一种排水量型船舶的船尾结构的制作方法

1.本发明涉及船舶结构设计的领域，尤其涉及一种排水量型船舶的船尾结构。


背景技术：

2.大型远洋船舶如集装箱船、散货运输船以及液体运输船一般都具有宽大的甲板面积，并在设计时对船舶横稳性以及振动要求较高，同时由于这类船受到航线航道、港口码头吃水的限制，宽度吃水比b/t一般会超过4.0，而这种船不便于采用低转速主机以及增大螺旋桨直径的结构设计，无法以该结构设计方式提高螺旋桨的推进效率，减少燃油消耗。
3.目前此类大宽度吃水比的船舶主要采用双桨或多桨推进的方式，如双机双桨推进方式，如双轴支架式、双尾鳍式或双吊舱式，以及三桨推进方式等，但是多桨船的造价高、维护成本也高，虽然能够降低螺旋桨的负荷，但多桨船的船型阻力也会增加，导致船舶的燃油消耗量难以降低。
4.此外，目前为了保证螺旋桨叶稍与船底之间的距离满足船级社的规范要求，一般的做法是抬高船尾与艉封板的位置，但会增加桨盘面的伴流峰值和高伴流区(参见图1)，从而影响螺旋桨推进效率，对船舶快速性不利。


技术实现要素：

5.本发明解决大宽度吃水比的船舶主要采用双桨或多桨推进的方式造价高、维护成本高，难以降低油耗，而且抬高船尾与艉封板的设置会影响船舶快速性的问题，提供一种排水量型船舶的船尾结构，以解决该技术问题，降低大宽度吃水比的船舶的建造成本、维护成本，并在航行时，降低船舶油耗，提高船舶的快速性。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
7.一种排水量型船舶的船尾结构，包括装有螺旋桨和舵的船体，所述螺旋桨与舵均设置一个，所述船体底面位于螺旋桨上方的部分向上凹陷形成隧道，沿所述船体的长度方向，所述隧道从螺旋桨的前侧延伸至后侧。
8.优选的，当船舶航行时，所述螺旋桨完全浸入水中，所述隧道位于螺旋桨正上方的部分高于水面。
9.优选的，沿所述船体的长度方向，所述隧道从螺旋桨的前侧延伸至舵与船体连接位置的后侧。
10.优选的，所述船体尾部设有艉封板，所述隧道位于艉封板前侧，当船舶航行时，所述船体的艉封板下缘落入水面以下。
11.优选的，所述隧道位于螺旋桨正上方的宽度至少为螺旋桨直径的1.2倍。
12.优选的，所述隧道内壁的最高处位于螺旋桨正上方,所述隧道最高处对应的隧道宽度为隧道的最大宽度。
13.优选的，所述隧道内壁为平滑曲面，且所述隧道的边缘与所述船体底面平滑相接。
14.本发明技术方案的有益技术效果：
15.(一)本方案使用单桨单舵的设计，并在螺旋桨正上方的船体底面设置隧道，可以增大螺旋桨叶稍与船体底面(即隧道顶面)之间的距离，不需要将螺旋桨的安装位置下移，即可选用大直径螺旋桨；同时确保螺旋桨叶稍与船体底面之间的距离符合船级社的规范要求，不需要将船体的船尾整体抬高。此外隧道可以增加螺旋桨叶稍与船体底面的距离，减小桨盘面的伴流峰值，改善螺旋桨工作区域伴流的均匀度，提高螺旋桨的推进效率，从而可以提高船舶的快速性。此外，螺旋桨叶稍与船体底面的距离增大，还可以减少螺旋桨诱导发生的船体振动，改善船舶的航行舒适性和安全性。相对于多桨船，单桨船造价与维护成本都较低，维护也更加便利，由于隧道的设置，可以选用低转速主机和大直径桨，与单机单桨的尾鳍配合，能够提高螺旋桨效率，减少燃油消耗，提高能效，节能环保。
16.(二)船体底面上凹形成的隧道，使螺旋桨叶稍与船体底面(即隧道顶壁)之间的距离增大，而且位于螺旋桨上方的隧道顶壁在水面上方，由螺旋桨旋转引起的有害空泡无法接触船体，不易损坏船体，而且螺旋桨工作时也难以经过空气向船体传递振动能量，可以减轻船体的振动问题，提高船舶的航行舒适性与安全性。
17.(三)船体的艉封板下缘浸入水面以下时，船体的水线总长为：从艉封板的位置直至船艏的长度，相对于目前抬高船尾与艉封板的改进设置，本方案将船舶的水线拉长，有利于提高船舶的快速性。
18.(四)隧道的最高部分位于螺旋桨正上方，且隧道内壁最高处对应的隧道宽度为隧道的最大宽度，可以在确保螺旋桨叶稍到船体底面的距离以及隧道宽度满足相关规范设计需求的同时，减小隧道整体的尺寸，从而降低隧道对船尾强度的影响。
附图说明
19.图1示出了本发明背景技术中桨盘面的伴流场示意图；
20.图2示出了本发明实施例中排水量型船舶的船尾结构的结构示意图；
21.图3示出了图2中a-a方向的剖面图；
22.图4示出了本发明实施例中排水量型船舶的船尾结构的仰视图；
23.图5示出了本发明实施例中桨盘面的伴流场示意图。
24.附图中标记：
25.1-船体；2-螺旋桨；3-舵；4-艉封板；5-隧道。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种排水量型船舶的船尾结构作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
27.为了更加清楚地描述上述一种排水量型船舶的船尾结构，本发明限定术语“前侧”和“后侧”，具体而言，“前侧”表示沿船体长度方向，靠近船首的一侧；“后侧”表示沿船体长度方向，靠近船尾的一侧。以图2为例，图2的左侧为后侧，图2的右侧为前侧。
28.实施例
29.下面将结合附图2至5和具体实施例对本发明的一种排水量型船舶的船尾结构的技术方案详细阐述。
30.如图2至5所示，本实施例的一种排水量型船舶的船尾结构，包括船体1，船体1底部装有一个螺旋桨2和一个舵3，船体1底面位于螺旋桨2上方的部分向上凹陷形成隧道5，沿船体1的长度方向，隧道5从螺旋桨2的前侧延伸至舵3的后侧，但隧道5整体位于艉封板4的前侧。
31.相对于多桨船，单桨船造价与维护成本都较低，维护也更加便利，大船宽吃水比船舶尤其是船宽吃水比b/t超过4的船舶，表现出宽扁的船型特征，设置隧道5后，增加了螺旋桨2叶稍到船体1底面(隧道5顶壁)的距离，可以在确保螺旋桨2叶稍与船体1底面之间距离符合船级社的规范要求的前提下，对船桨与主机进行改进，选用大直径桨与低转速主机，不需要将螺旋桨2的安装位置下移，与单机单桨的尾鳍配合，能够提高螺旋桨2的推进效率，减少燃油消耗，提高能效，节能环保。
32.而在船体1尾部的底面设置隧道5，还可以减小桨盘面的伴流峰值，改善螺旋桨2工作区域伴流的均匀度，从而提高螺旋桨2的推进效率。桨盘面的伴流场图中，12点钟位置(示意图中的顶部)的数值代表伴流峰值的大小。
33.优选的，隧道5内壁的最高处位于螺旋桨2正上方，由隧道5的最高处向前后两侧，隧道5的宽度均逐渐变窄，即隧道5位于螺旋桨2正上方的部分为隧道5的最高处，且该处对应的隧道5宽度为隧道5的最宽尺寸。上述设计可以在确保螺旋桨2叶稍到船体1底面的距离以及隧道5宽度满足相关设计规范要求的同时，减小对隧道5长度、宽度以及深度的尺寸需求，从而减轻设置隧道5对船尾强度的影响。本实施例中，隧道5的宽度是指隧道5沿船体1宽度方向的尺寸，隧道5的长度是指隧道5沿船体1长度方向的尺寸。
34.优选的，隧道5位于螺旋桨2正上方的部分即隧道5的最高部分位于水面以上，当船体1航行时，螺旋桨2完全浸入水下。由螺旋桨2旋转引起的有害空泡脱离水面后直接破裂，无法接触船体1，从而减少了有害空泡对船体1的损坏。而且螺旋桨2工作时也难以经过隧道5顶壁与水面之间的空气向船体1传递振动能量，可以缓解船体1的振动问题，提高船舶的航行舒适性与安全性。
35.优选的，当船体1航行时，船体1的艉封板4下缘浸入水面以下，则船体1航行时，船体1的水线总长为：从艉封板4开始至船艏。相对于抬高艉封板4的改进设置，本方案中将船体1的水线拉长，有利于提高船舶的快速性。
36.优选的，沿船体1的宽度方向，隧道5的宽度la至少为螺旋桨2直径dp的1.2倍。同时，螺旋桨2叶稍到船底(隧道5顶壁最高处)之间的距离tp也需要满足船舶相关设计规范的要求。
37.优选的，隧道5的边缘与船体1底面平滑相接，可以减小对隧道5边缘处水流的扰动，有利于改善螺旋桨2工作区域内的伴流均匀度。
38.需要注意的是，本实施例是针对单桨船型设计的，但当螺旋桨负荷很重，需要采用
双桨或多桨推进时，也可以应用本方案中的隧道5设计，从而适当增加螺旋桨2的直径，并减小桨盘面的伴流峰值，改善螺旋桨2工作区域伴流的均匀度，从而提高螺旋桨2的推进效率。
39.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种排水量型船舶的船尾结构，包括装有螺旋桨和舵的船体，其特征在于，所述螺旋桨与舵均设置一个，所述船体底面位于螺旋桨上方的部分向上凹陷形成隧道，沿所述船体的长度方向，所述隧道从螺旋桨的前侧延伸至后侧。2.如权利要求1所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，当船舶航行时，所述螺旋桨完全浸入水中，所述隧道位于螺旋桨正上方的部分高于水面。3.如权利要求1所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，沿所述船体的长度方向，所述隧道从螺旋桨的前侧延伸至舵与船体连接位置的后侧。4.如权利要求1所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，所述船体尾部设有艉封板，所述隧道位于艉封板前侧，当船舶航行时，所述船体的艉封板下缘落入水面以下。5.如权利要求1所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，所述隧道位于螺旋桨正上方的宽度至少为螺旋桨直径的1.2倍。6.如权利要求5所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，所述隧道内壁的最高处位于螺旋桨正上方,所述隧道最高处对应的隧道宽度为隧道的最大宽度。7.如权利要求1所述的一种排水量型船舶的船尾结构，其特征在于，所述隧道内壁为平滑曲面，且所述隧道的边缘与所述船体底面平滑相接。

技术总结
本发明涉及一种排水量型船舶的船尾结构，包括装有螺旋桨和舵的船体，螺旋桨与舵均设置一个，船体底面位于螺旋桨上方的部分向上凹陷形成隧道，隧道从螺旋桨的前侧延伸至后侧。其在螺旋桨正上方的船体底面设置隧道，可以增大螺旋桨叶稍与船体底面之间的距离，从而允许螺旋桨的安装位置上移，以及增大螺旋桨直径，不需要将船体的船尾整体抬高。而增加螺旋桨叶稍与船体底面的距离，可以减少螺旋桨诱导发生的船体振动，改善船舶的航行舒适性和安全性；还可以减小桨盘面的伴流峰值，改善螺旋桨工作区域伴流的均匀度，提高螺旋桨的推进效率，从而可以提高船舶的快速性。此外，相对于多桨船，单桨船造价与维护成本都较低，维护也更加便利。维护也更加便利。维护也更加便利。


技术研发人员：高玉玲 周传明 高旋
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：2022.11.18
技术公布日：2023/6/3