[发明专利]最小船首波系统

说明书

本发明提供了一种明显减少船舶为了向前移动而必须转移的水量的方法。这可以通过从紧接船舶船头前方的高压区持续吸入非常大量的水并且将其输送至船舶船尾后方的低压区来实现。其结果将是船首波的形成大幅减少、更少的船体湍流、更少的涡流形成，所有这些都意味着更少的耗能拖拽。螺旋桨效率也将有所提高。以上全部将共同导致可观的燃料节省。

技术领域

本发明涉及一种改装到现有船舶或者内建在新船舶中的最小船首波(bow wave)系统。

背景技术

本发明的目标是寻求用于减少损耗船舶能量的大船首波的形成的方式，并且减少燃油消耗以及污染。

由于原油价格几年前冲破了50.00美元/桶的心理关口，所以船舶拥有者已经开始争先恐后地寻找降低船舶运营成本的方式。

他们中的大多数选择了“规模经济”，并且最大型的船舶已经变的如此巨大而使得驱动它们所必需的发动机已经超过了100,000hp而且在以最大功率运行时每小时要燃烧16吨化石燃料。这些船舶在满载操作的情况下是经济的，但是在它们仅是部分装载的情况下则产生相反的效果。

另一种方式是构建具有“球鼻艏(bulbous bow)”的船舶。它们实现了显著的燃油节省但却是“特定于速度”且“特定于负载”的。

其它船舶拥有者已经诉诸于“慢速航运”，但是这种策略充斥着消极的法律内涵。

具有大的吃水深度和钝头船首的船体必须非常快地推水以便在水中行进。水在其发生转移时的高加速度要求大量的能量。

在船首前方形成了非常高压的区域，并且加上在船首前方的水的该“隆起”作为船首波分解冲向左舷和右舷之前的该水的“隆起”的静压。该船首波进而分解为最终消散的分散波以及与船舶的船体相撞从而形成船体湍流的会聚波，所述湍流在船体上产生拖拽，而这是以船舶动能作为代价的。

当船体向前移动而空出水中被它所占据的空间时，在船尾同时形成了低压区。

船尾波冲入到该低压区，导致在船尾后方以及还在螺旋桨前方的“预旋转(pre-swirl)”区域的湍流。这降低了螺旋桨的效率并且还带来了空化现象(cavitation)的风险。

迄今为止，仅有的已经解决了以上所提到的一些问题的发明是“球鼻艏”。这已经被许多大型舰船所采用，并且在最佳条件下已经实现了高达12％的燃油节省。然而，该设计是“特定于速度”且“特定于负载”的。在较低的速度并且在负载(吃水深度)有所减小的情况下，该好处是最小的。船员还担心庞大且沉重的球鼻艏将会降低舰船在恶劣天气下骑浪的能力且沉船的风险始终挥之不去，特别是在船舶满载的时候。

发明内容

该结构包含大型货船的用途，其被建造或修改而具有被构建到双层船体区域之中并且从船首延伸至船尾的四个或更多的大型管状管道。

高容量的“大体积、低压力”轴流泵(A-F泵)被装配到每个管道中。该泵可以被安装在前向货仓前方的空闲空间或者任何其它适宜的位置。所有的A-F泵都被设计为从紧接船首前方的区域持续地吸入非常大量的水并且将水在船尾推出。这将为船舶形成航行进入其中的低压区并且船舶将不再需要“迫使”其通过高压水墙。船首波因此将被最小化。

被馈送到泵中的摄入量被它们上方的水的静水压头加压。当最大型船舶被装载到载货吃水线时，该静水压头可以在它们之中达到20米。

沿着船舶中线行进的2条管道将把加压的水直接排入螺旋桨护罩之中，从而预旋转区域将具有平滑流动的加压水以在空化现象的风险降低的情况下向螺旋桨提供积极馈送。螺旋桨将能够获得水的“良好稳固咬合(good solid bite)”，以便实现更好的效率。