一种新型高性能月池的制作方法

本实用新型属于船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种可减少航行阻力及船舶横摇的新型高性能月池。

背景技术：

在船舶与海洋工程领域中，根据船舶与海洋结构物如钻井船、铺管船、工程辅助船等的作业或功能需求，会在船体布置一个垂向贯穿船体、腔内有自由液面、内外海水相连的月池结构，而月池的存在会使船舶与海洋结构物在航行和作业工况下，由于月池内流体前后和左右的“晃荡”运动，以及垂直方向的“活塞”运动，导致船体阻力明显增加，对于自航或拖航状态，月池开口引起的阻力增加将随航速的增加而增大，导致油耗的增加，同时，阻力性能的好坏关系到推力器和主机选型以及快速性能否达到要求。

此外，由于月池腔内自由液面的晃动导致船体的6个自由度运动更加剧烈，因此，在设计阶段，有必要针对月池开口形式、减阻措施以及减摇措施进行优化设计，对于船舶和海洋结构物的经济性和市场竞争力具有重要意义。

目前国内外对月池开口形式以及减阻措施的相关成果已有很多，开口形式包括方形、圆形、椭圆、组合台阶等，但通常开口形式受其作业功能以及总体布置所限制，而减阻措施主要包括底部开口的封闭以及池壁减阻，其中底部开口的封闭装置包括液压驱动、调离式等等，效果显著，其问题在于一旦设备出现故障，月池开口无法打开，对于作业、时间以及经济成本等将带来巨大的损失，对于池壁减阻措施，目前的成果很难应用于实际建造，原因包括建造工序复杂、成本过高、结构难以实现等等，此外，月池设计中几乎无减摇方案，因此，基于设备作业及总布置要求，设计一种便于施工建造、且减阻、减摇效果明显的新型月池开口显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在不影响设备作业及布置的情况下，便于施工建造的新型月池，以改善月池内部压力分布，缓解流体进入月池内形成的漩涡、产生的晃荡及活塞运动，最大程度的减少由于月池存在导致的船体阻力增加，同时减小月池内自由液面的晃荡对船舶横摇的影响。

本实用新型为解决其问题所采用的的技术方案为提供一种新型高性能月池，月池垂直贯穿于船体，在船尾侧月池处设置有倾斜侧壁及导流楔角，在船艏侧月池处设置有月池台阶，船艏侧月池的侧壁与船底接口处以及侧壁上设置有挡板，在月池台阶上沿月池宽度方向设置有阻尼条。

进一步地，所述的倾斜侧壁整块板向月池内部倾斜，倾斜角度小于钻采设备至月池底边夹角，范围在3~20°之间，且倾斜侧壁的垂直方向应高于海水自由面。

进一步地，所述的导流楔角与水平面的夹角不大于30°，宽度与月池宽度相同，长度与防撞舱壁厚度相同。

进一步地，所述的底部挡板沿月池底边向上设置，采用水平桁材结构。

进一步地，所述的阻尼条沿船长方向设置，结构为开孔的梯形板或内凹式方形板。

通过侧壁倾斜的月池开口形式，首先保证不会干扰钻采装置的工作区域，其次减小了月池内部自由液面的高度，位于船尾侧的侧壁倾斜，改变了流体垂直作用于侧壁的方式，同时起到一定的导流效果，改善月池内压力分布，再次，整个侧壁的倾斜便于施工建造以及结构加强，并且可有效防止海洋生物的附着；船尾侧壁的导流楔角和船头侧壁的挡板，可最大程度的减少进入月池内的流体，从而减缓月池内流体的晃荡及活塞运动，有效减阻；月池台阶上的阻尼条进一步阻挡海水在月池内的横向晃荡，消耗晃荡能量，从而减小船体横摇。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的剖面示意图。

图2为以某钻井船为载体，应用本实用新型开口设计的剖面图以及底部挡板的局部放大图。

图3为图2中A-A处的剖面图以及阻尼条的局部放大图。

图4为图2中B-B处的剖面图以及阻尼条开孔位置的局部放大图。

图5为图2中C-C处的剖面图。

具体实施方式

以下参照附图对发明所涉及的一种新型高性能月池做详细的说明。

图1为本实用新型的剖面示意图。月池1贯穿船体，来流从船首至船尾，在船尾侧月池2处设置有倾斜侧壁3及导流楔角4，在船艏侧月池8处设置有月池台阶5，船艏侧月池8的侧壁与船底接口处以及侧壁上设置有挡板6，在月池台阶5上沿月池宽度方向设置有阻尼条7。

船尾侧月池2的倾斜侧壁3，整板向月池内部倾斜，可有效减小月池内自由液面面积，抑制月池内海水上浪，改善月池内部压力分布，从而起到减阻的效果，其倾斜角度小于钻采设备至月池底边夹角，即保证侧壁的倾斜不干扰钻采装置的工作区域，范围在3°~20°之间，所述倾斜侧壁3垂直方向高于海水自由面。

导流楔角4主要起到导流作用，减少流体进入月池1内部，改善月池1内流体产生的漩涡、晃荡及活塞运动，底部楔角以零部件减法方式设计，宽度与月池1宽度相同，长度与防撞舱壁厚度相同，楔角与水平面夹角不大于30°，此设计将增大船底处月池开口大小，有利于月池结构加强及建造。

船艏侧月池8的侧壁与船底接口处以及侧壁上设置若干挡板6，其长度大小以不干扰钻采设备工作为准则，侧壁上的挡板6长度在允许的夹角范围内可长于下端挡板，宽度与月池宽度相同。挡板6沿月池1底边向上设置，可采用水平桁材结构。

月池台阶5内侧沿月池宽度方向设置有若干纵向的阻尼条7，阻尼条7为开孔的梯形板，横向设计肘板进行结构加强，不影响钻采设备作业，其长度为月池台阶5长度，另外阻尼条7的结构还可以是内凹式方形板。

图2为以某钻井船为载体，应用本实用新型开口设计的剖面图以及底部挡板的局部放大图。图中测量钻杆10顶部至月池底部边缘夹角为11.2°，因此，倾斜侧壁3倾斜角度选择10°，由于钻井船所有工况中最大吃水为11.5m，倾斜侧壁3垂直高度选为12m，导流楔角4与水平面夹角为20°，长度至防撞舱壁处，即1.4m，月池台阶5底部的挡板6的设计同样考虑钻杆9顶部至月池底部边缘夹角，设置2块挡板，底部在原底板结构基础上延长0.3m作为第一块挡板，在距基线1.4m处设置长度为0.5m的水平桁材作为第二块挡板，两块挡板每隔1.4m均设置肘板加强。

图3为图2中A-A处的剖面图以及阻尼条的局部放大图。挡板6的宽度与月池宽度相同，在月池壁面共布置两块挡板6，第一块纵向尺度仅为0.3m，对流体进入月池内部起到缓解作用，而第二块挡板6纵向尺度为0.5m，再一次抑制流体进入月池，横向布置的阻尼条7有效增加了月池内流体的横向晃荡阻尼，从而减小船体横摇。

图4为图2中B-B处的剖面图以及阻尼条开孔位置的局部放大图。可以看到由于倾斜侧壁3的存在，月池内的自由液面明显减小。

图5为图2中C-C处的剖面图。倾斜侧壁3与导流楔角4的宽度均为月池宽度，可整板加工建造，导流楔角4更多的将流体直接沿船底导出。

在本实施例中，计算9.5m吃水12kn航速工况下，对比无优化改进月池，采用本专利的船体阻力减小4.51%，月池内部靠近船尾处形成的漩涡低压区的压力升高，由于低压区的抽吸作用导致的自由液面降低情况好转，自由液面波动更加平缓。

综上所述，应用新型高性能月池，在便于施工建造的基础上，可大幅减小带月池船舶航行时的阻力，同时，在船舶作业等工况下减小由于月池内流体晃荡带来的船体横摇，有效提高船舶快速性和经济性。

本实用新型已通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例仅用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所述的实施方案范围内。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型明技术、设计原理的前提下，还可做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围之内。