专利名称：具有配备水流偏转装置的船尾的船的制作方法
技术领域：
本发明涉及船，其船尾配备水流偏转装置。更具体地，涉及例如游轮之类的具有大尺寸和高吨位的船，其移动速度相对于轻快艇的移动速度来说是相对有限的，作为参考，该速度在10和25节(knot)之间或约在18 和45km/h巡航速度之间，并且其傅汝德(Froude)数为0. 28。
背景技术：
已知该类型船的船体在船体底面与船的后侧或弯曲部(bow)的连接区中配备有 设置在水线下的楔形偏转器构件。通常使用术语“平衡楔”(trim wedge)来命名的该类型偏转器的作用是在相对运 动中使经过船体下面的水流在船尾处向下和向后偏离，这导致船的动力增加或相关联地减 少对于其给定速度的推进必需的燃料消耗。该类型的偏转器例如描述在专利US-6 038 995中。已知的偏转器的一个缺点是其效率，特别是关于所提供的功率增益，取决于船的 吃水差(trim，其可取决于其载荷和/或航行条件)和船舶速度。构成偏转器的“楔”的尺寸和角度，其确定是为了确保在一定的给定吃水差和速度 情况下的最大效率，因此在其他情况下不一定是最佳的。从文件W0-98/24684已知一种小型快速马达船，在其后端设置有两个枢转浮动 体，布置在船的推进装置两侧。这些浮动体在船以低速移动时向下展开，以升高船的后部，使船降低(进入平面 模式)，并且由此减小船前部的船肩浪。在高速下，浮动体相反地处于撤回位置。但是该类型的船体布置不适用于大尺寸和高吨位的船舶，该大尺寸和高吨位的船 不会降低(squat)。而且，不可能使其避免船舶后部波流(wave)的再循环，而该现象造成船 舶推进能量损失(通过增加摩擦和破坏推进装置叶片附近的水流)。而且，由于来自后部的浪涌(surge)可自由地在延伸进入两浮动体之间的船 中心区域内打入船尾悬伸体(counter)下，因此该类型的浮动体不可能解决后部冲击 (slamming)的问题。
发明内容
本发明的目标是解决前述问题。因此本发明的对象是具有大尺寸和高吨位的船舶，具体地例如游轮，其船尾配备 水流偏转装置，所述水流偏转装置包括多个偏转器构件，所述偏转器构件具有浸入水中的 称为第一面的下部的面，第一面全部位于船体底面朝向其后部的延长部分中同时相对于与 该底面相切的一般平面(general plane)形成角度，每一个这些偏转器构件关节连接到所 述船体；控制装置可使所述偏转器构件沿一个方向或另一个方向旋转以使所述角度改变。
根据本发明，一方面，这些偏转器构件相似并且并置成使其横向并排在船尾的整个或几乎整个宽度上延伸，其每一个包括盒体，并且另一方面，用于控制每一个偏转器构件 枢转的所述装置包括至少一个液压伸缩机构，所述液压伸缩机构的主体封装在与所述船体 结构为一体的保护盒内，并且所述液压伸缩机构的杆插入在所述船体后部和其控制枢转的 盒体之间，以遮蔽该伸缩机构免受浪涌和波流。以这种方式，角度值可通过致动专门调度构件自动修改，或根据例如特别是船舶 的速度和吃水差的一些参数自动修改。而且，所述偏转器构件布置在全部或几乎全部船尾宽度上使得可在船尾后部平缓 波流，以避免造成能量浪费的波流再循环现象。而且，根据本发明的一些可能的附加特征每一个盒体在顶部分别由朝向上和向前的形成二面体的壁封闭，并且在侧部由侧 向垂直壁封闭，所述液压伸缩机构插入在所述船舶的船尾结构和该二面体的角度区域之 间，以使其隔离在相对封闭的空间中处于所述二面体的上部；所述控制装置可在对应于所述第一面相对于所述一般平面(Δ )向上和向后倾斜 的方向的负值和对应于该第一面(2)相对于该一般平面(Δ)向下和向后倾斜的方向的正 值之间的范围内改变所述角度；所述控制装置包括一组同步工作的液压伸缩机构；这些液压伸缩机构通过致动调度构件自动控制；这些液压伸缩机构由梭阀根据所述船舶的速度和/或吃水差来控制；每一个盒体形式的偏转器构件具有也至少部分浸入水中的后部的面或第二面，第 二面能够通过增大所述角度来下降，以形成抵抗后部浪涌冲击的大致垂直的壁；所述第一面基本上平直；所述第一面由形成向下打开的钝角二面体的两个基本上平直的前小面和后小面 构成；所述第二面基本上平直；所述第二面由形成向后打开的钝角二面体的两个基本上平直的上小面和下小面 构成；所述组偏转器构件具有共用的枢转轴线；所述偏转器构件的枢转使用所述枢转控制装置在相同的角度上一起进行；所述不同的偏转器构件的枢转使用所述枢转控制装置以不同的方式、不同的角度 值地进行；船尾设置有用作罩的扰流器，所述罩能够保护所述偏转器构件和所述液压伸缩机 构免受来自后部的浪涌和波流的袭击。应注意的是，上面所用的表述“共用的枢转轴线”不一定指一个共用轴，该共用轴 能够采用独立但是同轴线的多个轴段的形式。
本发明的其他特征和优点将在阅读下面的本发明一个优选实施例的描述时呈显。下面参照附图进行描述，附图中
图1是构成本发明的装置的第一实施例的示意性侧视图(右舷侧)，其偏转器构件 处于缩回非作用位置中；图2是类似于图1的视图，显示了处于作用位置中的向下折(folded)的偏转器构 件；图3是配备有根据本发明的装置的船舶船尾半边弯曲部(左舷侧)的后面的示意 性端视图，包括四个并置的偏转器构件，其两个在该半边视图中可见，这些偏转器构件以缩 回非作用位置显示；图4是类似于图3的视图，显示了并置的偏转器构件，这些偏转器构件处于作用位 置，向下折；图5是类似于图4的视图，但是偏转器构件设置在不同的角度位置中；图6和7是类似于图1和2的示意图，示出分别适于“水偏转”和“抗冲击”功能 的偏转器的角度位置；图8是配备根据本发明装置的船舶船尾弯曲部的后面的示意性端视图，本发明的 装置包括五个处于缩回非作用位置中的并置的偏转器构件，这些偏转器中的一些具有不同 于其他的关节连接轴线；图9和10是分别类似于图1和2的视图，显示了本装置的第二实施例；图11和12是分别类似于图9和10的视图，显示了本装置的第三实施例。
具体实施例方式参照图1和2，附图标记1表示布置在例如游轮之类的具有大尺寸高吨位的船舶后 部的偏转器构件。附图标记FC表示相对平直的船体底部，QU表示龙骨的后部，TA表示船尾的后板。船舶的前部设置在这些图的右侧。附图标记Δ对应于其中对应于图1和2的垂直剖切平面的水平面处船体底部FC 总体所在的平面。偏转器构件1主要包括功能面2和3形式的两个壁。第一面2基本上平直(除了其轻微的横向弯曲，图3中可见)，并且朝向下。仅作为参考，其纵向尺寸，图1中附图标记为L，在大约4和5米之间。第二面3朝向后。其由两个小面构成，上小面3a和下小面3b，其形成具有水平和 横向边缘的二面体，其顶角为向后打开的钝角，具有大角度值，例如约160°。小面3b在比 小面3a高得多的高度上方延伸。面2和小面3b也基本上为具有水平和横向边的二面体形状，只是顶角为朝向前部 和顶部打开的锐角。作为参考，其值为约70°。偏转器构件1为中空盒体，其在顶部上由分别朝向上和朝向前的壁6和7闭合，并 且其也形成二面体，具有向上和向前打开的钝角。在侧面，该盒体由垂直侧壁(图中不可 见)闭合。构成盒体的不同的壁为例如彼此焊接的不锈钢板；所述盒体可通过例如脊和隔板 之类的内部框架(未显示)增强，以适于抵抗液压及减小变形。 盒体密封，并且充满空气。
该盒体因而具有大致L状的外形，并且根据本发明的重要特征，其在其水平分支 的端部向前关节连接成围绕具有水平和横向轴线的轴5。该轴与船体是一体的。偏转器构件1的枢转使用至少一个液压伸缩机构(jack) 4实现，并且有利地使用 一组平行的液压伸缩机构，例如三个(其中仅一个在图中可见)实现，其共同并且同步地工作。这些可以是例如双作用伸缩机构，其主体42通过铰接连接40与船舶的船尾结构 连为一体，并且其杆41通过铰接连接8与偏转器盒体1连为一体。在示出的实施例中，该 连接8设置在壁6和7的角度连接区域中。连接40有利地包括安装在船舶船尾结构的两个纵向和垂直托架G之间的水平和 横向耳轴，如由图3的局部和示意性剖视图所示。
当伸缩机构4缩回时，面2基本上在船体底部延长部分内位于前述平面Δ中。注 意到于是伸缩机构4隔离在船体后部和由盒体的壁6和7形成的二面体上部之间的相对封 闭的空间中。所述伸缩机构于是被遮蔽、保护以免受由于浪涌和波流引起的震动。而且，每一个伸缩机构4有利地封装在与船体结构一体的保护盒43中，并且布置 在其后面。该盒43例如由一对托架G限定。当其伸长时，面2关于平面Δ形成锐角α，该角度值取决于汽缸(cylinder)杆41 的伸长程度。应注意，当偏转器构件1从作用位置(图2)朝向其空载位置(图1)移动时，可能 已经驻留在由壁6和7限定的二面体凹部中的水可沿壁6自由朝向前部流动，壁6呈现为 倾斜位置。参照图3，显示了包括几个并置的相似偏转器构件的装置，所述偏转器构件在船体 的整个宽度或几乎整个宽度并排横向延伸。更具体地，船舶配备有四个偏转器构件，以对称地布置在中间船舶纵向垂直平面 PVL的每一侧的两对分布。在所示出的示例中，船尾保留相对窄的没有偏转器构件的中心区域ZPC。在该区域的每一侧安装两个并置的偏转器IA和1B，其结构类似于前面描述的构 件1。其下边缘成形为具有基本上对应于船体底部下边缘轮廓的轮廓，以使船体底部和偏转 器构件的下面之间不存在或实际上不存在任何不连续。附图标记W1-W2表示两个盒体IA和IB在这里共用的关节连接的水平和横向轴线 (图1和2中轴5形式的轴线)。每一个盒体使用在其长度上等距分布的一组三个伸缩机构致动。相同组(分配给相同的偏转器)的三个伸缩机构控制为同步工作，具有相同的伸 长或缩进。图4示出其中两组伸缩机构也同步地工作来使两盒体IA和IB的枢转角度(并且 相应地其下降行程)相同的情形。图5示出其中两组伸缩机构独立控制、两个盒体1A，IB的枢转角不同的另一种情 形；在该情况下，降低标示为1’ B的外偏转器的行程大于标示为1’ A的内偏转器的行程。 相反的也是可能的。
参照图6和7，现在将解释这样的偏转器怎样用于分别确保平缓后部波流或“抗冲 击”功能。水线的附图标记为N。图6示出普通航行的情形，船舶的前进由箭头A标记。伸缩机构4的伸长程度是中等的，以使由偏转器的面2与平面Δ形成的角度α 1 相对小，例如约3°。由于所述面2的倾斜，经过运动的船体底部的水i的通道向下和向后偏离，如由箭 头j标示，这导致避免波流在后部再循环，使得开发用于推进的功率提高，并且相关联地在 给定速度下燃料消耗减少。但是，已经观察到，用于给定速度，例如23节的最佳角度值α 1用于不同的速度， 例如18节，可能是不适宜的。其他参数，特别是船舶的吃水差(这可能取决于其载荷和航行条件)、风向和海流 以及浪涌可能对用于该给定角度α 1的装置效率具有不利的影响。由于本发明，这就是为什么可能通过沿一个方向或另一个方向致动液压伸缩机构 4来改变该角度，以改变船舶配备的一些或所有偏转器构件的角度位置，从而使角度α持
续最佳。每一个偏转器构件可使用梭(shuttle)阀保持在位。伸缩机构可手动或优选通过计算和控制单元自动地控制，所述计算和控制单元从 专门传感器接收与必须考虑的相关参数特别是速度和吃水差有关的信号。该单元实时致动 伸缩机构，以最优化偏转器装置的作用。作为参考，采用的角度α的值的范围为0和6°之间。实际上，当船以低速移动时，波流在后部再循环的现象可忽略，并且在该情况下， 伸缩机构4致动(缩回)，以使偏转器元件1处于空载位置(图1)。相反，对于300m长的船来说，当船以高速移动时，例如约15节(27km/h)，伸缩机构 4致动(向下展开，见图2)。在该位置中，其可能避免波流在后部的再循环，减少涡流，并且 由此避免船舶的推进力损失。图7示出抗冲击情形，箭头H标示后部浪涌。当停止(例如泊在港口)或以低速航行的大型船舶暴露于来自后部的浪涌时，通 常由该浪涌产生的水流进入位于船体底部与船尾弯曲部的结合区中的后部悬伸体的下面。在通常称为“冲击”的该现象中，水的撞击可能造成强烈震动，垂直部件造成遍布 船舶整个结构的不期望的震荡或振动，造成乘客不舒服和机械维护该结构的烦恼。 本发明也可能解决该问题。关于这点，伸缩机构4较大程度地甚至完全伸出，以使前述角度α，图7中标示为 α 2，具有使偏转器构件1的后面3竖直、处于基本垂直位置中的值。在示出的实施例中，角度α 2的值在20°附近，使其适应于该情况。在该情形中，浪涌H不能打入上述的船尾“悬伸体”来形成对着船体底部FC的撞 击，这通过看图7很容易理解。由于浪涌造成的波动水流由偏转器构件1的后背面3阻挡。在该抗冲击位置中致动该装置的所述组伸缩机构或仅伸缩机构中的一些可根据天气状况自动控制，或优选地，通过检测浪涌方向和浪高自动控制。在图8中示出的实施例中，船舶的船尾配备一组五个偏转器构件，中间的一个IX 具有横向尺寸-宽度“X”，两个内侧伸缩机构IY和1Y’具有宽度“y”，并且两个外侧伸缩机 构IZ和1Z’具有宽度“Z”，它们关于中间平面PVL对称布置，并且乂 > y > ζ。 偏转器构件IX，IY和1Υ’设置有关节连接的单个轴线V1-V2。相反地，彼此同轴线的偏转器构件IZ和1Ζ，的关节连接轴线W1-W2和W’ 1_W’ 2 在高度上相对于V1-V2偏移，设置在后者上方。该布置显示出与偏转器构件数量、其宽度、其枢转轴线(单个或集合的)位置以及 其控制、所述控制可以单独或成组一起相关的多种可能的布置。在图9-10和11-12’中示出的、作为图1和2中示出的实施例的变体的第二和第 三实施例中，相同的附图标记用于示出相似的或类似于已经描述的元件。图9和10的偏转器构件1具有由两个邻接的、形成具有开口向下的二面体的前小 面2a和后小面2b构成的第一面2，第二面3平直。因而，当该偏转器构件1占据其如图9中的空载位置时，小面2b关于船体底部平 面FC形成非零角度α 0，其为正值。该角度随着伸缩机构的伸长而增加(图10中角度α ’ > α 0)。应注意，该该实施例中a)偏转器构件1的枢转轴线5相对于该构件的前端部向上偏置；b)船尾板TA的基部以轮廓成形(profiled)的凸耳或扰流器(Spoiler)BE延伸， 当偏转器构件1处于其空载位置中时，第二面3存在于其延长部中。图11和12的偏转器1具有由带有形成朝向底部打开的钝角的二面体的两个相邻 的前小面2a和后小面2b构成第一面2 ；第二面3基本上为圆心在轴5上的圆弧状弯曲，具 有面向后的凸面。当该偏转器构件1处于图11中所示的其空载位置中时，小面2b形成非零角 α ‘ C1，但是其相对于船体底面FC的平面为负值。该角度随着伸缩机构4的伸长变正并且增加(见图12)。在该实施例中，船尾板TA的基部也以轮廓成形的扰流器BE延伸；这里BE采用保 护罩9的形状，处于空载位置时构件1的上部封装在该保护罩9内部。为此，该保护罩9具 有凹形成形的内面90，其弯曲适应于第二面3的弯曲。该罩9保护偏转器构件1和伸缩机构4免受来自后部的浪涌和波流的袭击。在刚才结合图9到12描述的多个实施例中，将注意到伸缩机构4也封装在保护盒 43中。应注意，在船舶配备一套偏转器盒体时，降低侧部盒体可能获得有利的抗翻转作用。传统地，该类型的船舶配备有效的抗翻转稳定板。但是，这些稳定板具有相对大的 阻力，其阻碍船舶的向前移动。在平静的大海上，可能有意义的是缩回这些稳定板，降低侧部的偏转器盒体，侧部 偏转器盒体可在其位置中具有抗翻转功能，但是具有减小的对向前运动的阻力；实际上，所 述盒体的倾斜主要产生抬升，几乎没有拖累作用。
当然，在产生剧烈摇晃的汹涌的大海上，所述稳定板要连续地作用，或者是单独地或者与侧向偏转器一起。
权利要求
一种具有大尺寸和高吨位的船舶，特别是诸如游轮之类的船舶，其船尾配备水流偏转装置，所述水流偏转装置包括多个偏转器构件(1)，所述偏转器构件(1)具有潜入水中的称为第一面的下部的面(2)，第一面(2)全部位于船体底面(FC)朝向其后部的延长部分中同时相对于与该底面(FC)相切的一般平面(Δ)形成角度(α)，每一个这些偏转器构件(1)关节连接到所述船体；控制装置能使所述偏转器构件沿一个方向或另一个方向枢转以使所述角度(α)改变，其特征在于，一方面，这些偏转器构件(1)相似并且并置成使其横向并排在船尾的整个或几乎整个宽度上延伸，其每一个由盒体构成，并且另一方面，用于控制每一个偏转器构件(1)枢转的所述装置包括至少一个液压伸缩机构(4)，所述液压伸缩机构(4)的主体封装在与所述船体结构连为一体的保护盒(43)内，并且所述液压伸缩机构(4)的杆(41)插入在所述船体后部和其控制枢转的盒体(1)之间，以遮蔽该伸缩机构免受浪涌和波流。
2.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，每一个盒体(1)在顶部分别由朝向上和向 前的形成二面体的壁(6，7)封闭，并且在侧部由侧向垂直壁封闭，所述液压伸缩机构插入 在所述船舶的船尾结构和该二面体的角度区域之间，以使其在所述二面体的上部隔离在相 对封闭的空间中。
3.根据权利要求1或2所述的船舶，其特征在于，所述控制装置可能在对应于所述第一 面(2)相对于所述一般平面(△)向上和向后倾斜的方向的负值和对应于该第一面(2)相 对于该一般平面(△)向下和向后倾斜的方向的正值之间的范围内改变所述角度(α)。
4.根据前述任一权利要求所述的船舶，其特征在于，所述控制装置包括一组同步工作 的液压伸缩机构(4)。
5.根据权利要求4所述的船舶，其特征在于，所述液压伸缩机构(4)通过致动调度构件 自动控制。
6.根据权利要求4所述的船舶，其特征在于，所述液压伸缩机构(4)由梭阀根据所述船 舶的速度和吃水差来控制。
7.根据前述任一权利要求所述的船舶，其特征在于，每一个盒体形式的偏转器构件 (1)具有也至少部分浸入水中的后部的面或第二面(3)，第二面(3)能够通过增大所述角度 (α)来下降，以形成抵抗后部浪涌冲击的大致垂直的壁。
8.根据前述任一权利要求所述的船舶，其特征在于，所述第一面(2)基本上平直。
9.根据权利要求1-7中任一所述的船舶，其特征在于，所述第一面(2)由形成向下打开 的钝角二面体的两个基本上平直的前小面(2a)和后小面(2b)构成。
10.根据权利要求7所述的船舶，其特征在于，所述第二面(3)基本上平直。
11.根据权利要求7所述的船舶，其特征在于，所述第二面(3)由形成向后打开的钝角 二面体的两个基本上平直的上小面(3a)和下小面(3b)构成。
12.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，所述偏转器构件(1)组具有共用的枢转 轴线(W1-W2)。
13.根据前述任一权利要求所述的船舶，其特征在于，所有所述偏转器构件(1)的枢转 使用所述枢转控制装置在相同的角度(α)上一起进行。
14.根据权利要求1-12中任一所述的船舶，其特征在于，所述不同偏转器构件(1)的枢 转使用所述枢转控制装置以不同的方式、不同的角度(α)值进行。
15.根据前述任一权利要求所述的船舶，其特征在于，其船尾设置有用作罩(9)的扰流 器(BE)，所述罩(9)能够保护所述偏转器构件(1)和所述液压伸缩机构(4)免受来自后部 的浪涌和波流的袭击。
全文摘要
该装置包括多个偏转器构件(1)，所述偏转器构件(1)具有浸入水中的称为第一面的下部的面(2)，第一面(2)大体上位于船体底面(FC)朝向其后部的延长部分中同时相对于与该底面(FC)相切的一般平面(△)形成角度(α)，其特征在于，这些偏转器构件(1)关节连接到所述船体，并且在船尾的全部或几乎全部宽度上并排并置，控制装置(4)能使所述偏转器构件沿一个方向或另一个方向枢转，以改变所述角度(α)，这些控制装置部分封装在保护盒中。
文档编号B63B39/06GK101815645SQ200980100133
公开日2010年8月25日 申请日期2009年7月3日 优先权日2008年7月7日
发明者洛耶·莫朗, 热尔韦·夏尔丹, 让-皮埃尔·科兰 申请人:Stx法国股份公司