔＲ阎臋C械或液壓機制或其他方法實現對攻角的此類控制和調節(jié)。
[0073]將前緣(Ia)保持在固定位置，由此帶動尾緣(Ib)位移，來調節(jié)水平壁部分(I)的攻角，其特征在于，隨著尾緣向上和向下移動，分別形成負傾角和正傾角。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，水平壁部分(I)尾緣(Ib)的傾斜角度限定在-100到+200之間，傾斜度00與連接前緣和尾緣直線部分(50)的位置相對應，也就是說弦線沿著與船舶的龍骨或負載吃水線平行的方向延伸。
[0074]將船舶尾緣(2b，3b)保持在固定位置的同時，通過傾斜前緣(2a，3a)來調節(jié)側壁部分(2，3)的攻角，而尾緣用于界定側壁部分(2，3)和船頭兩側的距離。負傾角定義為前緣(2a，3a)向外移動，即朝著遠離船頭兩側的方向移動，而正傾角則定義為前緣(2a，3a)向內移動，即靠近船頭兩側的方向移動。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，側壁部分(2，3)前緣(2a，3a)的傾斜角度相應地界定在-400到+400之間，00對應連接前緣和尾緣的直線部分(50)的位置，也就是說，弦線沿著與船頭平行的方向延伸。
[0075]本發(fā)明導流管具有的一個特征是，側壁部分(2，3)在龍骨至甲板的方向保持船頭的幾何形狀，同時又維持了到船頭兩側的恒定距離。尤其是在船壁部分(2，3)的翼型部分的朝向與船舶滿載時的吃水線平行，且穿過前緣(2a，3a)連續(xù)位置的假想線在與船頭線平行的方向延伸，此定位為統一管理船頭兩側的水流提供了最佳水動力條件。
[0076]側壁部分(2，3)到船頭兩側的距離，定義為側壁部分尾緣與船頭正對一側的距離，保持為固定值，因為側壁部分(2，3)具有與船頭彎曲面適當對應的曲面。上文所定義的側壁部分(2，3)與船頭兩側之間距離的特定值由船頭的幾何形狀、側壁部分的特征和長度以及船舶的額定航速決定。一般來講，側壁部分(2，3)與船頭兩側之間的距離在0.30米到10.00米之間。
[0077]水動力導流管安裝在船頭，使水平壁部分(I)的(a)部分的低壓中心(Ic)位于首次生成船艏波的區(qū)域。因此，水平壁部分(I)的(a)部分的低壓中心(lc)，位置范圍在首次生成船艏波的區(qū)域內，可設置在艏部縱剖線或距艏部縱剖線一定距離，這一距離取決于船頭的幾何形狀和船舶的額定航速，其特征在于，介于連接(a)部分的前緣和尾緣的直線部分
(50)長度，即艏部縱剖線向后的弦線長度的10%至艏部縱剖線向前直線部分(50)長度的50%之間。
[0078]根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如圖10中的說明性介紹，水平壁部分(I)導流管內的導流管內表面(10)和/或側壁部分(2，3)導流管內表面(20，30)設置了突出的肋拱(5)，同樣的側壁部分(I)和/或(2，3)的導流管外表面(11)和導流管外表面(21，31)設置了突出的肋拱(6)，此類突出的肋拱(5)和/或(6)旨在優(yōu)化分別與導流管內表面和外表面接觸的水流的層流特征。根據本發(fā)明另一個用于優(yōu)化層流特征的優(yōu)選改進實施例，如圖11所示，水平壁部分(I)和/或側壁部分(2，3)分別設置了一系列適當布置的孔(7)和(8)，其特征在于，通過這些孔供給空氣，從而在水平壁部分(I)和/或側壁部分(2，3)的導流管內表面和外表面上形成空氣分界層。根據優(yōu)選的實施例，水平壁部分和側壁部分的空氣將提供給前緣部分，因此形成的空氣分界層可根據需要覆蓋船壁部分的內表面或外表面或同時覆蓋。在此需要指出的是，可將空氣分配細管連接在船壁(I)和/或(2，3)的適當位置，以替代上述供氣孔(7)和/或(8)，連接時應格外小心，不可影響船壁部分的水動力特征。
[0079]在此隨附了四張連續(xù)的表格，舉例說明了不同類型的船舶(游艇、集裝箱船、散貨船和護衛(wèi)艦)所執(zhí)行的測試，這些船舶均在船頭部分適當安裝了本發(fā)明中的水動力導流管。通過采用本發(fā)明的導流管明顯切實提高了船舶的馬力并改善了所有這些類型船舶的燃料要求，這些改善體現為，與不使用本發(fā)明導流管相比，在牽引相同型號、相同速度的船舶時，船舶承受的阻力大幅減小。因此，顯而易見的是，通過安裝本發(fā)明的導流管所實現的牽引阻力測量值減小或等效的推進馬力減小，最終都有利于馬力的減小并降低了燃料消耗。
[0080]在此指出，在游艇類型的船舶中(結果見表2)，測試所用船舶為自航船舶。
[0081]
【權利要求】
1.安裝在船頭的水動力導流管，其位置使其在任何情況下都可浸在海平面以下的水中，上述導流管可使船舶在推進過程中降低興波和摩擦阻力造成的影響，導流管包括一個水平壁部分(I)具有一個特定幾何形狀的截面(a)，擁有沿著水流方向的長度(al)和一個厚度(at)，上述水平壁部分(I)沿著船頭縱剖線各側延伸，且在導流管內有內表面(10)，在導流管外有外表面(11)，以及特定幾何形狀截面(b )的一對側壁部分(2，3 )，且擁有沿水流方向的一個長度(bl)和一個厚度(bt)，上述側壁部分(2，3)被連接至上述水平壁部分(I)并沿著船頭的各側向上延伸，因而與上述水平壁部分(I)及艏部各側的表面組合在一起，直至通過支柱(4)相連的導流管內的區(qū)域，其中水流明顯不同于導流管外的水流，這些差異使得船舶的巡航特性得以改善，上述側壁部分(2，3)擁有導流管內的內表面(20，30)和導流管外的外表面(21，31 )，其中水動力導流管的特征在于上述水平壁部分(I)的截面(a)和上述側壁部分(2，3)的截面(b)均按照其前緣(Ia)和(2a、3a)分別位于導流管進水口的前端而其尾緣(Ib)和(2b、3b)分別位于導流管出水口的后端排列，其中低壓中心的(Ic)位置，位于沿水平壁部分(I)截面(a)的內表面(10)，選擇為與上述水平壁部分(I)攻角一致的適當位置，以位于第一個艏波產生的區(qū)域，并沿著船頭縱剖線或略微向前，其中低壓中心(2c、3c)的位置，位于與側壁部分(2，3)及水平壁部分(I)相連接的區(qū)域中側壁部分(2，3)截面(b)的內表面(20、30)，選擇為與上述側壁部分(2，3)攻角相一致的適當位置，以位于低壓中心(Ic)和水平壁部分(I)前緣(Ia)或向前超出前緣(Ia)之間的選定位置，其中側壁部分(2，3 )長度適中，以便尾緣(2b、3b )與水平壁部分(I)的尾緣(Ib )保持一致。
2.按照上述權利要求1所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部(I)截面(a)的特定幾何形狀和/或側壁部分(2，3)截面的特定幾何形狀是翼型部分，且按照前緣(Ia)和(2a，3a)排列，從而使前端的水流進入導流管和尾緣(Ib)及(2b，3b)，后端的水流流出導流管。
3.按照上述權利要求2所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于:水平壁部分(O的翼型部分(a)和/或 側壁部分(2，3)的翼型部分(b)由一個凸面導流管內表面(10)及各在一側的(20，30)和水平壁部分(I)的外表面(11)以及側壁部分的(21，31)組成，其中翼型部分平坦或內部空心，或者為部分平坦和部分空心的表面結合而成。
4.按照上述權利要求1所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)截面(a)的特定幾何形狀和/或側壁部分(2，3)截面(b)的特定幾何形狀分別為曲面板0- )和曲面板(2'，3')，對上述曲面板0- )和曲面板(2'，3')進行排列，以便水平壁部分(I)的導流管內表面(10)或側壁部分(2，3)的導流管內表面(20，30)分別與曲面板(I')和曲面板(2'，3')的凸面相對應，且水平壁部分(I)的導流管外表面(11)或側壁部分(2，3)的導流管外表面(21;31)分別與曲面板(I')和曲面板(2'，3')的凹面相對應，其中選擇適當的低壓中心(Ic)位置，使其與水平壁部分承受的攻角相一致，并位于沿水平壁部(I)截面(a)的導流管內表面(10)，和/或選擇適當的低壓中心(2c，3c)位置，使其與側壁部分(2，3)承受的攻角相一致，并位于沿側壁部分(2，3)截面(b)的導流管內表面將低壓中心布置在曲面板(I')和/或曲面板(2'，3')最大凸度區(qū)域的附近。
5.按照上述權利要求1所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)截面(a)的特定幾何形狀和/或側壁部分(2，3)截面(b)的特定幾何形狀分別為帶有兩條臂(10a，10b)、(20a，20b)和(30a，30b)的銳角板(I")和(2"，3")，這些臂分別沿著水平壁部分(I)頂部(10〃)的各側和側壁部分(2，3)頂部(20〃)、(30")的各側延伸，上述臂(IOa)和相對應的臂(20a，30a)放置在水流進入導流管的一端，上述臂(IOb)和相對應的臂(20b，30b)放置在水流流出導流管的一端，上述臂(10a, 10b)、(20a, 20b)、(30a, 30b)在相對應的頂部(10"，20"，30")形成導流管內大于1800的角度和導流管外小于1800的角度，其中選擇適當的低壓中心(Ic)位置，使其與水平壁部分(I)截面(a)的內表面承受的攻角相一致，和/或選擇適當的低壓中心(2c，3c)位置，使其與側壁部分(2，3)截面(b)的內表面(20，30)承受的攻角相一致，將位置分別部署在上述銳角板(I")和(2〃，3")的頂部(10")和頂部(20"，30")的附近。
6.按照上述權利要求5所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，放置在導流管進水口一側的上述銳角板(I")的上述臂(IOa)和放置在導流管出水口一側的上述銳角板(P ')的上述臂(IOb)均為平面板或微凸板。
7.按照上述權利要求5所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，放置在導流管進水口一側的上述銳角板(I")的上述臂(IOa)是一個平面板或微凸板，同時，放置在導流管出水口一側的上述銳角板(I ")的臂(IOb)是一個帶有翼型部分的板，或放置在導流管進水口一側的上述銳角板(I ")的上述臂(IOa)是一個帶有翼型部分的板；同時，放置在導流管出水口一側的上述銳角板(I")的上述臂(IOb)是一個平面板或微凸板。
8.按照上述權利要求5-7中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，上述銳角板(I")和(2〃，3")的頂部(10〃)和(20〃，30")分別采用具備特定彎曲配置的短尺和/或圓角的直線部分。
9.按照上述權利要求4-8中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，板(40)用于關閉曲面板(I')或水平壁部分(I)上述截面(a)的銳角板(I)的導流管外側，和/或曲面板(2'，3')或側壁部分(2，3)上述截面(b)的銳角板(2〃，3")的導流管外偵牝上述板(40)由曲面板(I')或水平壁部分(I)上述截面(a)的銳角板(I")的導流管外側，和/或曲面板(2'，3')或側壁部分(2，3)上述截面(b)的銳角板(2〃，3")的導流管外側的前緣向尾緣延伸。
10.按照上述權利要求9所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，板(40)可選擇為平面板(40a)或曲面板(40b)或銳角板(40c)或以上幾種板的組合，以適用于關閉曲面板(I')或水平壁部分(I)上述截面(a)的銳角板(I’ ’)的導流管外側，和/或曲面板(2’，3’ )或側壁部分(2，3)上述截面(b)的銳角板(2’ ’，3’ ’)的導流管外側。
11.按照權利要求ι-?ο中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，它的構成包括:選定的水平壁部分(I)組合，由帶有翼型部分的板或曲面板(P )或銳角板(I")制成；選定的側壁部分(2，3)組合，由帶有翼型部分的板或曲面板(2'，3')或銳角板(2〃，3")制成；其中選定的組合滿足升力系數CL對升力系數⑶的比率CL/⑶最優(yōu)化的要求，上述CL/CD具有與水平壁部分(I)和側壁部分(2，3)，以及每個特定實施例中，水平壁部分(I)的升力系數CLl對側壁部分(2，3)的升力系數CL2，3的比率最優(yōu)化要求相關的盡可能高的數值，在所有情況下，上述比率CL1/CL2.3都>1.00并取決于船頭的幾何結構，且每個選定的特定船頭也隨著船舶標定巡航速度的增加越來越高。
12.按照上述權利要求1-11中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，沿水流方向的水平壁部分(I)截面(a)的長度(al)與側壁部分(2，3)截面(b)的長度(bl)—致，且在此部署導流管，以便位于側壁部分(2，3)與水平壁部分(I)相連接的區(qū)域，選擇低壓中心(2c，3c)附近適當的低壓中心(Ic)位置，使其與水平壁部分(I)承受的攻角相一致，且選定的低壓中心(2c，3c)與側壁部分(2，3)承受的攻角相一致。
13.按照上述權利要求1-11中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，沿水流方向的水平壁部分(I)截面(a)的長度(al)小于側壁部分(2，3)截面(b)的長度(bl)，并部署導流管，以便其位于側壁部分(2，3)與水平壁部分(I)相連接的區(qū)域，水平壁部分(I)的前緣(Ia)位于側壁部分(2，3)低壓中心(2c，3c)附近。
14.按照上述權利要求1-13中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，當水平壁部分(I)的長度不同于側壁部分(2，3)的長度時，導流管還包括向前或向后凸出的導向板延伸件，其包含均衡水平壁部分(I)長度和側壁部分(2，3)長度的錨鏈長度，據此，水平壁部分(I)的截面(a)可能包括向前凸出的導向板延伸件(Id)和/或向后凸出的導向板延伸件(le)，和/或側壁部分(2，3)的截面(b)可能包括向前凸出的導向板延伸件(2d，3d)和/或向后凸出的導向板延伸件(2e，3e);同時，始終遵守側壁部分(2，3)的低壓中心(2c，3c)放置在水平壁部分(I)低壓中心(Ic)位置的前側，直至或略微超出其前緣(Ia)的要求，其中將水平壁部分(I)向前和/或向后凸出的導向板延伸件(ld，Ie)和/或側壁部分(2，3)向前和/或向后凸出的導向板延伸件(2d-3d，2e-3e)沿直線部分(50)或與直線部分(50)有一定傾斜度的方向排列，上述直線部分分別將水平壁部分(I)和側壁部分(2，3)的前緣和尾緣相連。
15.按照上述權利要求14所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)的(a)部分的向前和/或向后突出的導向板延伸件(ld，le)，以及側壁部分(2，3)的(b)部分的向前和/或向后突出的導向板延伸件(2d-3d，2e_3e)為平面板或曲面板，其安裝在連接水平壁部分(I)前緣和尾緣的直線部分(50)的方向，相應地安裝在連接側壁部(2，3)前緣和尾緣的直線 部 分(50)的方向，或者是一定程度地傾向直線部分(50)的方向，在此水平壁部分(I)的(a)部分向后突出的導向板延伸件(Ie)形成一個向下的凸面，而側壁部分(2,3)的(b)部分向前突出的導向板延伸件(2e，3e)形成一個向外的凸面。
16.按照上述權利要求15所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，按此調整水平壁部分(I)的(a)部分向前和/或向后突出的導向板延伸件(ld，le)，以及側壁部分(2，3)的(b)部分向前和/或向后突出的導向板延伸件(2d-3d，2e-3e)，能夠使其如愿進入并成為所述水平壁部分(I)和/或側壁部分(2，3)的一部分，并且由此，相對于水平壁部分(I)和/或側壁部分(2，3)不同角度地向前或向后全部或部分突出。
17.按照上述權利要求1-16所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)的(a)部分升力系數CLl無論在何種情況下都等于或大于側壁部分(2，3)的(b)部分升力系數CL2，3，按此設計該導流管的目的是使船的額定速度增加時，針對具體額定船速設計的特定船體的CLl與CL2，3的比例逐漸增大，從而增大興波。
18.按照上述權利要求1所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)和/或側壁部分(2，3)具有控制和調整其攻角的方法，因此能根據船速的遞增或遞減對攻角的監(jiān)控產生影響。
19.按照上述權利要求18所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，水平壁部分(I)的攻角通過負傾斜向上或正傾斜向下移動尾緣(Ib)來調整，同時將前緣(Ia)維持在固定位置，所述水平壁部分(I)尾緣(Ib)的位移范圍為-100到+200，其中00時的位置對應連接前緣(Ia)和尾緣(Ib)直線部分(50)的位置，其方向與船骨的方向平行，且側壁部分(2.3)的攻角通過正傾斜向外方向，即船舷向外，或正傾斜向內方向，即船舷向內，移動前緣(2a, 3a)來調整，同時將尾緣(2b，3b)維持在固定位置，所述側壁部分(2，3)前緣(2a，3a)的位移范圍為-400到+400，其中00位置對應連接前緣(2a，3a)和尾緣(2b，3b)直線部分(50)的位置，其方向與艏部縱剖線平行。
20.按照上述權利要求1所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，在船骨到甲板的方向，側壁部分(2，3)符合船頭的幾何形狀，從而維持到船舷的距離不變，且側壁部分(2.3)的方向與船滿載情況下的吃水線平行，或在一定程度上傾向于吃水線，同時通過側壁部分(2，3)前緣(2a，3a)連續(xù)位置的假想線的方向與艏部縱剖線平行。
21.按照上述權利要求20所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征在于，側壁部分(2.3)距船舷的距離，其中所述的距離是指(b)部分的尾緣距離其正對的船舷的距離，由于側壁部分的折彎與船舷的折彎適當對應，該距離相對于側壁部分(2，3)的高度始終固定不變，所述側壁部分(2，3)到船舷的距離由船頭的幾何形狀、船頭特征、(b)部分的長度，以及船的額定巡航速度決定，其范圍為0.30到10.00米。
22.按照上述權利要求1-21中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征是，按此設置此導流管，能夠使水平壁部分(I)的(a)部分低壓中心(Ic)位于產生第一次船艏波的區(qū)域處，所述產生的第一次船艏波距離船頭有一定距離，其取決于船頭的幾何形狀和船的額定巡航速度，所述的距離范圍為:艏部縱剖線后方連接水平壁部分(I)的(a)部分的尾緣和前緣直線部分(50)長度的10%，到艏部縱剖線前方連接水平壁部(I)的(a)部分的尾緣和前緣直線部分(50)長度的50%。
23.按照上述權利要求1-22中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征是，水平壁部分(I)的導流管內表面(10)和/或側壁部分(2，3)的導流管內表面(20，30)設有突出的肋拱(5)，且/或水平壁部分(I)的導流管外表面(11)和/或側壁部分(2，3)的導流管外表面(21，31)分別設有突出的肋拱(6)，所述的突出的肋拱(5)和(6)可以分別優(yōu)化與水平壁部分(I)導流管內表面(10)或導流管外表面(11)相接觸的水流的層流特性，以及與側壁部分(2，3)導流管內表面(20，30)或導流管外表面(21，31)相接觸的水流的層流特性。
24.按照上述權利要求1-22中任意一條所述的安裝在船頭的水動力導流管的特征是，水平壁部分(I)的(a)部分和/或側壁部分(2，3)的(b)部分有氣流分布細管，其安裝在適當位置，或者是在水平壁 部分(I)和側壁部分(2，3)的適當位置處分別設有小孔(7)和(8)，所述適當設置的小孔(7)和(8)用于向水平壁部分(I)的導流管內表面(10)和/或導流管外表面(11)提供空氣，且/或向側壁部分(2，3)的導流管內表面(20，30)和/或導流管外表面(21，31)提供空氣，從而在水平壁部分(I)的導流管內表面和/或導流管外表面產生大氣邊界層，相應的也在側壁部分(2，3)的導流管內表面和/或導流管外表面產生大氣邊界層。
【文檔編號】B63B1/40GK103889836SQ201280035412
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權日:2011年7月18日
【發(fā)明者】E·E·彼德羅馬諾拉基斯, E·K·彼得羅馬諾拉基 申請人:米蘭航運和投資有限公司