船首抑波減搖附體制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及船舶領(lǐng)域，尤其涉及一種能降低水面船舶興波阻力、并且減小船舶在波浪中縱向搖擺幅度，從而提高船舶快速性和適航性的新型船首抑波減搖附體。該船首抑波減搖附體包括至少一塊安裝于船首的板狀物體，所述板狀物體安裝于正常排水量工況下的船舶漂浮時船首處靜水面上方。當(dāng)船舶航行時，船首抑波減搖附體對船舶首部興起的波浪產(chǎn)生抑制作用，波能被減弱，從而明顯降低水面船舶的航行阻力，提高水面船舶的快速性。并且，船舶在風(fēng)浪中航行時，船首抑波減搖附體能夠增大船舶縱搖阻尼，使船舶在風(fēng)浪中航行時的縱向搖擺幅度減小，并且本發(fā)明專利技術(shù)還可以減少船舶首部上浪、甲板淹濕、首底砰擊等現(xiàn)象的發(fā)生。

Bow wave anti roll appendage

The present invention relates to the field of the ship, in particular to a lower surface ship wave resistance, and reduce ship in waves of longitudinal swing amplitude, thereby improving the new bow ship speed and seaworthiness and wave stabilizing appendage. The bow wave damping stabilizer comprises at least one plate shaped object arranged on the bow; the plate shaped object is arranged above the static water surface of the bow at the normal displacement condition when the ship floats. When the ship is sailing, the bow wave and the anti roll appendage restrain the wave rising from the ship's head, and the wave energy is weakened, so that the navigation resistance of the ship on the surface is reduced, and the rapidity of the ship on the surface is improved. And the ships sailing in the storm, the bow wave suppression stabilizing appendage can increase the ship pitching damping, the amplitude of ship longitudinal swing when sailing in the storm is reduced, and the invention can reduce the wave, first on the ship deck wetness, bottom slamming phenomenon.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
船首抑波減搖附體
本專利技術(shù)涉及船舶領(lǐng)域，尤其涉及一種能降低水面船舶興波阻力、并且減小船舶在波浪中搖擺幅度，從而提高船舶快速性和適航性的新型船首抑波減搖附體。
技術(shù)介紹
船舶是依托于水這種介質(zhì)能夠漂浮和航行的水上運載平臺。一般而言，船舶要能夠通江達(dá)海，順利完成人員、物資運輸或其它相關(guān)任務(wù)，必須具備六種基本的航行性能，分別是浮性、穩(wěn)性、不沉性、快速性、操縱性和適航性。其中快速性是指一定的船舶要達(dá)到一定的航行速度，所需主機功率最小的能力；另外，船舶在風(fēng)浪中航行時，會產(chǎn)生搖擺運動以及隨之出現(xiàn)的上浪、甲板淹濕、艏底砰擊、人員暈船等現(xiàn)象，適航性是指船舶在一定風(fēng)浪中能夠安全航行并且產(chǎn)生較小的運動響應(yīng)，以保證船上的人員和各項設(shè)備能夠作業(yè)的能力。很顯然，船舶的快速性越好，船舶的燃油消耗率就越小，則其運營成本和二氧化碳排放量都會降低；另外，船舶在風(fēng)浪中的搖擺運動幅度越小，船舶的適航性就越好，風(fēng)浪中航行船舶的安全性、人員的舒適性以及設(shè)備的作業(yè)能力都會提升。因此，如何最大限度的提高船舶的快速性和適航性一直是國際造船界和國內(nèi)外船舶技術(shù)研究領(lǐng)域中熱點的問題。提高船舶的快速性，主要的技術(shù)途徑就是減小船舶在水面航行時的運動阻力。水面船舶的阻力成分主要包括摩擦阻力、粘壓阻力和興波阻力，其中興波阻力的產(chǎn)生，是因為船舶在水面運動時對水面有擾動，這種擾動在重力的作用下形成周期性起伏的波面向周圍傳播，消耗了船舶的運動能量。興波阻力隨航速的增加急劇增大，對于排水型高速船舶，興波阻力占總阻力的比重達(dá)50％以上，所以降低船舶運動阻力的一個很重要方面是減小興波阻力。目前主要的減小船舶興波的技術(shù)方法有：(1)船形優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)以興波阻力數(shù)值計算方法和優(yōu)化算法為基礎(chǔ)，以最小興波阻力為優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合一定的約束條件，得出滿足條件的低興波阻力主船體形狀。這種技術(shù)的缺點是：不同的速度范圍對應(yīng)的最低興波阻力船體形狀是不一樣的，一種船體形狀難以在整個航行速度范圍內(nèi)都取得低阻效果；并且船體的形狀還受到船舶浮性、穩(wěn)性以及船舶布置和裝載方面的制約，船形優(yōu)化的空間有限。(2)球鼻艏技術(shù)。球鼻艏技術(shù)是將船舶首柱前端水面以下的部分設(shè)計成一個球形首，船舶航行時球鼻艏的興波與主船體興起的首部橫波形成有利干擾，總的興波能量降低，從而使船舶的興波阻力減小。該技術(shù)的缺點是：經(jīng)理論和船舶試驗研究表明，球鼻艏技術(shù)應(yīng)用在船長傅汝德數(shù)小于0.34的低速船或者是中低速船上才能產(chǎn)生減小興波阻力的效果，對于高速船舶，阻力是增加的。(3)消波水翼技術(shù)。消波水翼是在船舶首柱后部水面以下安裝的水翼。當(dāng)船舶高速航行時，水翼改變船首部的興波波形，可使興波阻力下降。該技術(shù)的缺點是：研究表明，消波水翼的減阻效果只有在船長傅汝德數(shù)大于0.6的極高速航行工況下才能體現(xiàn)，目前世界上絕大部分船舶都并不處于這樣的航行工況。總體上看，針對目前工程應(yīng)用中的船舶，現(xiàn)有的興波阻力降阻技術(shù)很難在全航速范圍內(nèi)都取得減阻效果，特別是在船舶航行主要的中、高航速范圍(傅汝德數(shù)從0.3至0.5)減阻十分困難。船舶在有風(fēng)浪的海況中航行時，船體不可避免的會產(chǎn)生向左右的橫向搖擺、向首尾的縱向搖擺、垂向升沉以及過大的加速度，這些船體運動相互耦合，再疊加風(fēng)浪的作用，船舶還會出現(xiàn)首部上浪、甲板淹濕、艏底砰擊、人員暈船等現(xiàn)象，對船舶的航行安全性、人員的舒適性和船上設(shè)備裝備的工作效能發(fā)揮都產(chǎn)生不利影響。為了減小船舶在波浪中的搖擺幅度，改善船舶的適航性，人們提出了如下的減搖措施。(1)舭龍骨。舭龍骨沿船長方向安裝在水下船體兩側(cè)的舭部，船體出現(xiàn)左右的橫向搖擺時可以增加船體的橫搖阻尼從而減小橫搖幅度。舭龍骨對于橫搖的減搖幅度可以達(dá)到30％，但對船體向首尾的縱向搖擺影響甚小，同時會使船舶航行阻力略有增大。(2)減搖鰭。減搖鰭是通過船體中部兩舭伸出的一對機翼型翼片，配以動力系統(tǒng)和自控系統(tǒng)能使翼片角度轉(zhuǎn)動，保證翼片上始終產(chǎn)生阻礙船體橫搖運動的力矩，從而起到減小橫搖的目的。減搖鰭在船舶以6kn速度以上航行時可取得優(yōu)良的減小橫搖效果，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且也不具有減小船體縱向搖擺的作用。(3)減搖水艙。減搖水艙是裝在船體內(nèi)的一種特制水艙，當(dāng)船體橫搖時，水艙內(nèi)的水能從一舷流向另一舷，從而產(chǎn)生抵抗橫搖的穩(wěn)定力矩，達(dá)到減小橫搖的目的。綜合而言，現(xiàn)有的具有工程應(yīng)用意義的船舶減搖裝置，都只具有減小船舶橫搖的作用，對減小縱搖卻無能為力。但是船舶在風(fēng)浪中出現(xiàn)的船舶首部上浪、甲板淹濕、首底砰擊、船員暈船等現(xiàn)象都與縱搖有直接相關(guān)，目前缺少有效的船舶減縱搖方法。本專利技術(shù)提出的新型船首抑波減搖附體，作為一種新型的船舶興波阻力降阻技術(shù)，在船舶航速處于傅汝德數(shù)從0.3至0.5的中、高航速范圍具有最佳的減阻效果。并且在具有降低船舶運動阻力效果的同時，還能夠控制船舶在風(fēng)浪中的縱搖，并減少船舶首部上浪、甲板淹濕、首底砰擊的現(xiàn)象，可以提高船舶的適航性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種能抑制船舶航行時的首部興波、降低船舶運動阻力、并控制船舶在風(fēng)浪中的縱向搖擺、減少船舶首部上浪、甲板淹濕、首底砰擊的現(xiàn)象的船首抑波減搖附體，以提高船舶的快速性和適航性。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：船首抑波減搖附體，包括至少一塊安裝于船首的板狀物體，所述板狀物體安裝于正常排水量工況下的船舶漂浮時船首處靜水面上方。所述板狀物體形狀為首部鈍圓、尾部寬大的流線型，其流線方向在所述板狀物體長度方向上，流線方向與船舶縱向一致。所述板狀物體的首端位于其安裝位置處首柱之前20％～100％的船寬范圍，所述板狀物體的尾端位于其安裝位置處首柱之后30％～300％的船寬范圍，所述板狀物體的安裝與船舶的首部形狀相配合。所述板狀物體長度為船寬的50％～500％；其最大寬度為船寬的20％～200％；其厚度不超過船舶型深的10％；其長度與最大寬度的比值為1～10。進(jìn)一步，所述板狀物體在船體垂向上安裝位置為：以船舶速度為零時的靜水面為基準(zhǔn)面，所述板狀物體的最低點不得低于該基準(zhǔn)面，且所述板狀物體的最低點到基準(zhǔn)面的距離小于20％的船舶吃水深度。本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果：(1)本專利技術(shù)船首抑波減搖附體通過前伸的附體首部壓抑船首前方處于形成過程中的首部興波波峰，并采用寬大的附體尾部提高首部興波第一個波谷位置的水壓頭，從而破壞了首部興波“波峰-波谷”的自由發(fā)展，削弱了船首興波能量，明顯的降低了船舶的興波阻力。(2)本專利技術(shù)在產(chǎn)生良好的減小船舶運動阻力效果的同時，能夠增大船舶縱搖阻尼，使船舶在風(fēng)浪中航行時的縱向搖擺幅度減小，并且本專利技術(shù)還可以減少船舶首部上浪、甲板淹濕、首底砰擊等現(xiàn)象的發(fā)生。(3)本專利技術(shù)具有提高船舶快速性和風(fēng)浪中適航性兩種功能，并且構(gòu)造簡單、安裝方便，不需要增加額外的控制裝置，能夠在現(xiàn)有船舶上直接安裝也能在新設(shè)計船舶的設(shè)計方案中增加，實施方便，具有很強的工程應(yīng)用性。附圖說明圖1是安裝了船首抑波減搖附體的船舶示意圖；圖2是處于靜水中的安裝了船首抑波減搖附體的船舶的主視圖；圖3是處于靜水中的安裝了船首抑波減搖附體的船舶的俯視圖；圖4是處于靜水中的安裝了船首抑波減搖附體的船舶的仰視圖；其中，1-船首抑波減搖附體的板狀物體2-船舶3-靜水面。具體實施方式下面將結(jié)合附圖，對本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本專利技術(shù)，而不構(gòu)成對本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
船首抑波減搖附體，包括至少一塊安裝于船首的板狀物體，其特征在于：所述板狀物體安裝于正常排水量工況下的船舶漂浮時船首處靜水面上方。

【技術(shù)特征摘要】
2016.05.10 CN 20161030338621.船首抑波減搖附體，包括至少一塊安裝于船首的板狀物體，其特征在于：所述板狀物體安裝于正常排水量工況下的船舶漂浮時船首處靜水面上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船首抑波減搖附體，其特征在于：所述板狀物體的形狀為首部鈍圓、尾部寬大的流線型，其流線方向在板狀物體長度方向上，流線方向與船舶縱向一致。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船首抑波減搖附體，其特征在于：所述板狀物體的首端位于其安裝位置處首柱之前20%～100%的船寬范圍，所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉志華，熊鷹，尚留賓，陳剛，張家瑞，谷釗，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍海軍工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42