一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式的制作方法

本技术涉及球艏设计，具体涉及一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式。

背景技术：

1、船型大型化是船型发展过程中的一个重要趋势。然而受航道水深的制约，大型化船舶的吃水不可能再有明显的增加，于是出现了浅吃水船。一般认为b/t＜2.8为常规船、b/t在2.8～4为浅吃水船、b/t＞4则为超浅吃水船。

2、浅吃水肥大船及超浅吃水肥大船因适用于内河航道受限的水深条件，同时可满足大载重量要求，在我国长江水道及近海运输中起到的重要的货运作用。为满足我国长江等主要内河流域航运及江海联运不断提升的绿色发展需求，开发出能效更高的超浅吃水肥大船型是关键研究工作之一。

3、浅吃水及超浅吃水肥大船线型设计的难点在于首部和尾部线型的合理设计。对于此类船型，常规球鼻艏是一种传统上应用较多的船型首部设计形式。随着常规肥大船上直型艏应用的越来越成熟和普及，浅吃水及超浅吃水肥大船也开始尝试使用直型艏的首部船型设计形式。相对于常规球鼻艏，直型艏建造工艺简单，在肥大船上的实船应用中显示了更好的快速性能。对于具有较大的方形系数的肥大船型，直型艏的首部设计吃水水线进流角通常较大。对于超浅吃水肥大船，由于b/t较大，从艏柱到船舯，合适的首部设计水线设计对船型兴波影响至关重要。

4、浅吃水肥大船常见球艏形式为常规球鼻艏设计。常规球鼻艏是指设计吃水水线以下船首部前端程球形突出体，通过球艏和船身产生波形有利干扰，从而降低兴波阻力，常规球鼻艏的建造工艺相对复杂。直型艏通常具有为u型横剖面，建造工艺简单，合理线型设计可以起到一定的减小兴波的效果，经过多船型论证，对于肥大船型，直型艏的节能效果甚至可优于传统的球鼻艏形式船型。肥大船型的直型艏通常采用持续的变曲率外凸曲线设计吃水水线设计，对首部兴波的调制功能有限。超浅吃水肥大船比常规船型的b/t增大显著，在更为扁平的主尺度下船舶航行中易于在船首形成宽度较大的首个波峰，从而导致船舶的兴波阻力的增加。为了适应不断提升的船舶航行减排要求，需要开阔思路，提出更先进的船型方案。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本实用新型提供一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，通过在设计水线附近设置简单结构，可以有效减小船体兴波，从而减小船型阻力，起到航行节能效果。本结构可广泛应用于方形系数0.8以上的浅吃水及超浅吃水肥大船型。具体技术方案如下：

2、一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，所述球艏为直型艏，该球艏包括两处设计吃水水线附近相对于艏柱呈对称设置的内凹部，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽的1/4-2/3宽度的位置处的连续的部分球艏形成所述内凹部，所述内凹部的凹陷方向为朝向船舯纵剖面的斜方向，所述船舯纵剖面船体宽度方向的中心处的沿船体长度方向的剖面，该内凹部能够使得设计吃水水线的进流角内收。

3、作为优选，由艏柱沿向后的方向至最大半船宽的1/3宽度的位置处的连续的部分球艏形成所述内凹部，所述进流角的内收量在2-10度之间。

4、作为优选，沿船体宽度方向的竖直面剖开船体形成横剖线，由艏柱沿向后的方向所述球艏形成若干连续的沿船长方向分布的横剖线，每个横剖线为相对于船舯纵剖面呈对称设置，临近艏柱的横剖线包括左s型、右s型和位于左s型、右s型下方且分别连接左s型、右s型的下端的连接线，左s型、右s型的上拐点临近所述设计吃水水线所在的高度。

5、作为优选，所述连接线为u型或v型。

6、作为优选，由艏柱沿向后的方向，横剖线逐渐转变为u型。

7、作为优选，沿船体长度方向的竖直面剖开船体形成纵剖线，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽处所述球艏形成若干连续分布的纵剖线，所述纵剖线呈s型，s型的上拐点临近所述设计吃水水线所在的高度。

8、作为优选，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽处若干纵剖线呈现s型程度减小趋势。

9、作为优选，若干连续分布的纵剖线的下拐点以下部分均呈现为平顺设置。

10、本实用新型提供适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，具有如下技术效果：

11、本设计首部轮廓采用直型艏形式，对船首部设计吃水附近水线进行巧妙的凹型消波设计，即内凹部的设置，可以减小船首附近首个波峰的波宽及波高，从而减小兴波阻力，降低航行能耗；起到航行节能效果。本方案可与肥大船型的直型艏的v型和u型横剖面形式结合，建造工艺简单，节能效果明显。

12、并，可以避免船首舭部涡旋产生，从而降低船首部粘压阻力。

13、本设计结构简单，不需要特殊建造工艺即可应用于实船建造。

技术特征：

1.一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，所述球艏为直型艏，该球艏包括两处设计吃水水线附近相对于船舯纵剖面呈对称设置的内凹部，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽的1/4-2/3宽度的位置处的连续的部分球艏形成所述内凹部，所述内凹部的凹陷方向为朝向船舯纵剖面的斜方向，所述船舯纵剖面为船体宽度方向的中心处的沿船体长度方向的剖面，该内凹部能够使得设计吃水水线的进流角内收。

2.根据权利要求1所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，由艏柱沿向后的方向至最大半船宽的1/3宽度的位置处的连续的部分球艏形成所述内凹部，所述进流角的内收量在2-10度之间。

3.根据权利要求2所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，沿船体宽度方向的竖直面剖开船体形成横剖线，由艏柱沿向后的方向所述球艏形成若干连续的沿船长方向分布的横剖线，每个横剖线为相对于船舯纵剖面呈对称设置，临近艏柱的横剖线包括左s型、右s型和位于左s型、右s型下方且分别连接左s型、右s型的下端的连接线，左s型、右s型的上拐点临近所述设计吃水水线所在的高度。

4.根据权利要求3所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，所述连接线为u型或v型。

5.根据权利要求4所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，由艏柱沿向后的方向，横剖线逐渐转变为u型。

6.根据权利要求5所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，沿船体长度方向的竖直面剖开船体形成纵剖线，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽处所述球艏形成若干连续分布的纵剖线，所述纵剖线呈s型，s型的上拐点临近所述设计吃水水线所在的高度。

7.根据权利要求6所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽处若干纵剖线呈现s型程度减小趋势。

8.根据权利要求7所述的适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，其特征在于，若干连续分布的纵剖线的下拐点以下部分均呈现为平顺设置。

技术总结
本技术公开一种适用于浅吃水及超浅吃水肥大船的球艏形式，球艏为直型艏，该球艏包括两处设计吃水水线附近相对于船舯纵剖面呈对称设置的内凹部，由艏柱沿向侧后方向至最大半船宽的1/4‑2/3宽度的位置处的连续的部分球艏形成所述内凹部，所述内凹部的凹陷方向为朝向船舯纵剖面的斜方向，所述船舯纵剖面船体宽度方向的中心处的沿船体长度方向的剖面，该内凹部能够使得设计吃水水线的进流角内收。可以减小船首附近首个波峰的波宽及波高，从而减小兴波阻力，降低航行能耗；起到航行节能效果。

技术研发人员：闫磊,高玉玲,周传明,陈建挺,李艳丽
受保护的技术使用者：上海船舶运输科学研究所有限公司
技术研发日：20240131
技术公布日：2024/9/9