[发明专利]破冰船舶

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序所述的一种在水体中操作的破冰船舶，水体具有位于海平面的水面，该船舶包括带有船底、船艏和船尾的船体，其中船艏包括前倾的上船艏部、下球艏部和位于前倾的上船艏部和下球艏部之间的中间艏部，下球艏部在船舶的长度方向上的给定位置处具有球鼻根部截面，该破冰船舶设计有结构水线、上破冰水线和下破冰水线。本发明还涉及一种根据权利要求8的前序所述的用于操作破冰船舶的方法。

背景技术

对于海洋船舶，已知通过在船舶的船艏处安装球状体，也就是所谓的球艏部来降低阻力，因而降低动力需求并减小燃料消耗。经过适当设计的球艏部能影响船舶产生的波浪从而降低能量损失。例如在公告号为EP2391533B1的欧洲授权专利中公开了这样的示例，其中球艏部设计用于开放水域。

通常认为不适于将球艏部用于在冰况下操作的船舶。然而，近来已经为用于在冰区、即冰况下操作的船舶设计带有球艏部。例如KR20120139268、KR 20080107070和KR 20060039270中公开了这样的示例。然而，考虑到希望和需要能够在开放水域和冰况下操作这些已知的船舶，需要球艏部的设计作出折衷。冰况会制约将球艏部设计为具有有利的流体动力学的型线。结果是，已知带有球艏的船舶的性能劣于带有用于开放水域的良好设计的球艏的船舶或带有良好设计的破冰船艏的船舶。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足并提供一种能够在重度、中度和轻度冰况下高效破冰的船舶并同时确保不削弱船舶在开放水域的操作效率。利用根据权利要求1的破冰船舶来实现该目的。

本发明的基本思想是设计一种海洋船舶，当需要在不同冰况下进行破冰操作和需要在开放水域进行操作时均具有优越的性能。这种设计的出发点是结构水线。将船舶设计成：当船舶在船舶的结构水线处操作时，下球艏部的上部表面位于水面处或附近；当船舶在船舶的下破冰水线处操作时，将下球艏部的下部表面布置成穿透水面；且当船舶在船舶的上破冰水线处操作时，将前倾的上船艏部布置成穿透水面。

下面将给出本发明的有益效果。

当船舶在船舶的结构水线处操作时，船舶被加载且不存在纵倾。在船舶处于漂浮位置时，下球艏部的上部表面设计成位于水面处或附近。实际上，术语“位于…处或附近”是指下球艏部的上部表面整体地或局部地位于水面处，也可以是略低于或略高于水面。在冰况下，下球艏部的上部表面有利地设计成与在轻度和中度冰况下遇到的冰或冰盖抵接。换句话说，在该漂浮位置时能够在轻度和中度冰况下最优地操作船舶。

当船舶在下破冰水线处操作时，例如假设是货船的船舶是空仓且在压舱工况下操作。可替代地，为处于漂浮位置，可通过移动压舱物、消耗货物或者移动货物来有意地使船舶纵倾。在该漂浮位置，能够以非常恰当的方式在轻度和中度冰况下操作船舶。

当船舶在上破冰水线处操作时，操作船舶以使船艏向下纵倾。在该漂浮位置时能够在重度冰况下最优地操作船舶。例如可以通过货物或压舱物的分布或更换压舱液体以达到该漂浮位置。

在本发明的一个有利的实施例中，给定位置处的下球艏部的球鼻根部截面的截面积小于第一位置处的下球艏部的截面积，其中第一位置位于给定位置的前部。

给出的下球艏部的设计能够进一步提高船舶在冰况下的适应性和操作效率，该设计例如是使球鼻根部截面处的球鼻的截面积小于位于球鼻根部截面前方的球鼻的截面积。这允许冰或者碎冰块轻易地沿船舶的船体向后移动到船尾。

根据本发明的又一个有利的实施例，给定位置处的下球艏部的球鼻根部截面的截面积大于第二位置处的位于结构水线下的船艏的截面积，第二位置位于给定位置的后部。这进一步有利于冰或者碎冰块沿船舶的船体向后的流动。

在本发明的一个有利的实施例中，当船舶在上破冰水线处操作时，前倾的上船艏部与海平面之间的角度至多为40度。这提升了在重度冰况下的船舶破冰能力。在这方面，优选角度在10度至40度之间。

当船舶在上破冰水线处操作时，前倾的上船艏部与海平面在船舶的长度方向上的第三位置处相交。为了提高船舶在水体中的通过性，在船舶的长度方向上的第三位置，使船艏的型线与船舶中心线处的竖直平面间的角度至少为75度。

为进一步改善破冰船舶的操作，有利的是在船舶的长度方向上的第三位置和给定位置间的中间位置处，使船艏的型线与船舶中心线处的竖直平面间的角度至多为60度。