[发明专利]船舶表面微孔射流减阻结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小船舶航行阻力的结构。

背景技术

目前，随着经济全球化的进程不断加快，海路运输发展迅速，各种船舶作为主要的水上交通工具应用十分广泛。船舶航行时所受阻力主要包括船首压力和船壁与海水接触界面的摩擦阻力两部分。有效减小船舶航行时的船首压力和壁面摩擦阻力，对节约燃料、延长航时、提高经济效益有着重要意义。现有船舶减阻方法主要针对外形进行设计，如把船舶设计成流线型，或者在前部设计球鼻结构，目前常见的减阻方法主要有：气泡减阻、沟槽表面减阻、随行波表面减阻、柔性表面减阻、添加聚合物减阻等。其存在的主要问题为：这些减阻方法虽然在机理上可行、减阻效果也比较明显，但是在船舶或航行器上应用时技术难度较大，有的需要较大的改变外形结构或需要一些特殊的辅助设备，这使得在现有的船舶上难以实现，而且在船舶设计中也将遇到同样的技术困难。由于船舶表面主要由光滑的钢板拼接而成，当船舶航行时，由于海水的粘性使船舶与海水接触界面间存在较大的摩擦阻力，另外，对于一定外形的船舶，航行时的船首压力还比较大。因此，不断探索新的、有效的减阻方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现降低船舶航行时的船首压力和壁面摩擦阻力，具有良好的减阻节能效果的船舶表面微孔射流减阻结构。

本发明的目的是这样实现的：

包括设置在船舶吃水线以下的导流槽3，在船舶侧面的导流槽3上覆盖多孔壳板5，在船舶前部的导流槽3上覆盖船首网板6，延伸到船尾部分的导流槽3的截面尺寸逐渐减小、形成排水口2。

本发明还可以包括：

1、所述导流槽3水平等间距分布，相邻的两个导流槽之间设置有脊状结构4，所述多孔壳板5和船首网板6固定在所述脊状结构4上。

2、多孔壳板5表面上的微小孔洞9交错排列。

3、所述微小孔洞9倾斜一定角度，倾斜角θ=300～900。

4、脊状结构4的上表面有螺纹孔8，所述多孔壳板5和船首网板6通过螺栓固定在脊状结构4上。

本发明涉能够使船舶水线以下壁面形成微孔射流，利用这种射流可以改变边界层流场，达到减小船舶航行阻力的目的。

本发明的优点为：当船舶航行时，本发明方案能够把部分船首海水引入导流槽3并沿多孔壳板5表面上的微孔9射出，形成的射流能够改变壁面与海水接触界面的流场，从而减小了船舶运动时的摩擦阻力；同时，当导流槽3把船首海水引向船侧和船尾时减小了船首压力，另外，本发明涉及结构在制造、安装时不改变传统造船方式且易于加工、便于工程实践。

附图说明

图1：是本发明总体结构图；

图2：是本发明总体结构的A-A截面视图；

图3：是脊状结构与多孔壳板联接结构图；

图4：是导流槽尾部结构图；

图5：是多孔壳板表面微孔排列图；

图6：是船首网板示意图；

图7：是多孔壳板表面一个微孔的放大视图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体实施过程。

图1、图2是本发明一个实施例的结构示意图，它由船底导流槽3、多孔壳板5、和船首网板6组成。所述船底导流槽3水平分布在船体水线以下，相邻两个导流槽由脊状结构4隔开，脊状结构4的上表面有螺纹孔8可固定在多孔壳板5和船首网板6上，如图3所示。导流槽3延伸到船尾时截面尺寸逐渐减小，形成排水口2，如图4所示。多孔壳板5覆盖在船舶侧面的导流槽3上，通过螺栓与脊状结构4联接，也可焊接在脊状结构4上，其表面交错排列着一定直径和一定倾斜角度的微小孔洞9，如图5所示。船首网板6覆盖在在船舶前部的导流槽上，其表面为方形网状结构1，如图6所示，联接方式与多孔壳板5相同。

本发明涉及实施例的尺寸为：船底导流槽3宽度d和数量可根据船舶大小而采用不同的设计值、尾部排水口2的边长a=0.15m；脊状结构4的高0.5m、宽0.1m；多孔壳板5的长2m、宽1.1m、厚5mm；表面微小孔洞9的内径φ，其中φ=2～6mm，板上开孔的倾斜角θ，其中θ=300～900，倾斜角是微小孔洞中心线与船舶外部流场中流体流动方向所成的角度，孔洞纵向（水流方向）间距L=50～300mm、横向间距D=5～20mm，对于不同船舶，各参数取不同值。船首网板6外形尺寸与多孔壳板5相同，表面方形网状结构1的边长b=0.1m。