本發(fā)明涉及船艏結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及使用在中高速船舶上的球斧式船艏。
背景技術(shù)：
：船舶阻力性能研究表明，船舶艏部形狀對船體阻力有顯著影響，對船舶航態(tài)也有較大的影響，因此對不同類型不同航速船艏形狀的設(shè)計有廣泛的研究，大致可以分為6大類，即垂直式船艏、傾斜——垂直式船艏、傾斜式船艏、球鼻艏、飛剪式船艏、破冰性船艏。其中，由于球鼻艏能有效的降低中速運(yùn)輸船舶的興波阻力，能夠有效減小低速肥大型運(yùn)輸船滿載航行時的首部舭渦以及壓載航行時的破波阻力，同時能夠有效的利用船長來增加排水量，因此，球鼻艏在中低速運(yùn)輸船舶上獲得了廣泛的應(yīng)用。球鼻艏的結(jié)構(gòu)見圖1，通常包括向前傾斜的艏柱1和球鼻形船頭2，沿船舶的型寬方向上，球鼻形船頭2整體相對于艏柱1的底端始終呈向前凸出狀態(tài)，球鼻形船頭2的后端根部與其最前端之間具有向下傾斜的上表面21，且上表面21與設(shè)計水線LWL相交，向前凸出的球鼻形船頭2與艏柱1之間具有斜度較大的內(nèi)凹區(qū)域，見圖2，船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站之間的水上部分的型線為大致直線型的橫剖面型線，實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)球鼻艏結(jié)構(gòu)的船舶的航行傅汝德數(shù)大于0.25時，艏部會出現(xiàn)一定的翻卷，甚至出現(xiàn)艏部噴濺現(xiàn)象，這就導(dǎo)致由球艏產(chǎn)生的波與船體波發(fā)生了不利的波系干擾，增大了航行阻力，加大了油耗，不符合綠色船舶的發(fā)展理念。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本申請人針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種適用于中高速船舶的球斧式船艏，當(dāng)航行傅汝德數(shù)大于0.25時，其能夠有效減小興波阻力、避免艏部噴濺現(xiàn)象。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：適用于中高速船舶的球斧式船艏，包括向前傾斜的艏柱和向前凸出的球鼻形船頭，球鼻形船頭位于設(shè)計水線的下方；在中高速船舶兩端向中高速船舶中線面的半寬方向上，球鼻形船頭向前凸出的水平長度逐漸減小，且在所述中高速船舶的中線面上，球鼻形船頭的下表面與其上方的垂直型柱段銜接形成一斧型船頭，所述垂直型柱段與設(shè)計水線相交。其進(jìn)一步技術(shù)方案為：在所述中高速船舶中線面對應(yīng)的縱剖線上，垂直型柱段與設(shè)計水線的相交點(diǎn)處的切線與設(shè)計水線垂直。在所述中高速船舶的中線面上，垂直型柱段與設(shè)計水線二者之間的交點(diǎn)與船艏20站所在的橫剖面間的水平距離為L1，L1與船舶首尾垂線間長之比值為λ，其中：0.03≤λ≤0.06。所述垂直型柱段的中下部與設(shè)計水線相交。船艏19站、20站、20.27站、20.54站、20.81站這五站對應(yīng)的橫剖線上均存在兩個拐點(diǎn)，在所述五站對應(yīng)的橫剖線上的拐點(diǎn)處的切線均與設(shè)計水線垂直。船艏19站對應(yīng)橫剖線上的兩個拐點(diǎn)中，一個拐點(diǎn)與設(shè)計水線相交，另一個拐點(diǎn)位于設(shè)計水線下方；船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站這四站對應(yīng)的橫剖線上的兩個拐點(diǎn)分別位于設(shè)計水線的上、下兩側(cè)。船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站這四站對應(yīng)的橫剖線上位于設(shè)計水線上方的四個拐點(diǎn)與船艏19站對應(yīng)橫剖線上的與設(shè)計水線相交的拐點(diǎn)，這五點(diǎn)連線與設(shè)計水線的夾角為α，且α＝41°±5°。船艏19站、20站、20.27站、20.54站、20.81站這五站對應(yīng)的橫剖線上的位于設(shè)計水線下方的五個拐點(diǎn)的連線與設(shè)計水線的夾角為β，且β＝46°±5°。船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站之間的水上部分的型線自上而下包括直線及外飄的橫剖面型線。本發(fā)明的技術(shù)效果：本發(fā)明通過將船艏結(jié)構(gòu)設(shè)置成沿朝著中線面的船舶半寬方向上由常規(guī)球鼻形船頭漸變?yōu)榘ɑ⌒沃魏痛怪毙椭蔚母痛^，在船舶中高速航行時，一方面，能有效降低艏部興波高度與興波面積，使得整個首部水流趨于縱流型，同時消除了首部波浪翻卷與噴濺現(xiàn)象，另一方面，拉長了船舶的水線長度，增大了船寬比，在船舶中高速航行時，能夠降低航行阻力，減小能耗，而在船舶低速航行時，船舶受到的阻力與相同工況下的常規(guī)球鼻艏船舶受到的阻力相當(dāng)。本發(fā)明尤其適用于航行傅汝德數(shù)大于0.25的中高速船舶。附圖說明圖1為常規(guī)球鼻艏的縱剖面圖。圖2為常規(guī)球鼻艏的橫剖面圖。圖3為本發(fā)明的縱向輪廓圖。圖4為本發(fā)明的縱剖面圖。圖5為本發(fā)明的橫剖面圖。圖6為常規(guī)球鼻艏與本發(fā)明在不同傅汝德數(shù)下的剩余阻力系數(shù)對比曲線圖。其中：1、艏柱；2、球鼻形船頭；21、上表面；3、垂直型柱段。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。見圖3、圖4，本發(fā)明包括向前傾斜的艏柱1和向前凸出的球鼻形船頭2，球鼻形船頭2位于設(shè)計水線LWL的下方；在自所述中高速船舶兩端向中高速船舶中線面的型半寬方向上，球鼻形船頭2向前凸出的水平長度逐漸減小，且在中高速船舶的中線面上，球鼻形船頭2的下表面與其上方的垂直型柱段3銜接形成一斧型船頭，所述垂直型柱段3與設(shè)計水線相交，垂直型柱段3的中下部與設(shè)計水線相交，在所述中高速船舶中線面對應(yīng)的縱剖線上，垂直型柱段3與設(shè)計水線的相交點(diǎn)處的切線與設(shè)計水線垂直。其中，球鼻形船頭2向前凸出的水平長度，使用球鼻形船頭2的上表面21的在船長方向上的投影長度表示，上表面21為球鼻形船頭2的后端根部與其最前端之間的向下傾斜的上部表面，即球鼻形船頭2的最前端與其開始凸出的后端根部之間的水平距離L。球鼻形船頭2的下表面為球鼻形船頭2的最前端與船體底部之間的下部弧形面。圖中，BL表示基線，LWL表示設(shè)計水線。在所述中高速船舶的中線面上，垂直型柱段3與設(shè)計水線二者之間的交點(diǎn)A與船艏20站所在的橫剖面間的水平距離為L1，L1與船舶首尾垂線間長之比值為λ，其中：0.03≤λ≤0.06，垂線間長指的是船舶首垂線與尾垂線之間的水平距離。見圖5，船艏19站、20站、20.27站、20.54站、20.81站這五站對應(yīng)的橫剖線上均存在兩個拐點(diǎn)，在這五站對應(yīng)的橫剖線上的拐點(diǎn)處的切線均與設(shè)計水線垂直；船艏19站對應(yīng)橫剖線上的兩個拐點(diǎn)中，一個拐點(diǎn)P10與設(shè)計水線相交，另一個拐點(diǎn)P5位于設(shè)計水線下方；船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站這四站對應(yīng)的橫剖線上的兩個拐點(diǎn)均分別位于設(shè)計水線的上、下兩側(cè)，即船艏20站橫剖線上的兩個拐點(diǎn)(P9、P4)、船艏20.27站橫剖線上的兩個拐點(diǎn)(P8、P3)、船艏20.27站橫剖線上的兩個拐點(diǎn)(P8、P3)、船艏20.54站橫剖線上的兩個拐點(diǎn)(P7、P2)、船艏20.81站橫剖線上的兩個拐點(diǎn)(P6、P1)均分別位于設(shè)計水線的上、下兩側(cè)。且，進(jìn)一步地，船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站這四站對應(yīng)的橫剖線上的位于設(shè)計水線上方的四個拐點(diǎn)(P9、P8、P7、P6)與船艏19站對應(yīng)橫剖線上的與設(shè)計水線相交的拐點(diǎn)P10，這五點(diǎn)連線與設(shè)計水線的夾角為α，且α＝41°±5°；船艏19站、20站、20.27站、20.54站、20.81站這五站對應(yīng)的橫剖線上的位于設(shè)計水線下方的五個拐點(diǎn)(P5、P4、P3、P2、P1)的連線與設(shè)計水線的夾角為β，且β＝46°±5°。下表1給出了P1至P10十個拐點(diǎn)的橫向位置Y值(船寬方向)、垂向位置Z值、橫向位置和船舶半寬B的比值、垂向位置和設(shè)計吃水Tm的比值，其中，實(shí)船垂線間長Lpp＝80.4m，型半寬B＝7.5m，設(shè)計吃水Tm＝5m。表1位置Y值(m)Z值(m)Y值/船舶半寬BZ值/設(shè)計吃水TmP10.2864.0730.0380.815P20.8243.5000.1100.700P31.1443.1700.1530.634P41.2673.0460.1690.609P51.5182.7770.2020.555P60.0885.9890.0121.198P70.2425.8670.0321.173P80.4075.7610.0541.152P90.5695.6610.0761.132P101.3415.0000.1791.000見圖5，船艏20站、20.27站、20.54站、20.81站之間的水上部分的型線自上而下包括直線及外飄的橫剖面型線，即艏部型線呈直線后略凹，保持了阻力性能優(yōu)秀的水線面形狀。本發(fā)明的船艏在船舶型半寬方向上為由常規(guī)球鼻艏過渡至斧形艏，當(dāng)傅汝德數(shù)大于0.2時，本發(fā)明所述船艏可以有效降低艏部興波高度與興波面積，使得整個艏部水流趨于縱流型，同時消除了艏部噴濺現(xiàn)象。見圖6，由于斧形艏的存在，相當(dāng)于拉長了船舶的水線長度，增大了船寬比，對降低阻力亦起到積極作用，圖6中橫軸Fn為傅汝德數(shù)，縱軸1000Cr為剩余阻力系數(shù)，上方曲線為常規(guī)球鼻艏在不同傅汝德數(shù)下的剩余阻力系數(shù)圖，下方曲線為本發(fā)明所述船艏在不同傅汝德數(shù)下的剩余阻力系數(shù)圖，從圖6可以看出，船舶低速航行時，船舶受到的阻力與相同工況下的常規(guī)球鼻艏船舶受到的阻力相當(dāng)，未出現(xiàn)阻力大幅增大的現(xiàn)象。而在船舶中高速航行時，能夠有效降低航行阻力。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。當(dāng)前第1頁1 2 3