适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型及设计方法与流程

1.本发明属于船型设计技术领域，具体涉及一种用于尾部单点系泊工作船的新船型设计。


背景技术：

2.为解决海岛资源开发及海上工程作业的能源供给，需要设计一批能源供给船，该船能够自由航行于不同的作业地点，还能够靠尾部系泊装置长期的固定于海上系泊系统上，在作业厂址提供稳定的能源供给。海上系泊系统技术复杂、造价昂贵，维修保养难度大，系泊系统的受力大小直接决定该系统的成本及可靠性。
3.常规船舶线型设计，主要考虑水流从首部流入从尾部流出，设置较尖瘦的船艏和较丰满的船艉，从而降低船舶航行时的阻力，达到提高航速和减少油耗的目的。而尾部单点系泊的工作船，大部分时间是处于系泊工作状态，水流从尾部流入从首部流出。若采用常规船舶线型，则尾部受到的系泊力较大，对海上系泊系统要求高，增加了系泊系统建造成本。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型及设计方法，该船型兼顾了水流从首部流入及尾部流入的阻力，既能减小尾系泊阻力，又能减小航行阻力。
5.本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
6.一种适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型，水线以下艉部采用“船艏”线型，满足以下三点：(1)设计水线形状采取凸型或直线型，半进流角在25
゜
到50
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之间；(2)艉柱与基线的夹角在15
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到30
゜
之间；(3)横剖面型线采用v形。
7.上述方案中，在距离船尾0.5l～1l范围内设置上层建筑。
8.上述方案中，艏部及中部型线按照常规船舶设计，满足船舶航速要求。
9.相应的，本发明还提出上述适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型的设计方法，包括以下步骤：
10.s1、水线以下艉部采用“船艏”型线设计，减小系泊状态船舶阻力；
11.s2、艏部及中部型线设计：按照常规船舶设计艏部及中部型线；
12.s3、布置浮态平衡设计：设置较为靠前的上层建筑，以平衡浮心靠前带来的浮态影响。
13.上述方法中，s1中，艉部线型满足以下三点：(1)设计水线形状采取凸型或直线型，半进流角在25
゜
到50
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之间；(2)艉柱与基线的夹角在15
゜
到30
゜
之间；(3)横剖面型线采用v形。
14.上述方法中，s3中，在距离船尾0.5l～1l范围内设置上层建筑。
15.本发明的有益效果在于：
16.本发明的双艏减阻船型与常规船型相比，在顺流和倒流下的阻力都得到改善，具
体如下：
17.(1)设置水下尾部“船艏”型线，具有优良的尾部来流阻力性能，在长期尾部系泊在工作海域时，受到的系泊力较小，从而减小对系泊系统要求，节约系泊系统建造成本。
18.(2)相较于常规船型，本发明具有更为尖痩流畅的尾部线型，具有更小的水线面系数和棱形系数，从而具有更好的航行阻力。
19.(3)本发明设置了较为靠前的上层建筑，使船舶的重心往前移，以平衡“双艏线型”浮心靠前带来的浮态影响。
附图说明
20.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
21.图1是本发明双艏减阻船型的水下水线面型线图；
22.图2是本发明双艏减阻船型的水下纵剖面型线图；
23.图3是本发明双艏减阻船型的水下横剖面型线图；
24.图4是本发明双艏减阻船型的侧面轮廓示意图。
具体实施方式
25.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
26.长期尾系泊工作的船，受风标效应影响，一直处于顺风顺流的姿态，水流大部分情况是从尾部流入，因此新船型需要具有优良的倒车阻力性能。本发明设计的新船型需要具有较好的系泊阻力性能，以确保系泊系统具有相对较小的受力。首先，对水线以下艉部采用“船艏”线型设计：
27.根据尾部来流流速下的长度傅氏数fn大小，设计尾部“船艏”线型，减小尾系泊工况下的阻力：
28.(1)选择合适的水线形状，设计水线形状采取凸形或直线型，半进流角(即设计水线前端处的切线与中线面的夹角)在25
゜
到50
゜
之间。图1为典型方案的水线面型线，设计水线采用凸形。
29.(2)选择合适的尾部倾斜角度，艉柱与基线的夹角在15
゜
到30
゜
之间。图2为典型方案的纵剖面型线。
30.(3)选择合适的横剖面形状，横剖面采用v形。图3为典型方案的横剖面型线。
31.然后，根据船舶航速要求，按照常规船舶设计艏部及中部型线，优化航行时阻力。
32.相对于常规型线，本发明新船型设置类似于“船艏”的船艉，尾部较尖瘦，水下排水体积的浮心偏前，因此需要考虑特殊的总体布局以确保浮态平衡。本发明为保持船舶的浮态平衡，设置了较为靠前的上层建筑(在距离船尾0.5l～1l范围内设置上层建筑)，使船舶的重心往前移，以平衡“双艏线型”浮心靠前带来的浮态影响。图4为典型方案的侧面轮廓示意。
33.本发明设计了一种具有水下双“船艏”线型的船型，特别是尾部采用船艏型线，具有较小的半体水线面系数和较小的半体棱形系数，不仅减小了尾系泊状态时的系泊阻力，又减小了航行阻力。
34.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
35.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。


技术特征：
1.一种适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型，其特征在于，水线以下艉部采用“船艏”线型，满足以下三点：(1)设计水线形状采取凸型或直线型，半进流角在25
゜
到50
゜
之间；(2)艉柱与基线的夹角在15
゜
到30
゜
之间；(3)横剖面型线采用v形。2.根据权利要求1所述的适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型，其特征在于，在距离船尾0.5l～1l范围内设置上层建筑。3.根据权利要求1所述的适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型，其特征在于，艏部及中部型线按照常规船舶设计，满足船舶航速要求。4.根据权利要求1
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3任一项所述适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、水线以下艉部采用“船艏”型线设计，减小系泊状态船舶阻力；s2、艏部及中部型线设计：按照常规船舶设计艏部及中部型线；s3、布置浮态平衡设计：设置较为靠前的上层建筑，以平衡浮心靠前带来的浮态影响。5.根据权利要求4所述的适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型的设计方法，其特征在于，s1中，艉部线型满足以下三点：(1)设计水线形状采取凸型或直线型，半进流角在25
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到50
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之间；(2)艉柱与基线的夹角在15
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到30
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之间；(3)横剖面型线采用v形。6.根据权利要求4所述的适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型的设计方法，其特征在于，s3中，在距离船尾0.5l～1l范围内设置上层建筑。

技术总结
本发明涉及一种适用于长期尾部单点系泊工作的双艏减阻船型，水线以下艉部采用“船艏”线型，满足以下三点：(1)设计水线形状采取凸型或直线型，半进流角在25


技术研发人员：王俊 喻欣 李水才 王庆旭 胡雅梅
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：2021.07.13
技术公布日：2021/9/13