高性能船舶的船型制造技术

本发明专利技术公开了高性能船舶的船型，用于解决在现有技术中装备螺旋桨推进系统或导流推进系统的船舶在船型方面存在的影响和制约船舶的主要性能的一些问题。高性能船舶的船型主要是指，该船舶具有流线艏和流线艉；螺旋桨或者导流推进系统的出水口相对于中纵剖面对称地布置或安装在流线艉的流线面上；螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近；推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面。高性能船舶的船型，能够回收和利用推进系统的出流以及船舶的伴流所具有的能量，能够改善船舶的流场特别是其艉部的流场从而降低兴波阻力，能够提高船舶的主要性能如快速性、操纵性、耐波性以及经济性等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶
，具体地说是用于回收和利用推进系统的出流以及船舶 的伴流所具有的能量，用以改善船舶的流场特别是其艉部的流场从而降低兴波阻力，用来 提高船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能的船型。
技术介绍
以及相关概念船舶的历史非常悠久，船舶的用途、大小、船型、动力以及推进方式等得到了不断 地发展和进步。船舶在当前的经济发展、社会进步和国防安全等方面的重要性更是不言而 喻。这就需要各种各样的高性能的船舶。船舶的主要性能如快速性、操纵性、耐波性以及经 济性，主要受到船型与推进系统的影响和制约。在现有技术条件下，船舶的高性能主要是指 快速性，而且往往要以牺牲经济性为代价。现有的船舶推进技术主要有螺旋桨推进和导流推进两大系列。相对来说，螺旋桨 推进技术不仅比较成熟，而且比较简便和经济。挂机推进、吊舱推进和导管螺旋桨推进都属 于螺旋桨推进技术的范畴。导流推进技术主要包括喷水推进和艏艉导流推进。喷水推进系 统是一种常规的船舶导流推进系统，也是一种广泛应用的比较成熟的推进技术。艏艉导流 推进系统是一种理想的船舶导流推进系统，也是一种主要处于理论和实验阶段的有待于进 一步完善的推进技术。如果喷水推进系统的喷水管升级为导流推进系统的混流装置(专利 申请200810174080. 7，导流推进系统等相关概念可以参见该申请文件)，那么该喷水推进 系统的出流速度就大大降低了。这样一来，喷水推进就有点名不符实了，因而用导流推进来 概括还是比较恰当的。一般来说，推进系统的出流相对船舶的速度远远大于船舶伴流的速度，因而推进 系统的出流是一种射流。虽然这种射流现象恶化了船舶的艉部流场，使艉部的兴波阻力加 大，但是推进系统的出流与船舶的伴流发生了混流作用从而形成了混流。这种混流与出流 相比，不仅其速度大大降低了，而且其流量也大大提高了。船型不仅与推进系统一起影响和制约了船舶的性能，而且船型及其性能也受到了 推进系统的影响和制约。狭义的船型是指船体及其外廓面，是用型线图来表示的，主要指标 包括船体主尺度、尺度比和船型系数三部分。广义的船型还包括影响船舶的快速性、操纵 性、耐波性以及经济性等主要性能的附加水动力装置(如螺旋桨、回转舵、减摇鳍和导流推 进系统等)的构成与布置。船舶的甲板、舱室、上层建筑、动力装置以及其它机械设备等的 构成和布置也属于广义的船型范畴。在这里，狭义的船型是指影响船舶水动力性能的船体及其外廓面，可以用型线图 的水线、横剖线和纵剖线这三要素来描述，其中横剖线和纵剖线不包括与甲板的截交线部 分；广义的船型还包括影响船舶的快速性、操纵性、耐波性以及经济性等主要性能的附加水 动力装置(如螺旋桨、回转舵、减摇鳍和导流推进系统等)的构成与布置。船舶的艏部、肿部和艉部的划分没有一个统一的或绝对的标准。一般来说，在设计 水线面上艏部约占船舶的设计水线长的五分之一，艉部也约占船舶的设计水线长的五分之 一。长宽比相对较小的船舶可以大于这一标准，长宽比相对较大的船舶可以小于这一标准。3具体到某一船舶可以参照其设计说明。在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其艏部一种情况是，水线特别是在设 计水线面以下的水线主要呈V型，V型的两边线呈相对于中纵剖面对称的流线状；横剖线主 要呈V型或U型；纵剖线主要呈直角或小钝角折线状或者呈大角度弧线状。这种艏型可以 称做平剖流线艏。它的特点是艏部冲压水的绝大部分从两舷流过，极少部分从底面流过。平 剖流线艏的水动力性能比较好因而兴波阻力比较小，水动力对艏部有一定的抬升作用。如 果平剖流线艏的纵剖线是呈小钝角折线状或者呈大角度弧线状，这就不仅能够防止艏倾而 且能够使船舶产生一些水动力滑行效果。具有平剖流线艏的大型船舶往往要加装鼻艏(如 球鼻艏)，这样虽然增加了设计成本和建造成本，但是能够以兴波阻力的局部加大来达到兴 波阻力的总和减小。另一种情况是，水线特别是在设计水线面以下的水线主要呈U型；横剖 线主要呈U型；纵剖线主要呈流线状。这种艏型可以称做纵剖流线艏。它的特点是艏部冲 压水的大部分从底面流过，少部分从两舷流过。纵剖流线艏的U型水线虽然使兴波阻力加 大了，但是也加大了艏部冲压水从底面的分流。其流线状纵剖线以及U型横剖线对艏部有 比较大的水动力抬升作用。这就使船舶产生了比较好的水动力滑行效果，从而使艏部的兴 波阻力总和得到减小。在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其平剖流线艏和纵剖流线艏合称流线 艏。平剖流线艏的两舷面和纵剖流线艏的底面，称做流线艏的流线面。平剖流线艏的V型 水线的两边线和纵剖流线艏的流线状纵剖线，称做流线艏的流线。流线艏的流线构成了流 线艏的流线面。如果平剖流线艏的纵剖线的上部或者横剖线的两边线从设计水线面及其附 近开始，向上呈小角度弧线状外飘，这就形成了平剖流线艏的前端外飘艏或两舷外飘艏，合 称外飘艏。外飘艏不仅能够减小艏倾、侧倾、垂荡和艏部上浪，而且增加了艏部甲板的面积 和艏部舱室的容积，但是也增加了设计成本和建造成本。 在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其舯部两舷的水线主要呈相对于中 纵剖面对称的流线状或平行线状；横剖线主要呈U型；底面的纵剖线主要呈平直线状、斜直 线状、折线状或流线状。流线状的水线或纵剖线可以避免兴波阻力在艏部和艉部的过分集 中，而且其弧度比较小因而兴波阻力也比较小，但是它们存在着设计成本和建造成本比较 高的问题。平行线状的水线或者平直线状的纵剖线，不产生兴波阻力，能够使兴波阻力集中 到艏部和艉部从而使兴波阻力有集中放大效应，但是其设计成本和建造成本比较低。斜直 线状或折线状的纵剖线，虽然其本身的水动力性能比较差，但是这样不仅便于螺旋桨在艉 部底面下的安装，而且在水动力滑行过程中可以减小艉倾的深度从而降低了兴波阻力。两 舷在水线呈平行线状时，称做平行舷；底面在纵剖线呈平直线状并且U型横剖线的底边呈 直线状时，称做平底。在现有技术中装备螺旋桨推进系统的船舶，其艉部一种情况是，水线特别是在设 计水线面以下的水线主要呈V型，V型的两边线呈相对于中纵剖面对称的流线状；横剖线主 要呈U型；纵剖线主要呈直角或小钝角折线状或者呈大角度弧线状。这种艉型可以称做平 剖流线艉。另一种情况是，水线主要呈U型；横剖线主要呈U型；纵剖线主要呈流线状、呈 大角度弧线状或者呈直角或小钝角折线状，其中折线状的设计成本和建造成本比较低，但 是水动力性能最差。后一种艉型在纵剖线主要呈流线状时，可以称做纵剖流线艉。平剖流 线艉的V型水线的顶点形成了艉柱。艉柱的后面依次是螺旋桨和板状舵，螺旋桨的传动轴穿过艉柱，这种单柱单桨船舶的艉柱结构是比较复杂的因而增加了设计成本和建造成本， 而且在螺旋桨后面的板状舵的兴波阻力是比较大的。单柱双桨船舶的两个螺旋桨是在艉柱 附近相对于中纵剖面对称布置的，虽然传动轴伸出舷面部分较长因而要加装轴支架或轴包 架，但是艉柱的结构比较简单，而且从平剖流线艉延伸过来的板状舵的兴波阻力也比较小。 单柱四桨船舶所加装的两个螺旋桨分别是在单柱双桨船舶的两个螺旋桨的侧前方，也是相 对于中纵剖面对称布置的。上述单柱双桨或单柱四桨船舶，其平剖流线艉自身的水动力性 能是比较好的，而且要求螺旋桨距离平剖流线艉的流线面比较远因而螺旋桨的流场也是比 较好的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高性能船舶的船型，主要是指该船舶具有流线艏和流线艉；螺旋桨或者导流推进系统的出水口相对于中纵剖面对称地布置或安装在流线艉的流线面上，其特征是螺旋桨或者导流推进系统的出水口主要是在所在的流线艉流线的中部及其附近；推进系统的出流及其混流能够比较充分地接触或冲击流线艉的流线面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志伟，
申请(专利权)人：孙志伟，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]