无压载水船舶船型概念设计论文

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1、关于无压载水船型的认识及一些想法在暑期中看了很多关于无压载水船舶及高性能船舶的书籍和资料，以及一些关于压载水方面法规的书籍，虽然不是很详细的细细精读，但是对于压载水有了更深一层的认识。船舶压载水是为了保证船舶航行时的稳定性而采取的一种手段，虽说这是必须的，但所带来的危害却也是巨大的，除了给海洋环境带来污染外，还要耗费大量的人力、物力以及财力。如何在不使用压载水的情况下确保船舶航行时的稳定性，这一课题无疑成为了各方研究人员现阶段的重点研究目标。就目前而言，较为人们所熟知的无压载水船舶理念有大致分为三种

2、，分别为：美国密西根大学研发设计的贯通流系统船体（Through-FlowSystemHull）、日本造船研究中心（SRC）提出的无压载水船舶（NOBS）理念、荷兰代尔夫特大学试造的单一结构船体.其中，日本和荷兰的无压载水理念较相近，均是以改变船体浮性以达到无压载水目的。在下面的图中细致的描述了压载水的使用及排出，由图可知，在远洋运输中，压载水的跨地区运输造成了生物入侵的同时，也破坏了当地的生态。在下图的图1中详细的描述了压载水的试用和排出过程。图表1图表2——贯通流系统船体（如图2）   美国贯通

3、流系统船体我认为是目前各类无压载水船舶设计中最有创意的一种，最早由密歇根大学于2001年提出其概念设计，其实验假想对象为远洋散货船。   该船型设计的目标就是既可阻止压载水中的非本土生物入侵，又无需使用昂贵的杀菌设备。严格来讲，该型设计并不是“纯”无压载水船舶，而是采用“活水”以达到压载目的。具体来讲，就是在其水线下拥有一个由大型管道组成的管路网络，海水从船首进入，船尾排出，并形成稳定的流场。从某种意义上来说，这种船舶更像潜艇，部分船体是开放的，流动缓慢的海水始终充满了整个船底部以取代压载水的作用。

4、由于采用的始终是当地海域的海水，因此不会造成外来物种入侵这一情况。从结构上来讲，为了在稳定性、安全性、装载量等方面同于典型远洋散货船，该型设计在船体结构方面需做出不少改变，如为了能布置足够的压载水管路，内底就需要有所增高，如此一来，为了确保足够的装载量，船深必然也随之加大，目前生产的船舶在性能方面的参数对此类船舶基本不能满足，因此该类船舶我认为可以作为课题研究的方向之一。图表3具有倾斜船底的NOBS——日本无压载水船舶日本NOBS理念的开发起始于2001年，由日本造船研究中心（SRC）提出。2003

5、年，该项目在设计方面的研究开发进入新阶段，开始了历时3年的水池试验联合项目。项目主要目的为：在满足所有标准要求及安全性、适航性等相关规范，并在保证经济性的情况下，研究并确定NOBS理念的可行性。  NOBS理念完全不同于之前的压载水管理方法，它是对船体的一种重新设计。主要通过采用横向倾斜船底设计，使中线的位置比拥有较方、较平坦船底的传统商船更深，从而实现空船在不使用压载水的情况下也可拥有足够的吃水深度以避免船首砰击和螺旋桨飞车，同时也可充分确保船舶在大多数海况下的安全。不过船上也设置2个小型备用压载

6、舱以应对极端海况。采用该设计后，船体排水量将有所下降，而长、宽及吃水方面在设计时就比传统船型更大。由于NOBS从外形上看比较像英文字母“V”，因此也被人们称之为V型船体（V-shapedhull）。NOBS理念的关键优势在于它可为船东省去昂贵的压载水处理系统及之后的相关维护费用。图表4 ––单一结构船体   由荷兰研究人员提出的单一结构船体型船舶目前已在代尔夫特理工大学（TUDelft）试造成功。该型船的设计理念和日本的NOBS相似，也以改变船体浮性达到无压载水的目的。特点就是通过在船底部位设置一个

7、内凹，也可看做将船底中线附近的船体部分移到两边船舷处，从外形上看有点像双体船，但实际上还是单体结构。采用该型设计后，船舶在轻载时也可拥有较深的吃水，避免了螺旋桨飞车等情况，保证了航行时的稳定性。不过由于船体与水的接触面增大，因此与传统船型相比水阻将较大，油耗也将有所增加，但对于某些船型来说还是比较适用的。同时，该型船船底两侧采用的向下“蝉翼”设计，可产生空气润滑作用，从而减小了部分阻力。此外，该型船的发动机废气排放并非向上排放到空中，而是向下通过船底凹处向船尾方向排放，在发挥其所谓空气润滑功能的同时

8、，也使得废气中的二氧化碳、一氧化碳、各种颗粒污染物和硫化物溶解在海水中，从而减少了对海洋空气和港口码头环境所造成的危害。总体来看，目前无压载水船舶的研究开发已取得了一定的成果，但距离投入实际生产还有着一定距离，研究试验工作仍在不断进行，同时新船型的研发也仍让任重而道远。图表5就无压载水船型的一些个人想法我觉得可以将小水线面多体船同单一结构船体结合起来，如上图前方两个船体后方采用单一结构船体的复合式船身，融合两种船舶的优点，同时对螺旋桨的灵活性进行改进，增加船身在水上的