船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法。本發(fā)明實施例的船舶減阻裝置包括框架部和多個面板，所述框架部設(shè)置在船舶的船頭甲板上，所述多個面板覆蓋框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于船舶的貨物造成的阻力。
【專利說明】船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，船舶航行時受到水、波浪對船體的阻力，同時還會受到空氣和風對船體的阻力。實際上，空氣阻力是導(dǎo)致船舶的油耗高、船舶最大速度下降以及船舶的操縱性能下降的重要原因。尤其是，如超大型集裝箱船舶、貨物運輸船舶等船舶的水上部分的主船體和裝載的貨物形狀近似于長方體，如水上露出的高度高而受風壓面積大的船舶，由于空氣、風和船舶與水面碰撞而產(chǎn)生的船甲板浪(green water)沖向船頭而造成的阻力非常大，因此船頭部分受很大阻力。
[0003]例如，當集裝箱船舶的上甲板(upper deck)上貨物或高的構(gòu)造物多的情況下，航行時受空氣阻力而燃油消耗率增大，并且集裝箱船舶航行時始終裝載著集裝箱，因此與其它船舶相比，空氣阻力導(dǎo)致的燃油消耗率更大。
[0004]如果在船頭上安裝如空氣擾流板、空氣偏導(dǎo)器等減阻裝置，則因空氣力學設(shè)計效果能夠降低油耗。作為一個例子，美國授權(quán)專利公報US4843997號(1989.07.04)公開了通過在船頭位置安裝船舶空氣(或者帆板)偏導(dǎo)器來減少船體空氣阻力的技術(shù)。
[0005]這種減阻裝置必須承受住強風壓，因此其強度非常重要，為了提高減阻裝置的強度可以通過金屬加工和焊接制造來制造金屬構(gòu)造物形狀的減阻裝置。然而，這種情況下，雖然減阻裝置的制造容易，但是隨著減阻裝置的大型化其重量隨之增加，并且運輸和安裝作業(yè)的效率會下降。
[0006]為了解決上述問題，在減阻裝置的制造中可以使用復(fù)合材料。然而，與如汽車減阻裝置那樣利用金屬模型的一體成型法或者如航空器制造技術(shù)那樣的加溫加壓成型法等現(xiàn)有的制造方法不同，通過一體成型來制造由復(fù)合材料構(gòu)成的船舶減阻裝置非常困難。
[0007]另外，復(fù)合材料對于焊接熱比較弱，因此通過焊接作業(yè)制造減阻裝置或者將減阻裝置安裝在船體上也比較難。并且，通過與制造風力發(fā)電機的槳葉的制造類似的常溫加壓成型法制造減阻裝置，從費用相比效果的方面考慮，現(xiàn)實性不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明的實施例，其目的在于提供一種船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法，所述船舶減阻裝置能夠通過減少空氣、風及船甲板浪等流體對船舶的阻力來降低油耗。
[0010]另外，本發(fā)明的實施例，其目的在于提供一種船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法，所述船舶減阻裝置包括:框架部，其設(shè)置在船舶的船頭甲板上；輕量的面板，其覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力；因此，在沒有使用用于支撐框架的支柱的情況下也能夠承受住船頭的空氣、風及船甲板浪等流體的負荷，并且由于重量變輕，因此能夠降低油耗。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以提供一種船舶減阻裝置，所述船舶減阻裝置包括:框架部，其設(shè)置在船舶的船頭甲板上；多個面板，其覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力。
[0013]框架部可以包括骨架，所述骨架與所述船舶的船頭側(cè)支柱(bulwark)連接而支撐負荷。
[0014]框架部還可以包括:面板框架，其被所述骨架支撐，并且呈柵格狀，所述面板結(jié)合于所述面板框架上；外圍框架，其與所述骨架或所述面板框架連接，并形成減阻裝置的外圍結(jié)構(gòu)；對角框架，其連接所述外圍框架的下部框架的中心點和上部框架的端部。
[0015]所述外圍框架可以包括:下部框架，其由在所述船舶的xy平面上具有船頭形狀的曲線或直線構(gòu)成；上部框架，其由在所述船舶的xz平面上寬度小于所述下部框架的寬度的曲線或直線構(gòu)成；側(cè)部框架，其由連接所述上部框架的端部和所述下部框架的端部的曲線或直線構(gòu)成。
[0016]所述框架部的側(cè)部框架和骨架可以以其與所述船舶的支柱構(gòu)件的延伸方向一致的方式配置，并且所述船舶的支柱上板的上表面與所述下部框架的下表面面接觸。
[0017]所述面板具有板形狀，所述面板的邊緣的一部分相互重疊而連續(xù)地組合，或者所述面板與在所述框架部的面板框架的側(cè)部形成的面板緊固槽結(jié)合。
[0018]減阻裝置的上端寬度和高度分別可以為所述船舶的船頭側(cè)最前端集裝箱最大裝載高度和最大裝載寬度的比率為50
[0019]在所述框架部上還可以具有突出部和腳手架。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種船舶減阻裝置，所述船舶減阻裝置包括:框架部，其配置在船舶的船頭甲板上；多個面板，其覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力；以及插入框架，為了所述面板之間的連接而所述面板的一部分插入，并在其下側(cè)被所述框架部支撐。
[0021]所述插入框架可以包括用于插入所述面板的端部側(cè)的插入槽，插入所述面板的所述插入槽的入口處直徑小于所述面板的厚度，所述面板通過壓入的方式被插入到所述插入槽內(nèi)。
[0022]所述插入槽可以形成為沿著內(nèi)側(cè)方向其內(nèi)直徑逐漸增大，且在端部處其內(nèi)直徑變窄。
[0023]配置在所述框架部上部的兩側(cè)插入框架可以配置成其一側(cè)為形成有所述插入槽的開放的形狀，另一側(cè)相互對置。
[0024]配置在所述框架部上部的兩側(cè)插入框架可以通過填充于所述兩側(cè)插入框架的另一側(cè)之間的焊接金屬焊接而結(jié)合。
[0025]在所述插入框架內(nèi)插入而固定的所述面板的外表面上可以形成粘結(jié)層和所述粘結(jié)層上部的纖維層。
[0026]所述船舶減阻裝置還可以包括緊固件，所述緊固件從所述框架部的一側(cè)向另一側(cè)貫通所述面板或所述插入框架而緊固，由此將所述框架部和所述面板或者所述插入框架結(jié)口 ο
[0027]所述插入框架和所述框架部可以一體形成。
[0028]所述面板可以由復(fù)合材料制造。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以提供一種船舶減阻裝置的制造方法，包括以下步驟:將所述面板插入到被所述框架部支撐的所述插入框架的插入槽內(nèi)；用緊固件貫通所述框架部和所述插入框架而緊固，由此將所述框架部和所述插入框架結(jié)合；在所述插入框架之間的間隙內(nèi)填充焊接金屬；以及利用所述焊接金屬進行焊接作業(yè)將所述插入框架相互接合。
[0030]將所述面板插入到所述插入框架的插入槽內(nèi)的步驟可以包括在插入于所述插入槽的所述面板的外表面上形成粘結(jié)層和所述粘結(jié)層上部的纖維層的步驟。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種用于制造船舶減阻裝置的船舶減阻裝置的制造單元，所述船舶減阻裝置包括框架部和多個面板，所述框架部配置在船舶的船頭甲板上，所述多個面板覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力；所述船舶減阻裝置的制造單元包括:緊固件，所述緊固件包括頭部和形成有緊固槽的本體，在從下側(cè)支撐所述面板和所述面板的至少一部分而使所述面板相互連接的框架部粘結(jié)的狀態(tài)下，貫通所述面板和所述框架部而緊固；以及手柄部，所述手柄部包括加壓部和從加壓部延伸形成的受壓部，在將與所述加壓部的貫通孔結(jié)合的結(jié)合軸緊固于所述緊固槽的狀態(tài)下，如果對所述受壓部施加力，通過所述加壓部對所述框架部施加壓力而成為鎖定狀態(tài)。
[0032]所述加壓部的用于加壓框架部的部位可以設(shè)置成曲面形狀。
[0033]所述船舶減阻裝置的制造單元還可以包括:密封件，所述密封件為中空狀，其插入于所述面板和所述框架部的貫通孔；第一墊圈，所述第一墊圈粘貼在所述面板的上部，并與所述貫通孔相對應(yīng)；所述緊固件通過所述第一墊圈插入到所述密封件。
[0034]所述船舶減阻裝置的制造單元還可以包括第二墊圈、加壓彈簧及第三墊圈，所述第二墊圈、所述加壓彈簧及所述第三墊圈分別依次緊固于插入到所述密封件的所述緊固件上；所述手柄部與所述緊固件結(jié)合，如果對所述受壓部施加力，所述加壓部按壓所述第三墊圈，以通過所述加壓部實現(xiàn)所述加壓，而向所述加壓彈簧傳遞力。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種船舶減阻裝置的制造方法，包括以下步驟:(a)在所述面板和所述框架部粘結(jié)的狀態(tài)下，將緊固件以貫通所述面板和所述框架部的方式緊固；(b)將所述手柄部與所述緊固件結(jié)合；(c)向所述手柄部施加力，通過所述加壓部對所述框架部施加壓力來鎖定。
[0036]所述船舶減阻裝置的制造方法，在所述步驟(c)之后，還包括向所述面板之間的間隙內(nèi)涂布粘結(jié)劑的步驟，在所述粘結(jié)劑固化后，可以從所述緊固件解除所述手柄部。
[0037](三)有益效果
[0038]根據(jù)本發(fā)明實施例的船舶減阻裝置、制造該減阻裝置的制造單元及制造方法能夠通過減少空氣、風及船甲板浪對船舶的阻力來降低油耗。
[0039]另外，在沒有被支柱支撐的情況下，通過與船頭側(cè)支柱構(gòu)件連接的柵格狀的框架部和覆蓋框架部之間的空間的面板來傾斜地阻擋裝載于船舶的貨物的正面部，由此能夠有效地降低空氣阻力。
[0040]另外，在柵格狀的框架部之間連接有膜形狀的面板，因此能夠帶來與鋼結(jié)構(gòu)相比重量減輕的效果。
[0041]另外，還具有以下優(yōu)點:框架部提供與支柱構(gòu)件連接的骨架、被骨架支撐的面板框架及與骨架連接的對角框架，因此能夠制造成面板框架尺寸盡可能相同，從而使面板種類最少化，因此面板的制造及安裝變得容易。
[0042]另外，還存在以下優(yōu)點:在與裝載于船舶的貨物的集裝箱的正面部的寬度和高度對應(yīng)地設(shè)定作為減阻裝置的形狀決定因素的主要形狀尺寸的狀態(tài)下進行試驗，能夠提供使油耗效率達到最大化的主要形狀尺寸。
[0043]另外，在框架部上還設(shè)置突出部和腳手架，因此能夠容易安裝及拆卸減阻裝置，并且定期檢查和局部維修時也能夠提高使用者的接近性。
[0044]另外，減阻裝置的下部框架可以通過焊接來固定，或者可以通過螺栓和螺母以可拆裝的方式將船舶的支柱上板結(jié)合，因此，能夠容易安裝或者拆卸減阻裝置。
[0045]另外，以通過下側(cè)的框架部將插入并固定面板的插入框架連接的方式形成減阻裝置，由此能夠減少船體空氣阻力而降低油耗，能夠制造作業(yè)效率提高及輕量的高強度的減阻裝置。
[0046]另外，利用減阻裝置的制造單元使面板和框架部結(jié)合得更牢固，并且能夠使減阻裝置的制造變得更簡單且效率提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1是表示本發(fā)明實施例的船舶的減阻裝置適用于船舶的狀態(tài)的使用狀態(tài)圖；
[0048]圖2是表示圖1所示的減阻裝置的框架部和面板的立體圖；
[0049]圖3是表示圖1所示的減阻裝置的內(nèi)側(cè)形狀的立體圖；
[0050]圖4是表示圖1所示的減阻裝置的船甲板浪負荷分布的立體圖；
[0051]圖5是表示圖4所示的應(yīng)力分析結(jié)果的圖表；
[0052]圖6至圖8是表示作為圖1所示的減阻裝置的形狀決定因素的主要形狀尺寸的圖；
[0053]圖9是表示根據(jù)不同的圖6至圖8的主要形狀尺寸，作用于正面部的空氣阻力比率的解析圖；
[0054]圖10是表示圖2所示的框架部的突出部和腳手架的立體圖；
[0055]圖11是表示圖1所示的減阻裝置的連接方法的分開的立體圖；
[0056]圖12和圖13是表示圖2所示的框架部與面板之間的結(jié)合形狀的剖視圖；
[0057]圖14是表示圖2所示的框架部與面板通過螺栓結(jié)合的形狀的剖視圖；
[0058]圖15是表示在圖2所示的框架部上部設(shè)置用于固定面板的插入框架的形狀的剖視圖；
[0059]圖16為對圖15所示的插入框架和插入固定于該插入框架的面板的一部分進行放大的剖視圖；
[0060]圖17為例示圖15所示的插入框架和面板的端部以箭頭形狀形成的剖視圖；
[0061]圖18為例示圖15所示的面板具有特定曲率的形狀的情況下，插入該面板的插入框架的形狀的剖視圖；
[0062]圖19和圖20是表示圖2所示的框架部和面板通過減阻裝置的制造單元結(jié)合的形狀的剖視圖；
[0063]圖21是表示圖19和圖20所示的減阻裝置的制造單元的分解立體圖；
[0064]圖22和圖23是表示利用圖21所示的減阻裝置的制造單元將面板和框架部結(jié)合的步驟的剖視圖。

【具體實施方式】
[0065]下面參照附圖對本發(fā)明實施例進行詳細說明。
[0066]圖1是表示本發(fā)明實施例的船舶的減阻裝置適用于船舶的狀態(tài)的使用狀態(tài)圖。
[0067]參照圖1，本發(fā)明實施例的減阻裝置100可以安裝于船舶10的船頭側(cè)甲板上。例如，船舶10可以包括超大型集裝箱船舶，但并不限定于此。船舶10航行時減阻裝置100能夠阻擋或者減少空氣、水(例如，船甲板浪)、風對船體造成的阻力，從而降低船舶10的油耗。另外，減阻裝置100還能夠防止船舶10的最高速度下降或者提高船舶10的操縱性能的效率。
[0068]減阻裝置100可以設(shè)置成與船舶10的船頭形狀相對應(yīng)，其形狀可以為越到后面寬度越寬的形狀。在這里，集裝箱20裝載于從減阻裝置100的安裝位置隔開一定距離的后側(cè)。減阻裝置100適當?shù)嘏渲糜跓o法裝載集裝箱20的船頭側(cè)的空間上，因此，在不會降低集裝箱20裝載效率的情況下能夠有效地減少空氣阻力等，從而能夠降低油耗。
[0069]本發(fā)明實施例的船舶的減阻裝置100，通過將向船舶10的上甲板(Upper deck)上方突出的船頭側(cè)支柱(Bulwark)構(gòu)件11與減阻裝置100的框架部110的骨架連接成一致，使減阻裝置100與船舶10的船體(hull)牢固地結(jié)合。
[0070]如此牢固地結(jié)合的減阻裝置100在不使用其它支柱的情況下也能夠承受住如空氣、風、穿甲板浪等各種負荷，并且也不會因自身負荷而下垂。另外，在被減阻裝置100遮擋的內(nèi)側(cè)空間上可以設(shè)置各種船舶設(shè)備并使用。
[0071]圖2是表示圖1所示的減阻裝置的框架部和面板的立體圖。
[0072]參照圖2，本實施例的減阻裝置可以包括框架部110和多個面板120，所述框架部110以柵格狀配置在船舶的船頭甲板上，并與船頭的支柱構(gòu)件11的端部連接，所述多個面板120覆蓋框架部110之間的空間，并且具有減阻裝置100的形狀。多個面板120在框架部110之間連續(xù)地排列并結(jié)合，由此覆蓋框架部110之間的所有空間?？蚣懿?10可以包括骨架111、面板框架112、113、對角框架114、115及外圍框架116、117、118、119。
[0073]框架部110與船舶的船頭側(cè)支柱連接，更詳細地，框架部110的骨架111可以分別與支柱構(gòu)件11連接，并形成I字、L字、Η字型鋼架結(jié)構(gòu)。
[0074]另外，具體的連接方法可以是在骨架111與船舶的支柱構(gòu)件11對準的狀態(tài)下，通過焊接將骨架111固定在支柱構(gòu)件11上，或者，如圖11所示，在骨架111與船舶的支柱構(gòu)件11對準的狀態(tài)下，通過螺栓和螺母以可拆裝的方式將層疊的下部框架117與支柱上板12
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[0075]面板框架112、113被骨架111支撐，多個面板框架112、113在橫向和縱向上相互交叉而形成為柵格狀。另外，面板框架112、113可以具有面板緊固槽，在面板緊固槽內(nèi)插入面板120或填充粘結(jié)劑、焊接金屬等，或者可以具有多個面板緊固孔，其用來緊固鉚釘或螺栓。在設(shè)置面板120之后，可以用密封方式對面板框架112、113的面板緊固槽或者面板緊固孔進行密封處理。這時，可以用包含粘結(jié)劑、鉚釘、螺栓之一的緊固件將面板120與框架部110連接或結(jié)合。
[0076]對角框架114、115由連接下部框架117的中心點和上部框架116的端部的曲線或直線構(gòu)成。兩側(cè)的對角框架114、115與上部框架116之間的空間以傾斜的平板狀形成，從而能夠減少空氣、風等流體阻力。
[0077]外圍框架116、117、118、119與骨架111或面板框架112、113連接，能夠起到形成減阻裝置100外圍結(jié)構(gòu)的作用。外圍框架116、117、118、119可以包括:下部框架117，其由在船舶的xy平面上具有船頭形狀的曲線或直線構(gòu)成；上部框架116，其由在船舶的xz平面上寬度小于下部框架117的寬度的曲線或直線構(gòu)成；側(cè)部框架118、119，其由連接上部框架116的端部和下部框架117的端部的曲線或直線構(gòu)成。
[0078]如上所述的面板框架112、113、對角框架114、115及外圍框架116、117、118、119與骨架111連接而形成框架部110，能夠通過作為船舶的船體構(gòu)造物的支柱構(gòu)件11和支柱上板牢固地設(shè)置在船體上。特別是，主要負荷通過骨架111、支柱構(gòu)件11及支柱上板向船體方向分散，因此在船舶受到各種負荷的情況下也能夠牢固地支撐面板120。
[0079]面板120的形狀不僅可以包括四角形、三角形形狀，而且還可以包括其它如多角形形狀。另外，面板120可以是具有曲面輪廓的形狀。另外，面板120還可以包括具有曲率的板狀或平板狀。另外，面板120的結(jié)構(gòu)可以包括小型面板結(jié)構(gòu)或大型面板結(jié)構(gòu)，小型面板結(jié)構(gòu)是邊緣的一部分相互重疊而連續(xù)地組合的結(jié)構(gòu)，大型面板結(jié)構(gòu)是利用面板框架112、113的側(cè)部上形成的面板緊固槽，能夠通過通常的窗與窗框之間的結(jié)合方式結(jié)合的結(jié)構(gòu)。
[0080]另外，為了阻斷空氣，風及水等，面板120還可以由具有膜形狀的薄膜制造或者由鋼鐵板或復(fù)合材料板制造。復(fù)合材料是由兩種以上材料組合而成的材料，復(fù)合材料與單一材料相比，具有單一材料不具備的突出的特征。復(fù)合材料可以包括例如玻璃纖維強化高分子復(fù)合材料等。由此，所制造的減阻裝置100的重量變輕，并且具有能夠承受住強風阻力及耐風化的耐久性。這種面板120材料可以從具有優(yōu)良的防水性和輕量性的材質(zhì)的面板產(chǎn)品組中選擇和使用。
[0081]圖3是表示圖1所示的減阻裝置的內(nèi)側(cè)形狀的立體圖。
[0082]參照圖3，各面板120被具有從支柱構(gòu)件11延伸的骨架111的框架部110支撐，因此在不使用其它支柱的情況下柁形狀的上部框架116也不會發(fā)生下垂現(xiàn)象。另外，與框架部110相比，面板120使用相對輕量的材料，因此有助于減阻裝置100的輕量化，并且還有助于降低船舶的油耗。
[0083]圖4是表示圖1所示的減阻裝置的船甲板浪負荷分布的立體圖，圖5是表示圖4所示的應(yīng)力分析結(jié)果的圖表。
[0084]參照圖4，圖4示出減阻裝置100的船級社規(guī)范[例如，德國(GL)船級社協(xié)會]中規(guī)定的船甲板浪負荷的分布情況，這時，箭頭形狀30或點形狀31等可理解為表示船甲板浪負荷。
[0085]其結(jié)果，參照圖5，從本實施例的減阻裝置的應(yīng)力分析結(jié)果可知，最大應(yīng)力為271MPa，其滿足允許應(yīng)力294.9MPa，并且框架部的最大變形量約為50mm，因此在減阻裝置中沒必要適用支柱。
[0086]另外，能夠使船體阻力達到最小化的同時最大程度降低油耗的減阻裝置100的主要形狀尺寸可以根據(jù)船舶上裝載的集裝箱來決定。在這里，集裝箱20可理解為多個單個的集裝箱沿兩舷方向和垂直方向裝載多個的狀態(tài)的貨物。
[0087]圖6至圖8是表示作為圖1所示的減阻裝置的形狀決定因素的主要形狀尺寸的圖。
[0088]參照圖6至圖8，船舶10的船頭側(cè)最前端的集裝箱20可以具有最大裝載高度h和最大裝載寬度1，在下面的關(guān)于主要形狀尺寸的說明中將該最大裝載高度和最大裝載寬度視為基準值。
[0089]另外，關(guān)于減阻裝置100的主要形狀尺寸可以由間隔a、減阻裝置高度Η和減阻裝置上端寬度L(例如，上部框架的長度)定義，所述間隔a是最前端集裝箱20和減阻裝置100之間的間隔，所述減阻裝置高度Η是相對于最大裝載高度h的比率，減阻裝置上端寬度L是相對于最大裝載寬度1的比率。在這里，b點表示下部框架的中心點，c點表示下部框架的端部，dl點、d2點表示上部框架的端部。
[0090]圖9是表示根據(jù)圖6至圖8所示的主要形狀尺寸，作用于正面部的空氣阻力比率的解析圖。
[0091]參照圖9，根據(jù)減阻裝置的主要形狀尺寸(例如，L、H)，作用于最前端的集裝箱正面部的空氣阻力比率％不同。
[0092]這時，從利用12000TEU模型進行的風洞實驗的結(jié)果可知，如果只考慮集裝箱的正面部，當減阻裝置的上端寬度L為50%、減阻裝置的高度Η為75%時空氣阻力比率為86.5%，所受的空氣阻力最小。另外，還可判斷當大小超過一定程度時期待效果類似，因此經(jīng)濟效率下降。也就是說，經(jīng)過船舶的減阻裝置100的空氣流動不會與集裝箱200的正面部碰撞，而是向側(cè)部流動。
[0093]另外，從考慮船舶的實際航行比率(全方位)的基礎(chǔ)上研究船舶的油耗的結(jié)果可知，當L = 75%、Η = 75%時安裝有減阻裝置的船舶的油耗最低。
[0094]因此，從考慮圖9的分析結(jié)果和實際航行比率的結(jié)果可判斷，形狀決定因素L和Η的合適值是各基準值的50%?80%。
[0095]圖10是表示圖2所示的框架部的突出部和腳手架的立體圖。
[0096]參照圖10，在框架部110上可以設(shè)置突出部130和腳手架140。在可由框架部110的I字型剖面的鋼制造的骨架111和/或?qū)强蚣?14、115等的上表面上可以設(shè)置多個突出部130。由此，能夠容易安裝和拆卸減阻裝置100，并且在進行定期檢查和局部維修時使用者能夠容易進行檢查，以及進行局部維修時使用者能夠容易接近需要局部維修的面板120 側(cè)。
[0097]圖11是表示圖1所示的減阻裝置的連接方法的分開的立體圖。
[0098]參照圖11，作業(yè)者可以利用吊車等來將骨架111、下部框架117及側(cè)部框架118等用于減阻裝置100的框架部吊起來并運送到船舶的支柱(bulwark)側(cè)。并且，將框架部的骨架111和側(cè)部框架118以其與支柱構(gòu)件11的延伸方向一致的方式配置。然后，將支柱上板12的上表面與下部框架117的下表面對準，以使支柱上板12的上表面與下部框架117的下表面完全吻合地面接觸，然后可以通過螺栓及螺母以可拆卸的方式將其連接。在這里，作為其它例子，還可以通過焊接來固定下部框架117和支柱上板12的接觸部分。
[0099]圖12和圖13是表示圖2所示的框架部與面板之間的結(jié)合形狀的剖視圖。另外，圖14是表示圖2所示的框架部與面板通過螺栓結(jié)合的形狀的剖視圖。
[0100]參照圖12和圖13，根據(jù)減阻裝置100的形狀及配置位置，可以將上述面板120設(shè)置成例如具有曲率的板狀或者平板狀等。這時，框架部110可以從下側(cè)支撐面板120的一部分，由此將面板120連接。也就是說，為了將相鄰的面板120之間連接，在面板120相互貼緊的狀態(tài)下，框架部110可以從下側(cè)支撐各面板120的一部分。
[0101]另外，框架部110的與面板120貼緊的部位可以設(shè)置成平面形狀。然而，其形狀并不限定于此，還可以設(shè)置成與面板120的形狀相對應(yīng)的形狀。例如，框架部110的貼緊部位可以設(shè)置成具有與同板狀的面板120的曲率相同曲率的形狀。
[0102]另外，還可以在框架部110上涂布有粘結(jié)劑2的狀態(tài)下，將框架部110與面板120的下部粘結(jié)。作為其它例子，還可以在框架部110上部粘貼密封墊(未圖示)、且在密封墊(未圖示)上涂布有粘結(jié)劑2的狀態(tài)下，將框架部110與面板120粘結(jié)。粘貼密封墊(未圖示)的目的是防止如空氣等流體流入。這種框架部110可以由例如金屬材質(zhì)構(gòu)成。另外，根據(jù)位置，框架部110可以與兩個甚至三個以上的面板120接觸。另外，在通過框架部110相互連接的面板120之間形成的間隙內(nèi)可以填充粘結(jié)劑4。
[0103]參照圖14，在框架部110與面板120通過粘結(jié)劑2粘結(jié)的狀態(tài)下，用螺栓9貫通并緊固框架部110和面板120，以使結(jié)合得更牢固。在這里，螺栓9可以包含雙頭螺栓(StudBolt)，這種情況下，需進行用螺母擰緊的船體外作業(yè)。另外，在其它例子中，可以用鉚釘?shù)染o固件來代替螺栓9。
[0104]圖15是表示在圖2所示的框架部上設(shè)置用于固定面板的插入框架的形狀的剖視圖。另外，圖16為對圖15所示的插入框架和插入固定于該插入框架的面板的一部分進行放大的剖視圖。另外，圖17為例示圖15所示的插入框架和面板的端部以箭頭形狀形成的剖視圖。另外，圖18為例示圖15所示的面板具有特定曲率的形狀時插入該面板的插入框架的形狀的剖視圖。
[0105]參照圖15至圖18，在框架部110上可以設(shè)置用于固定面板120的插入框架330。這時,框架部110從下側(cè)支撐插入框架330，并將插入框架330相互連接。在框架部110上部涂布有粘結(jié)劑2的狀態(tài)下，框架部110可以與插入框架330下部粘結(jié)。作為其它例子，框架部110和插入框架330可以一體設(shè)置。
[0106]插入框架330上形成用于插入面板120的插入槽H。在這里，為了使面板120端部側(cè)插入并固定，將插入槽Η的形狀可以設(shè)置成沿著插入框架330的內(nèi)側(cè)方向其內(nèi)直徑逐漸增大、且在端部處其內(nèi)直徑變窄的形狀。這時，如圖17所示，同插入槽Η端部形狀一樣，面板120的端部也可以設(shè)置成箭頭形狀。
[0107]并且，為了便于理解，參照圖17，用于插入面板120的插入槽Η的入口處直徑W1小于面板120的厚度W2，因此面板120是通過壓入的方式被插入到插入槽Η內(nèi)，由此能夠穩(wěn)固地固定面板120。
[0108]另外，參照圖15和圖16，在框架部110上將插入框架330配置成其一側(cè)呈形成有插入槽Η的開放的形狀，另一側(cè)相互對置。這時，將以在框架部110上另一側(cè)相互對置的方式配置的插入框架330，可以通過利用填充于插入框架330的另一側(cè)之間的間隙內(nèi)的焊接金屬5(例如，焊接材料)進行焊接作業(yè)來相互接合。作為其它例子，還可以通過在插入框架330的另一側(cè)之間的間隙內(nèi)填充粘結(jié)劑并使其固化的方法將插入框架330相互接合。這種插入框架330可以由例如金屬材料制造。
[0109]面板120可以設(shè)置成與插入框架330的插入槽Η形狀相對應(yīng)的形狀。這時，面板120可以包括具有特定曲率的板狀及平板狀中的一個以上。
[0110]也就是說，如圖15至圖17所示，當面板120為平板狀的情況下，為了能夠插入具有平板狀的面板120，插入框架330的插入槽Η可以形成為不具有曲率的特定形狀。
[0111]并且，作為其它例子，如圖18所示，當面板120為具有特定曲率的板狀的情況下，為了能夠插入具有曲率的板狀面板120，插入框架330的插入槽Η可以形成為具有與面板120的曲率相對應(yīng)的曲率的形狀。這種插入框架330的插入槽Η和面板120的形狀可以預(yù)先制造成可結(jié)合的形狀，除了上述形狀之外，還可以根據(jù)減阻裝置100的形狀、安裝位置等來預(yù)先制造成多種形狀。
[0112]參照圖15和圖16，面板120的兩側(cè)插入于在框架部110上部以相互對置的方式配置的插入框架330的插入槽Η內(nèi)而被固定，通過這種組裝方式制造減阻裝置100。
[0113]這時，為了便于理解，參照圖17，在面板120的插入于插入槽Η內(nèi)的部位形成粘結(jié)層312和粘結(jié)層312上的纖維層314的狀態(tài)下，面板120可以被插入于插入槽Η內(nèi)。為了防止焊接熱的滲透及水分等的滲透，粘結(jié)層312可以由例如耐熱硅材料制成。另外，為了防止焊接熱通過插入框架330傳遞至面板120，纖維層314可以由例如玻璃纖維墊制成。由此，當焊接金屬5填充于插入框架330的另一側(cè)之間的間隙內(nèi)的情況下，能夠防止焊接作業(yè)對面板120帶來的損傷。這在制造減阻裝置100時，通過焊接作業(yè)組裝由復(fù)合材料構(gòu)成的面板120時非常有用。
[0114]另外，參照圖15至圖18，利用緊固件將插入有面板120的插入框架330和框架部110相互結(jié)合，由此能夠提高減阻裝置100的強度。這時，利用如鉆頭等鉆孔裝置形成貫通框架部110和插入有面板120的插入框架330的孔，通過用螺栓、鉚釘?shù)染o固件緊固該孔的方法能夠?qū)⒚姘?20和插入框架330結(jié)合。當框架部110和面板120預(yù)先具有貫通孔時可以省略鉆孔作業(yè)。
[0115]例如，可以通過螺栓6從框架部110的下方向上貫通插入框架330來緊固，并以用螺母7緊固螺栓6的方式將插入有面板120的插入框架和框架部110相互結(jié)合。這時，螺栓6可以包括雙頭螺栓等。
[0116]下面，基于圖15至圖18的內(nèi)容，對減阻裝置100的制造步驟進行說明。
[0117]首先，將面板120插入到置于框架部110上部的插入框架330的插入槽Η內(nèi)。
[0118]之后，將框架部110和插入有面板120的插入框架330用緊固件貫通并緊固，由此將框架部110和插入框架330結(jié)合。
[0119]之后，在插入框架330之間的間隙內(nèi)填充焊接金屬5。并且，通過利用焊接金屬5進行焊接作業(yè)將插入框架330之間接合。通過重復(fù)進行上述步驟，在焊接作業(yè)沒有對由復(fù)合材料制成的面板120造成損傷的情況下能夠有效地制造減阻裝置100。
[0120]圖19和圖20是表示圖2所示的框架部和面板通過減阻裝置的制造單元結(jié)合的形狀的剖視圖。圖21是表示圖19和圖20所示的減阻裝置的制造單元的分解立體圖。
[0121]參照圖19至21，在面板120和框架部110粘結(jié)的狀態(tài)下，通過減阻裝置的制造單元400能夠使面板120和框架部110結(jié)合得更牢固。
[0122]減阻裝置的制造單元400包括緊固件410、手柄部420、密封件430、第一墊圈441、第二墊圈442、加壓彈簧450及第三墊圈443。
[0123]緊固件410包括頭部412和本體414，所述本體414上形成有在外表面上折曲一次以上而呈凹陷形狀的緊固槽H。如上所述，緊固件410將具有減阻裝置100形狀的多個面板120相互連接，在從下側(cè)支撐面板120的至少一部分的框架部110粘結(jié)的狀態(tài)下，將面板120和框架部110貫通并緊固。這種緊固件410可以包括例如鉚釘?shù)取?br> [0124]手柄部420包括加壓部422和從加壓部422延伸形成的受壓部424。在加壓部422上形成有貫通孔，通過使與該貫通孔結(jié)合的結(jié)合軸426與上述緊固槽Η緊固的方法能夠使手柄部420與緊固件410結(jié)合。在這里，緊固槽Η以折曲一次以上而呈凹陷的形狀形成于本體414上，因此通過使結(jié)合軸426與緊固槽Η緊固或者解除緊固的方式能夠容易實現(xiàn)手柄部420與緊固件410的結(jié)合或者解除，從而提高生產(chǎn)效率。
[0125]加壓部422設(shè)置成比緊固件410的本體414寬度W1大的寬度W2的開放的形狀，由此緊固件410與手柄部420的緊固變得容易。加壓部422的用于加壓框架部110的部位可設(shè)置成曲面形狀。并且，加壓部422的一側(cè)端部422a可設(shè)置成平面形狀。其目的是結(jié)合框架部110和面板120時加壓部422的鎖定狀態(tài)不容易被解除。
[0126]如果在手柄部420與緊固件410結(jié)合的狀態(tài)下對受壓部424施加力，由于通過加壓部422對框架部110施加壓力而成為鎖定狀態(tài)。
[0127]將密封件430插入到面板120和框架部110的貫通孔，并且密封件430設(shè)置成中空的形狀。這種密封件430可以由例如橡膠、金屬等制成。密封件430能夠阻擋空氣等流體的流入，并能夠使面板120與框架部110通過緊固件410結(jié)合得更牢固。
[0128]第一墊圈441粘貼在面板120的上部，并與面板120與框架部110的貫通孔相對應(yīng)。
[0129]第二墊圈442、加壓彈簧450及第三墊圈443分別依次緊固于插入到密封件430的緊固件410上。這時，將手柄部420與緊固件410結(jié)合后，如果對受壓部424施加力，加壓部422按壓第三墊圈443而向加壓彈簧450傳遞力，由此實現(xiàn)對框架部110的加壓。
[0130]下面，以圖19至圖21的內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過圖22和圖23，并利用減阻裝置的制造單元400，對制造減阻裝置100的步驟進行說明。
[0131]圖22和圖23是表示利用圖21所示的減阻裝置的制造單元將面板和框架部結(jié)合的步驟的剖視圖。
[0132]參照圖22，首先，在面板120和框架部110通過粘結(jié)劑2接合的狀態(tài)下，將面板120和框架部110用緊固件410貫通并緊固。這時，緊固件410能夠?qū)⒚姘?20和框架部110以垂直方向緊固。該步驟可以通過以下步驟來完成:將中空的密封件430插入面板120和框架部110的貫通孔；在面板120上部與貫通孔對應(yīng)地粘貼第一墊圈441 ;將緊固件410通過第一墊圈441插入到密封件430。這時，密封件430起到阻擋空氣等流體流入的作用。另外，面板120和框架部110的貫通孔可以預(yù)先制造成一致，或者可以在面板120和框架部110接合的狀態(tài)下通過鉆頭等鉆孔裝置來形成。
[0133]接著，將手柄部420與緊固件410結(jié)合。這時，該步驟可以通過以下步驟完成:將第二墊圈442、加壓彈簧450及第三墊圈443從框架部110下部位置分別依次緊密地緊固于插入到密封件430的緊固件410 ;將結(jié)合軸426與加壓部422結(jié)合后將其緊固于緊固槽H。
[0134]接著，參照圖23，通過對受壓部424施加力而對框架部110加壓。這時，手柄部420成為鎖定狀態(tài)。由此，面板120和框架部110能夠結(jié)合得更牢固。
[0135]之后，面板120之間的間隙可以用粘結(jié)劑4填充。這時，所填充的粘結(jié)劑4固化后，從緊固件410解除手柄部420，并且還可以從緊固件410依次解除第三墊圈443、加壓彈簧450及第二墊圈442。這時，通過將結(jié)合軸426從緊固槽Η容易解除的方法能夠?qū)⑹直?20從緊固件410容易解除。然而，并非必須進行該步驟，如上所述，可以使手柄部420 —直保持鎖定狀態(tài)。如此，通過重復(fù)進行上述步驟能夠有效地制造減阻裝置100。
[0136]以上對特定實施例進行了說明，然而，本發(fā)明并不限定于所述實施例，本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在沒有超出本發(fā)明權(quán)利要求書中記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以進行多種變更。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶減阻裝置，包括: 框架部，其設(shè)置在船舶的船頭甲板上； 多個面板，其覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述框架部包括骨架，所述骨架與所述船舶的船頭側(cè)支柱連接，并且所述骨架是鋼架結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述框架部還包括: 面板框架，其被所述骨架支撐，并且呈柵格狀，所述面板結(jié)合于所述面板框架上； 外圍框架，其與所述骨架或所述面板框架連接，并形成減阻裝置的外圍結(jié)構(gòu)； 對角框架，其連接所述外圍框架的下部框架的中心點和上部框架的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述外圍框架包括: 下部框架，其由在所述船舶的xy平面上具有船頭形狀的曲線或直線構(gòu)成； 上部框架，其由在所述船舶的Xz平面上寬度小于所述下部框架的寬度的曲線或直線構(gòu)成； 側(cè)部框架，其由連接所述上部框架的端部和所述下部框架的端部的曲線或直線構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述框架部的側(cè)部框架和骨架以其與所述船舶的支柱構(gòu)件的延伸方向一致的方式配置，并且所述船舶的支柱上板的上表面與所述下部框架的下表面面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述面板具有板形狀，所述面板的邊緣的一部分相互重疊而連續(xù)地組合，或者所述面板與在所述框架部的面板框架的側(cè)部形成的面板緊固槽結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶減阻裝置，其特征在于，減阻裝置的上端寬度和高度分別相對于所述船舶的船頭側(cè)最前端集裝箱最大裝載高度和最大裝載寬度的比率為50%?80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶減阻裝置，其特征在于，在所述框架部上還設(shè)置有突出部及腳手架。
9.一種船舶減阻裝置，包括: 框架部，其設(shè)置在船舶的船頭甲板上； 多個面板，其覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力；以及 插入框架，為了所述面板之間的連接而使所述面板的一部分插入，其下側(cè)被所述框架部支撐。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述插入框架包括用于插入所述面板的端部側(cè)的插入槽，插入所述面板的所述插入槽的入口處直徑小于所述面板的厚度，所述面板通過壓入的方式被插入到所述插入槽內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述插入槽形成為沿著內(nèi)側(cè)方向其內(nèi)直徑逐漸增大，且在端部處其內(nèi)直徑變窄。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的船舶減阻裝置，其特征在于，配置在所述框架部上部的兩側(cè)插入框架配置成其一側(cè)呈形成有所述插入槽的開放的形狀，另一側(cè)相互對置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的船舶減阻裝置，其特征在于，配置在所述框架部上部的兩側(cè)插入框架通過填充于所述兩側(cè)插入框架的另一側(cè)之間的焊接金屬焊接而結(jié)合。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置，其特征在于，在所述插入框架內(nèi)插入而固定的所述面板的外表面上形成粘結(jié)層和所述粘結(jié)層上部的纖維層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置，其特征在于，還包括緊固件，所述緊固件從所述框架部的一側(cè)向另一側(cè)貫通所述面板或所述插入框架而緊固，所述緊固件將所述框架部和所述面板或者所述插入框架結(jié)合。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述插入框架和所述框架部一體形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置，其特征在于，所述面板由復(fù)合材料制造。
18.—種權(quán)利要求9所述的船舶減阻裝置的制造方法，包括以下步驟: 將所述面板插入到被所述框架部支撐的所述插入框架的插入槽內(nèi)； 將所述框架部和所述插入框架用緊固件貫通并固定，而將所述框架部和所述插入框架結(jié)合； 在所述插入框架之間的間隙內(nèi)填充焊接金屬；以及 通過利用所述焊接金屬進行焊接作業(yè)，將所述插入框架相互接合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的船舶減阻裝置的制造方法，其特征在于，將所述面板插入到所述框架部的插入槽內(nèi)的步驟包括在插入于所述插入槽的所述面板的外表面上形成粘結(jié)層和所述粘結(jié)層上部的纖維層的步驟。
20.一種船舶減阻裝置的制造單元，其用于制造船舶減阻裝置，所述船舶減阻裝置包括框架部和多個面板，所述框架部設(shè)置在船舶的船頭甲板上，所示多個面板覆蓋所述框架部之間的空間，以便降低流體對裝載于所述船舶的貨物造成的阻力； 所述船舶減阻裝置的制造單元包括: 緊固件，所述緊固件包括頭部和形成有緊固槽的本體，在所述面板與從下側(cè)支撐所述面板的至少一部分而使所述面板相互連接的框架部粘結(jié)的狀態(tài)下，貫通所述面板和所述框架部而緊固；以及 手柄部，所述手柄部包括加壓部和從加壓部延伸形成的受壓部，在將與所述加壓部的貫通孔結(jié)合的結(jié)合軸緊固于所述緊固槽的狀態(tài)下，如果對所述受壓部施加力，通過所述加壓部對所述框架部施加壓力而成為鎖定狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的船舶減阻裝置的制造單元，其特征在于，所述加壓部的用于加壓所述框架部的部位設(shè)置成曲面形狀。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的船舶減阻裝置的制造單元，其特征在于，還包括: 密封件，所述密封件為中空狀，其插入于所述面板和所述框架部的貫通孔； 第一墊圈，所述第一墊圈粘貼在所述面板的上部，并與所述貫通孔相對應(yīng)； 所述緊固件通過所述第一墊圈插入到所述密封件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的船舶減阻裝置的制造單元，其特征在于，還包括第二墊圈、加壓彈簧及第三墊圈，所述第二墊圈、所述加壓彈簧及所述第三墊圈分別依次緊固于插入到所述密封件的所述緊固件上；所述手柄部與所述緊固件結(jié)合，如果對所述受壓部施加力，所述加壓部按壓所述第三墊圈，以通過所述加壓部實現(xiàn)所述加壓，而向所述加壓彈簧傳遞力。
24.一種利用權(quán)利要求20所述的減阻裝置的制造單元的船舶減阻裝置的制造方法，包括以下步驟: (a)在所述面板和所述框架部粘結(jié)的狀態(tài)下，用緊固件貫通并緊固所述面板和所述框架部； (b)將所述手柄部與所述緊固件結(jié)合； (c)向所述手柄部施加力，通過所述加壓部對所述框架部施加壓力來鎖定。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的船舶減阻裝置的制造方法，其特征在于，在所述步驟(c)之后，還包括向所述面板之間的間隙內(nèi)涂布粘結(jié)劑的步驟，在所述粘結(jié)劑固化后，從所述緊固件解除所述手柄部。
【文檔編號】B63B15/00GK104364149SQ201380031292
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】田尚培, 金圓浩, 金熙擇, 李在光, 張基福, 韓相敏, 河昌東 申請人:三星重工業(yè)有限公司