本發(fā)明涉及具有球鼻船首的海船。

背景技術：

球鼻船首用在海船上以使得能夠實現與水的更好的流體力學接合，在航行通過所述水時降低船的總阻力。球鼻船首設計已經存在了幾十年，并且是用于使較大船只以最佳方式破水、降低所述船的總阻力、允許較小的推進系統、從而降低燃料消耗的被非常廣泛地使用和認可的解決方案。

在fr2822797a1中披露了一種對于碰撞和球鼻船首的其他類型損壞的解決方案，其通過設計具有內部彈性機構的球鼻船首吸收來自船首前方的對船首的任何損害，并且使整個球鼻船首能從船的船體分離。該設計非常簡單且直截了當，但由于在保持了雙曲面設計的同時使球鼻船首更加復雜，因而提高了制造成本而不是降低成本?？煞蛛x的且可更換的球鼻船首是一種笨重且復雜的工藝，并且仍將是昂貴的。

jp2015517951a披露了一種以高強度可焊接材料(如鋼)制造球鼻船首并將其焊接到船體上的制造和安裝方法，以及焊接的后續(xù)檢查。這是制造球鼻船首和將其安裝到船體的傳統方式的新方法，并描述了焊接和檢查裝配的緊密度的難度和問題。

us4323026a描述了球鼻船首的基于流體的碰撞阻尼設計。球鼻船首填充有流體，當船首與另一個物體碰撞時，通過以受控的方式將球鼻船首的流體排放到空腔中，流體將對船的船體的損害減到最小。這將對船的主船體的損害以及對與其碰撞的東西的損害減到最小，但并未降低球鼻船首的制造成本，相反，解決方案增加了結構的復雜性，增加了制造成本。

wo2004092004a1描述了一種船的船首，其設計成在碰撞的情況下彎曲，將對船以及與其碰撞的東西的損害減到最小。船首以傳統方式制造，雙重彎曲鋼板和底層結構，使得設計更加昂貴，因為它增大了復雜性。

傳統上，球鼻船首用被切割并錘打成雙曲面的金屬制造，這是非常困難和昂貴的工藝。

技術實現要素：

因此，本發(fā)明的目標是提供一種用于海船的較簡單且便宜的球鼻船首，以便改進已知球鼻船首設計中的上述缺陷。

該目標是通過根據權利要求1的球鼻船首實現的。

通過本發(fā)明，提供了一種以更有效和更便宜的方式制造這種雙曲面的解決方案，例如通過使用外表面的快速成型，其利用焊接的框架、泡沫層和/或其它解決方案與確保外殼的形狀、穩(wěn)定性和強度的內部結構耦接。因而，提供了一種具有球鼻船首的船，該球鼻船首容易更換，這轉而提供了依據船的吃水，即依據其負載，通過用具有不同形狀的另一個船首更換球鼻船首來使船最優(yōu)化的可能性。通過用三維打印技術或快速成型來制造球鼻船首的部件(包括雙曲面)的復雜幾何形狀，提供了制造球鼻船首的更有效且更便宜的方法。

根據本發(fā)明的球鼻船首以模塊的方式提供，模塊例如包括若干子結構元件和外殼結構的外殼，外殼結構(例如外殼)利用焊接的框架、泡沫層和/或其它解決方案與確保外殼的形狀、穩(wěn)定性和強度的內部結構耦接。

通過本發(fā)明，快速制造加工，如三維打印，被用于降低傳統球鼻船首的制造成本，同時還獲得了與球鼻船首的傳統問題相關的其他顯著收益。通過以更模塊化的方式制造球鼻船首(這通過將快速制造工藝用于外層而得以允許)，所得到的解決方案實現了比降低制造成本更多的收益，如與最佳的流體力學破浪相關的可互換的外殼結構，由于磨損和/或碰撞引起的可互換/可更換部件，和來自船廠的利用或未利用該解決方案制造的現有船只的售后升級。

使用快速制造工藝如三維打印的本發(fā)明的一個方面是實現球鼻船首的殼的可互換性。這允許在流體力學上更優(yōu)地航行通過水，因為可以改變流體力學外形以適合滿載和空的船。船的吃水和因而還有最優(yōu)球鼻船首的吃水還取決于它航行的速度。從改變大載荷載貨船的流體力學外形所獲得的好處據估計是每個船減小4％，對于這種海船的經營者來說，這代表了燃料的顯著節(jié)省。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，本發(fā)明使得能在磨損和/或碰撞的情況下進行有限數量的部件的替換。由于球鼻船首在船的前部伸出，所以它容易遭受擱淺和碰撞，因此在這種情況下經常需要修理或更換。將球鼻船首制造為模塊化的解決方案允許由于磨損和/或碰撞而替換圓頂形的外殼，以及在碰撞的情況下替換可被設計為可塌陷結構的外殼結構，而無需修理船的船體。該解決方案使這些部件的修理和更換能發(fā)生在海上，消除了必須將船停入船塢進行修理的要求和成本。對船的經營者而言這也等于顯著的節(jié)省，無論是關于修理本身的節(jié)省還是關于修理所需的入塢時間的節(jié)省。修理或更換可以由潛水員利用用于較重的吸收結構的船載起重機來進行。

本發(fā)明的另一個好處是允許在使用中用船的新殼進行船的持續(xù)升級、為船的新實現方式升級流體力學設計和/或用于為新實現方式升級堅固性。此外，該解決方案使該解決方案的售后配件能適用于現有船只，作為售后升級。這使得公司能進入或創(chuàng)建另一個市場，因為快速制造工藝允許使設計適合于幾乎所有的現有船只。

附圖說明

在下面參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中：

圖1是根據現有技術的球鼻船首的示意性橫截面圖；

圖2是根據本發(fā)明第一實施方式的裝配有球鼻船首的船的艏部的透視圖；

圖3是根據本發(fā)明第二實施方式的球鼻船首的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；

圖4是圖3中的球鼻船首的分解圖；

圖5a-5c表示由模塊構成的三個球鼻船首，為各種船只吃水而優(yōu)化了這些模塊；

圖6是根據本發(fā)明第三實施方式的球鼻船首的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；和

圖7是根據本發(fā)明第四實施方式的球鼻船首的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。

具體實施方式

在圖1中示出了在其艏部中具有球鼻船首10的海船1的傳統結構。船首10與船1的結構整體地建造。

代替如圖1中所示的具有球鼻船首的海船設計，有利地發(fā)現船可以如圖2中所示地那樣設計，圖2示出了本發(fā)明的第一實施方式。船1設有艙壁2，安裝結構3設置在其中。安裝結構3可以是如圖2中所示的突出構件，其具有合適的設計和尺寸以承受住船首在使用期間遭受的力。外殼結構4和5設置在該安裝結構3上形成球鼻船首。該外殼結構限定了球鼻船首的流體力學形狀，其在安裝時與船體的表面齊平。外殼結構4由模塊化部分構建，而右舷側被表示為拆開的。該外殼結構4由若干模塊化部分41組成，它們彼此裝配在一起并安裝在突出的安裝構件3周圍。然后將圓頂形外殼5安裝在模塊化部分41前面。利用適當的組裝技術組裝這個球鼻船首組件，以使得部件可以被容易地再次拆卸。這種技術可以包括焊接、粘結、緊固件(如螺釘、螺母和螺栓和/或鉚釘)或它們的組合。

模塊化部分41優(yōu)選地由能量吸收材料制成，如泡沫或類似材料，其可以吸收球鼻船首可能遭受到的大部分沖擊。

在圖3中示出了本發(fā)明的第二實施方式。在該實施方式中，模塊化部分41組成外殼結構4、5。當裝配在安裝結構3周圍時，模塊化部分41也限定了球鼻船首的外表面，從而限定了球鼻船首的流體力學形狀。在圖4中示出了圖3的實施方式的分解圖。作為例子，球鼻船首的模塊化組件可以包括三個模塊42、43、44。應該認識到，數量可以依據特定的偏好而變化。然而，如圖5中進一步顯示的，一個或多個模塊可以在球鼻船首的不同配置中重復利用。作為例子，在圖5a、5b和5c中示出了船首的三種不同形狀。這三個例子的共同點的是底部模塊44，而頂部模塊42和前部模塊43改變了，由此當船停泊在碼頭以裝貨或卸貨時，或者在有利的條件下，甚至當它在海上時，也可以容易地改變球鼻船首的形狀，以使得球鼻船首艏部可以被改變以依據實際貨載實現海船的最佳性能。

本發(fā)明的第三實施方式在圖6中示意性地示出。船1在艙壁2前面裝配有模塊化的球鼻船首。模塊化的球鼻船首組件包括向前突出的安裝構件3、薄外殼5，薄外殼5設有由泡沫構成的內部結構4。薄外殼5可以粘結固定到泡沫結構4，泡沫結構4又通過粘合劑和/或機械安裝裝置固定到安裝構件3。

在圖7中示意性示出的本發(fā)明第四實施方式中，船1在艙壁2前面裝配有模塊化的球鼻船首，其中模塊化的球鼻船首組件包括向前突出的安裝構件3、薄外殼5，薄外殼5設有由3d絲網構成的內部結構4。薄外殼5可以通過焊接和/或機械緊固件或類似裝置固定到絲網結構4，絲網結構4又通過粘結、焊接和/或機械安裝裝置固定到安裝構件3。

上面參考一些目前優(yōu)選的實施方式說明了本發(fā)明。然而，應該認識到，在不背離所附的權利要求的情況下可以提供變型。例如，在上述例子中，安裝結構3被表示為是從艙壁2朝著船的前部伸出的突出構件。然而，應該認識到，安裝結構也可以呈通向船中的開口的形式，然后根據本發(fā)明的模塊化球鼻船首組件將裝配有突出到艙壁中或者突出到艙壁2和/或船結構中的接收槽中的安裝構件。