專利名稱：低燃料消耗的商業(yè)船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低燃料消耗的商業(yè)船舶。更具體地，本發(fā)明涉及在水線上方具 有相對(duì)大上層結(jié)構(gòu)的如主要以裝運(yùn)汽車的專用船舶、集裝箱船或客船為代表的
商業(yè)船舶，其^:計(jì)用于不^又減小水線上方的空氣阻力，而且減小水線下面的水
的阻力。
背景技術(shù)：
迄今為止已經(jīng)提出應(yīng)用水中改進(jìn)的球曲形狀船頭以及相應(yīng)地提高效果的 多種減小水線下水阻力的商業(yè)船舶。但是，迄今為止，關(guān)于在水線上方具有相 對(duì)大上層結(jié)構(gòu)的并且對(duì)其的空氣阻力不可忽略的類似裝運(yùn)汽車的專用船舶、集 裝箱船和客船的商業(yè)船舶，基本沒有做出對(duì)策。該事實(shí)意味著很難減小空氣阻 力同時(shí)重視用于盛裝貨物的功能。
因此，本發(fā)明不僅通過依靠現(xiàn)有造船技術(shù)減小水線下面水阻力，而且通過 以至少接近中空半圓的形狀、接近四分之一球形的形狀或圓柱形狀形成水線上 方的上部船頭部分的上層結(jié)構(gòu)，在該部分中容納駕駛臺(tái)等以減小空氣阻力，在 船尾上提供具有橫截面對(duì)稱形狀的垂直尾翼，所述垂直尾翼結(jié)合有用于來自船 內(nèi)引擎的廢氣管的通風(fēng)井，垂直尾翼可旋轉(zhuǎn)并且可調(diào)節(jié)，并且根據(jù)需要，其后 端用作前鉸鏈的折片或副翼，并且進(jìn)一步地，將前折片添加到垂直后翼，以減 小由斜頂風(fēng)或側(cè)向風(fēng)引起到船身的偏航力矩，并減小由舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄) 產(chǎn)生的水下阻力，并且依靠由垂直尾翼產(chǎn)生的升力將風(fēng)力用作推動(dòng)力進(jìn)一步減 小船身水線下面的水阻力，從而提供一種設(shè)計(jì)用于節(jié)約能量同時(shí)作為整體保持 用于盛裝貨物的功能的低燃料消耗的商業(yè)船舶。
專利文件2
專利文件1和2涉及通過使用稱為"空中翼板"的降落傘從而利用風(fēng)力的設(shè) 備，所述"空中翼板"類似帆船的帆，該設(shè)備的目的、結(jié)構(gòu)和作用與本發(fā)明1 不同，本發(fā)明1通過以空氣動(dòng)力學(xué)成形船頭部分來減小空氣阻力，并且其與本發(fā)明2也不相同，本發(fā)明2利用設(shè)置有通風(fēng)井的后部垂直尾翼以抵消或減小逆
風(fēng)傾斜航行時(shí)產(chǎn)生的偏航力矩，從而減小由舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)產(chǎn)生的船身 水線下面的水阻力。即本發(fā)明非常實(shí)際可行，可容易地實(shí)施，并且具有提供與
風(fēng)力強(qiáng)度無關(guān)的效果的明顯不同的技術(shù)思想，并且具有與專利文件1和2的存 在無關(guān)的創(chuàng)造性步驟。 非專利文件1
SHIN-AITOKUMARU作為新型帆船逐漸形成。該船具有豎立在曱板上的 幾個(gè)金屬桅桿，從所述金屬桅桿懸掛金屬帆，并且類似傳統(tǒng)的帆船利用風(fēng)力。 但是帆無人照管操作；即通過使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作。雖然該船可能比傳統(tǒng)的大 帆船更先進(jìn)，但是曱板不可避免地具有減小的空閑區(qū)域，并且很難找到用于安 裝貨物起重機(jī)的空間。因此，該非專利文件1的技術(shù)不可能用于在水線上方具 有大上層結(jié)構(gòu)的裝運(yùn)汽車等的專用船舶等。
以名稱為SHIN-AITOKUMARU為代表的該類型機(jī)械大帆船在節(jié)約能量 方面非常出色，但是幾個(gè)曾經(jīng)建造的測(cè)試船都沒有任何后繼者，表明海運(yùn)商業(yè) 不都對(duì)該類型的船感興趣。
專利文件l: PCTWO2005/100147A1
專利文件2: PCTWO2005/100150A1
非專利文件l:維基百科，Shin-aitokumaru
由于其特殊的需要，傳統(tǒng)的裝運(yùn)汽車的專用船舶、集裝箱船和客船在水線 上方具有相對(duì)大面積的上層結(jié)構(gòu)，使得其很難減小空氣阻力。另外，由傾斜逆 風(fēng)或側(cè)向風(fēng)產(chǎn)生的船身的偏航力矩必須通過舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)矯正，不可 避免地造成航行時(shí)船身水線下面的水阻力的增加。在裝運(yùn)汽車的專用船舶和集 裝箱船中，進(jìn)一步地，在船頭部分處，基本根本沒有集中在航行和演習(xí)功能以 及錨定船身時(shí)需要的錨和繩索操作功能(前曱板功能)的考慮，船頭部分到目 前為止分為駕駛臺(tái)和前曱板。在傳統(tǒng)的運(yùn)輸船舶中，很難將上述任務(wù)付諸實(shí)踐。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，船頭部分以一個(gè)或多個(gè)中空的近似四分之一球形到半球形狀 (包括兩個(gè)臺(tái)階到三個(gè)臺(tái)階的圓形鏡像形狀或部分圓柱形狀)形成，以減小空
4氣阻力，并且駕駛臺(tái)形成在其上方部分上。在下方部分中，還沿垂直方向靠近 駕駛臺(tái)設(shè)置有具有部分圓柱狀的前曱板功能部分，所述前曱板功能部分具有通 常開放或可根據(jù)需要打開和閉合的開放部，并且具有可由船身的前側(cè)容納的懸 掛錨。此外，其中設(shè)置有通風(fēng)井的垂直尾翼豎立設(shè)置在最上層曱板的后部上， 以在其基本垂直的軸上旋轉(zhuǎn)。將基本垂直豎立固定的通風(fēng)井結(jié)合在具有橫截面 中對(duì)稱形狀的垂直尾翼中，以減小受到傾斜逆風(fēng)時(shí)由用于矯正傾斜航行的舵角 調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)產(chǎn)生的船身水線下面的水阻力。在其中設(shè)置通風(fēng)井時(shí)，垂直 尾翼打開基本水平的平面。形成駕駛臺(tái)的中空的近似半球形到四分之一球形部 分可通過使用一組具有相同曲率半徑的陰和陽;f莫，并通過塑性加工切段的鋼板 制成。
因此，優(yōu)點(diǎn)是可以通過將大或小的節(jié)段焊接在一起由造船工藝容易地制造 大尺寸或小尺寸的中空的基本半球形到四分之一球形部分。
駕駛臺(tái)為這樣的形狀:駕駛臺(tái)兩翼完全展開到船舶兩側(cè)，使前曱板操作能 夠正好在駕駛臺(tái)下面進(jìn)行，即在航行、靠近碼頭、離開碼頭或靠近或離開另一 艘船舶的側(cè)部時(shí)，便于駕駛臺(tái)操作，并且使得易于管理所述操作船舶。
根據(jù)本發(fā)明，提供
一種在水線上方具有小的空氣阻力的上層結(jié)構(gòu)的低燃料消耗商業(yè)船舶，其 在水線上方具有小的空氣阻力的上層結(jié)構(gòu)，所述船舶包括具有一個(gè)或多個(gè)中 空的接近四分之一球形到半球形的船頭，所述船頭在所述船頭的前端處的上側(cè) 露出部分球形的頂部，并且具有外徑大約與船舶寬度相等的下端；以及延伸到 所述船頭前端并且基本平行于船舶側(cè)部基本延伸到達(dá)船尾的外壁(殼體)(第 一方面)；
一種第一方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述上層結(jié)構(gòu)沿船舶寬度方 向在水線上方的截面為具有連續(xù)的兩個(gè)肩部的凸曲線截面(方面2);
第一或第二方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述船頭的前上部為在水
線上方具有平滑延伸到后繼上層結(jié)構(gòu)的上層結(jié)構(gòu)的駕駛臺(tái)(方面3 );
第三方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述駕駛臺(tái)的前下部為圓柱狀結(jié) 構(gòu)，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)具有適于船員觀察并且適于操縱用于絞盤和停泊的齒輪的 前曱板功能的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)置有可打開和閉合的由透明玻璃和/或合成樹脂制成的窗口 ，和基本平行于水線延伸的開放部分(方面4 );
第一到第四方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，在后曱板上還具有由金屬和/或 合成樹脂和/或碳纖維增強(qiáng)材料制成的垂直尾翼，以通過遙控調(diào)節(jié)其角度(方 面5);
第五方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述垂直尾翼大約在其中心部分 中設(shè)置有通風(fēng)井，并且所述垂直尾翼還設(shè)置有可根據(jù)風(fēng)向調(diào)節(jié)角度的前折片和 /或后折片，所述垂直尾翼布置在后曱板上(方面6);和
第五到第六方面的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述垂直尾翼部分由經(jīng)編 程的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)其角度，所述調(diào)節(jié)是通過使用計(jì)算機(jī)根據(jù)基于預(yù)收集數(shù)據(jù)所 準(zhǔn)備的并且具有學(xué)習(xí)能力的程序來完成的(方面7)。
當(dāng)將本發(fā)明付諸實(shí)踐時(shí)，獲得下述效果。
(1) 當(dāng)在海洋上航行時(shí)，空氣阻力可減小。
(2) 到目前為止，當(dāng)逆風(fēng)傾斜航行時(shí)，必須通過抵消偏航力矩進(jìn)行舵角 調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)來保持航行方向。但是根據(jù)本發(fā)明，在空氣中通過利用垂直 尾翼實(shí)現(xiàn)該目的，與傳統(tǒng)船舶相比較，使得可能減小水線下面的水阻力。另夕卜， 由垂直尾翼產(chǎn)生的升力可轉(zhuǎn)變?yōu)榇淼耐七M(jìn)力。
(3) 所述操作便于在靠近碼頭、離開碼頭、靠近船舶側(cè)部、離開船舶側(cè) 部和上下巻繞錨時(shí)進(jìn)行。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝運(yùn)汽車的專用船舶的立體視圖2A是本發(fā)明該實(shí)施例的側(cè)視圖2B是本發(fā)明該實(shí)施例的平面視圖3是沿圖2中A-A線的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)洞試驗(yàn)中流線的側(cè):現(xiàn)圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的流線的側(cè)視圖6是根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的風(fēng)向?yàn)?0度時(shí)流線的平面視圖； 圖7是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的流線的平面視圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的風(fēng)向?yàn)?30度時(shí)流線的平面視圖； 圖9是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的流線的平面視6圖10是用于風(fēng)洞試驗(yàn)和用于說明的坐標(biāo)系的示意圖； 圖11是根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的垂直尾翼(船頭方向?yàn)?度)的平面視圖； 圖12是根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的垂直尾翼(根據(jù)船頭方向?qū)⒔嵌日{(diào)節(jié)到p 度)的平面一見圖13是比較本發(fā)明該實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)之間的偏航力矩系數(shù)Cn的示意
圖14是比較本發(fā)明該實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)之間的船頭和船尾風(fēng)力系數(shù)Cx 的示意圖。
圖15是比較本發(fā)明該實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)之間的側(cè)向風(fēng)力系數(shù)Cy的示意
圖16是示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的立體視圖；和
圖17是現(xiàn)有技術(shù)(傳統(tǒng)的裝運(yùn)汽車的專用船舶)的船身的立體視圖。
附圖中數(shù)字說明
10桅桿
11船身
12船頭
13船尾
14最上層曱板 . 15駕駛臺(tái)
16全體船員居住空間(住宿區(qū)) 17外部殼體
18在最上層曱板兩側(cè)的圓形部分(肩部) 19傳統(tǒng)類型的通氣風(fēng)扇 WL水線
20 前曱板
21 錨
22通風(fēng)井 22A尾翼 22B前折片23 廢氣管
23C后折片
24船身挖切部分
25 球形船頭
26升力
27側(cè)向力
28推進(jìn)力
30 穩(wěn)、流
31 湍流
卩 船頭方向和尾翼之間的角度
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將使用附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。 實(shí)施例1
該實(shí)施例涉及將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到裝運(yùn)汽車的專用船舶中的情況；本發(fā) 明的結(jié)構(gòu)在船頭處為近似半球形，并且具有與最上層曱板的兩側(cè)上的半球直徑 相同的曲率。圖1是根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例裝運(yùn)汽車的專用船舶船身的立體視 圖，圖17是傳統(tǒng)裝運(yùn)汽車的專用船舶船身的立體視圖。
圖2A是本發(fā)明船舶的船頭的側(cè)視圖，圖2B是其平面視圖，并且圖3是 當(dāng)最上層曱板的兩側(cè)部分沿船舶的寬度方向剖切時(shí)的示意性剖視圖。
在該實(shí)施例的裝運(yùn)汽車的專用船舶中(圖2A和2B),當(dāng)從其側(cè)表面看時(shí)， 半球形的下端在水線上方，并且不會(huì)造成水線下面的船身形狀的變化。上部(圓 頂部分)用于布置駕駛臺(tái)(駕駛室)，并且其他部分用作用于裝運(yùn)汽車的部分。 駕駛臺(tái)的下部和相鄰空間用于容納用來升起錨和用于停泊的齒輪，或用作船舶 的倉庫。
參照對(duì)應(yīng)于圖1中半球形后部的船身11，半球的上半部分形成與半球直 徑相同曲率的船身，并且上端延伸到最上層汽車曱板的頂部。最上層汽車曱板 的頂部上方的上部從形成部分駕駛臺(tái)(駕駛室)和部分船員居住區(qū)空間(住宿 區(qū))的半球的頂部平滑延伸到甲板的天花板。
下半部分平滑延伸到半^求后部的船身外殼體17。
8根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(參見圖17)，將幾個(gè)具有變形矩形外部形狀的通風(fēng)風(fēng)扇19 布置在船艙(the hold)上方的甲板上。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例(圖 1)，通氣風(fēng)扇盡可能避免全部露出。相反地，空氣動(dòng)力學(xué)成形的所有通氣風(fēng)扇 布置在最上層曱板側(cè)的圓形部分中。因此，可整體減小空氣阻力，但是仍保持 汽車甲板的通氣功能。
風(fēng)洞試-瞼
接下來將首先根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果描述本發(fā)明該實(shí)施例的裝運(yùn)汽車的專用 船舶在減小空氣阻力方面有效的事實(shí)。
風(fēng)洞試驗(yàn)通過使用屬于九州大學(xué)應(yīng)用機(jī)械研究所的風(fēng)工程試驗(yàn)設(shè)施，大邊 界層風(fēng)洞進(jìn)行。該風(fēng)工程設(shè)施具有15.0米長(zhǎng)，3.6米寬和2.0米高的測(cè)量尺寸， 并且可產(chǎn)生30米每秒的最大風(fēng)速。由于考慮風(fēng)洞的寬度，用于測(cè)試的一莫擬船 舶以減小到1/75的比例構(gòu)造，并且具有1.8米的長(zhǎng)度(但是真正的船舶具有 135.0米的水線長(zhǎng)度)。
使用了下面三種類型的模型。
(1)
具體實(shí)施例方式將半球形應(yīng)用到船舶船頭的裝運(yùn)汽車的專用船舶模型。
(2) 現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)的裝運(yùn)汽車的專用船舶模型。 (3 )用于證明4企驗(yàn)器的矩形平行六面體塊。
該試驗(yàn)在IO米每秒的風(fēng)速下進(jìn)行。使用三個(gè)固定在試驗(yàn)設(shè)施地板上的分 力計(jì)(4企驗(yàn)器)測(cè)量由所述風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓力。當(dāng)風(fēng)來自前方時(shí)，風(fēng)向?yàn)?度， 并且直到+90度(風(fēng)來自左側(cè))和直到-90度(風(fēng)來自右側(cè))每隔IO度進(jìn)行測(cè) 量。
偏航中心為船身中心。
為了顯現(xiàn)流動(dòng)，進(jìn)一步地，試驗(yàn)通過冒煙法在l.O米每秒的風(fēng)速下進(jìn)行。 待測(cè)試的裝運(yùn)汽車的專用船舶具有下述重要尺寸 總長(zhǎng)139.9米 水線長(zhǎng)度135.0米 垂線之間的長(zhǎng)度131.0米 船舶寬度22.4米深度29.6米 吃水深度6.5米
將通過風(fēng)洞試驗(yàn)獲得的風(fēng)力概括在以水面上的船身中心作為原點(diǎn)的船身 固定坐標(biāo)系上。
坐標(biāo)系顯示在圖10中。
通過使用下述無因次系數(shù)概括風(fēng)壓力。
Cx:船頭和船尾風(fēng)力系數(shù)CX=FX/ (0.5pU2AF)
CY:側(cè)向風(fēng)力系數(shù)CY=FY/ (0.5pU2AL)
CN:偏航力矩系數(shù)CN=N/ (0,5pU2AL'L)
其中
Fx:船頭和船尾風(fēng)力(kg), FY:側(cè)向風(fēng)力(kg), N:偏4元力矩(kg-m)， p:空氣密度(kg'S2/m4) U:風(fēng)速(m/s), AF:前突面積(m2) AL:側(cè)突面積(m2) L:水線長(zhǎng)度(m) 下面描述試驗(yàn)結(jié)果。
圖14示出船頭和船尾風(fēng)力系數(shù)(Cx)。如果將現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的該實(shí) 施例相比較，在本發(fā)明該實(shí)施例中的該系數(shù)通常很小。如果比較+30度和-30 度之間的風(fēng)力系數(shù)，則本發(fā)明的該實(shí)施例如下表所示減小系數(shù)Cx。例如，對(duì) 來自前方(0度)的風(fēng)使系數(shù)Cx減小30%,并對(duì)來自20度到30度傾斜方向 的風(fēng)使系數(shù)Cx減小大于50%。
風(fēng)角度(度)下Cx的比率(本發(fā)明船舶/傳統(tǒng)船舶) (角度)(比率) -30 0.456 -20 0.455 -10 0.5060 0.714 10 0.525 20 0.377 30 0.366
這里，根據(jù)船舶的右側(cè)和左側(cè)比率不同。這是因?yàn)閮H對(duì)標(biāo)記為24的船身 的后右側(cè)進(jìn)行挖切，形成當(dāng)船舶沿碼頭駛來時(shí)用于汽車裝船或卸船的傾斜通道 門的結(jié)構(gòu)。即，船尾的結(jié)構(gòu)不是對(duì)稱形狀。也就是說，僅船舶的右側(cè)具有翼的 作用。
當(dāng)以球形形狀形成船頭時(shí)，在風(fēng)為傾斜逆風(fēng)時(shí)，圍繞前邊轉(zhuǎn)向的氣流基本 沒有片狀脫落。而且，當(dāng)將最上層曱板的兩側(cè)以空氣動(dòng)力學(xué)成形時(shí)，氣流的片 狀脫落更少。因此，本發(fā)明的船舶與傳統(tǒng)船舶相比較遭遇通常減小的風(fēng)力。
此外，在船舶旁邊左側(cè)45度至正對(duì)船側(cè)的卯度之間，本發(fā)明的船舶另外 獲得側(cè)部風(fēng)力(朝向船頭的推動(dòng)力)。這是因?yàn)?，如上所述，右?cè)船尾為在平 面視圖上以三角形形狀切割的結(jié)構(gòu)(參見圖1, 2A和2B)，并且船身形成翼。 因此，船舶在船右側(cè)的+45度至位于相對(duì)側(cè)的正對(duì)船側(cè)的-90度之間不產(chǎn)生推 動(dòng)力。
在傳統(tǒng)船舶中，從船舶左側(cè)的70度到正對(duì)船側(cè)的90度阻力基本為零，并 且無法獲得推動(dòng)力。
圖15示出側(cè)向風(fēng)力系數(shù)(Cy)。如果將現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明該實(shí)施例相比 較，則通常趨勢(shì)一致。但是在接近+/-90度時(shí)(風(fēng)來自正對(duì)側(cè)面)，本發(fā)明的船 舶受到的風(fēng)力減小了 15%。
圖13示出偏航力矩系數(shù)(CN)。從0度到接近+/-50度，本發(fā)明該實(shí)施例 中的偏航力矩小于現(xiàn)有技術(shù)的。即，允許減小用于保持航行過程的舵角調(diào)節(jié)量 (制動(dòng)舵柄)，并且使減小的水的力(阻力)作用在舵上。
圖4， 5， 6， 7， 8和9為從氣流的顯示記錄的動(dòng)態(tài)圖像中獲得的靜態(tài)圖像。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(圖5 )和本發(fā)明該實(shí)施例(圖4 )，對(duì)自前方的風(fēng)，從船頭 前邊緣流到最上層曱板的氣流是不同的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，基本沒有湍 流，并且空氣沿球形表面平滑流動(dòng)。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，在經(jīng)過棱角而大面積 地產(chǎn)生強(qiáng)旋渦之后，空氣片狀脫落。
ii對(duì)斜逆風(fēng)，現(xiàn)有技術(shù)的船舶和本發(fā)明的船舶之間具有明顯的差別。當(dāng)風(fēng)從 船舶一側(cè)吹向船舶另一側(cè)時(shí)，傳統(tǒng)的船舶在風(fēng)的下游側(cè)形成大的片狀脫落區(qū)。
但是本發(fā)明的船舶不形成片狀脫落區(qū)。特別當(dāng)風(fēng)向?yàn)?/-30度時(shí)，傳統(tǒng)船舶和
本發(fā)明船舶之間的該差別變得極為顯著。
實(shí)施例2
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在最上層甲板上方的空氣流形成比現(xiàn)有技術(shù)小的 片狀脫落區(qū)。現(xiàn)在說明利用該本質(zhì)的實(shí)施例。該實(shí)施例涉及在其中心部分附近
設(shè)置通風(fēng)井22,并且具有角度可參照?qǐng)D11, 12和17進(jìn)行調(diào)節(jié)的前折片22B 和后折片23C的垂直尾翼22A。
該實(shí)施例涉及裝運(yùn)汽車的專用船舶，其在船頭具有半球形狀的上層結(jié)構(gòu)， 在最上層曱板兩側(cè)上具有與半球直徑曲率相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步配備有遙控垂直 尾翼。圖l是本發(fā)明裝運(yùn)汽車的專用船舶的立體視圖。
圖11是當(dāng)本發(fā)明船舶的垂直尾翼設(shè)置有其角度可調(diào)節(jié)的前折片和后折片 時(shí)的平面視圖，并且圖12示出了在垂直尾翼、前折片和后折片的角度調(diào)節(jié)時(shí) 的空氣流的平面視圖。根據(jù)這些附圖，升力由傾斜逆風(fēng)產(chǎn)生。該升力被分為推 動(dòng)力和用于減小船身偏航力矩的側(cè)向力。所述側(cè)向力用于減小舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng) 舵柄)，并且用于減小由制動(dòng)4《柄產(chǎn)生的水線下面的水阻力。
根據(jù)該實(shí)施例，對(duì)作用在垂直尾翼上的力進(jìn)行;險(xiǎn)測(cè)，并且通過使用計(jì)算機(jī) 來控制垂直尾翼、前折片和后折片的角度，以在航行中獲得最優(yōu)推動(dòng)力和最優(yōu) 側(cè)向力。
在造船業(yè)和海運(yùn)商業(yè)中傾向于節(jié)約能量并且降低C02的情況下，本發(fā)明 由于利用傳統(tǒng)技術(shù)的其結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，使得可能滿足需求，并且給長(zhǎng)期在海 洋上航行的船舶帶來很多好處。
1權(quán)利要求
1.一種低燃料消耗商業(yè)船舶，其在水線上方具有小的空氣阻力的上層結(jié)構(gòu)，所述船舶包括具有一個(gè)或多個(gè)中空的接近四分之一球形到半球形的船頭，所述船頭在所述船頭的前端處的上側(cè)露出部分球形的頂部，并且具有外徑大約與船舶寬度相等的下端；以及延伸到所述船頭前端并且基本平行于船舶側(cè)部基本延伸到達(dá)船尾的外壁(殼體)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述上層結(jié)構(gòu)沿
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述船頭的 前上部為在水線上方具有平滑延伸到后繼上層結(jié)構(gòu)的上層結(jié)構(gòu)的駕駛臺(tái)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述駕駛臺(tái)的前 下部為圓柱狀結(jié)構(gòu)，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)具有適于船員觀察并且適于操縱用于絞盤 和停泊的齒輪的前曱板功能的結(jié)構(gòu)，并且設(shè)置有可打開和閉合的由透明玻璃和 /或合成樹脂制成的窗口 ，和基本平行于水線延伸的開放部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，所述船舶在 后甲板上還具有由金屬和/或合成樹脂和/或碳纖維增強(qiáng)材料制成的垂直尾翼， 以通過遙控調(diào)節(jié)其角度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述垂直尾翼大 約在其中心部分中設(shè)置有通風(fēng)井，并且所述垂直尾翼還設(shè)置有可根據(jù)風(fēng)向調(diào)節(jié) 角度的前折片和/或后折片，所述垂直尾翼布置在后曱板上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的低燃料消耗商業(yè)船舶，其中，所述垂直尾 翼部分由經(jīng)編程的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)其角度，所述調(diào)節(jié)是通過使用計(jì)算機(jī)根據(jù)基于 預(yù)收集數(shù)據(jù)所準(zhǔn)備的并且具有學(xué)習(xí)能力的程序來完成的。
全文摘要
在水線上方具有相對(duì)大上層結(jié)構(gòu)的例如裝運(yùn)汽車的專用船舶、集裝箱船或客船等的商業(yè)船舶在航行過程中傾向于受到空氣阻力。當(dāng)傾斜地逆風(fēng)航行時(shí)，到目前為止需要影響舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)從而消除偏航力矩，同時(shí)造成了水線下面水阻力的額外增加。本發(fā)明的低燃料消耗商業(yè)船舶在水線上方具有上層結(jié)構(gòu)，包括具有中空的近似半球形狀到四分之一球形形狀或部分圓柱形狀的船頭，其與駕駛臺(tái)一體，并平滑延伸到船尾以減小空氣阻力。所述低燃料消耗商業(yè)船舶還具有設(shè)置有通風(fēng)井并且在上層船尾甲板上可旋轉(zhuǎn)來減小空氣中的偏航力矩的垂直尾翼，基本不需要舵角調(diào)節(jié)(制動(dòng)舵柄)，并且因此減小水線下面的水阻力。
文檔編號(hào)B63B1/06GK101585397SQ20091000713
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者三井哲夫, 河原謙三 申請(qǐng)人:旭洋造船株式會(huì)社