一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型制造技术

本发明专利技术涉及一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，该双向航行船舶线型为首尾含垂直隐形球首的双头线型，线型沿船体中横剖面首尾对称，船首利用垂直隐形首可兼顾垂直首提高船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力；船首形状为尖瘦，并不设呆木，利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性。本发明专利技术适用于海峡间、江河两岸渡口间的渡船、滚装船、客滚船等船，也包括类似构造形式的船舶，并节省了船舶航行和港内作业所需要的能耗，解决了这类双向航行船舶航行阻力、航向稳定性、船舶操纵性之间的矛盾问题。船舶操纵性之间的矛盾问题。船舶操纵性之间的矛盾问题。

【技术实现步骤摘要】
一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型


[0001]本专利技术涉及一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，主要应用于海峡间、江河两岸渡口间的渡船、滚装船等，属于船舶


技术介绍

[0002]随着大湾区的一体化和海南国际自由贸易区的建设，海峡间的通航日益繁忙。在内河两岸、海峡间及航道较为狭窄拥挤的岛屿间航行，船舶在港内回转作业及等待其他船舶回转，占据了船舶很大一部分的航行时间。而双向航行船舶，通过在船的首尾两端均设置推进装置，在港池内不需要调头作业，而被认为是解决该问题的利器。这种船型也被叫做双头船或双尾船，英文为Double Ended Ship或Double Ender。
[0003]然而，这种将推进器首尾对称布置的船舶，主要考虑的是港区操纵作业的灵活性，对线型的快速性关注较少。例如，现在，较为普遍的双头船的线型是双尾线型(如图1，2所示)，就像是常规船舶的船尾均对称布置在首尾两端。这种线型，主要从船舶的操纵性角度考虑，结合布置推进器后具有良好的操纵性。但是这牺牲了船舶的快速性能，在同样的尺度下，船舶的阻力性能较常规船型差。为了保持航向稳定性，首尾均设呆木。
[0004]随着节能减排的要求日益提高，也有一些双头船开始关注到了船舶的线型的快速性。采用双头船线型(如图3所示)，将船舶的首尾两端均布置为常规的船首线型，并且首尾均布置有突出式的球首，在首尾两端的左右两侧布置推进器。考虑到球首对于兴波阻力的减小作用，这种线型具有良好的快速性能。但是，这种线型，全回转推进器布置在船首的两侧，在进行回转作业时，由于船体的影响，全回转推进器旋转至正对船宽方向，容易形成柯安达效应(CoandaEffect)，侧向水流不畅，造成侧向有效推力的下降，回转性能略差。肥大的球首，也不利于航向的稳定性。
[0005]再者，近年来，船舶球首设计又有新的进展，例如《84000立方米VLGC线形优化设计与研究》，可通过隐型球首进一步改善船舶的兴波阻力。
[0006]尖瘦的直立船首有利于保持航向稳定性，可通过线型的整体设计提高航行稳定性。
[0007]现有技术：
[0008]1)双尾线型，线形参照常规船尾部线型设计，操纵性良好，但阻力较大。航向稳定性通过设置呆木改善。
[0009]2)双头线型，线形参照常规船船首线型设计，阻力改善，回转操纵性略差。
[0010]3)隐型球首，在常规单头船舶中已经有应用，计算和实船验证表明可进一步改善船舶阻力。
[0011]4)尖瘦直立首，航向稳定性好。
[0012]因此，本专利技术结合快速性能良好的双头线型基础上，兼顾回转性和航向稳定性，专利技术一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型。

技术实现思路

[0013]本专利技术是要提供一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，综合考虑利用船舶减阻的原理，在利用双船首线形初步解决双尾线型阻力大的基础上，利用了垂直隐形首可兼顾垂直首延长船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力的功能；并利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性，而不是通过呆木的设置，避免船舶阻力增加，考虑到横向局部流场的通畅，降低柯安达效应，对推进器附近的线形进行特殊过渡处理，提高船舶回转时推力器的效率；解决了这类双向航行船舶航行阻力、航向稳定性、船舶操纵性之间的矛盾问题。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，该双向航行船舶线型为首尾含垂直隐形球首的双头线型，线型沿船体中横剖面首尾对称，船首利用垂直隐形首可兼顾垂直首延长船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力；船首形状为尖瘦，并不设呆木，利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性。
[0015]进一步，船首为直立型船首，直立型船首的首柱和船的设计水线垂直。
[0016]进一步，垂直型的首柱轮廓底部成圆弧形过渡，能减少船舶纵摇和纵倾时导致的船首尾的底部碰擦。
[0017]进一步，垂直型的首柱基本为和水线面成垂直向上，设计水线长几乎和船长一致，或经过船舶上浪计算、或和弗鲁德数有关的水线长度的局部微调导致的在吃水的水线面附近的局部凹入。
[0018]进一步，所述的隐形球首凹入的导流线的特征高度、隐形球首最大凸出位置的特征高度、隐形球首导流线特征长度的范围隐形球首特征长度的范围、隐形球首的横向最大宽度及位置形状为隐形球首优化的特征点的特征值根据计算流体力学手段进行优化得到。
[0019]进一步，推进器布置位置附近，线形做局部抬高。
[0020]进一步，线形的水线面形状通过CFD优化，采用光顺过渡的型式。
[0021]进一步，船体底部的轮廓线成流线型过渡。
[0022]进一步，船首从侧面看，没有突出的球首，从船首往尾看，球首成下胖上瘦的S型轮廓。
[0023]进一步，从上向下看，球首从船首向船尾成水滴型。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]通过该实施例的CFD对比分析，在同样排水量的情况下，尖瘦的垂直隐形球首的双头线型优于常规双头线形,比双尾线形减低阻力约10％，减阻效果非常明显。
[0026]尖瘦的隐形球首提高了船舶的航向稳定性，相比常规双尾线型采用呆木的方式相比，在保持航向稳定性的同时，尖瘦的隐形球首的线型为流线型，避免了为保持航向稳定性而对船舶航行阻力的牺牲。
[0027]尖瘦的隐形球首在推进器附近线形做局部抬高处理，避免了常规双头线型，回转时侧向水流作用在船体上形成的柯安达效应，而造成的推力损失。提高推进器的侧向推力效率，提交回转效率，降低了船舶回转作业时的能耗。
附图说明
[0028]图1，2是普遍的双头船的线型是双尾线型示意图；
[0029]图3是双头船线型示意图；
[0030]图4是本专利技术的隐形球首、常规球首、双尾型船首部侧视轮廓对比示意图；
[0031]图5是本专利技术的隐形球首的纵剖面示意图；
[0032]图6是本专利技术的隐形球首的优化特征点示意图；
[0033]图7是本专利技术的隐形球首的俯视示意图；
[0034]图中：101：本专利技术的双向航行船舶首部线型示意，102：双尾型的双向航行船舶首部线型示意，103：常规的球首的船舶首部线型示意，104：双尾型的双向航行船舶呆木示意；201：尖瘦的垂直隐形球首首柱轮廓侧剖示意，202：尖瘦的垂直隐形球首侧剖视示意，203：尖瘦的垂直隐形球首轮廓底部侧剖示意， 204：微调水线长度的吃水水线附近的局部凹入，205：纵剖线趋势示意，206：推进器位置线形局部抬高过渡；301：隐形球首凹入的导流线示意，302：隐形球首凹入点的特征高度H1，303：隐形球首横剖面最大凸出位置示意，304：隐形球首最大凸出位置的特征高度H2，306：隐形球首导流线特征长度的范围L1， 305：隐形球首特征长度的范围L2；401：隐形球首凹入导流特征线示意，402：隐形球首凸出最宽特征线示意，403本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，其特征在于：该双向航行船舶线型为首尾含垂直隐形球首的双头线型，线型沿船体中横剖面首尾对称，船首利用垂直隐形首可兼顾垂直首延长船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力；船首形状为尖瘦，并不设呆木，利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性。2.根据权利要求1所述的尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，其特征在于：船首为直立型船首，直立型船首的首柱和船的设计水线垂直。3.根据权利要求2所述的尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，其特征在于：垂直型的首柱轮廓底部成圆弧形过渡，能减少船舶纵摇和纵倾时导致的船首尾的底部碰擦。4.根据权利要求2所述的尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，其特征在于：垂直型的首柱基本为和水线面成垂直向上，设计水线长几乎和船长一致，或经过船舶上浪计算、或和弗鲁德数有关的水线长度的局部微调导致的在吃水的水线面附近的局部凹入。5.根据权利要求1所述的尖瘦的垂直隐形球首的...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞赟，蒋武杰，次洪恩，胡始弘，张维毅，徐昌，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七，
类型：发明
国别省市：