在船舶中的应用的说明性示例，该船舶的船首形成有在船舶对称轴线100的各侧延伸的侧壁101，其中，由于这些侧壁101的凹入型构造，当如向量(f)所示离开管道的水流撞击在船首的上述中空侧壁101上时，造成损失，而且管道的有益作用被削弱。当来自管道的输出水流撞击在球鼻艏的向内弯曲的侧壁上时会发生类似的结果。图lb和lc示出了这一问题的解决方案，其中，所述船首分别设置有直线型壁102或凸出型壁103，位于本发明的管道的侧向壁2的出口处的如向量(f)所示的水流如图所示与船首的直线型侧壁102(图lb)或凸出型侧壁103(图lc)平行地流出，不会撞击它们。因此，很明显，本发明的管道与具有构造有直线型侧壁102或凸出型侧壁103的船首的船舶可确保有利的配合，而不是与凹入型侧壁101确保有利的配合。
[0046]在船体的前部设置球鼻艏已经得到广泛应用，而且已经证明这有助于减小兴波阻力，并且尤其是对于特定的吃水(浸没深度)和设计航速而言有助于减小船首波的高度。如图2a所示，在任何情况下，在具有直线型侧壁102或凸出型侧壁103的船首的前部的球鼻艏110均位于吃水线200以下。该球鼻艏110上示出了驻点111，该驻点111为水流撞击的零速点。
[0047]为了设计具有球鼻艏和本发明的流体动力学管道的船舶，由此提出确保将实现球鼻艏的有益效果和流体动力学管道的有益效果有效协调的条件，从而最大化航行性能和最小化燃料消耗量。如图2b所示，其中示出了本发明之管道，其应用于配备球鼻艏110的船舶的船首上，该球鼻艏的位置设计成，其顶部并非位于载货吃水线(即吃水线200)下方较远处，而是接近该载货吃水线，并且，所述球鼻艏的驻点111将位于流经本发明之管道的水流之内，该管道包括水平壁1和侧向壁2、3，这些侧向壁2和3构造在与球鼻艏110的侧壁平行的方向上，随后构造在与船首的直线型侧壁102或凸出型侧壁103平行的方向上。所提出的设计确保所需的条件，让流经所述管道的水流影响所有具有向上方向的兴波向量和一些具有向下方向的兴波向量，从而改善沿着船首侧壁的水流。
[0048]正如上文介绍部分所提到的，本发明之管道的变化性能的另一个原因是船舶的可变载荷情况会改变船舶浸入水中的深度，并从而改变管道的有效范围，其中，这种问题在集装箱船中以及在下述其他类型的商船中尤为明显:所述商船在未装货物、中等装载量和满载这几种船舶的极端情况之间浸入水中的深度存在显著差异。
[0049]通过流体动力学管道可解决上述问题，该流体动力学管道具有在竖直方向移动的能力，使得当船舶在水中因为其变化载荷以及进一步船舶消耗品的消耗变化而处于不同的吃水情况下时，该流体动力学管可提供最大的有益性能。优选利用适当的装置来实现位于船舶船首处的适于进行水流管理的流体动力学管道的移动，该装置确保流体动力学管道在船首的侧壁上的水密安装，以便将所述管道之内的水流的速度向量保持为恒定值。
[0050]具体而言，如附图3a_3d中所示，在具有典型的传统船首的船舶中或者在具有球鼻艏(包括在船舶对称轴线100的各侧纵向延伸的直线型侧壁102或凸出型侧壁103)的船舶中，其中，船首表面竖直向上延伸或者相对于竖直方向成一定坡度(外飘)延伸，本发明的管道布置成具备在所述管道的水平壁部分1的上端位置(a)和下端位置(b)之间竖直移动的能力。
[0051]当管道在水平壁部分I的上述上端位置(a)和下端位置(b)之间的竖直移动时，可采用将确保所述管道的水平壁I在船首的侧壁上水密抵接的装置。
[0052]根据本发明的第一优选实施例，如图3b所示，上述确保所述管道的水平壁I在船首的侧壁上水密抵接的装置是覆盖船舶船首的两个侧壁的板，所述板在图中分别以参考编号102' UOSr标示，分别对应于具有在船舶的纵向方向上延伸并且相对于竖直方向没有坡度或者相对于竖直方向成一定外飘的直线型侧壁102或凸出型侧壁103的船首，其中，这些板102' ,103^在船舶的纵向方向上覆盖所述管道的全部或部分长度，并且与所述管道的水平壁部分I以及侧向壁2、3—起移动，以无论所述管道在竖直方向处于什么位置，都确保所述管道在船首的侧壁上的水密配合，以便适应变化的吃水(即船舶浸在水里的深度)情况。
[0053]根据本发明的第二优选实施例，如图3d所示，上述确保所述管道的水平壁部分I在船首的侧壁上水密抵接的装置不是覆盖船首的侧壁的上述板，而是具有填充有空气或其他流体介质的腔的水平壁部分1，以确保水平壁部分I在竖直方向移动时其各端与船首的侧壁保持水密配合。可替代地，水平壁部分I的各端可设置其他类型的实体装置15或其他密封机构，所述实体装置15或其他密封机构安装于水平壁部分I之内并由液压或气动或机械或电气机构驱动，旨在使水平壁部分I的各端在任意竖直位置(所述流体动力学管道的可竖直移动的水平壁部分I所在的竖直位置)都处于在船舶船首的侧壁上抵接的状态。
[0054]因此，应当注意到，如果采用上述第一实施例的板102'、103'来确保所述管道在船首的侧壁上的水密配合并且这些板并未覆盖所述水平壁部分I的端部的整个长度、而是覆盖所述水平壁部分I的端部的部分长度，则也可采用其他水密配合机构，例如，安装于水平壁部分I之内的上述实体装置15或其他密封机构，以便为在由板102' UOSr覆盖的所述水平壁部分I的长度之外延伸的所述水平壁部分I的长度的剩余部分提供在船首的侧壁上的水密配合。
[0055]另外，还应注意到，上文提到的用于将水平壁部分I水密配合到船首上的装置，即填充有空气或其他流体介质的腔或实体装置15或其他机构可以不安装于水平壁部分I的各端处以抵接到船首的侧壁上，而是安装于船首的侧壁处并向水平壁部分I延伸，旨在抵接到水平壁部分I的各端上，同样，这些机构由液压或气动或机械或电气机构驱动。
[0056]在下文中，阐述了本发明的流体动力学管道安装于传统船首(图4b)和配有球鼻艏(图4a)的船首之上的示意性布置，其中，所述管道的水平壁部分I在其各侧设置有片状金属板或叶片lla、llb，这些片状金属板或叶片在所述管道的下方延伸并朝船舶船首收敛。在所述水平壁部分I的各侧设置的这些片状金属板或叶片11a、Ilb有助于减小在船首因为海浪而竖直运动期间施加在水平壁部分I上的应力，另外这些片状金属板或叶片IlaUlb提供差异化的水流，有助于优化所述管道之内的水流，即由水平壁部分I和侧向壁2、3限定的空间之内的水流。
[0057]本发明还寻求利用与船舶船首相关的管道的水平壁部分的替代配置来提供所述管道的适当定位，以便优化管道的性能。
[0058]因此，虽然在本发明的第一优选实施例中，管道的水平壁部分I垂直于船舶对称轴线延伸，即，经过水平壁部分的前缘Ia的假想线垂直于船舶对称轴线100，而经过水平壁部分的尾缘lb的假想线也垂直于船舶对称轴线，但是，可替代地，如图5所示，可以让水平壁部分1始终沿着纵向设置的同一水平面延伸，以致在船舶对称轴线100的各侧形成一定的角度，其中，经过水平壁部分的前缘la'的假想线在船舶对称轴线的各侧形成角度(a)，而经过水平壁部分的尾缘lb'的假想线在船舶对称轴线的各侧形成角度(b)，其中角度(a)可以等于角度(b)或者不等于角度(b)。
[0059]根据本发明的另一个实施例，本发明的流体动力学管道的水平壁部分在船舶对称轴线100的各侧以一定的倾斜度延伸。特别地，如图6a所示，根据本发明的一个实施例，流体动力学管道的水平壁部分1"在船舶对称轴线100的各侧相对于吃水线200的水平面以角度(c)的一定向上倾斜度延伸，以及如图6b所示，根据本发明的另一个实施例，流体动力学管道的水平壁部分在船舶中心线100的各侧相对于吃水线200的水平面以角度(d)的一定向下倾斜度延伸。
[0060]另外，本发明之管道的水平壁部分还可以在船舶对称轴线100的各侧延伸形成如图5所示的角度，其经过水平壁部分的前缘的假想线与船舶对称轴线形成角度(a)的一定倾斜度，经过水平壁部分的尾缘的假想线与船舶对称轴线形成角度(b)的一定倾斜度，其中，角度(a)或角度(b)中的每个均可在10°_170°范围内变化，而且其中，角度(b)可以等于或不等于角度(a)，而同时，管道的水平壁部分在船舶对称轴线100的各侧相对于吃水线200的水平面以一定的向上倾斜度(图6a)或以一定的向下倾斜度(图6