一种集装箱船导流罩

技术领域

本发明涉及船舶节能设计领域，特别是涉及一种集装箱船导流罩。

背景技术

全球“碳达峰”“碳中和”的要求不断促进了航运业的节能减排变革和创新，催生了新一代节能新船型。目前节能新船型主要聚焦于低碳或零碳新燃料应用、空气减阻、风帆动力等措施，但都需要额外加装成本高昂的设备或控制系统。本发明提出了一种用于集装箱船的导流罩结构，可以有效的减少超大型集装箱船载运集装箱时遭受的风阻力，降低油耗。同时，船舶在风浪运动和波浪传播的相对作用下会产生上浪现象，本发明可以抵挡波浪对甲板上集装箱的冲击作用，取消挡浪墙，减少了挡浪墙的钢材重量，减少造船成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种集装箱船导流罩，用于解决现有技术中节能新船型需要加装成本高昂的设备或控制系统的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种集装箱船导流罩，所述集装箱船导流罩至少包括：

板材，所述板材包括圆弧板材与线形板材，所述圆弧板材圆心朝向船内，所述圆弧板材一端连接在所述线形板材的下方构成向船内倾斜连续曲面型导流罩外表面，且所述圆弧板材的圆弧与所述线形板材的直线相切，所述圆弧板材另一端固定在集装箱船舷墙上方；所述板材关于船中线对称，所述板材靠近船艉方向的末端与集装箱船艏货舱最前端对齐，靠近船艏方向的前端与所述舷墙最前端对齐，所述板材距离集装箱船甲板的高度自船艏至两侧船艉方向逐渐减小；

骨材，所述骨材纵向固定在所述板材的内表面上，且横向间隔分布；

纵向加强结构，所述纵向加强结构纵向固定在所述板材的内表面上，相邻所述纵向加强结构之间有若干根所述骨材，且横向间隔分布；

横向加强平台，所述横向加强平台横向固定在所述板材的内表面上，且纵向间隔分布。

优选地，所述板材距离集装箱船甲板的最低高度Hl范围为3.5m～4.5m，最高高度Hh范围为12m～14m，所述圆弧板材的圆弧半径r为3m～4m，所述圆弧板材的弧度α为10°～15°，所述线形板材的倾斜角度β为20°～25°。

优选地，所述骨材关于船中线左右对称，所述纵向加强结构关于船中线左右对称，所述横向加强平台关于船中线左右对称。

优选地，相邻所述骨材间距800mm～950mm，所述骨材延伸至所述舷墙的内表面。

优选地，所述横向加强平台设置有5层，所述板材与所述舷墙交接处设置第一横向加强平台，所述圆弧板材与所述线形板材的接合处设置第二横向加强平台，所述线形板材之间设置三层所述横向加强平台，依次为第三横向加强平台、第四横向加强平台、第五横向加强平台。

优选地，所述第五横向加强平台至所述第二横向加强平台的平台宽度逐渐增加，所述第一横向加强平台的平台宽度小于所述第二横向加强平台的平台宽度，且各所述横向加强平台的平台宽度自最前端向两侧末端逐渐减小。

优选地，所述横向加强平台与所述骨材间设置有加强筋结构。

优选地，单侧所述纵向加强结构有10道，自最前端至末端依次为第一纵向加强结构、第二纵向加强结构、第三纵向加强结构、第四纵向加强结构、第五纵向加强结构、第六纵向加强结构、第七纵向加强结构、第八纵向加强结构、第九纵向加强结构、第十纵向加强结构，其中所述第十纵向加强结构位于所述板材的末端。

优选地，所述第一纵向加强结构、所述第二纵向加强结构、所述第三纵向加强结构、所述第四纵向加强结构贯穿所述第五横向加强平台至所述第二横向加强平台且沿所述第二横向加强平台边沿延伸固定至所述甲板上；所述第五纵向加强结构、所述第六纵向加强结构、所述第七纵向加强结构贯穿所述第四横向加强平台至所述第二横向加强平台且沿所述第二横向加强平台边沿延伸固定至所述甲板上；所述第八纵向加强结构、所述第九纵向加强结构、所述第十纵向加强结构贯穿所述第三横向加强平台至所述第一横向加强平台，其中，所述第十纵向加强结构沿所述第二横向加强平台边沿延伸固定至所述甲板上。

优选地，沿两侧所述第七纵向加强结构之间的所述第二横向加强平台边沿设置固定至所述甲板的横向加强结构，为方便进行系泊操作，对应所述舷墙开孔处设置有开口。

如上所述，本发明的一种集装箱船导流罩，具有以下有益效果：所述集装箱船导流罩至少包括板材、骨材、纵向加强结构与横向加强平台，所述板材包括圆弧板材与线形板材，两者连接构成向船内倾斜连续曲面型导流罩外表面，所述骨材、所述纵向加强结构与所述横向加强平台固定于所述板材的内表面构成导流罩的加强结构，使所述导流罩具有良好的导流能力，经风阻力数值模拟，0～90度风阻力能减少10％左右，其中30～45度风向角时可减少20％左右，有效的减少集装箱船载运集装箱时遭受的风阻力，降低油耗。进一步地，所述导流罩还能够缓和波浪对船体的抨击、抵挡波浪对甲板上集装箱、船载设备的冲击作用，保护集装箱船、船载货物、船载设备，减省挡浪墙，节约造船成本。

进一步，所述集装箱船导流罩结构简单、成本低、兼容性能好，不仅可以用于新船的制造，还可以用于旧船的改装，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1显示为本发明实施例中的一种集装箱船导流罩的整体结构示意图。

图2显示为本发明实施例中的一种集装箱船导流罩的尺寸定义示意图。

图3显示为本发明实施例中的导流罩的结构示意图。

图4显示为本发明实施例中的导流罩内横向加强平台的结构示意图。

图5显示为本发明实施例中的导流罩内横向加强平台、纵向加强结构及其关系的结构示意图。

图6显示为本发明实施例中的导流罩的内部立体结构示意图。

元件标号说明

100 导流罩

200 舷墙

300 甲板

400 艏货舱最前端

110 板材

120 骨材

130 第一纵向加强结构

131 第二纵向加强结构

132 第三纵向加强结构

133 第四纵向加强结构

134 第五纵向加强结构

135 第六纵向加强结构

136 第七纵向加强结构

137 第八纵向加强结构

138 第九纵向加强结构

139 第十纵向加强结构

141 第一横向加强平台

142 第二横向加强平台

143 第三横向加强平台

144 第四横向加强平台

145 第五横向加强平台

151 横向加强结构

152 开口

153 门型开口

210 开孔

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。

为了方便描述，文中方向定义如下：沿导流罩顶部至底部的方向为纵向，沿导流罩最前端至两侧末端的方向为横向。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

集装箱船航行时会遭受风阻力，同时在风浪运动和波浪传播的相对作用下会产生上浪现象。为了减少风阻力，抵挡波浪对甲板上集装箱及船载设备的冲击作用，本发明提供一种集装箱船导流罩，所述集装箱船导流罩主要承受集装箱船在海上航行时的上浪载荷和风载荷，其中，上浪载荷一般根据目标船入级船级社规定，确定上浪范围，进而确定甲板处和上浪处的水压力；风载荷根据所处的风力等级，根据国际或国家标准确定风力速度，进而通过以下公式确定所承受的风压力Pw＝V

根据上述设计原理，以十级风力产生的风载荷为设计标准，如图1-图3所示，本发明提供一种集装箱船导流罩，所述集装箱船导流罩至少包括：

板材110，所述板材110包括圆弧板材与线形板材，所述圆弧板材圆心朝向船内，所述圆弧板材一端拼接在所述线形板材的下方构成向船内倾斜连续曲面型导流罩外表面，且所述圆弧板材的圆弧与所述线形板材的直线相切，所述圆弧板材另一端固定在集装箱船舷墙200上方；所述板材110关于船中线对称，所述板材110靠近船艉方向的末端与集装箱船艏货舱最前端400对齐，靠近船艏方向的前端与所述舷墙200最前端对齐，所述板材110距离集装箱船甲板300的高度自船艏至两侧船艉方向逐渐减小；

骨材120，所述骨材120纵向固定在所述板材110的内表面上，且横向间隔分布；

纵向加强结构，所述纵向加强结构纵向固定在所述板材110的内表面上，相邻所述纵向加强结构之间有若干根所述骨材120，且横向间隔分布；

横向加强平台，所述横向加强平台横向固定在所述板材110的内表面上，且纵向间隔分布。

具体的，所述集装箱船导流罩至少包括板材110、骨材120、纵向加强结构及横向加强平台，所述板材110包括圆弧板材与线形板材，所述圆弧板材圆心朝向船内，所述圆弧板材一端拼接在所述线形板材的下方构成向船内倾斜连续曲面型导流罩100外表面，且所述圆弧板材的圆弧与所述线形板材的直线相切，所述圆弧板材另一端固定在集装箱船舷墙200上方。如此导流罩100整体朝向船内倾斜，使风载荷、上浪载荷能够沿导流罩100表面分流，有效的减少集装箱船载运集装箱时遭受的风阻力，缓和波浪对船体的抨击，降低油耗。

所述集装箱船导流罩设计初期，考虑到上浪载荷的作用，根据上浪范围等因素确定导流罩100的结构尺寸。所述板材110关于船中线对称，所述板材110靠近船艉方向的末端与集装箱船艏货舱最前端400对齐，靠近船艏方向的前端与所述舷墙200最前端对齐，所述板材110距离集装箱船甲板300的高度自船艏至两侧船艉方向逐渐减小，如此既能抵挡波浪对甲板上集装箱的冲击作用、防止海水进入货舱内部，又根据上浪范围设置需要的高度，减少所述板材110的使用，减轻重量，节约建造成本。同时所述集装箱船导流罩能够阻挡波浪对甲板上集装箱的冲击作用，可以减省或降低常规集装箱船上的挡浪墙，减少了挡浪墙的钢材重量。

为了提高所述集装箱船导流罩的强度，抵挡上浪载荷与风载荷的冲击压力，在所述板材110朝向船的内表面设置所述骨材120、所述纵向加强结构及所述横向加强平台。所述骨材120包括角钢，自所述板材110的顶部至底部纵向固定在所述板材110的内表面上，且所述骨材120在横向上间隔排布，遍布整个所述板材110内表面，能够分散转移所述板材上的载荷，避免出现应力集中，避免对所述集装箱船导流罩造成破坏。

所述纵向加强结构与所述骨材120一样，纵向固定在所述板材110的内表面，相邻所述纵向加强结构之间有若干根所述骨材120，比如2根、3根、4根、5根等，具体根据实际需要设置，这里不做过度限制，横向间隔分布在整个所述板材110的内表面。不同的是，所述纵向加强结构具有宽度，支撑强度更大。

所述横向加强平台自所述板材的最前端向两侧末端横向固定在所述板材110的内表面，纵向间隔分布在整个所述板材110的内表面。所述横向加强平台平行于集装箱船甲板300面，具有一定的宽度，所述纵向加强结构贯穿所述横向加强平台且贯穿处两者宽度相等。所述纵向加强结构结合所述横向加强平台提供足够的支撑强度，以抵挡上浪载荷与风载荷对导流罩100冲击压力，保护所述集装箱船导流罩不被损坏。

作为示例，如图2，所述板材110距离集装箱船甲板300的最低高度Hl范围为3.5m～4.5m，最高高度Hh范围为12m～14m，所述圆弧板材的圆弧半径r为3m～4m，所述圆弧板材的弧度α为10°～15°，所述线形板材的倾斜角度β为20°～25°，其中所述线形板材的倾斜角度β为所述线形板材上直线与重力垂直方向的夹角。

作为示例，所述骨材120关于船中线左右对称，所述纵向加强结构关于船中线左右对称，所述横向加强平台关于船中线左右对称，如此提高导流罩100乃至集装箱船的均衡性稳定性。

作为示例，如图3，相邻所述骨材120间距800mm～950mm，所述骨材120延伸至所述舷墙200的内表面。所述骨材120间隔分布，提供足够的支撑强度同时又减轻导流罩100的重力，节约建造成本。所述骨材120延伸至所述舷墙200的内表面，增加所述舷墙200的强度，抵挡上浪载荷与风载荷的冲击。

作为示例，如图3，所述横向加强平台设置有5层，所述板材110与所述舷墙200交接处设置第一横向加强平台141，所述圆弧板材与所述线形板材的接合处设置第二横向加强平台142，所述线形板材之间设置三层所述横向加强平台，依次为第三横向加强平台143、第四横向加强平台144、第五横向加强平台145。

作为示例，所述第五横向加强平台145至所述第二横向加强平台142的平台宽度逐渐增加，所述第一横向加强平台141的平台宽度小于所述第二横向加强平台142的平台宽度，且各所述横向加强平台的平台宽度自最前端向两侧末端逐渐减小。

具体地，如图4，本实施例中，由于所述集装箱船导流罩承受的上浪载荷与风载荷的冲击压力由顶部到底部不断增大，所述第五横向加强平台145至所述第二横向加强平台142能够提供的支撑强度也需对应增加，故所述第五横向加强平台145至所述第二横向加强平台142的平台宽度逐渐增加以提供足够的支撑强度。但由于所述横向加强平台下方甲板300上布置有系泊设备等部件，为了方便人员走动，所述第一横向加强平台141不能建造的过宽，因此所述第一横向加强平台141的平台宽度小于所述第二横向加强平台142的平台宽度。同样的，所述集装箱船导流罩承受的上浪载荷与风载荷的冲击压力由前端至末端不断减小，因此且各所述横向加强平台的平台宽度自最前端向两侧末端逐渐减小，节约建造材料、建造成本，减轻导流罩100重量。

作为示例，所述横向加强平台与所述骨材120间设置有加强筋结构。

具体的，所述横向加强平台横向固定在所述板材110的内表面，在与所述骨材120相交处，所述横向加强平台板面上需挖出相应孔洞，穿过所述骨材120后可以通过焊接填充与所述骨材120间的缝隙来固定，也可以通过在所述横向加强平台板面上方及下方设置与所述骨材120间的加强筋结构来固定。

作为示例，单侧所述纵向加强结构有10道，自最前端至末端依次为第一纵向加强结构130、第二纵向加强结构131、第三纵向加强结构132、第四纵向加强结构133、第五纵向加强结构134、第六纵向加强结构135、第七纵向加强结构136、第八纵向加强结构137、第九纵向加强结构138、第十纵向加强结构139，其中所述第十纵向加强结构139位于所述板材110的末端。

作为示例，所述第一纵向加强结构130、所述第二纵向加强结构131、所述第三纵向加强结构132、所述第四纵向加强结构133贯穿所述第五横向加强平台145至所述第二横向加强平台142且沿所述第二横向加强平台142边沿延伸固定至所述甲板300上；所述第五纵向加强结构134、所述第六纵向加强结构135、所述第七纵向加强结构136贯穿所述第四横向加强平台144至所述第二横向加强平台142且沿所述第二横向加强平台142边沿延伸固定至所述甲板300上；所述第八纵向加强结构137、所述第九纵向加强结构138、所述第十纵向加强结构139贯穿所述第三横向加强平台143至所述第一横向加强平台141，其中，所述第十纵向加强结构139沿所述第二横向加强平台142边沿延伸固定至所述甲板300上。

具体的，如图5，本实施例中，所述第一纵向加强结构130、所述第二纵向加强结构131、所述第三纵向加强结构132、所述第四纵向加强结构133自所述板材110的顶部贯穿所述第五横向加强平台145至所述第二横向加强平台142，且沿所述第二横向加强平台142边沿贯穿所述第一横向加强平台141后延伸固定至所述甲板300上。当然所述第一纵向加强结构130、所述第二纵向加强结构132、所述第三纵向加强结构133、所述第四纵向加强结构134的起始位置并非局限于沿所述板材110的顶部，根据实际支撑强度的需要也可以沿所述第五横向加强平台145上方所述板材110的某个位置，甚至可以自所述第五横向加强平台145处开始设置。同样的，所述第五纵向加强结构134、所述第六纵向加强结构135、所述第七纵向加强结构136贯穿所述第四横向加强平台144至所述第二横向加强平台142且沿所述第二横向加强平台142边沿延伸固定至所述甲板300上，起始位置为所述第四横向加强平台144上方所述板材110的某个位置并包含所述第四横向加强平台144。所述第八纵向加强结构137、所述第九纵向加强结构138、所述第十纵向加强结构139贯穿所述第三横向加强平台143至所述第一横向加强平台141，起始位置为所述第三横向加强平台143上方所述板材110的某个位置并包含所述第三横向加强平台143。所述第八纵向加强结构137、所述第九纵向加强结构138已位于所述板材110的尾部，所需承受的压力有限，因此可以只设置到所述第一横向加强平台141，无需进一步延伸至所述甲板300上。而所述第十纵向加强结构139位于所述板材110的末端，为提高所述板材110的整体强度，所述第十纵向加强结构110沿所述第二横向加强平台142边沿贯穿所述第一横向加强平台141后仍需要延伸固定至所述甲板300上，优选地，为了方便人员进出，所述第十纵向加强结构139上还开设有门型开口153。

作为示例，沿两侧所述第七纵向加强结构136之间的所述第二横向加强平台142边沿设置固定至所述甲板300的横向加强结构151，为方便进行系泊操作，对应所述舷墙200开孔处210设置有开口152。

具体地，如图6，本实施例中，为了进一步增加所述集装箱船导流罩的支撑强度，在左右所述第七纵向加强结构136之间的所述第二横向加强平台142处还设置有横向加强结构151，具体地，沿左右所述第七纵向加强结构136之间的所述第二横向加强平台142边沿设置固定至所述甲板300的横向加强结构151。为方便进行系泊操作，所述舷墙200上对应系泊设备处会设置开孔以兼顾系泊功能，因此所述横向加强结构151上还设置有所述开口152以供人员进出。优选地，根据实际支撑强度的需要，在左右所述第七纵向加强结构136之间的所述第二横向加强平台142处还可以增设纵向固定至所述甲板300的加强结构。

综上所述，本发明的一种集装箱船导流罩，具有以下有益效果：所述集装箱船导流罩至少包括板材、骨材、纵向加强结构与横向加强平台，所述板材包括圆弧板材与线形板材，两者连接构成向船内倾斜连续曲面型导流罩外表面，所述骨材、所述纵向加强结构与所述横向加强平台固定于所述板材的内表面构成导流罩的加强结构，使所述导流罩具有良好的导流能力，经风阻力数值模拟，0～90度风阻力能减少10％左右，其中30～45度风向角时可减少20％左右，有效的减少集装箱船载运集装箱时遭受的风阻力，降低油耗。进一步地，所述导流罩还能够缓和波浪对船体的抨击、抵挡波浪对甲板上集装箱、船载设备的冲击作用，保护集装箱船、船载货物、船载设备，减省挡浪墙，节约造船成本。

进一步，所述集装箱船导流罩结构简单、成本低、兼容性能好，不仅可以用于新船的制造，还可以用于旧船的改装，具有广泛的应用范围。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。