[发明专利]一种类椭球形球鼻艏及其设计方法

说明书

本发明涉及一种类椭球形球鼻艏及其设计方法，所述球鼻艏自#0站向船艏方向伸出，形状类似椭球形，球鼻艏的横剖线为椭圆形，且横剖面从#0站开始向船艏逐步减小；球鼻艏从#0站前伸的长度为设计水线长的3％～5％；球鼻艏#0站的半宽为船体半宽的12％～18％；球鼻艏#0站距离水面距离为设计吃水的15％～20％。本发明提出的类椭球形球鼻艏采用比较简单的特征参数描述了球鼻艏形状，设计及建造过程相对简单；类椭球形球鼻艏一般情况下在巡航状态下相对于无球鼻艏的方案而言，能至少减阻3％以上，在设计状态下相对于无球鼻艏的方案而言能减阻5％以上，因此可用于改善船舶的航行性能，对船舶的球鼻艏设计具有重要的借鉴和参考价值。

技术领域

本发明属于水面船舶球鼻艏设计技术领域，具体涉及一种类椭球形球鼻艏及其设计方法。

背景技术

船舶首部的型线形式对于船舶阻力的影响很大，球鼻艏在船舶设计中具有重要的价值，如果球鼻艏的大小、形状、位置与船体线型配合得合理，能在很大程度上减小船体总阻力，有助于优化船舶的快速性；其次某些舰船的球鼻艏还能满足声纳的布置需求。球鼻的形式较多，比较常用的有水滴形、圆筒形和“S-V”形等。

目前国内船舶广泛采用水滴形、圆筒形和“S-V”形等球鼻艏，这些球鼻艏能在一定程度上改善船舶的快速性，但描述球鼻艏的特征参数比较复杂，设计及建造过程相当复杂。

目前国内舰船广泛采用的是水滴型球鼻艏，该球鼻艏在很大程度上为了满足声纳布置的需求，从航行性能的角度分析，该球鼻艏增加了舰航行时的阻力，在一定程度上影响舰的航速。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种类椭球形球鼻艏及其设计方法，该类椭球形球鼻艏采用比较简单的特征参数描述了球鼻艏形状，可以较好的改善快速性及运动性能，并能有效改进水面舰船航行性能。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种类椭球形球鼻艏，所述球鼻艏自#0站向船艏方向伸出，形状类似椭球形，球鼻艏的横剖线为椭圆形，且横剖面从#0站开始向船艏逐步减小；球鼻艏从#0站前伸的长度为设计水线长的3％～5％；球鼻艏#0站的半宽为船体半宽的12％～18％；球鼻艏#0站距离水面距离为设计吃水的15％～20％。

上述方案中，所述球鼻艏的纵剖线的外形类似半个椭圆形；球鼻艏的水线外形类似半个椭圆形。

上述方案中，所述球鼻艏与艏柱之间采用导圆的方式过渡连接。

上述方案中，所述球鼻艏和艏柱之间的连接过渡区域为垂直直线。

上述方案中，所述球鼻艏#0站距离水面距离不小于1m。

上述方案中，所述球鼻艏的型线光顺、无突变，且球鼻艏与主船体连接区域也光顺过渡、无突变。

上述方案中，所述类椭球形球鼻艏适用于10000t以上排水量的船舶。

上述方案中，所述类椭球形球鼻艏的适用范围为：傅氏数在[0.20，0.32]内，方形系数在[0.50，0.68]内的船舶。

相应的，本发明还提出上述类椭球形球鼻艏的设计方法，包括以下步骤：

步骤1、分析类椭球形球鼻艏的适用性

适用范围为傅氏数在[0.20，0.32]内，方形系数在[0.50，0.68]内的船舶；

步骤2、确定类椭球形球鼻艏的最大尺寸及最小尺寸

最大尺寸根据抛锚过程影响区域确定，避免球鼻艏和锚的干涉；最小尺寸根据球鼻艏内部结构尺寸确定，保证满足内部结构的布置需求；

步骤3、确定类椭球形球鼻艏的主要参数