[发明专利]椭球形球鼻首及其制造方法

说明书

本发明涉及一种设在船舶首部的减少剩余阻力的节能装置。

球首消波减阻的作用在100年前已发现，我国在本世纪70年代才逐渐采用，国内、外学者对球首消波机理进行了大量研究，但到目前为止还没有哪一个人设计球首而不作船模试验来证实，由于球鼻首节能效果显著，国内、外的设计师对如何设计及制造一个好的球首都秘而不宣，有关文献亦非常少。没有经验的设计师只能参考线型图模索着进行船球首的设计，然后做成船模加以试验来验证，如果效果不好再改一个再试，如此反复下去也难于找到一种较理想的球首，同时，即使对某条船有一定效果的球首，换到另一种规格的船上又不适用，所以造船界为此花费了大量人力、物力，且在一定范围规格内的船的球首不能互用，造成制船的困难。

本发明的目的是提供一种能有效降低剩余阻力，提高推进效率的球首及其制造方法，这种球首且能适用于航速在傅氏数0.20至0.35范围内排水量船舶的使用。

本发明的技术解决方案是这样实现的，球首上半部是四分之一椭球，球首下半部与船体线型配合近似V型的基础上，本发明球首最大宽度以上的水线为椭圆，横剖线为半个圆。

以上所述球首中部水线近于船体中线平行。

本发明所述的椭球形球鼻首，船首满载水线的进角最好在13°以下。

本发明的船首进流段的水线伸出首垂线的长度比水线半宽大于或等于2。

值得提出的是，本发明的傅氏数F_n小于或等于0.22时，其与球首兴波的强度有关的球首在首垂线处的横剖面面积与船的中剖面面积之比值的C_ABT等于10%为佳，当F_n大于0.22时，C_ABT等于15%为佳。

本发明的球首的椭圆柱体长短半轴之比为2至3为佳。

本发明椭球形球鼻首所要求的船体20站处水线斜率近似于零。

本发明的制造方法是这样的，根据图3所示，按已选定船球首的C_ABT、C_LPR、C_ZB、C_BB的参数，先在横剖线图上绘制20＃站的横剖线，从B_B＝C_BB×B_MS得出球首在20＃站最大半宽B_B/2，在中心线上，以Z_B＝C_ZB×T_PT的点为圆心，以B_B/2为半径作圆，然后以此圆为基础绘出横剖线，使横剖面积等于C_ABT×A_MS，要注意最大宽度以下各水线半宽不能太大，如过于肥胖说明B_B取得太小，要适当增加B_B，或者是20＃处的下脚取得太高，要适当放低些，最大宽度以上水线半宽不可加大，尽可能保持为半个圆，用一小段曲线与设计水线处连接，

其次，根据图1、4所示，在纵剖线图上绘制球首侧外形，B点以上为椭圆形，其长半轴为L_PR，短半轴为B_B/2，用一小段曲线与首垂线和设计水线的交点相连，B点以下与船底龙骨线连接，

然后，根据图3所示，可以开始在水线图上绘制水线，最宽水线以上的水线为椭圆，以下水线可为椭圆或抛物线或近似椭圆，但切勿为大圆弧，首垂线以前的水线绘好后，再连顺20～19站之间的水线，满载水线的进角要改小，可以改小到13°以下，具体多少大小合适要根据线型来定，水线进角改小后，水线最大切线角必然会增加，只要进角与最大切线角之和保持不变，就可改善破波阻力。

随后，根据图3所示，从已绘好水线驳取各站水线半宽，从而绘出首垂线前A、B、C……各站横剖线及19 1/2 、19 3/4 、19 1/4 站横剖线，如有不光顺之处再适当作修改水线直到光顺为止。

最后，根据图2所示，作纵剖线，进行三向光顺，适当修改横剖线，水线直到各点三向吻合为止，需要指出的是，在绘制球首过程中，要把握使球首能产生低压，即在20＃站前后形成水线的切线角很小，在20～19站间水线曲率变化不能太大，要缓和些，否则水流在曲率变化大的地方阻力突增，影响球首消波效果，把握住上述要点，就能设计及制造出效果较好的球首来。