船艏结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种船艏结构，适用于集装箱船。船艏结构在设计水线下的至少部分具有从设计水线垂直向下延伸的轮廓。
【专利说明】
船艏结构
技术领域
[0001]本发明涉及一种船艏结构，且特别是涉及一种集装箱船的船艏结构。
【背景技术】
[0002]近年来，世界船舶市场对集装箱船的需求持续增加，造成集装箱船的快速发展。一般而言，集装箱船与传统货轮相比，通常具有较高的船速与较大的马力，因此其船体多会针对所需而有对应的设计。以船艏而言，其设计即是以满足船舶流体动力性能需求为主，因此对于像集装箱船等船速较高的船舶，其船艏通常会设计成尖细状以减少兴波阻力，尤其在现今能源紧缩的情形下，所耗能源往往直接地导致了航运成本的增加，为了达到经济化及降低单位成本的目的，船舶的航行效率更需被精准地计算。
[0003]因此，如何通过对船体的设计，使集装箱船在不影响其航行效能的前提下达到节能效果，实为相关人员所需谨慎考虑的。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种船艏结构，其能提供集装箱船较佳的航行速度与效率。
[0005]本发明的船艏结构，适用于集装箱船。船艏结构在设计水线下的至少部分具有从设计水线垂直向下延伸的轮廓。
[0006]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构在设计水线下具有一第一部分与一第二部分，其中第一部分的轮廓是从设计水线垂直向下延伸，而第二部分的轮廓是从第一部分呈弧形延伸至集装箱船的底部。
[0007]在本发明的一实施例中，上述的第二部分的弧形轮廓是于压载水线处开始由垂直轮廓渐变为弧形轮廓，而与集装箱船的底部衔接。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的设计水线至集装箱船的底部存在一距离，且上述第一部分的长度大于或等于所述距离的一半。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的距离为8.5公尺至9.5公尺。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的第二部分的弧形轮廓的曲率半径变化从船艏至船艉为2公尺至11公尺。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构在设计水线上具有从设计水线垂直向上延伸的轮廓。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构在设计水线上具有内凹的轮廓。
[0013]在本发明的一实施例中，上述内凹的轮廓随着上述船艏结构所造波浪(艏波)的波峰位置而改变。
[0014]在本发明的一实施例中，上述内凹的轮廓范围为设计水线以上2公尺至4公尺之间，且由船艏前端朝向船艉方向I公尺至4公尺之间。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构具有剑型(sword type)轮廓。
[0016]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构具有垂直水线延伸的轮廓。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的船艏结构适用于1000TEU至3000TEU的集装箱船。
[0018]基于上述，本发明用于集装箱船的船艏结构，其在水线下的至少部分具有垂直水线且向下延伸至集装箱船底部的轮廓，进而得以降低集装箱船航行时阻力，而使所应用其的集装箱船相较于现有技术能具备较佳的航行速度，因而也同时降低航行所需的能源而达到节能的效果。
[0019]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0020]图1为本发明一实施例的集装箱船的船体示意图；
[0021]图2为图1的集装箱船于其船艏结构的侧视图；
[0022]图3至图5分别为比较本案船艏结构与传统球型船艏的速度差异的示意图；
[0023]图6为本案船艏结构与传统球型船艏在各速度时的甲板上浪的状态比较图；
[0024]图7为本发明另一实施例的船艏结构的侧视图；
[0025]图8为图7的船艏结构与传统球型船艏的马力曲线图。
[0026]符号说明
[0027]10:集装箱船
[0028]100、200:船艏结构
[0029]B1:底部
[0030]Dl:距离
[0031]Pl:第一部分
[0032]P2:第二部分
[0033]P3:第三部分
[0034]P4:第四部分
[0035]WL:设计水线
[0036]WLl:压载水线
【具体实施方式】
[0037]由于集装箱船所装载的货物，大多数为成品或半成品，与民生消费及工厂生产关联性很密切，必须快速运抵目的地，所以集装箱船是所有货轮当中，航行速度最快的船舶。然而，如同前述，在能源紧缩的情形下，节能与否成为影响营运成本重要的一环，所以集装箱船的相关船体设计便成为影响其航行效能的主因之一。据此，图1绘示本发明一实施例的集装箱船的船体示意图。图2绘示图1的集装箱船于其船艏结构的侧视图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，能从图1、图2明显得知本案集装箱船10的船艏结构100具有垂直于设计水线WL的轮廓。进一步地说，本实施例的船艏结构100包含设计水线WL下的第一部分P1、第二部分P2以及设计水线WL上的第三部分P3，其中第三部分P3是指船艏甲板处直至船艏位于设计水线WL的部分，而第一部分P1、第二部分P2则是指船艏从设计水线WL 一直延伸至集装箱船10底部BI的部分。另需提及的是，本实施例的船艏结构100是适用于 1000TEU(20 英尺标准货柜，Twenty-foot Equivalent Unit, TEU)至 3000TEU 的集装箱船10。
[0038]在本实施例中，第一部分Pl的轮廓是从设计水线WL垂直向下延伸，因而使船艏于第一部分Pl是呈尖端结构，亦即从集装箱船10的上方俯视第一部分Pl的投影轮廓时，其是呈现从船身朝向船艏处如三角形般的尖端结构。再者，第二部分P2的轮廓是从第一部分Pl延伸至底部BI，且第二部分P2是如图2所示地呈弧形延伸至集装箱船10的底部BI，亦即从集装箱船10的上方俯视第二部分P2的投影轮廓时，其是呈现从船身朝向船艏处如三角形但其末端是呈现圆弧导角的结构。
[0039]再者，第三部分P3的轮廓是与第一部分Pl —致，即第三部分P3是从设计水线WL向上垂直延伸直至甲板，而使船艏结构100于第一部分Pl与第三部分P3均是呈现剑型(Sword type)的轮廓。据此，相较于传统的球型船艏(Bulbous Bow)，本实施例的船艏结构100通过剑型轮廓，而能有效降低海浪在集装箱船10于航行时对于船艏结构100所产生的阻力。同时，由于船艏结构100的第二部分P2尚保有球型船艏的局部特征，亦能有利于降低航行时的兴波阻力。
[0040]详细而言，若以设计水线WL至集装箱船10的底部BI之间的相对距离Dl作为参考，本案实施例所述第二部分P2，其范围实质上是在第一部分Pl从设计水线WL垂直向下延伸至所述距离Dl的一半以上时，方以第二部分P2作为接续的轮廓，而后尽可能以最平顺渐进的曲率持续延伸至底部BI，其中本实施例所述距离Dl的范围为8.5公尺至9.5公尺(米)。或者，呈弧形的第二部分P2是于压载水线WLl处开始由垂直轮廓渐变为弧形轮廓，并尽可能以最平顺渐进的曲率与底部BI衔接，而达到减少船舶航行于压载吃水时的阻力。再者，所述第二部分P2的弧形轮廓的曲率变化是从船艏至船艉为2公尺至11公尺。另需说明的是，压载水线在此定义为船舶空载或轻载时的吃水状态。在本实施例中，在图2标示于4m水线处。
[0041]图3至图5分别比较本案船艏结构与传统球型船艏的速度差异。在此是以高速状态，即78% MCR(最大持续出力)的状态下，检测集装箱船10因船艏结构而产生的速度差异。请参考图3，其是在静水(clam water)状态所量测，而能明显得知本案呈剑型的船艏结构100，其速度较传统球型船艏结构快了约0.27节(kt);而在图4中，其是在海浪阶级3的状态下所量测，此时本案呈剑型的船艏结构100，其速度较传统球型船艏结构快了约0.31节；而在图5中，其是在海浪阶级5的状态下所量测，此时本案呈剑型的船艏结构100，其速度较传统球型船艏结构快了约0.44节。由此明显得知，本案呈剑型的船艏结构100，其在海浪阶级大的环境下，更能呈现出其速度上的优异性。换句话说，越接近实际的海象状况(如上述海浪阶级5的状态)，越能显现出本案船艏结构100对于降低海浪阻力的效果。
[0042]另外，图6绘示本案船艏结构100与传统球型船艏在各速度时的甲板上浪(deckwetness)的状态比较图，且在此是以海浪阶级6的状态下予以测试。请参考图6，由图中已能明显得知，当集装箱船10越以高速航行时，在每小时的甲板上浪次数中，本案呈剑型的船艏结构100的次数远低于传统球型船艏的次数，由此能得知本案的船艏结构100相较于传统球型船艏具备较佳的破浪能力与稳定性。
[0043]图7绘示本发明另一实施例的船艏结构的侧视图。请参考图7，其中船艏结构200位于设计水线WL下方的第一部分与第二部分与前述实施例相同，在此便不再赘述。而不同的是，本实施例的船艏结构200于水线WL上具有第四部分P4，且所述第四部分P4是呈现内凹的轮廓，即从艏垂标(fore perpendicular)朝向船身内凹的状态，在此所述内凹的轮廓是依据船艏结构200所造波浪(艏波)的波峰位置来定义并调整其内凹的位置与轮廓形状，以减少此部分直接受波浪拍击的机会，其中内凹的轮廓范围为设计水线WL以上2公尺至4公尺之间，且位于由船艏前端朝向船艉方向I公尺至4公尺的范围之间。图8绘示图7的船艏结构与传统球型船艏的马力曲线图。请参考图8，本实施例的船艏结构200适用于Handysize的散装船，而由图8已能明显得知在78% MCR(最大持续出力)的状态下，Handysize的散装船因船艏结构200而较传统球艏的船行速度快约0.25节。
[0044]综上所述，在本发明的上述实施例中，船艏结构通过其轮廓在设计水线下的至少部分是垂直设计水线且向下延伸至集装箱船底部，进而得以降低集装箱船航行时阻力与兴波能力，而从本案船艏结构与传统球型船艏相互比较之下，本案呈剑型的船艏结构明显能在各类海象状态具有较佳的航行速度与较低的甲板上浪数，由此更能清楚了解本案所述船艏结构能有效地达到节能的效果。
[0045]虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
【主权项】
1.一种船艏结构，适用于一集装箱船，该船艏结构在设计水线下的至少部分具有从设计水线垂直向下延伸的轮廓。2.如权利要求1所述的船艏结构，其中该船艏结构在设计水线下具有一第一部分与一第二部分，其中该第一部分的轮廓是从设计水线垂直向下延伸，而该第二部分的轮廓是从该第一部分呈弧形延伸至该集装箱船的底部。3.如权利要求2所述的船艏结构，其中该第二部分的弧形轮廓是于压载水线处开始由垂直轮廓渐变为弧形轮廓，而与该集装箱船的底部衔接。4.如权利要求2所述的船艏结构，其中设计水线至该集装箱船的底部存在一距离，该第一部分的长度大于或等于该距离的一半。5.如权利要求4所述的船艏结构，其中该距离为8.5公尺至9.5公尺。6.如权利要求2所述的船艏结构，其中该第二部分的弧形轮廓的曲率半径变化从船艏至船艉为2公尺至11公尺。7.如权利要求1所述的船艏结构，其中该船艏结构在设计水线上具有从设计水线垂直向上延伸的轮廓。8.如权利要求1所述的船艏结构，其中该船艏结构在设计水线上具有内凹的轮廓。9.如权利要求8项述的船艏结构，其中所述内凹的轮廓随着该船艏结构所造波浪的波峰位置而改变。10.如权利要求8所述的船艏结构，其中所述内凹的轮廓范围为设计水线以上2公尺至4公尺之间，且位于由船艏前端朝向船艉方向I公尺至4公尺之间。11.如权利要求1所述的船艏结构，其具有剑型轮廓。12.如权利要求1所述的船艏结构，其中该船艏结构具有垂直水线延伸的轮廓。13.如权利要求1所述的船艏结构，其适用于1000TEU至3000TEU的集装箱船。
【文档编号】B63B3/46GK105984556SQ201510089121
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月27日
【发明人】陈柏汎, 杨文宏, 谢胜安, 黄意程
【申请人】台湾国际造船股份有限公司