[发明专利]球鼻船首、具有这种船首的海船和其制造及安装方法

说明书

本发明涉及一种用于海船的球鼻船首，所述船首包括安装在船的艏部处的承载内部结构和限定了球鼻船首的流体力学性质的外壳结构，其中所述外壳结构设置有用于可更换地安装在内部结构上的子结构。本发明还涉及包括这种球鼻船首的海船以及制造球鼻船首的方法和安装或更换球鼻船首的方法。

技术领域

本发明涉及具有球鼻船首的海船。

背景技术

球鼻船首用在海船上以使得能够实现与水的更好的流体力学接合，在航行通过所述水时降低船的总阻力。球鼻船首设计已经存在了几十年，并且是用于使较大船只以最佳方式破水、降低所述船的总阻力、允许较小的推进系统、从而降低燃料消耗的被非常广泛地使用和认可的解决方案。

在FR2822797A1中披露了一种对于碰撞和球鼻船首的其他类型损坏的解决方案，其通过设计具有内部弹性机构的球鼻船首吸收来自船首前方的对船首的任何损害，并且使整个球鼻船首能从船的船体分离。该设计非常简单且直截了当，但由于在保持了双曲面设计的同时使球鼻船首更加复杂，因而提高了制造成本而不是降低成本。可分离的且可更换的球鼻船首是一种笨重且复杂的工艺，并且仍将是昂贵的。

JP2015517951A披露了一种以高强度可焊接材料（如钢）制造球鼻船首并将其焊接到船体上的制造和安装方法，以及焊接的后续检查。这是制造球鼻船首和将其安装到船体的传统方式的新方法，并描述了焊接和检查装配的紧密度的难度和问题。

US4323026A描述了球鼻船首的基于流体的碰撞阻尼设计。球鼻船首填充有流体，当船首与另一个物体碰撞时，通过以受控的方式将球鼻船首的流体排放到空腔中，流体将对船的船体的损害减到最小。这将对船的主船体的损害以及对与其碰撞的东西的损害减到最小，但并未降低球鼻船首的制造成本，相反，解决方案增加了结构的复杂性，增加了制造成本。

WO2004092004A1描述了一种船的船首，其设计成在碰撞的情况下弯曲，将对船以及与其碰撞的东西的损害减到最小。船首以传统方式制造，双重弯曲钢板和底层结构，使得设计更加昂贵，因为它增大了复杂性。

传统上，球鼻船首用被切割并锤打成双曲面的金属制造，这是非常困难和昂贵的工艺。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种用于海船的较简单且便宜的球鼻船首，以便改进已知球鼻船首设计中的上述缺陷。

该目标是通过根据本文描述的实施例的球鼻船首实现的。

通过本发明，提供了一种以更有效和更便宜的方式制造这种双曲面的解决方案，例如通过使用外表面的快速成型，其利用焊接的框架、泡沫层和/或其它解决方案与确保外壳的形状、稳定性和强度的内部结构耦接。因而，提供了一种具有球鼻船首的船，该球鼻船首容易更换，这转而提供了依据船的吃水，即依据其负载，通过用具有不同形状的另一个船首更换球鼻船首来使船最优化的可能性。通过用三维打印技术或快速成型来制造球鼻船首的部件（包括双曲面）的复杂几何形状，提供了制造球鼻船首的更有效且更便宜的方法。

根据本发明的球鼻船首以模块的方式提供，模块例如包括若干子结构元件和外壳结构的外壳，外壳结构（例如外壳）利用焊接的框架、泡沫层和/或其它解决方案与确保外壳的形状、稳定性和强度的内部结构耦接。

通过本发明，快速制造加工，如三维打印，被用于降低传统球鼻船首的制造成本，同时还获得了与球鼻船首的传统问题相关的其他显著收益。通过以更模块化的方式制造球鼻船首（这通过将快速制造工艺用于外层而得以允许），所得到的解决方案实现了比降低制造成本更多的收益，如与最佳的流体力学破浪相关的可互换的外壳结构，由于磨损和/或碰撞引起的可互换/可更换部件，和来自船厂的利用或未利用该解决方案制造的现有船只的售后升级。