专利名称：用于设置有空气腔的船舶的船型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于船舶的船型。
背景技术：
在所有船舶构造中最重要的参数之一是速度和动力之间的关系。对于通常的商船而言，摩擦阻力即水下船体和水之间的摩擦，是船舶的总阻力的完全主导部分。仅当速度增大时，例如对于高速船舶，兴波阻力才变得关键。一直试图通过不同类型的表面结构和通过不同类型的空气润滑来影响摩擦阻力。然而，迄今用于传统商船的结果还是负的。另一减小摩擦阻力的方法是减小湿表面的面积。湿表面是在零速度时与周围的水接触的水下船体的部分。湿表面可由水下船体的平面底表面的实施为腔的一部分减少，该腔室填充有空气——自此命名为空气腔。然后，该空气具有与周围的水相同的压力。因为船舶的行进，因此该空气的一部分将被带走，于是该流出的空气必需用新供应的空气来补充。该空气可通过腔的顶板或侧面供应到腔中。可比喻成倒置并具有向下开口的箱子的腔，必需具有良好适配的形状，以当水流经腔下方时，不引起呈漩涡和涡流积聚形式的增大的阻力。用现在的船型，船体前半部的水常从侧面朝船舶的中心线流入船舶下方。这就意味着波峰形成于空气腔内，这扰乱了水流。现在的船型也意味着，仅在相对短距离空气腔的侧面与船舶的中心线平行。在该部分的向船首部分和向船尾部分，空气腔的侧面相对于中心线具有很大的角度。于是，分别地，流动的水将碰撞并离开其他侧面，因而具有增大的阻力。当船舶在公海(high sea)内移动时，船舶可能一直在横向方向上摇摆、或颠簸运动、或这些运动的结合，则空气将在空气腔的最高定位侧面处流出，在横向方向上摇摆即绕船舶中心线的纵轴线往复转动运动，颠簸运动即绕船舶的舯部点处的水平横向轴线往复转动运动。为了减少空气流出、并因此减少对空气供应的需求、以及为了避免空气腔侧面处的涡流积聚，航海性能(seagoing quality)因此相当重要。腔内的空气和水之间的界面力求为水平面，在该水平面处气压和下面的水压之间存在平衡。该界面应当位于尽可能地接近空气腔的下边缘处。如果船舶暴露于大的摇摆或颠簸运动，则某些部分的界面将大大高于空气腔的下边缘。这就意味着，沿腔的侧面产生强有力的涡流积聚，因而具有增大的阻力。 因此，空气腔应该形成为使得所述运动的后果影响尽可能减小。因此，为了降低海上运动的后果影响，一直建议借助于隔断壁沿横向方向以及沿纵向方向分隔空气腔。于是，获得若干个空气腔，每一个都有独立的空气供应。横向隔断壁的风险显见，原因在于它们又一次引起涡流积聚，因而具有增大的阻力。因此，容易认识到，如果减小摩擦阻力的原理——借助于位于平面底部处的填充有空气的腔——在实际中起作用，则船舶的船型必需被给予特定形状，且船舶的航海性能需被改善。另外的问题是流出的空气千万不能进入螺旋桨水(propeller water)中，因为这降低了螺旋桨的效率。在文献中已经示出建议，其中，借助于不同装置，试图去偏转水/ 空气混合物，使得水/空气混合物不撞击在螺旋桨区域上。这种对水/空气流的强制导引也引起了额外阻力。迄今，上述所有困难使得空气腔的原理并未在远洋交通的传统船舶中有任何实际应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于船舶的新船型，该船型给出大平面底部面积，并适用于且可利用空气腔的原理。该船型因此应该减少或甚至消除上述缺点，减少海上运动、并产生具有减少的动力需求和燃料消耗、并适于远洋交通的船舶。本发明在所附的权利要求1中限定。本发明的实施方式在所附的从属权利要求中限定。大多数现代商船在船体前半部处具有某种形式的球鼻艏(bulb)。为了使球鼻艏位于某个位置，位于该位置的横向船架(transverse frame)必需具有腰部(waist)，即船架的宽度应该在高于以及低于腰部处较大。借助于船体前半部处的球鼻艏，可以获得兴波阻力的一定减小。球鼻艏在传统船舶的艏垂线(FP)前面的横截面大多数经常类似于大约端部削尖的椭圆。艏垂线(FP)限定为通过设计水线(dWL)与艏柱相交点的垂直线。设计水线(dffL)在此限定为最大夏季吃水的水线，这在考虑了船舶的强度和稳定性情况下容许船舶操作。然而，根据本发明的船体前半部的船型的特征在于很宽的、低的和相对薄的球鼻艏，该前部的纵剖型线可几乎描述为平躺的椭圆。为了更详细描述船体前半部，需要限定球鼻艏的某些特性参量。从水下船体的最靠近船首点开始计算的球鼻艏长度是以下两个值中的最小者-从水下船体的最靠近船首点到横向船架位置的水平距离，在横向船架位置处，船体前半部的横向船架的腰部消失；或-从水下船体的最靠近船首点开始计算到腰部处的艏柱纵剖型线的最靠近船尾点的水平距离的2倍。球鼻艏体积是从基线(baseline)直到设计水线的球鼻艏长度以内的船体右舷 (starboard)加上左舷(port)的体积。球鼻艏面积是球鼻艏长度以内腰部以下的球鼻艏的右舷加上左舷投影在水平面上的面积。如果球鼻艏体积除以球鼻艏面积，则获得船体前半部的平均厚度。如果球鼻艏面积除以球鼻艏长度，则获得球鼻艏的平均宽度。现在将球鼻艏系数(bulb coefficient)定义为平均宽度除以平均厚度或由代入的上述参量所定义，获得以下
权利要求
1.用于船舶的船型和配置，其特征在于 船体前半部具有宽和水平的球鼻艏，所述球鼻艏将水流分成下部水流和上部水流，所述下部水流流过所述船舶下方，所述上部水流主要沿所述船舶的侧面移动；以及 根据以下限定的球鼻艏系数具有1. 5的最低值
2.根据权利要求1所述的船型，其特征在于，所述球鼻艏系数具有2.0的最低值。
3.根据权利要求1所述的船型，其特征在于，所述球鼻艏系数具有2.5的最低值。
4.根据上述权利要求中任一项所述的船型，其特征在于 在根据以下限定的至少一个艉柱球鼻艏长度以内的所述船体后半部的较低的向船尾部分内的横向船架具有腰部；以及 同样的部分具有宽和水平的球鼻艏，所述宽和水平的球鼻艏增大所述底表面的平面水平部分；以及 根据以下限定的艉柱球鼻艏系数具有0. 4的最低值；
5.根据上述权利要求中任一项所述的配置，其特征在于，所述空气腔的向船尾尾端的下边缘位于所述基线上方，并且从该液面向下到所述基线，所述空气腔由所述船舶产生的驻波封闭。
6.根据上述权利要求5所述的配置，其特征在于，可分别提升和降低所述空气腔的向船尾尾端的下边缘，以在不同速度时满足所述驻波的不同高度。
7.根据上述权利要求5或6所述的配置，其特征在于，当所述船舶位于港口或处于低速时，所述空气腔的向船尾尾端的下边缘向下降低到所述空气腔的下边缘。
8.根据上述权利要求中任一项所述的配置，其特征在于，当所述船舶位于港口时，降低一个或多个临时的横向隔断壁，并将所述空气腔从船头到船尾分成多个空气腔室，并且当所述船舶加速并利用所述空气腔的动力减少原理时，提升这些隔断壁。
全文摘要
用于船舶的船型，其给出大平面底部面积，并适用于且可利用空气腔原理。该船型减小船体的湿表面，减少海上运动，并产生具有减少的动力需求和燃料消耗、以及适于远洋交通的船舶。
文档编号B63B1/38GK102171093SQ200880131236
公开日2011年8月31日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者S·比施泰特 申请人:斯坦纳·雷德里公司