CN102958791B - 用于在水中移动船舶的方法和根据所述方法在水中移动的船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及造船并用于优化船舶的流体动力学特性。所述方法在于移动船舶，所述船舶包括具有简化轮廓的浮筒型船体、螺旋桨、推进装置和外表皮（5），在船头和船尾端部处的底部具有平坦倾斜部分。外表皮（5）沿着船舶和可移动浮筒的表面、在水流沿着船舶表面的运动方向上、以与所述水流移动的速度相当的速度移动，从而消除摩擦阻力。船体的宽度B与其长度L的比率根据条件B/L＞0.14选择。船头处的可移动流线型浮筒11降低了阻力。为了使水自由通过船舶，在浮筒（11）后面设有倾斜的轴（16），从船舶的甲板到底部延伸，所述轴的壁由船体的倾斜艉板（7）和浮筒的后壁形成。向船头和船尾端部供应空气，以减小波浪阻力，并且在外表皮（5）内侧上不断地保持空气压力，由此避免水泄露到表皮表面的内侧。本发明能够减小水的阻力，由此改进船体的流线型、增大船舶航速、减小阻力、增大载货甲板的面积和船舶的吨位、以及增加用于安全航行的稳定性储备。

Description

用于在水中移动船舶的方法和根据所述方法在水中移动的船舶

技术领域

本发明涉及造船领域，且更具体地，旨在对未来船舶以及已使用的船舶的设计进行优化，如果必要的话，，旨在为增大其承载能力和航速并减小其吃水深度的目的而减小摩擦阻力。

背景技术

根据圣彼得堡俄罗斯船舶登记局的“航海船舶分类和建造规定”，2008版，卷1，第42页，表1.1.1.1可以习得一种用于运输载荷和乘客的船舶，其具有排水型船体、螺旋浆和推进装置，以及用于在阻碍所述移动的水中通过螺旋浆和推进装置移动船舶的方法。所述船舶的船体宽度B与其长度L的比率为：

$B/L=0.14;(\frac{B/D}{L/D}=\frac{2.5}{18}=0.14),$ 其中L/D=18;B/D=2.5

（用于自由导航区）。

当所述已知船舶根据所述的已知方法而处于运动中时，需要克服由于外表皮相对于水的摩擦而产生的水的阻力和波浪形成的水的阻力（为减少波浪形成，排水型船体通常被制成具有复杂表面的流线型，其不符合理论计算并需要通过在特别装备的模型测试水池中实施模型测试来进行校准，其还具有很大的吃水深度，该吃水深度需要大的港口深水区域）。另外，当船舶具有小的船宽时，其不具有足够的稳定的安全储备。

与要求保护的方法和配置最相近的是具有排水型浮筒式船体的船舶，其具有外表皮、水密舱、螺旋桨和推进装置，同时所述船舶的船体具有简化的船体轮廓，其在端部底部具有平坦倾斜部分，且所述船体使用用于在阻碍移动的水中通过螺旋浆和推进装置移动船舶的方法（参见圣彼得堡俄罗斯船舶登记局的“航海船舶的分类和建造规定”，2008版，卷1，第152页，图3.6.2.1）。

当使用所述已知的用于移动的方法和船舶时，尤其当顶头浪撞击位于吃水线之上的船头垂直艉板时，会产生很大的摩擦阻力并形成波浪。在这种情况下，船舶必须移开其前方相当大体积的水。

发明内容

所建议的方法和船舶的技术效果是减小摩擦阻力、减小波浪的形成，并对船舶的流线型进行改进，其引起船舶航速在平静和汹涌海面的明显增大、牵引力的减小、船舶的载货甲板面积的增加、吨位的增加和稳定储备的增加，因此确保了操作的安全性。

通过用于移动水中的船舶的方法实现这一点，所述方法在于：在阻碍所述移动的水中的船舶的移动，所述船舶包括具有外表皮的浮筒型船体、螺旋浆和推进装置，该船体实施为具有简化的船体轮廓，其在端部底部具有平坦倾斜部分；其中上述船体的宽度B与其长度L的比率取值为：B/L>0.14；为了减小前方波浪的阻力，将可移动的流线型浮筒安装在船头端部，并容许一定体积的水自由通过船舶；倾斜的管道设置在可移动浮筒的后面，从船舶甲板延伸到船舶底部，并且当船舶移动时，外表皮沿着船舶和可移动浮筒的表面、在水流沿着船舶表面运动的方向上、以与所述水流移动速度相当（commensurable）的速度移动，从而消除摩擦阻力，而且，向移动中的船舶的船头和船尾端部供应空气，以减小水的波浪阻力，并且在可移动的外表皮的内侧上不断地保持空气压力，由此避免水泄露到外表皮的内表面上。

也可在根据上述方法而在水中移动的船舶中实现所述技术效果，其包括具有实施为简化的船体轮廓的外表皮的排水型浮筒式船体，该船体轮廓在端部底部具有平坦倾斜部分，其中船体的宽度B与其长度L的比率的值根据条件B/L＞0.14选择，将可移动的流线型浮筒安装在船头端部，且将外表皮安装为使其能够沿着船体和可移动浮筒的表面、在水流沿着船舶表面运动的方向上、以与所述水流移动速度相当（commensurable）的速度移动，船舶的船体设置有沿着船体和可移动浮筒的表面配置的额外的舱体；上述可移动的外表皮位于所述舱体的外侧，并且用于移动外表皮的皮带运输机型装置位于每个舱体的内部，此外，舱体填充有正压空气，该正压空气防止水泄露到外表皮的内表面上，倾斜的管道被制成为从船舶甲板延伸到船舶底部，所述管道的壁由排水型船体的倾斜艉板和可移动浮筒的后壁形成，且可移动流线型浮筒和倾斜艉板的表面还设置有具有可移动外表皮的额外的舱体。

附图说明

图1示出了要求保护的船舶的俯视图。

图2是移除了顶部船体的船舶的排水型浮筒的俯视图。

图3是图2中的A-A截面。

图4是图2中的B-B截面。

图5是图3中的装配单元A。

具体实施例

在提供的所述方法的实施例中，根据所述要求保护的方法而在水中移动的要求保护的船舶以半潜式运转，其具有顶部船体1，该顶部船体1与采用排水型浮筒形式的下部船体2通过支柱3连接。排水型浮筒2被潜水箱4分开并具有外表皮5，该排水型浮筒2具有简化的船体轮廓，其在端部具有平直的倾斜船尾6、船头艉板7和短舱8。要求保护的船舶设有螺旋桨9和推进装置10。

上述船体的宽度B与其长度L的比率的值根据条件B/L＞0.14来选择。由圣彼得堡俄罗斯船舶登记局的“航海船舶的分类和建造规定”、2008版、第42页、表1.1.1.1、卷1的推荐，该比率B/L的必要值不超过0.14。

船舶宽度的增加导致在稳定性方面的安全措施，使得甲板面积大幅度增加，这一点例如对于航海铁路轮渡尤其重要，因为被运输的列车数量得以增加。根据船舶在海中的通过距离以及在码头岸壁停泊的条件，比率B/L＞1的增加是可能的，但并不现实，将会不得不增加码头岸壁的长度。

可移动流线型浮筒安装在船体2的前端，并对其安装外表皮5，使其能够在沿着船体表面的水流的运动方向上、沿着船体2和可移动浮筒11的表面、以与所述水流的移动速度相当的速度移动。所述船舶的船体2设有额外的舱体12，其沿着所述船体2和可移动浮筒11的表面配置；上述外表皮5通过轴13移动，该轴13由安装在潜水箱4中的电动机14和皮带-滑轮驱动器15驱动。舱体12填充有来自压缩机（此处未示出）的正压空气，该正压空气防止水泄露到外表皮5的内表面上。倾斜的管道16从船舶的甲板延伸到船舶的底部，所述管道16的倾斜壁由舱体12形成，所述舱体12安装在排水型船体2的倾斜艉板7上以及可移动流线型浮筒11的后壁17上。管道16可设置有闭合件（此处未示出）。

可移动流线型浮筒11的功能为平衡在可移动浮筒11的顶部和下表面上产生的垂直力，其制成为棱柱的形式并安装，从而有可能围绕水平轴18转动。

可移动浮筒11具有安装在船头的额外的舱体19，从而有可能围绕位于可移动浮筒11的船头端部的水平轴20转动到垂直位置。

如下执行所述要求保护的用于在水中移动船舶的方法：

在推进装置10被驱动后，螺旋桨9的电动机（此处未示出）、压缩机系统的电动机（此处未示出）和驱动外表皮5的轴13移动的电动机14开始以适当的方式运转。空气开始通过压缩机（此处未示出）被供应至舱12，其排出水。在这之后，位于潜水箱4中的电动机14驱动皮带-滑轮驱动器15，其顺次启动轴13的转动和外表皮5的移动。在将空气供应至船体2和可移动浮筒11的舱12的同时，空气还被供应至短舱8。当围绕水平轴20转动时，船头处额外的舱体19采取垂直位置。

在螺旋桨9的作用下，船舶累积速度，并且在船体2和可移动浮筒11的倾斜表面上产生垂直力。当速度增加时，船头处额外的舱体19将其倾角减少至水中空气流的倾斜角，该空气流是从可移动浮筒11的船头的短舱8移出的。随着速度的增加，水中空气流的倾斜角减小，舱体19的倾斜角相应地被迫减小。一旦达到船舶的最佳（最大）速度，舱体19就被堆装在可移动浮筒11的倾斜平面上。

在船舶移动过程中，当排水型船体2的所有与水接触的表面都以水流移动速度前行时，理论上不存在相抵于船舶表皮的水的摩擦力。水从船尾倾斜的艉板6流出并且不能形成尾流，所述尾流避免了在船体2的后部处形成波浪。从船头流入的水通过外表皮5的移动而被转移到管道16，并在重力作用下从可移动浮筒11的后部流出，其排除了在船体2的前端处形成波浪的可能性。

工业实用性

要求保护的用于在水中移动船舶的方法和根据所述方法而在水中移动的船舶能够增加航速和船舶的吨位。船舶宽度的增加将使横稳心高度增大至纵稳心高度的值，其显著增大了船舶整体的运行安全性。

Claims (2)

1.一种用于在水中移动船舶的方法，所述方法在于；所述船舶在阻碍所述移动的水中移动，所述船舶具有带外表皮的浮筒型船体、螺旋桨和推进装置，其中所述船体实施为具有简化的船体轮廓，在端部底部具有平坦倾斜部分，其特征在于，上述船体的宽度B与其长度L的比率的值取为：B/L＞0.14；为了减小前方波浪的阻力，可移动的流线型浮筒被安装在船头端部，并容许一定体积的水自由通过所述船舶，倾斜的管道设置在所述可移动浮筒的后面，其从船舶甲板延伸到船舶底部，并且当船舶移动时，所述外表皮沿着船舶和可移动浮筒的表面、在水流沿着所述船舶表面的运动方向上、以与所述水流的移动速度相当的速度移动，从而消除摩擦阻力，而且，向移动中的船舶的船头和船尾端部供应空气，以减小水的波浪阻力，并且在可移动的外表皮内部上不断地保持空气压力，由此避免水泄露到所述外表皮的内表面上。

2.一种根据用于移动的所述方法而在水中移动的船舶，其包括具有外表皮的排水型浮筒型船体、螺旋桨和推进装置，同时所述船舶的船体实施为具有简化的船体轮廓，其在端部底部具有平坦倾斜部分，其特征在于，所述船体的宽度B与其长度L的比率的值根据条件B/L＞0.14选择；可移动的流线型浮筒被安装在前端，且所述外表皮被安装为使其能够沿着所述船体和可移动浮筒的表面、在所述水流沿着所述船舶表面的运动方向上、以与水流的移动速度成比例的速度移动，所述船体设置有位于所述船体和可移动浮筒的表面上的额外的舱体，可移动的所述外表皮位于所述额外的舱体的外侧上，用于移动所述外表皮的、实施为运输机皮带的装置被安装在所述船体和浮筒中的每一个的内部，上述舱体填充有正压空气，所述正压空气阻止水进入上述外表皮的内侧，倾斜的管道制成为从所述船舶的甲板延伸到船舶的底部，其壁由所述排水型船体的倾斜艉板和所述可移动流线型浮筒的后壁形成，且上述可移动流线型浮筒和倾斜艉板的表面也设置有具有可移动的所述外表皮的额外的舱体。