船舶减阻附体结构的制作方法

1.本发明涉及一种船舶减阻结构，具体涉及一种实时减小航行阻力的附体结构。


背景技术：

2.目前现有技术解决船舶航行兴波阻力的方法主要是依靠设置球鼻艏结构。通过艏部波系的叠加，使波浪相互抵消，从而降低兴波阻力。但是在随机海况下，波浪参数以及航速具有不确定性，球鼻艏结构通过产生固定的波系，与船形波叠加从而降低船舶的航行阻力的效果也具有不确定性，依然无法满足海况随机多变时的减阻效果。如图1所示，主船体13的船首带有球鼻艏14，产生船首波系11，目前主流的船舶依靠增加附体的球鼻艏14可以产生的局部波系12实现减阻，但是由于海况多变，波长随机，因此依靠球鼻艏14的减阻效果大打折扣.


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种船舶减阻附体结构，在船艏设置一可移动式附体结构，通过改变附体结构的位置，在随机海况下实时改变附体所产生波系的相位，通过控制附体产生的波系与艏行进波系的相位差，从而达到减小阻力的目的。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种船舶减阻附体结构，安装在船首，包括可移动减阻附体结构以及连接结构，所述可移动减阻附体结构通过连接结构与船首连接，并且，所述可移动减阻附体结构通过可伸缩结构与船首下部连接，通过可伸缩结构实时调节可移动减阻附体结构位置，从而始终保持船舶在高速航行状态下具有最小的航行阻力。
5.进一步，所述连接结构包括主甲板连接构件、上下结构连接构件、首部连接构件，所述主甲板连接构件与首部连接构件之间通过上下结构连接构件连接构成桁架结构。
6.进一步，所述桁架结构通过主甲板连接构件和首部连接构件与船的主甲板和船体焊接连接。
7.进一步，所述主甲板连接构件采用弧形的空心管状结构，能够降低空气阻力以及上浪砰击载荷。
8.进一步，所述首部连接构件的外围为空心管状结构，内部有多个槽口。
9.进一步，所述首部连接构件上的槽口可伸缩，通过槽口伸缩的控制，控制可移动减阻附体结构的位置，从而改变减阻附体的位置，适应不同的海况。
10.进一步，所述可移动减阻附体结构产生的波系与船首产生的波系相反，使船舶在高速航行的条件下降低兴波的波高。
11.进一步，所述可伸缩结构为主动调节伸缩结构，通过与首部连接构件的配合，实现可移动减阻附体结构的实时调节。
12.进一步，所述可伸缩结构采用主动的智能调节的方式，当可移动减阻附体结构在某个位置使得船舶阻力最小的时候，所述可移动减阻附体结构通过可伸缩结构中的锁定机
构直接锁定，当海况发生改变，所述可伸缩结构开始可移动减阻附体结构的位置，直到船舶阻力达到最小。
13.进一步，所述可移动减阻附体结构前端为对称的流线型结构，尾端为封板结构，且尾端通过可伸缩结构与船体相连。
14.本发明的有益效果是：
15.1.首部从常规的舷墙结构转变为质量较轻的钢桁架结构，首部重量大大降低，可装载量大大提高，改善了船舶的装载性能；
16.2.加装的附体装置能够根据船舶阻力在线反馈调节位置，使得船舶在航行过程中始终保持阻力最小的状态；
17.3.该附体结构为可拆卸结构，对于首部具有更好的保护作用；
18.4.该附体结构代替目前常用的球鼻首结构，简化了船体型线，从而简化了生产工艺；
19.5.波系叠加以后，艏部波高减小，从而在航行过程中的噪音更小。
附图说明
20.图1是现有的主船体带球鼻艏产生船首波系和局部波系示意图；
21.图2是本发明的船舶首部安装减阻附体结构示意图；
22.图3是本发明的船舶减阻附体结构与主甲板连接部分俯视图；
23.图4是本发明与船舶减阻附体结构船首部连接部分俯视图；
24.图5是水线面以下的船首处流线图；
25.图6是可伸缩结构的示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.如图2所示，本发明的船舶减阻附体结构，安装在船首，包括与主甲板8连接构件1、上下结构连接构件2、与首部连接构件3、可移动减阻附体结构4，可伸缩结构5。
28.与主甲板8连接构件1、上下结构连接构件2、与首部连接构件3构成安装连接桁架结构，与首部连接构件3下面安装可移动减阻附体结构4，且可移动减阻附体结构4通过可伸缩结构5与船首下部连接。
29.从图2中可以看出，减阻附体产生的波系7与船首产生的波系6刚好相反，使船舶在高速航行的条件下大大降低了兴波的波高；
30.本发明的原理分析：
31.船舶在航行过程中，一般位于航行方向的前端产生的波浪为波峰值，因此位于船首的减阻附体结构以及船首之间的位置关系必会有一个临界值，使得附体在船首与波浪交界处产生处于波谷的波浪，则当两相的波浪相互叠加，兴波的波高大大降低，而兴波阻力与兴波波高的平方成正比，当兴波的波高降低时，船舶在航行过程中的兴波阻力大大降低，而船舶在快速航行条件下，最主要的阻力成分为兴波阻力，因此船舶在航行过程中阻力大大降低。
32.以下是针对图2的部件详图：
33.图3为图2在与主甲板8连接构件1所在平面的水平剖面图，其中示出了本发明与主甲板连接部分的设计图，为了降低空气阻力以及上浪砰击载荷，采用弧形的空心管状结构；
34.图4为图2在与首部连接构件3所在平面的水平剖面图，其中示出了本发明与船首部连接的设计图，其中，与首部连接构件3的外围为空心管状结构，内部有多个槽口31，槽口可伸缩，槽口作用是限位，通过槽口伸缩的控制，控制可移动减阻附体结构4的位置，从而改变减阻附体的位置，适应不同的海况；图5为水线面以下的船首处流线图，从图5中看出，水流流经可移动减阻附体结构4之后，在尾流场中的流线刚好沿着船体，从而避免了流线直接接触船首部，由于主要的流线未接触船首，因此没有驻点产生，另外，在可移动减阻附体结构4尾部流场，具有一些绕流漩涡产生，大大降低了水流的动能，对船的阻力也大大降低，因此船体在航行过程中受到的粘压阻力也会降低，从而降低了船舶航行过程中的湿表面阻力；
35.图6示出了可伸缩结构5的示意图，通过可伸缩结构5的主动调节，以及与首部连接构件3的配合，实现减阻附体的实时调节。
36.船舶在航行过程中会遇到各种随机海况，每种海况对应的波长均不相同，因此传统的球鼻艏结构无法适应多海况下的船舶减阻要求，通过将球鼻艏结构替换为可移动式减阻附体结构，根据上述图中所示，附体结构前端为对称的流线型结构，尾端为封板结构，且尾端通过可伸缩结构与船体相连，在船舶航行过程中，可伸缩结构采用主动的智能调节的方式，当附体结构在某个位置使得船舶阻力最小的时候，可伸缩结构会直接锁定，当海况发生改变，又会开始调节附体的位置，直到船舶阻力达到最小。