[发明专利]一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型

说明书

本发明涉及一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，该双向航行船舶线型为首尾含垂直隐形球首的双头线型，线型沿船体中横剖面首尾对称，船首利用垂直隐形首可兼顾垂直首提高船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力；船首形状为尖瘦，并不设呆木，利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性。本发明适用于海峡间、江河两岸渡口间的渡船、滚装船、客滚船等船，也包括类似构造形式的船舶，并节省了船舶航行和港内作业所需要的能耗，解决了这类双向航行船舶航行阻力、航向稳定性、船舶操纵性之间的矛盾问题。

技术领域

本发明涉及一种尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，主要应用于海峡间、江河两岸渡口间的渡船、滚装船等，属于船舶技术领域。

背景技术

随着大湾区的一体化和海南国际自由贸易区的建设，海峡间的通航日益繁忙。在内河两岸、海峡间及航道较为狭窄拥挤的岛屿间航行，船舶在港内回转作业及等待其他船舶回转，占据了船舶很大一部分的航行时间。而双向航行船舶，通过在船的首尾两端均设置推进装置，在港池内不需要调头作业，而被认为是解决该问题的利器。这种船型也被叫做双头船或双尾船，英文为Double Ended Ship或Double Ender。

然而，这种将推进器首尾对称布置的船舶，主要考虑的是港区操纵作业的灵活性，对线型的快速性关注较少。例如，现在，较为普遍的双头船的线型是双尾线型(如图1，2所示)，就像是常规船舶的船尾均对称布置在首尾两端。这种线型，主要从船舶的操纵性角度考虑，结合布置推进器后具有良好的操纵性。但是这牺牲了船舶的快速性能，在同样的尺度下，船舶的阻力性能较常规船型差。为了保持航向稳定性，首尾均设呆木。

随着节能减排的要求日益提高，也有一些双头船开始关注到了船舶的线型的快速性。采用双头船线型(如图3所示)，将船舶的首尾两端均布置为常规的船首线型，并且首尾均布置有突出式的球首，在首尾两端的左右两侧布置推进器。考虑到球首对于兴波阻力的减小作用，这种线型具有良好的快速性能。但是，这种线型，全回转推进器布置在船首的两侧，在进行回转作业时，由于船体的影响，全回转推进器旋转至正对船宽方向，容易形成柯安达效应(Coanda Effect)，侧向水流不畅，造成侧向有效推力的下降，回转性能略差。肥大的球首，也不利于航向的稳定性。

再者，近年来，船舶球首设计又有新的进展，例如《84000立方米VLGC线形优化设计与研究》，可通过隐型球首进一步改善船舶的兴波阻力。

尖瘦的直立船首有利于保持航向稳定性，可通过线型的整体设计提高航行稳定性。

现有技术：

1)双尾线型，线形参照常规船尾部线型设计，操纵性良好，但阻力较大。航向稳定性通过设置呆木改善。

2)双头线型，线形参照常规船船首线型设计，阻力改善，回转操纵性略差。

3)隐型球首，在常规单头船舶中已经有应用，计算和实船验证表明可进一步改善船舶阻力。

4)尖瘦直立首，航向稳定性好。

因此，本发明结合快速性能良好的双头线型基础上，兼顾回转性和航向稳定性，发明一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型。

发明内容

本发明是要提供一种含尖瘦的垂直隐形球首的双向航行船舶线型，综合考虑利用船舶减阻的原理，在利用双船首线形初步解决双尾线型阻力大的基础上，利用了垂直隐形首可兼顾垂直首延长船舶的水线长度和利用球首通过改善船舶首部波形来降低船舶的兴波阻力的功能；并利用尖瘦的垂直船首提高船舶的航向稳定性，而不是通过呆木的设置，避免船舶阻力增加，考虑到横向局部流场的通畅，降低柯安达效应，对推进器附近的线形进行特殊过渡处理，提高船舶回转时推力器的效率；解决了这类双向航行船舶航行阻力、航向稳定性、船舶操纵性之间的矛盾问题。