[发明专利]小水线面面积高速船

说明书

本发明涉及小水线面面积船只，这种类型的船在先有技术中称之为半潜船，或指那些具有支承由连结于水下船体上的穿水支架支撑的平台的载荷的船。

开发来用于公海国家间的运行的半潜船在先有技术中被称为小水线面面积双体船（SWATH）。这类船的各种结构在美国专利3623444和3897744（Thomas    G    Lang）和4552083和4557721（Terrence    W    Schmidt）已经描述过了。

所有上述的半潜船的实例都采用一种细长（小断面积长度比）的水下船体的设置，以提供主要的浮力。从动力和燃料消耗的观点看，为了高效地运行，SWATH船被限制在弗劳德数小于0.4的速度上。弗劳德数（F）的定义如下：

F = V/gl ]]>

这里，V＝速度

g＝重力加速度

l＝船体长度

速度受限制主要是由于在弗劳德数0.4和0.8之间发生的波阻急剧增加。在先有技术中，对于所有表面排水型船只来说这种波阻的增加已经充分地确立，并且通常被称为阻力或功率“峰”。见《流体动力学阻力》（Fluid-Dynamice，Sighard    F.Hoerner著，1965年由作者出版）一书。在这样的“峰”值速度区域运行。由于高波阻，导致需要高推进功率和降低燃料使用效率。在弗劳德数大于0.8的运行可显著的减小波阻，但是对于通常型式的SWATH船来说，越过这样的“峰”值速度区域要求额外的推进功率。

本发明的目的是提供一种小水线面面积船体型式，它使得波阻减小并且使其在弗劳德数大于0.8的高速下高速的运行。

由本发明，高速时减小波阻是通过使用流线型支撑架和在支撑架之间横向伸延的流线型水翼而获得的。横向水翼可以单个地或多个地设置，并且整流罩和吊舱可以成整体地结合到该设计中。这些横向水翼显著减小的沿流向长度，与通常形状的长船体相比，在给定速度下可以显著地增加弗劳德数。具有较短长度的流线型吊舱可以用来与流线型横向水翼相连结，或者可以用来代替流线型横向水翼。

图1示出关于弗劳德数为0.4，0.5和0.8的流向长度与速度之间的关系。

图2表示两种500长吨船的波阻（理论上的）予测，其一为普通SWATH的，一种为本发明的。

图3表示在图2中的每种设计所需的总有效功率（EHP）予测。这些功率予测既包括了剩余（波浪）阻力也包括粘性阻力。

图4示出先有技术的SWATH船的一立体图。主要特性参数为：排水量500长吨，支撑架长111英尺，浸水部分船体130英尺。

图5表示依据本发明的第一实施例的一种船的立体图。

图6表示图5中的船的内纵剖面图。

图7表示图5中的船的正视图，并以虚线示出了横支撑架的可替换的位置。

图8示出了穿水支撑架的理论波阻系数。

图9示出了各种直径与长度比的浸水船体在几种浸水深度时的理论波阻系数。

图10示出了支撑架与船体间隔与最小波峰阻力之间的关系。

图11到16示出了本发明的其它替换实施例。

参考图1、2和3可最好地理解本发明的细节。

图1中示出了一条船的水线长度，速度和其运行时的弗劳德数之间的关系。船前进速度产生的重力波是船波阻力的根源。弗劳德数表示出重力波型及由此导致的由船产生的波阻。先有技术中的排水型船在低于弗劳德数0.4以下运行，以更高的弗劳德数运行会引起燃料效率下降并需要更高的推进功率。

由于弗劳德数的限制，高速运行的船的设计要求长的船体，以提高运行效率。例如，设计30节的排水船，必须500英尺（或更长）才能高燃料效率地运行。

最大波阻力发生在接近弗劳德数＝0.5的曲线处，后者经常被称为峰速。超过弗劳速数0.5，波阻下降，在0.8到1.0弗劳德数的范围降至一低水平。

使用本发明的船将从0.8或更高的弗劳德数运行。

本发明的船被做成所有的浸没船体部件（支撑架，水翼和吊舱）在顺流方向的长度尺寸都是较短的。长度的限制由设计运行速度和F＝0.8曲线决定。例如，对于设计速度20节以上的高效运行的船，任一浸没船体部件的最大长度为55英尺。

图2示出了两只500长吨船的理论波阻的比较，其中一只是通常的SWATRH船，另一只为本发明的实施例。