具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种船艉结构，其可应用于中低速船舶中，以降低船舶航行时的阻力，提高船舶艉部型线与大直径螺旋桨的适配性能，节省船舶能耗。

具体地，本实施例提供的船艉结构，主要适用于傅汝德数Fr＝0.18～0.26及方形系数CB＝0.57～0.68的船舶，尤其适用于该种设计参数下的集装箱船。

为方便对船舶参数进行介绍，定义船舶的设计航速为Vs，艏艉垂线间长度为Lpp，船舶型宽为B。在进行船舶设计过程中，将船舶沿船长方向由船艉至船艏等分为20个站位，其中，艉柱垂线对应位置为第0站位，艏柱垂线对应位置为第20站位，即每一完整站位代表的长度为0.05Lpp。

在本实施例中，主要对位于0站位至1站位处的船艉型线进行改进，因此，在0站位至1站位之间每隔0.25站位增设站位标注。且在本实施例中，船艉结构部分沿背离船艏的方向凸出艉柱垂线，即在船舶横剖型线图上，存在站位标识小于0的船艉末端站位，船艉末端站位标注位置为船艉沿船长方向的末端位置。在本实施例中，船艉末端站位的标识为-0.325站位，即，代表船艉末端距艉柱垂线的距离为0.325Lpp/20。但可以理解的是，在其他实施例中，船艉末端站位数可以根据需求自行设置。

图1示出了船艉结构在船艉末端站位至1站位之间，各站位处的船舶横剖型线图，由图1可知，船艉结构包括船体艉部1和设置在船体艉部1的螺旋桨2。船体艉部1在整体上呈方形艉部，即在船艉末端站位至1站位之间，船宽大致相同，船体艉部1的底部型线在船长方向的两侧光滑且缓慢过渡。船艉底部在船舶中纵面处的高度沿朝向船艏的方向逐渐降低，且船体艉部1在0.5站位和1站位之间设置有尾轴13，尾轴13低于船舶设计水线位置，螺旋桨2安装于尾轴13上。

如图1和图2所示，船体艉部1在船宽方向的中部设置有凹向船艏的穹窿部11，穹窿部11位于螺旋桨2的上方。在船舶中纵面上，穹窿部11的两个端点分别为a点和b点，螺旋桨2的轮廓线与特征高度线的两个交点分别为e点和s点，a点、s点、e点和b点沿船艉至船艏依次设置，a点与s点的水平间距为La，b点和e点的水平间距为Lb，螺旋桨2的最高点与穹窿部11的最小距离为Lmin，La＝(0.12～0.35)D，Lb≥0.2D，Lmin＝(0.14～0.35)D，特征高度线距离螺旋桨2安装中心的高度为0.35D。

本实施例提供的船艉结构，由于船体艉部1整体呈方形结构，能够保持船舶有足够排水量的情况下解决船舶大载重吨的问题；通过在方形船体艉部1的底部设置穹窿部11，使得穹窿部11能够为螺旋桨2的安装提供更多的空间，且通过对La、Lb和Lmin的参数设置，增大螺旋桨2与船体艉部1之间的间隙，从而减少螺旋桨2运行时的空泡数量，减小脉动压力，改善伴流情况，能够在不明显增加阻力的情况下，提高大直径螺旋桨2在方形船艉上的适用性，在改善船舶航行时的阻力特征的同时，增加推进效率，进而有效节省能耗。

值得说明的是，在本发明中，前后方向均以船长方向为参考，且以船艏为前，以船艉为后，即某一结构的前端指朝向船艏的一端，后端或后方为朝向船艉的方向。

在本实施例中，船体艉部1在0站位至1站位间的船宽相等，且优选地，船体艉部1在1站位之后的船体宽度相等。但可以理解的是，船体艉部在1站位后侧的船宽也可以沿1站位至0站位的方向逐渐减小，当船宽在1站位至0站位处减小的幅度较小时，也可以近似认为为方形船艉结构。

进一步地，在本实施例中，Lmin优选为0.3D，且Lb优选小于或等于0.4D。

在本实施例中，穹窿部11为内凹的光顺曲面结构，且优选地，穹窿部11与船艉主体12部分光滑过渡连接，以防止水流在穹窿部11和船艉主体12的交接处产生较大紊流，减小船舶航行时的阻力，同时也能够防止水流分离，避免进入螺旋桨2区域的水量减小，从而减小螺旋桨2运行时的空泡和激振。

穹窿部11在船舶中纵面上形成的穹窿纵剖线为光顺的曲线，且穹窿纵剖线的切线斜率小于或等于0，且切线斜率沿a点至b点逐渐减小，由此能够实现从a点至b点的光顺过渡，同时，也利于穹窿部11在后端与船艉主体12光顺过渡连接，以及利于实现穹窿部11的前端与尾轴13光顺过渡连接，进一步的减小阻力。

在本实施例中，在船舶中纵剖面上，船艉主体12在穹窿部11后端的型线呈由后至前倾斜向下延伸的倾斜直线段，且倾斜直线段相对水平面的倾斜角度小于45°。优选地，穹窿纵剖线在a点的切线水平设置，更加有利于减小水流流经穹窿部11时的水流分离，且更易于向后倾斜向上延伸的船艉主体12的后端过渡连接。

进一步地，穹窿纵剖线在b点的切线斜率小于或等于-1，由此能够更好地与位于穹窿部11下方的结构过渡连接。

在本实施例中，尾轴13位于穹窿部11的下方，且尾轴13为后端窄、前端宽的结构，尾轴13的上侧向前向上倾斜延伸至与穹窿部11的下端连接，尾轴13的下侧向下向前倾斜延伸至与船舶底部连接。在船舶中纵面上，尾轴13的最后端位于a点和b点之间，尾轴13的上侧与穹窿部11围设形成开口朝后的C型空间，螺旋桨2的上端伸入C型空间中。

可以理解的是，随着螺旋桨2直径的增大，尾轴13的后端高度也需要抬升，以使地螺旋桨2的最低点与船体基线的高度差至少大于50mm，即在船舶实际设计过程中，尾轴13的结构要与螺旋桨2的型号和尺寸相适配。尾轴13的结构设计原理可参考现有技术，此处不再赘述。

优选地，C型空间的上侧最前端为f点，f点位于b的前侧，且f点位于尾轴13上，且尾轴13的纵剖型线在f点处的切线竖直设置，以进一步地提高连接的光顺性，提高船艉结构及船舶的外形美观性。

在本实施例中，穹窿部11设置在0站位和0.75站位之间，螺旋桨2设置在0.25站位和0.5站位之间。

在船舶中纵面上，穹窿部11具有c点，c点位于a点和b点之间，且螺旋桨2的最高点与c点之间的间距为Lmin。

如图3所示，为船体艉部1的若干个半横剖型线图，其中A-A指代的型线为经过a点的船体艉部1的横剖型线图，B-B指代的型线为经过b点的船体艉部1的横剖型线图，C-C指代的型线为经过c点的船体艉部1的横剖型线图。如图3所示，穹窿部11在经过a点的横截面上横向端点与船舶中纵面的距离为CLa，CLa＝(0.12～0.20)D；穹窿部11在经过b点的横截面上横向端点与船舶中纵面的距离为为CLb，CLb＝(0.3～0.40)D；穹窿部11在经过c点的横截面上的横向端点与船舶中纵面的距离为CLc，CLc＝(0.20～0.30)D。Cla、CLb和CLc的参数设置，能够进一步地减小伴流和空泡现象的产生，降低船舶航行时的阻力，优化船体艉部1型线结构。

在该半剖型线图上，穹窿部11的型线与船艉主体12的型线光顺过渡连接，以防止水流在穹窿部11与船艉主体12的交界处产生较大紊乱，减小阻力；另外防止水流分离，使流入到螺旋桨区域的水量减少，避免空泡和激振。

本实施例还提供了一种船舶，包括上述的船艉结构。本实施例提供的船舶，通过采用上述的船艉结构，能够提高船舶的推进效率，且降低船舶航行时的阻力，节省能耗。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。