[发明专利]一种高操控性和耐波性的船首及高性能船舶

说明书

技术领域

本发明涉及船舶建造和修理技术领域，尤其涉及一种高操控性和耐波性的船首及高性能船舶。

背景技术

船舶的快速性能、操纵性能和耐波性能是船舶三项最重要的指标。其中，快速性能决定船舶的油耗水平高低，直接与经济性挂钩；操纵性能决定航行的安全性以及军舰的战斗力和生命力；而耐波性能决定了船舶在波浪中的运动特性以及船舶在风浪作用下维持其正常功能的能力。

在诸如油船、散货船、集装箱船以及一部分海工船舶等常规船型的船首设计中，一般把快速性能放在首要的位置，而耐波性能和操纵性能只要满足相关标准就不再关注，甚至有时仅利用计算流体动力学(英文全称：Computational Fluid Dynamics，缩写为CFD)技术进行分析，模型试验都不开展。这容易导致船舶在交船或运营时遇到不同程度的操纵性或耐波性问题，比如航向稳定性差、风浪下的运动过于剧烈、船舶失速严重等等。

具体地，图1为传统的船首结构示意图，如图1所示，传统的海工船舶通常设计有典型的球鼻艏2，其船首轮廓线为传统的反曲形式，球鼻艏2以上部分具有明显的外飘特征。该结构的船首轮廓设计，对于船体兴波具有抗干扰作用，使得此类船首在静水以及小风浪海况下的阻力性能优秀，但在大风浪条件下，外飘的船首上部线型会面临严重的波浪抨击、波浪破碎、过大的波浪增阻，甚至带来船体运动剧烈等不良后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高操控性和耐波性的船首及高性能船舶，以解决现有技术中的船舶存在结构设计中难以兼顾快速性能、操纵性能和耐波性能的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种高操控性和耐波性的船首，包括船首壳体和球鼻艏；所述船首壳体前沿的连线为平直线，所述平直线与船体的高度方向平行；所述球鼻艏的前端位于所述平直线的后侧。

进一步，所述球鼻艏包裹于所述船首壳体的内部。该技术方案的技术效果在于：球鼻艏包裹于船首壳体的内部，即球鼻艏隐藏于船首壳体的首柱之后。该设计的船首在静水中或小风浪条件下仍能实现球鼻艏对于船体兴波的干扰作用，保证船舶的快速性能并不逊色于传统的球鼻艏线型。而且，保留球鼻艏特征，使得船首的水线面面积不低于传统线型，对于保持或改善船舶的耐波性能更加有利。

进一步，从所述球鼻艏至所述船首壳体的甲板边缘，船体的半宽平缓增加，避免船舶的甲板横向外飘。该技术方案的技术效果在于：传统的结构设计中，船首下方到甲板的形状呈明显的外飘特征，在大风浪条件下，容易导致波浪严重的抨击，且过大的波浪增阻使得船舶在风浪中出现明显的失速。而船体的半宽平缓增加，即避免船首甲板位置呈横向外飘形状，有利于风浪在船体上的缓慢爬升，有效地降低波浪抨击强度、降低波浪增阻进而有效杜绝失速现象，降低船舶的能耗，从而提高经济性，同时，还能够有效改善船舶的运动强度，提高船员的乘坐舒适性。

进一步，所述船首壳体的设计水线前端至所述球鼻艏前端呈尖锐状。该技术方案的技术效果在于：隐藏式球鼻艏(即球鼻艏位于首垂线之后)通过平面平滑连接船首壳体的甲板，使球鼻艏以上水线的前端呈刀锋式尖锐形状，有利于切开水面，减少行驶阻力。

本发明还提供一种高性能船舶，包括船身以及如上述的高操控性和耐波性的船首；所述船身与所述高操控性和耐波性的船首密封连接。

进一步，所述船身与所述高操控性和耐波性的船首一体成型。该技术方案的技术效果在于：一体成型的船身与船首利于设计和制造，提高造船效率。

进一步，还包括吃水槽，所述吃水槽设置于所述船身两侧设计水线以下，沿所述船身的长度方向延伸。该技术方案的技术效果在于：沿船身长度方向延伸的吃水槽既可以降低船身的运行阻力，还可以增加船身的航行平稳度。

进一步，所述吃水槽向船体内侧凸起，与船体内货舱的外壁通过支撑座抵接。该技术方案的技术效果在于：吃水槽向内侧凸起，并通过支撑座抵接货舱的外壁，一方面加固了吃水槽的安装定位，另一方面对内部货舱起到一定的支撑和衬垫作用。

进一步，还包括尾鳍，所述尾鳍设置于所述船身后侧设计水线以下，沿所述船身的长度方向延伸。该技术方案的技术效果在于：尾鳍能够增加船身的结构强度，并且增强了船舶的平衡和导向功能。

进一步，所述尾鳍的数量为偶数条，并相对于船体中纵平面对称设置。该技术方案的技术效果在于：偶数条尾鳍对称设置，除了利于船体的对称平衡，还可以对船身实施配重调整。

本发明的有益效果是：