[发明专利]一种减少水流阻力的船底结构

说明书

本发明涉及与船有关的设备，尤其涉及一种减少水流阻力的船底结构，它包括船体、球鼻艏模块、推进模块、水流检测模块、处理器模块和若干船底盖片，水流检测模块包括伸缩单元、连接绳单元、升降单元和传感器单元，传感器单元包括水位传感器组和水流传感器组，水位传感器组位于船体侧壁上，用于获取船体吃水线位置，处理器模块通过吃水线位置数据控制连接绳单元的升降，水流传感器组固定在连接绳的若干位置上，用于获取船体周围水流的方向和大小数据。本发明的实质性效果是：通过水流检测模块的数据对船底盖片和球鼻艏模块进行控制，明显降低了船底与水面的阻力，并通过船底盖片的翻面，减少了船底清理的次数。

技术领域

本发明涉及与船有关的设备，尤其涉及一种减少水流阻力的船底结构。

背景技术

船舶的航速、船型以及船舶航行时的外界条件对船舶的阻力影响很大，行船阻力主要来源于水流对船底的作用力，这些作用力包括粘性阻力和兴波阻力。粘性阻力来自于船底和水流间的摩擦，水流和船底的相对运动产生的摩擦力使得船舶的机械能转化为水体的动能，当船底的粗糙度增加时粘性阻力会随即增大，船壳的锈蚀以及海洋生物的附着会增加船底的粗糙度，由于粗糙度的增加, 每年要多耗燃油30% 左右，需要经常对船底进行处理来减少船底的粗糙度，船底处理方法如增加涂料、电解海水防污以及水下清洗等，如果能减少船底处理次数会大大减少维护费用。兴波阻力来自于船头激起的浪花对船首的撞击力，可以使用球鼻艏来减少船头产生的波浪，如果设计一种可控的球鼻艏来最大限度的减少波浪那么将进一步减少兴波阻力，从而降低能耗。

中国专利公告号CN 104443249 A，公开日2015年03月25日，本发明一种适用于减少船体阻力的船底结构的设计，主要由以下部分组成：涡轮推进器、模拟海豚流线船体底部、分裂气泡挡板、舵板、进气阀、树状导流槽、气泡隔离板导向板。工作原理如下：通过船体上方的进气阀将上方的空气从导入船底，通过涡轮推进器，将气流打乱，以气泡的形式流向分裂气泡挡板，在模拟海豚流线船体底部的上面做有树状导流槽将气泡导入船体的底部，气泡通过分裂气泡挡板将气泡均匀化，以一种气泡流的形式流向船尾，在船底的边缘处设有气泡隔离板导向板，防止气泡从边缘溢出。通过气泡减少了船体与水的接触面积，降低了船底与水面的阻力系数，减少阻力。上述专利通过气泡来减少船体和水的接触面积，但是气泡是不易控制的，因为气泡很容易溢出船底，降低船底与水面阻力的实施效果不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要减少水流对船体的粘性阻力和兴波阻力。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种减少水流阻力的船底结构，包括船体、球鼻艏模块和推进模块，其特征在于，还包括水流检测模块、处理器模块和若干船底盖片，所述水流检测模块包括伸缩单元、连接绳单元、升降单元和传感器单元，所述连接绳单元通过升降单元环绕固定于船体侧面一周并通过升降单元沿着船体侧壁上下滑动；所述升降单元包括若干个竖直杆和若干个升降电机，竖直杆竖直固定在船体侧面上，升降电机与连接绳单元某一点进行连接，通过电机的升降带动连接绳单元的升降；所述伸缩单元位于连接绳单元上，用于控制连接绳单元的伸缩，使得连接绳单元贴附在船体侧壁上；所述传感器单元包括水位传感器组和水流传感器组，均与处理器模块连接，所述水位传感器组位于船体侧壁上，用于获取船体吃水线位置，处理器模块通过吃水线位置数据控制连接绳单元的升降，所述水流传感器组固定在连接绳的若干位置上，用于获取船体周围水流的方向和大小数据，处理器模块通过水流数据控制球鼻艏模块和船底盖片；所述船底盖片矩阵式排列于船底，包括上层、中间层、下层和旋转机构，通过船底盖片的翻转来改变盖片的朝向，所述旋转机构位于盖片侧面并固定在船底并受处理器模块控制。

作为优选，所述伸缩单元包括若干个微电机和若干个弹簧，所述弹簧两端固定连接在连接绳单元上，在船体空载时弹簧处于自然状态并且连接绳单元位于空载状态的吃水线，所述微电机连接在弹簧两端，受处理器模块控制；在船体负载时，通过控制弹簧的拉伸来延长连接绳单元的长度，同时，处理器模块控制连接绳模块向上移动至此时的吃水线附近。