一种提高液货舱容量的船首及液化气体船的制作方法

本发明涉及船舶建造和修理技术领域，尤其涉及一种提高液货舱容量的船首及液化气体船。

背景技术：

超大型液化气体船的液货舱容量是船舶设计一个很关键的指标，但是液货舱的布置与线型，尤其是与首部线型设计息息相关，其中又尤以设计吃水水线对液货舱布置和船体快速性能为一对矛盾。

对于超大型液化气体船这类中速(傅汝德数为0.185左右)的船型，现有的首部线型通常是将设计水线的前部做得比较瘦，再配合一定长度的球首设计，使得船体首部的兴波做到最优化。但是这样的设计对于首部液货舱的布置并不十分有利，尤其是对于目前需要满足最新igccode(国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则)的船型来说，由于对液货舱与船体之间距离要求进一步加大，液货舱的布置空间会大大压缩，舱容面临着被大大减小的难题。而首部前部水线太瘦会导致液货舱不能布置而不得不将液货舱前端壁往后移，并且也浪费了水线以下的大量线型空间，这对第一液货舱的长度和横截面积均产生不少的损失。

因此，增加设计水线附近前部(液货舱前端壁所在位置)的半宽，对于改善液货舱的布置，进而提高舱容有着巨大的帮助。然而对于首部线型设计来说，增加设计吃水水线前部的半宽并保证原有的甚至更优的快速性能是一个需要攻克的难点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高液货舱容量的船首及液化气体船，以解决现有技术中的超大型液化气体船存在的液货舱的长度和横截面积受船首设计线型影响、液货舱舱容受限等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种提高液货舱容量的船首，包括船首壳体、液货舱前端舱壁；所述船首壳体位于所述液货舱前端舱壁的设计水线半宽h为船体半宽h0的30％～50％；所述液货舱前端舱壁的位置达到距离尾垂线92％～95％垂线间长的位置。

根据实际设计和造船数据，加宽液货舱前端舱壁位置处设计水线的半宽。具体地，将全船长分为20站时，其第18站和第18.5站的设计水线处半宽h分别达到船体半宽h0的60％～70％和35％～40％，比常规设计提高40％之多。特别需要说明的是，设计水线长度的增加也使得船型长宽比增加，对于船舶的快速性能来说更为有利。

进一步，提高液货舱容量的船首还包括球鼻艏；所述船首壳体前沿的连线为平直线，所述平直线与船体的高度方向平行；所述球鼻艏的前端位于所述平直线的后侧。该技术方案的技术效果在于：船首壳体前沿的连线为平直线，且平直线与船体的高度方向平行，即为直首结构设计(首柱垂直)，在不增加船身总长的前提下，使得设计水线前端往前移，增加了水线的总长度，使得设计水线从最前端过渡到液货舱前端壁位置的线型更加光顺。

进一步，所述球鼻艏包裹于所述船首壳体的内部。该技术方案的技术效果在于：球鼻艏包裹于船首壳体的内部，即球鼻艏隐藏于船首壳体中，产生有利的球首兴波干扰，从而降低了首部兴波阻力。根据具体的制造和试验数据，球鼻艏在长度上向船后延伸到了18.5站左右，宽度上在19站最宽达到半宽的23.6％左右。

进一步，所述液货舱前端舱壁为平面壁板。该技术方案的技术效果在于：平面壁板结构强度更高，稳定性更优。

进一步，所述液货舱前端舱壁为向船头方向凸出的弯曲面。该技术方案的技术效果在于：该结构的液货舱前端舱壁能够进一步扩大液货舱的容量，并且充分利用了船首的可利用空间。

进一步，所述液货舱前端舱壁为向船头方向凸出的弯折面。该技术方案的技术效果在于：该结构的液货舱前端舱壁为另一个设计形式的液货舱，能够进一步扩大液货舱的容量，并且充分利用了船首的可利用空间。

进一步，所述球鼻艏与所述船首壳体的甲板边缘通过平面平滑连接，使所述船首壳体的设计水线前端至所述球鼻艏前端呈尖锐状。该技术方案的技术效果在于：隐藏式球鼻艏(即球鼻艏位于首垂线之后)通过平面平滑连接船首壳体的甲板，使球鼻艏以上水线的前端呈刀锋式尖锐形状，有利于切开水面，减少行驶阻力。需要说明的是，球鼻艏横断面尺寸较大，球鼻艏以上的船舶前端呈尖锐状，而船舶甲板横向尺寸很大，故球鼻艏与船首壳体的甲板边缘通过平面平滑连接，其连接面呈折角线状。该折角线延伸至全船20站中的第18.75站。

本发明还提供一种液化气体船，包括船身以及上述的提高液货舱容量的船首；所述船身内设置有液货舱的侧壁和后壁，所述船身与所述提高液货舱容量的船首密封连接，使所述液货舱形成整体的容舱。

进一步，所述船身与所述提高液货舱容量的船首一体成型。该技术方案的技术效果在于：一体成型的船身与船首利于设计和制造，提高造船效率。

进一步，所述液货舱与所述液化气体船的壳体可拆卸连接。该技术方案的技术效果在于：液货舱与液化气体船的壳体可拆卸连接，可有效提高液货舱的装载效率，并且便于液货舱的维护和更换。

本发明的有益效果是：

通过加大船首的设计水线半宽，将液货舱前端舱壁前移，增大了船首位置液货舱的横截面积，提高了对首部线型空间的利用率，优化了液货舱的布置，从而使得液化气体船的液货舱舱容得到较大的增加。

通过实际的试验数据得出，液货舱前端壁往前移动4个肋位，提高了液货舱的长度，虽然仅对船首局部改进，但大大提高了第一液货舱的舱容，达到总舱容的1.2％以上。同时，通过船模试验得知，提高液货舱容量的船首在快速性能方面持续保持优越性，设计航速时剩余阻力系数较原型不升反降，从原来的0.71降低到0.68。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中船首的结构示意图；

图2为本发明提供的提高液货舱容量的船首结构示意图；

图3为本发明提供的提高液货舱容量的船首侧视图；

图4为本发明提供的提高液货舱容量的船首侧向剖视图；

图5为图3中a-a向视图；

图6为图本发明提供的提高液货舱容量的船首于18.75站处折角线示意图。

附图标记：

1-船首壳体；2-液货舱前端舱壁；3-设计水线；

4-球鼻艏；h0-船体半宽；h-设计水线半宽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术说明：

在现有技术中，超大型液化气体船的液货舱容量是船舶设计一个很关键的指标，但是液货舱的布置与线型，尤其是与首部线型设计息息相关，其中又尤以设计吃水水线对液货舱布置和船体快速性能为一对矛盾。

图1为现有技术中船首的结构示意图；如图1所示，对于超大型液化气体船这类中速(傅汝德数为0.185左右)的船型，现有的首部线型通常是将设计水线3的前部做得比较瘦，再配合一定长度的球首设计，使得船体首部的兴波做到最优化。但是这样的设计对于首部液货舱的布置并不十分有利，尤其是对于目前需要满足最新igccode(国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则)的船型来说，由于对液货舱与船体之间距离要求进一步加大，液货舱的布置空间会大大压缩，舱容面临着被大大减小的难题。而首部前部水线太瘦会导致液货舱不能布置而不得不将液货舱前端壁往后移，并且也浪费了水线以下的大量线型空间，这对第一液货舱的长度和横截面积均产生不少的损失。

本发明具体实施例：

实施例一：

本实施例提供了一种提高液货舱容量的船首，其中：图2为本发明提供的提高液货舱容量的船首结构示意图；图3为本发明提供的提高液货舱容量的船首侧视图；图4为本发明提供的提高液货舱容量的船首侧向剖视图；图5为图3中a-a向视图。如图2～5所示，提高液货舱容量的船首包括船首壳体1、液货舱前端舱壁2。其中，船首壳体1位于液货舱前端舱壁2的设计水线半宽h为船体半宽h0的30％～50％，而液货舱前端舱壁2的位置达到距离尾垂线92％～95％垂线间长的位置。

而本发明提供的提高液货舱容量的船首，能够较好地解决现有技术的超大型液化气体船存在的液货舱的长度和横截面积受船首设计线型影响、液货舱舱容受限等问题：通过加大船首的设计水线半宽h，将液货舱前端舱壁2前移，增大了船首位置液货舱的横截面积，提高了对首部线型空间的利用率，优化了液货舱的布置，从而使得液化气体船的液货舱舱容得到较大的增加。

根据实际设计和造船数据，加宽液货舱前端舱壁2位置处设计水线半宽h。具体地，将全船长分为20站时，其第18站和第18.5站的设计水线半宽h分别达到船体半宽h0的60％～70％和35％～40％，比常规设计提高40％之多。特别需要说明的是，设计水线3长度的增加也使得船型长宽比增加，对于船舶的快速性能来说更为有利。此时，液货舱前端壁往前移动4个肋位，提高了液货舱的长度，虽然仅对船首局部改进，但大大提高了第一液货舱的舱容，达到总舱容的1.2％以上。

实施例二：

本实施例提供了一种提高液货舱容量的船首。如图2～5所示，提高液货舱容量的船首包括船首壳体1、液货舱前端舱壁2。其中，船首壳体1位于液货舱前端舱壁2的设计水线半宽h为船体半宽h0的30％～50％，而液货舱前端舱壁2的位置达到距离尾垂线92％～95％垂线间长的位置。

进一步地，提高液货舱容量的船首还包括球鼻艏4。具体地，船首壳体1前沿的连线为平直线，该平直线与船体的高度方向平行，球鼻艏4的前端位于平直线的后侧。

在本实施例中，船首壳体1前沿的连线为平直线，且平直线与船体的高度方向平行，即为直首结构设计(首柱垂直)，在不增加船身总长的前提下，使得设计水线3前端往前移，增加了水线的总长度，使得设计水线3从最前端过渡到液货舱前端壁位置的线型更加光顺。

实施例三：

本实施例提供了一种提高液货舱容量的船首，如图2～5所示，提高液货舱容量的船首包括船首壳体1、液货舱前端舱壁2。其中，船首壳体1位于液货舱前端舱壁2的设计水线半宽h为船体半宽h0的30％～50％，而液货舱前端舱壁2的位置达到距离尾垂线92％～95％垂线间长的位置。

进一步地，提高液货舱容量的船首还包括球鼻艏4。具体地，船首壳体1前沿的连线为平直线，该平直线与船体的高度方向平行，球鼻艏4的前端位于平直线的后侧。

进一步地，球鼻艏4包裹于船首壳体1的内部。

在本实施例中，由于球鼻艏4包裹于船首壳体1的内部，即球鼻艏4隐藏于船首壳体1中，能够产生有利的球首兴波干扰，从而降低了首部兴波阻力。通过船模试验得知，提高液货舱容量的船首在快速性能方面持续保持优越性，设计航速时剩余阻力系数较原型不升反降，从原来的0.71降低到0.68。此时，球鼻艏4在长度上向船后延伸到了18.5站左右，宽度上在19站最宽达到半宽的23.6％左右。

在上述任一实施例中，优选地，液货舱前端舱壁2设置为平面壁板。平面壁板结构的液货舱前端舱壁2强度更高，稳定性更优。

在上述任一实施例中，优选地，液货舱前端舱壁2设置为向船头方向凸出的弯曲面。该结构的液货舱前端舱壁2能够进一步扩大液货舱的容量，并且充分利用了船首的可利用空间。

在上述任一实施例中，优选地，液货舱前端舱壁2设置为向船头方向凸出的弯折面。该结构的液货舱前端舱壁2为另一个设计形式的液货舱，能够进一步扩大液货舱的容量，并且充分利用了船首的可利用空间。

在上述任一实施例中，优选地，球鼻艏4与船首壳体1的甲板边缘通过平面平滑连接，使船首壳体1的设计水线3前端至球鼻艏4前端呈尖锐状。图6为图本发明提供的提高液货舱容量的船首于18.75站处折角线示意图。如图6所示，在该结构设计中，隐藏式球鼻艏4(即球鼻艏4位于首垂线之后)通过平面平滑连接船首壳体1的甲板，使球鼻艏4以上水线的前端呈刀锋式尖锐形状，有利于切开水面，减少行驶阻力。需要说明的是，球鼻艏4横断面尺寸较大，球鼻艏4以上的船舶前端呈尖锐状，而船舶甲板横向尺寸很大，故球鼻艏4与船首壳体1的甲板边缘通过平面平滑连接，其连接面呈折角线状。该折角线延伸至全船20站中的第18.75站。

本发明还提供一种液化气体船，包括船身以及上述的提高液货舱容量的船首。具体地，船身内设置有液货舱的侧壁和后壁，船身与提高液货舱容量的船首密封连接，使液货舱形成整体的容舱。

进一步地，船身与提高液货舱容量的船首一体成型。此结构的液化气体船，一体成型的船身与船首利于设计和制造，提高造船效率。

进一步地，液货舱与液化气体船的壳体可拆卸连接。此结构的液化气体船，液货舱与液化气体船的壳体可拆卸连接，可有效提高液货舱的装载效率，并且便于液货舱的维护和更换。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。