[发明专利]一种用于低阻力船的船体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低阻力船的船体。

在船舶设计中的主要目的是减少产生阻力的表面摩擦和浸湿表面的范围。该主要目标是减少影响海洋运输和阻碍海运业的发展的燃油成本，并大体上增加船舶速度。

背景技术

在过去，已经做了相当多的努力来提高船舶的速度。例如，在滑行艇中通过抬升其船首使得阻力降低，因为通过这种方式，与水接触的船体表面积减小。具有阶梯结构的其它设计的滑行艇为船体提供通风，以减少与水接触的实际表面积。另一种方法是将空气注入船体下面，或者其下面形成气垫，或者在船体本身的一些区域中导入气泡。

FR2,604,412描述了一种用于快艇的船体，其前船体部分具有深V形的轮廓，从船头到船艉(stern)角度逐渐增加，并且后船体部分具有设置有纵向浮体的舷侧。在船体的底部，由船首、纵向浮体和排放阀限定一定容积，由于离心风扇传送加压的空气到船体表面上的管嘴，所以在该容积中形成支撑气垫。在专利FR2 604 412中描述的船是属于所谓的气垫支撑船(ASV)的领域内，其也包括气垫船。然而，加压的空气是支撑船体的媒介，小于水的支撑；无论如何，将空气吹到船体下意味着具有的随之而来的缺点是使用大量能量。

许多文献说明了这样的船体，其中围绕在液体媒介的周围吹入空气，从而形成气泡用于阻力的降低：例如，参见由US 6,186,085，U.S.2002/0014192 A1，WO 2011/161187 A1以及JP10175587A所描述的发明。在船体和水之间的界面中空气的吹动形成气泡。即使泡沫相比于水而言，支撑船体的能力较小，但是，比起空气一定大，泡沫具有的优势是打断由表面摩擦所形成的边界层，并且，生成取代层流的紊流。

通常，在上文中提到的专利中所描述的船体需要增加动力消耗，即，增加用于将空气吹入船体之下的动力。

同一申请人的欧洲专利EP 1 501 718中描述了单体船，其中，在吃水线上的船中部横截面从后船体部分分隔出包括中心龙骨的前船体部分，该后船体部分具有设置有脊骨(chine)的舷侧(side)，所述脊骨在向船尾的方向上限定逐渐提高的底部，即，从船尾中心龙骨朝向吃水线向上倾斜。前船体部分具有深V形的轮廓，中心龙骨在向船尾方向上以通过V形轮廓形成的角度延伸，该角度增加直到形成平坦底部。

由EP 1 501 718所描述的船体应该在其底部接收艏波系统(bow wave system)，然后，恢复在形成该艏波系统时消耗的一些动力，以增加其水力支持以及维持几乎水平的纵倾。

在欧洲专利中所描述的船上，如果船首被抬起，该船不能产生波浪构造，该波浪构造在后部在舷脊骨(side chine)之间被恢复，使得船体流体动力学性能被维持。

进一步地，如果船首被抬起，它不会产生紊流，并且，在船体表面和水之间插入的泡沫已基本被证实能很大地减少拖拽摩擦。

再次，关于船首的抬起，在根据所引证的专利中的单船体，如图示、所说明的和权利要求中要求的，底部的抬起的与船的前进速度的增加相关联的特征导致船体围绕其重心旋转，结果是立刻产生纵倾，从而消除当船静止时底部与水面形成的角度。换句话说，抬升的底部被水平地定位，结果是抬升船首。

该纵倾也会通过该事实被加剧：通常被设置在船艉区域中的推进器在正常的运行期间使得在舷脊骨之间的后船体部分“腾空”。因此，应该理解的是，由于后船体部分的这种“腾空”，船首被进一步抬升，然后，如上所述，其不能履行产生紊流以及因此产生与其相关联的泡沫的功能。

已知船体的性能在由照片(图1)所制成的附图中被表现出，其中，可以看到在2008年低在里雅斯特大学(University of Trieste)的弗洛德水池(Froude′s tank)中拖拽中被测试的模型。该船体是单筏类型。已知的船在前船体部分具有龙骨，以及，在后船体部分具有带舷脊骨的舷侧。深V形的龙骨使得船体中央向船尾变平。在舷脊骨之间的船中央的底部船尾向上抬起，也就是说，其从水平线向上倾斜。

该模型对应于以24节船速前进的24m和70t的实际船体。应该注意的是，龙骨被抬起，但是，可以观察到，在各种一系列测试中，在10节船速时，假定的模型已经纵倾(trim)。换句话说，即使在低速时，后船体部分的轮廓对船施加船艉向下的纵倾。通过这个纵倾，该龙骨仅仅很少地被浸入，不再履行其生成波浪构造和泡沫的功能。