破冰船舶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種破冰船舶，其包括帶有船底(2)、船艏(3)和船尾(4)的船體。其中船艏(3)包括前傾的上船艏部(31)、下球艏部(33)和中間艏部(32)。該船舶設(shè)計(jì)帶有結(jié)構(gòu)水線(W1)、上破冰水線(W3)和下破冰水線(W2)。為了提高船舶的破冰能力，當(dāng)船舶在船舶的結(jié)構(gòu)水線(W1)處操作時(shí)，下球艏部(33)的上部表面布置成位于水面處或附近。當(dāng)船舶在船舶的下破冰水線(W2)處操作時(shí)，下球艏部(33)的下部表面布置成穿透水面。當(dāng)船舶在船舶的上破冰水線(W3)處操作時(shí)，前傾的上船艏部(31)布置成穿透水面。本發(fā)明還涉及用于操作該破冰船舶的方法。
【專利說明】
破冰船舶
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及根據(jù)權(quán)利要求1的前序所述的一種在水體中操作的破冰船舶，水體具 有位于海平面的水面，該船舶包括帶有船底、船臘和船尾的船體，其中船臘包括前傾的上船 臘部、下球臘部和位于前傾的上船臘部和下球臘部之間的中間臘部，下球臘部在船舶的長(zhǎng) 度方向上的給定位置處具有球鼻根部截面，該破冰船舶設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)水線、上破冰水線和下 破冰水線。本發(fā)明還設(shè)及一種根據(jù)權(quán)利要求8的前序所述的用于操作破冰船舶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于海洋船舶，已知通過在船舶的船臘處安裝球狀體，也就是所謂的球臘部來降 低阻力，因而降低動(dòng)力需求并減小燃料消耗。經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)的球臘部能影響船舶產(chǎn)生的波 浪從而降低能量損失。例如在公告號(hào)為EP2391533B1的歐洲授權(quán)專利中公開了運(yùn)樣的示例， 其中球臘部設(shè)計(jì)用于開放水域。
[0003] 通常認(rèn)為不適于將球臘部用于在冰況下操作的船舶。然而，近來已經(jīng)為用于在冰 區(qū)、即冰況下操作的船舶設(shè)計(jì)帶有球臘部。例如KR20120139268、KR 20080107070和KR 20060039270中公開了運(yùn)樣的示例。然而，考慮到希望和需要能夠在開放水域和冰況下操作 運(yùn)些已知的船舶，需要球臘部的設(shè)計(jì)作出折衷。冰況會(huì)制約將球臘部設(shè)計(jì)為具有有利的流 體動(dòng)力學(xué)的型線。結(jié)果是，已知帶有球臘的船舶的性能劣于帶有用于開放水域的良好設(shè)計(jì) 的球臘的船舶或帶有良好設(shè)計(jì)的破冰船臘的船舶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足并提供一種能夠在重度、中度和輕度冰 況下高效破冰的船舶并同時(shí)確保不削弱船舶在開放水域的操作效率。利用根據(jù)權(quán)利要求1 的破冰船舶來實(shí)現(xiàn)該目的。
[0005] 本發(fā)明的基本思想是設(shè)計(jì)一種海洋船舶，當(dāng)需要在不同冰況下進(jìn)行破冰操作和需 要在開放水域進(jìn)行操作時(shí)均具有優(yōu)越的性能。運(yùn)種設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)水線。將船舶設(shè)計(jì) 成：當(dāng)船舶在船舶的結(jié)構(gòu)水線處操作時(shí)，下球臘部的上部表面位于水面處或附近；當(dāng)船舶在 船舶的下破冰水線處操作時(shí)，將下球臘部的下部表面布置成穿透水面;且當(dāng)船舶在船舶的 上破冰水線處操作時(shí)，將前傾的上船臘部布置成穿透水面。
[0006] 下面將給出本發(fā)明的有益效果。
[0007] 當(dāng)船舶在船舶的結(jié)構(gòu)水線處操作時(shí)，船舶被加載且不存在縱傾。在船舶處于漂浮 位置時(shí)，下球臘部的上部表面設(shè)計(jì)成位于水面處或附近。實(shí)際上，術(shù)語(yǔ)"位于…處或附近"是 指下球臘部的上部表面整體地或局部地位于水面處，也可W是略低于或略高于水面。在冰 況下，下球臘部的上部表面有利地設(shè)計(jì)成與在輕度和中度冰況下遇到的冰或冰蓋抵接。換 句話說，在該漂浮位置時(shí)能夠在輕度和中度冰況下最優(yōu)地操作船舶。
[000引當(dāng)船舶在下破冰水線處操作時(shí)，例如假設(shè)是貨船的船舶是空倉(cāng)且在壓艙工況下操 作?？商娲兀瑸樘幱谄∥恢?，可通過移動(dòng)壓艙物、消耗貨物或者移動(dòng)貨物來有意地使船 舶縱傾。在該漂浮位置，能夠W非常恰當(dāng)?shù)姆绞皆谳p度和中度冰況下操作船舶。
[0009] 當(dāng)船舶在上破冰水線處操作時(shí)，操作船舶W使船臘向下縱傾。在該漂浮位置時(shí)能 夠在重度冰況下最優(yōu)地操作船舶。例如可W通過貨物或壓艙物的分布或更換壓艙液體W達(dá) 到該漂浮位置。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例中，給定位置處的下球臘部的球鼻根部截面的截面 積小于第一位置處的下球臘部的截面積，其中第一位置位于給定位置的前部。
[0011] 給出的下球臘部的設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步提高船舶在冰況下的適應(yīng)性和操作效率，該設(shè) 計(jì)例如是使球鼻根部截面處的球鼻的截面積小于位于球鼻根部截面前方的球鼻的截面積。 運(yùn)允許冰或者碎冰塊輕易地沿船舶的船體向后移動(dòng)到船尾。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)有利的實(shí)施例，給定位置處的下球臘部的球鼻根部截面的截 面積大于第二位置處的位于結(jié)構(gòu)水線下的船臘的截面積，第二位置位于給定位置的后部。 運(yùn)進(jìn)一步有利于冰或者碎冰塊沿船舶的船體向后的流動(dòng)。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例中，當(dāng)船舶在上破冰水線處操作時(shí)，前傾的上船臘 部與海平面之間的角度至多為40度。運(yùn)提升了在重度冰況下的船舶破冰能力。在運(yùn)方面，優(yōu) 選角度在10度至40度之間。
[0014] 當(dāng)船舶在上破冰水線處操作時(shí)，前傾的上船臘部與海平面在船舶的長(zhǎng)度方向上的 第=位置處相交。為了提高船舶在水體中的通過性，在船舶的長(zhǎng)度方向上的第=位置，使船 臘的型線與船舶中屯、線處的豎直平面間的角度至少為75度。
[0015] 為進(jìn)一步改善破冰船舶的操作，有利的是在船舶的長(zhǎng)度方向上的第=位置和給定 位置間的中間位置處，使船臘的型線與船舶中屯、線處的豎直平面間的角度至多為60度。
[0016] 對(duì)于海洋船舶來說，術(shù)語(yǔ)船體、船底、船臘、球鼻、球臘和船尾具有通常的含義。球 鼻根部截面是球鼻在交叉點(diǎn)處的豎直截面，該交叉點(diǎn)是傾斜的上船臘部的下端，即中間臘 部與突出下球臘部，即球鼻交叉的位置。缺少清楚的交叉點(diǎn)時(shí)，則是中間臘部的橫向輪廓最 靠后的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。船舶的長(zhǎng)度是指船舶在長(zhǎng)度方向上在船臘和船尾間的長(zhǎng)度。船舶寬度是指 船舶在結(jié)構(gòu)水線處的最大橫向?qū)挾?br>[0017] 結(jié)構(gòu)水線限定了運(yùn)樣的水線，船舶設(shè)計(jì)成W該水線為基礎(chǔ)完成其主操作，該主操 作例如可W與載荷、推進(jìn)力、速度等有關(guān)。上破冰水線限定了期望船舶在冰中操作的最高水 線。該水線可W是虛線。下破冰水線限定了期望船舶在冰中操作的最低水線。該水線可W是 虛線。運(yùn)些水線代表了船舶在冰況下操作的不同的吃水極限。
[0018] 通常將多種破冰船舶分配用于各種冰級(jí)，該冰級(jí)限定了運(yùn)些船舶能夠操作的冰 況。大體可將冰況劃分為重度、中度或輕度冰況。比如前面、前部、前方等術(shù)語(yǔ)是指船舶長(zhǎng)度 方向中的船臘方向。比如后部、向后、在端部等術(shù)語(yǔ)是指船舶長(zhǎng)度方向中的船尾方向。在船 舶當(dāng)冰況下操作時(shí)，船舶和其船臘將與冰或者冰原相抵接并從而經(jīng)受來自周圍水體中的冰 或者冰原的冰負(fù)荷。
[0019] 在權(quán)利要求2-7中限定了破冰船舶的更多的有利特征。在權(quán)利要求8-10中限定了 操作破冰船舶的方法。
[0020] 附圖簡(jiǎn)要說明
[0021 ] W下將參照所附示意圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行舉例說明，其中：
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的破冰船舶的側(cè)視圖，
[0023] 圖2從下部示出了破冰船舶的船臘，
[0024] 圖3是破冰船舶的船臘的側(cè)視圖，
[0025] 圖4示出了位于水線下的破冰船舶的船體的截面，即所謂的剖面面積曲線，
[0026] 圖5是圖4的放大詳圖，W及
[0027] 圖6和7示出了破冰船舶的前部的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 在圖1中用附圖標(biāo)記1來標(biāo)識(shí)破冰船舶。破冰船舶1包括帶有船底2、船臘3和船尾4 的船體。船臘3包括前傾的上船臘部31、帶有球鼻根部截面34的下球臘部33W及位于前傾的 上船臘部31和下球臘部33之間的中間臘部32,其中球鼻根部截面34位于下球臘部在船舶長(zhǎng) 度方向上的給定位置Sl處。破冰船舶1設(shè)計(jì)帶有結(jié)構(gòu)水線W1、上破冰水線W3W及下破冰水線 W2。圖2是上述船臘3的S維圖。
[0029] 在圖6和7中用附圖標(biāo)記B來標(biāo)識(shí)破冰船舶1的寬度。寬度B是指破冰船舶1在結(jié)構(gòu)水 線Wl處的最大橫向?qū)挾?。如下將結(jié)合圖6和7來更詳細(xì)地討論寬度B與破冰船舶1的設(shè)計(jì)間的 相關(guān)性。
[0030] 圖3中示出了船臘3的更多細(xì)節(jié)。
[0031] 在圖3中，當(dāng)船舶在破冰船舶1的結(jié)構(gòu)水線Wl處操作時(shí)，將下球臘部33的上部表面 設(shè)置成位于水面附近。實(shí)際上運(yùn)意味著下球臘部的上部表面位于水面處或附近。通常情況 下，在該漂浮位置，破冰船舶1裝載且不存在縱傾。在冰況下(將冰標(biāo)識(shí)為ICE)，下球臘部33 的上部表面與冰或冰蓋相抵接并從下方破冰。在該漂浮位置時(shí)能夠在輕度和中度冰況下最 優(yōu)地操作船舶。
[0032] 當(dāng)破冰船舶1在下破冰水線W2處操作時(shí)，將下球臘部33的下部表面設(shè)置成穿透水 面。在該漂浮位置，能夠W非常恰當(dāng)?shù)姆绞皆谳p度和中度冰況下操作船舶。在圖3中示出了 下球臘部33的下部表面如何抵接冰且在下球臘部的下方朝下破冰。
[0033] 對(duì)于載貨船，處于該漂浮位置的船舶將是空倉(cāng)且處于壓艙工況?？商娲兀赏ㄟ^ 移動(dòng)壓艙物、消耗貨物或者移動(dòng)貨物來有意地使船舶縱傾。
[0034] 當(dāng)破冰船舶1在上破冰水線W3處操作時(shí)，操作船舶W使船臘向下縱傾。可W通過貨 物或壓艙物的分布或更換液體W達(dá)到該縱傾位置。在該漂浮位置處能夠在重度冰況下最優(yōu) 地操作船舶。隨著破冰船舶1向前移動(dòng)，從而差不多W傳統(tǒng)的方式使前傾的上船臘部31向下 和朝側(cè)向破冰。
[0035] 從而可W在=個(gè)不同的漂浮位置處操作船舶，運(yùn)在不同的冰況下是有利的：當(dāng)船 舶在船舶的結(jié)構(gòu)水線Wl處操作時(shí)，下球臘部33的上部表面保持在水面處或附近；當(dāng)船舶在 船舶的下破冰水線W2處操作時(shí)，下球臘部33的下部表面穿透水面;且當(dāng)船舶在船舶的上破 冰水線W3處操作時(shí)，前傾的上船臘部31穿透水面。
[0036] 當(dāng)破冰船舶1在上破冰水線W3處操作時(shí)，在漂浮位置，有利的是使前傾的上船臘部 與海平面(在圖3中標(biāo)識(shí)為上破冰水線W3)之間的角度9不超過40度。因此角度巧代表前傾的 上船臘部31的傾斜度。如圖3所示，前傾的上船臘部31的傾斜角度幫至少與前傾的上船臘部 31的下部分有關(guān)，即前傾的上船臘部中更靠近海平面的部分。如圖1和3所示，該船臘部的上 部分能夠具有不同的傾斜度。
[0037] 運(yùn)種構(gòu)造進(jìn)一步提升了破冰船舶I在重度冰況下的破冰能力。在任何情況下，優(yōu)選 角度在10度至40度之間。如圖3所示，當(dāng)船舶在上破冰水線W3的漂浮位置處操作時(shí)，前傾的 上船臘部31與海平面在破冰船舶1的長(zhǎng)度方向上的第=位置S4處相交。
[0038] 雖然優(yōu)化運(yùn)種破冰船舶的破冰能力是重要的，還必須將冰塊和碎冰清除遠(yuǎn)離船舶 W確保船舶在水體中的有效通過性。
[0039] 出于此目的，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的破冰船舶1的船臘和下球臘部進(jìn)行了有利的設(shè)計(jì)，具 體設(shè)及船臘3和下球臘部33的輪廓或橫向突出W及在船舶長(zhǎng)度方向上的容積分布。運(yùn)一點(diǎn) 參考圖1和圖3在圖4和圖5中示出了。
[0040] 在圖4中示出了剖面面積曲線，即表示位于結(jié)構(gòu)水線Wl下的船舶的船體的橫截面 積的圖。圖5是圖4中圖示部分的放大圖。在運(yùn)些圖中標(biāo)識(shí)出了給定位置S1、第一位置S2和第 =位置S3。如下詳述，給定位置Sl處的截面積小于第一位置S2處的截面積，且第二位置S3處 的截面積小于給定位置Sl處的截面積。
[0041] 如此構(gòu)造輪廓和長(zhǎng)度方向容積分布W使給定位置Sl處的下球臘部33的球鼻根部 截面34的截面積小于第一位置S2處的下球臘部的截面積，在船舶的長(zhǎng)度方向上第一位置S2 位于給定位置Sl的前部。下球臘部具有的球鼻根部截面的截面積小于球鼻根部截面前方的 截面積的構(gòu)造，運(yùn)改善了破冰船舶在冰況下的操作。運(yùn)種構(gòu)造還有利于冰或者碎冰塊沿船 體朝向破冰船舶的后方流動(dòng)。
[0042] 可W通過如下構(gòu)造來進(jìn)一步改善冰或者碎冰塊沿破冰船舶的船體向后流動(dòng)，即， 使給定位置Sl處的下球臘部的球鼻根部截面的截面積大于第二位置S3處位于結(jié)構(gòu)水線Wl 下的船臘截面積，在船舶的長(zhǎng)度方向上，第二位置S3位于給定位置Sl的后部。
[0043] 當(dāng)破冰船舶1在上破冰水線W3處操作時(shí)，船臘3的型線也會(huì)影響船舶在水體中的通 過性，尤其是在冰況下。
[0044] 當(dāng)船舶在上破冰水線W3處操作時(shí)，通過如下的方式來實(shí)現(xiàn)船臘3的有利的設(shè)計(jì):將 船臘3構(gòu)造為在船舶的長(zhǎng)度方向上的第S位置S4處，使船臘3的型線與船舶中屯、線化處的豎 直平面間的角度m至少為75度。
[0045] 此外，有利的是使得，在船舶的長(zhǎng)度方向上的給定位置Sl和第=位置S4間的中間 位置處，船臘3的型線與船舶中屯、線化處的豎直平面間的角度至多60度。因而至少優(yōu)選的 是，化大于02。
[0046] 在圖6中標(biāo)識(shí)出了角度m和角度的。如上所述，附圖標(biāo)記B標(biāo)識(shí)為破冰船舶1的寬 度，其中寬度B是指破冰船舶1在結(jié)構(gòu)水線W3處的最大橫向?qū)挾取？蒞將破冰船舶1的船體2 的型線，包括船臘3的型線設(shè)計(jì)成彎曲的，從而難于測(cè)量角度m和角度的。
[0047] 因此，在第S位置S4處，船臘3的型線與中屯、線化處的豎直平面間的角度m顯示為 從船舶的中屯、線化到朝向船舶外側(cè)延伸的虛線之間的角度，在此B/2表示破冰船舶1的寬度 B的一半。
[0048] W類似的方式，在第S位置S4和給定位置Sl間的中間位置處，船臘3的型線與中屯、 線化處的豎直平面間的角度的顯示為從船舶的中屯、線化到朝向船舶外側(cè)延伸的虛線之間 的角度。
[0049] 如上所述，基于在圖7中示出的角度0來定義角度m和的，在此角度0定義為在B/10 距離處測(cè)量的船臘3的型線與的船舶中屯、線CL間的角度，該B/10距離指距離船舶的中屯、線 化的寬度B的十分之一的距離。換句說話，在運(yùn)個(gè)離船舶的中屯、線化非常近的距離處，船體 的曲率要恒定得多。
[0050]與此有關(guān)的附圖和說明書僅意圖用于清楚地闡明本發(fā)明的基本思想。在隨附的權(quán) 利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可W在細(xì)節(jié)上變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于在水體中操作的破冰船舶，水體具有位于海平面的水面，其中破冰船舶（I)包括 帶有船底(2)、船臘(3)和船尾(4)的船體，其中船臘(3)包括前傾的上船臘部(31)、下球臘部 (33)和位于所述前傾的上船臘部和所述下球臘部之間的中間臘部(32)，所述下球臘部(33) 在所述船舶的長(zhǎng)度方向上的下球臘部(33)的給定位置(SI)處具有球鼻根部截面(34)，破冰 船舶（1)設(shè)計(jì)帶有結(jié)構(gòu)水線(W1)、上破冰水線(W3)和下破冰水線(W2)，其特征在于： -當(dāng)所述船舶在所述船舶（1)的結(jié)構(gòu)水線(Wl)處操作時(shí)，所述下球臘部(33)的上部表面 布置成位于所述水面處或附近； -當(dāng)所述船舶在所述船舶（1)的下破冰水線(W2)處操作時(shí)，所述下球臘部(33)的下部表 面布置成穿透所述水面;且 -當(dāng)所述船舶在所述船舶（1)的上破冰水線(W3)處操作時(shí)，前傾的上船臘部(31)布置成 穿透所述水面。2. 如權(quán)利要求1所述的破冰船舶，其特征在于給定位置(SI)處的所述下球臘部（33)的 所述球鼻根部截面(34)的截面積小于第一位置(S2)處的所述下球臘部的截面積，其中第一 位置在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上位于所述給定位置(SI)的前部。3. 如權(quán)利要求1或2所述的破冰船舶，其特征在于所述給定位置(SI)處的所述下球臘部 (33)的所述球鼻根部截面(34)的截面積大于第二位置(S3)處的位于所述結(jié)構(gòu)水線(Wl)下 的所述船臘(3)的截面積，其中第二位置在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上位于所述給定位置 (SI)的后部。4. 如權(quán)利要求1所述的破冰船舶，其特征在于當(dāng)所述船舶在所述上破冰水線(W3)處操 作時(shí)，所述前傾的上船臘部(31)與所述海平面之間的角度(巧)至多40度。5. 如權(quán)利要求4所述的破冰船舶，其特征在于所述角度(皆)在10度至40度之間。6. 如權(quán)利要求1所述的破冰船舶，其特征在于當(dāng)所述船舶在所述上破冰水線(W3)處操 作時(shí)，所述前傾的上船臘部（31)與所述海平面在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上的第=位置 (S4)處相交，且在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上的所述第=位置(S4)處，所述船臘(3)的型線 與所述船舶的中屯、線(CL)處的豎直平面間的角度(化）至少為75度。7. 如權(quán)利要求1和6所述的破冰船舶，其特征在于在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上的給定 位置(SI)和第=位置(S4)間的中間位置處，所述船臘(3)的型線與所述船舶中屯、線(CL)處 的豎直平面間的角度(的)至多60度。8. 在水體中操作破冰船舶的方法，水體具有位于海平面的水面，其中破冰船舶（1)包括 帶有船底(2)、船臘(3)和船尾(4)的船體，其中船臘(3)包括前傾的上船臘部(31)、下球臘部 (33)和位于所述前傾的上船臘部和所述下球臘部之間的中間臘部(32)，所述下球臘部(33) 在所述船舶的長(zhǎng)度方向上的下球臘部給定位置（SI)處具有球鼻根部截面(34)，破冰船舶 (1)設(shè)計(jì)帶有結(jié)構(gòu)水線(Wl)、上破冰水線(W3)和下破冰水線(W2)，其特征在于根據(jù)所述方 法： -當(dāng)所述船舶在所述船舶（1)的結(jié)構(gòu)水線(Wl)處操作時(shí)，將所述下球臘部(33)的上部表 面保持在位于所述水面處或附近； -當(dāng)所述船舶在所述船舶（1)的下破冰水線(W2)處操作時(shí)，使所述下球臘部(33)的下部 表面穿透所述水面;且 -當(dāng)所述船舶在所述船舶（I)的上破冰水線(W3)處操作時(shí)，使所述前傾的上船臘部(31) 穿透所述水面。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過使所述給定位置(Sl)處的所述下球臘部 (33)的所述球鼻根部截面(34)的截面積小于第一位置(S2)處的所述下球臘部的截面積來 增強(qiáng)冰或者碎冰塊在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上沿所述船體的向后的運(yùn)動(dòng)，其中第一位置 在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上位于所述給定位置(SI)的前部。10. 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于通過使所述給定位置(SI)處的所述下球 臘部（33)的所述球鼻根部截面（34)的截面積大于第二位置（S3)處的位于所述結(jié)構(gòu)水線 (Wl)下的所述船臘(3)的截面積來增強(qiáng)冰或者碎冰塊在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上沿所述 船體的向后的運(yùn)動(dòng)，其中第二位置在所述船舶的所述長(zhǎng)度方向上位于所述給定位置(SI)的 后部。
【文檔編號(hào)】B63B1/06GK105916763SQ201480069763
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】R-A·索賈南, T·馬特森, K·漢貝格
【申請(qǐng)人】阿克北極科技公司