本發(fā)明涉及一種集裝箱船缺箱情況下甲板集裝箱減阻堆放結構及堆放方法，屬于船舶領域。

背景技術：

隨著油氣資源的日益枯竭和生活環(huán)境的不斷變化，人們逐漸意識到節(jié)約能源、保護環(huán)境的重要性，各行各業(yè)也都在尋求節(jié)能減排的方法。航運業(yè)的發(fā)展在為人們生活帶來便利的同時也伴隨著高能耗和高排放。國際海事組織為此也提出了船舶排放的新標準。要想達到海事組織的新標準主要可以從兩個角度出發(fā)，一是改進發(fā)動機，提高燃油利用率；二是減小船舶航行阻力。我國船用發(fā)動機整體研發(fā)、改進水平與國際知名柴油機公司有一定差距，依靠提高發(fā)動機效率來達到國際海事組織要求有一定難度。減小船舶航行阻力可以通過減小水阻力和空氣阻力來到達目標。船型優(yōu)化是減小水阻力的有效手段，但實施難度較大。集裝箱船作為大宗貨物運輸一種必不可少的工具在航運業(yè)中占有重要地位。集裝箱船由于甲板集裝箱的存在其迎風面積大于其它類型船舶，所以風阻力也會更大一些。集裝箱船沿途航行過程中由于裝卸貨等因素，經常會出現集裝箱缺箱狀況。在缺箱情況下不同的集裝箱堆放方式其空氣阻力相差很大，本發(fā)明提供一種集裝箱船缺箱情況況下甲板集裝箱減阻堆放結構，通過甲板集裝箱合理堆放來降低船舶航行的阻力。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種集裝箱船缺箱情況下甲板集裝箱減阻堆放結構及堆放方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現的：一種集裝箱船缺箱情況下甲板集裝箱減阻堆放結構，在船艉部設置有由i排、j列、k層的尺寸相同的集裝箱組成的結構，其中：1≤i≤imax，1≤j≤jmax，1≤k≤kmax，且jmax為最大列數且滿足：|jmax×δb-b|≤δb，kmax為最大層數且滿足：|kmax×δh-h|≤δh，imax為最大排數且滿足：i為船艉部至船艏部的長度方向、j為船體寬度方向、k為船體高度方向；n為集裝箱的總數；si為第i排的集裝箱的個數；b為船寬；h為船體的上層建筑觀察窗至船體甲板的垂直距離；δb為集裝箱的寬度；δh為集裝箱的高度，且有第1排至imax-1排前的列數均為jmax、層數均為kmax。

本發(fā)明還包括這樣一些結構特征：

1.相鄰兩排集裝箱之間的間距dx滿足：dx＜0.5δd，相鄰兩列集裝箱之間的間距dy滿足：dy＜0.1δd，其中：δd為集裝箱的長度。

2.一種集裝箱船缺箱情況下甲板集裝箱減阻堆放結構的堆放方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步：在船體艉部的上層建筑旁放置第一排、第一層集裝箱：x1y1z1、x1y2z1…x1yjz1…x1yjmaxz1，x1yjz1表示第1排第j列第1層的集裝箱；

第二步：在第一排、第一層集裝箱放置第一排、第二層集裝箱：x1y1z2、x1y2z2…x1yjz2…x1yjmaxz2，x1yjz2表示第1排第j列第2層的集裝箱；依次放置第三層、第四層直至第kmax層，結束第一排的放置；

第三步：依據第一步、第二步的放置方法依次放置第二排、第三排直至第imax排，且有最后一個需要放置的集裝箱ximaxyjzj為第imax排第j列第k層的集裝箱。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：集裝箱船航行途中，風繞經前排集裝箱產生的尾流會對后排集裝箱和上層建筑的流場產生影響。集裝箱堆放不合理會大大增大流場紊亂程度，進而增加空氣阻力。本發(fā)明提出的集裝箱堆放結構能夠減小集裝箱之間流場的相互影響，降低流場紊亂程度，起到減小空氣阻力的效果。通過風洞實驗表明最大減小空氣阻力50％以上。也即，船舶航行過程中，風流經集裝箱并在其后產生漩渦進而對后排集裝箱和上層建筑的流場產生影響，通過此種結構進行集裝箱的堆放會大大減少前排集裝箱尾渦的影響，起到減小空氣阻力的效果。

附圖說明

圖1集裝箱減阻堆放結構立體圖；

圖2集裝箱減阻堆放結構俯視圖；

圖3集裝箱減阻堆放結構側視圖；

圖4集裝箱放大圖；

圖5幾種常見集裝箱缺箱堆放結構；

圖6是速度＝15m/s的風洞實驗結果圖；

圖7是速度＝25m/s的風洞實驗結果圖。

圖1-圖4中：1.船體，2-1.1號艙口蓋，2-2.2號艙口蓋，2-3.3號艙口蓋，3.集裝箱，4.甲板，5.上層建筑，6.觀察窗；b表示船寬，h為上層建筑觀察窗下沿到甲板的垂直距離，x1y1z1表示第1排第1列第1層的集裝箱，x1y1z1表示第2排第1列第1層的集裝箱，x2y1z2表示第2排第1列第2層的集裝箱，x2yjmaxzkmax表示第2排第jmax列第kmax層的集裝箱，ximaxyjzk表示第imax排第j列第k層集裝箱，也是需堆放的最后一個集裝箱，imax表示集裝箱堆積最大排數，jmax表示集裝箱堆積最大列數，kmax表示集裝箱堆積最大層數，δd、δb、δh分別表示單個集裝箱的長度、寬度、高度，dx表示相鄰兩排集裝箱的間距，dy表示相鄰兩列集裝箱的間距，si表示第i排集裝箱總數。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

圖1表明集裝箱船在缺箱情況下甲板4集裝箱3從船艉開始堆放，集裝箱之間緊密排放。

圖1圖2圖3圖4表明集裝箱堆放從船艉開始整齊堆放，堆放滿足以下順序：

先堆第1排第1層即x1y1z1、x1y2z1、x1y3z1…x1yjz1…x1yjmaxz1。其中x1y1z1表示第1排第1列第1層的集裝箱，x1y2z1表示第1排第2列第1層的集裝箱，x1y3z1表示第1排第3列第1層的集裝箱，x1yjz1表示第1排第j列第1層的集裝箱，x1yjmaxz1表示第1排第jmax列第1層集裝箱，j表示沿y方向集裝箱的列數,jmax表示沿y方向集裝箱的最大列數。jmax滿足|jmax×δb-b|≤δb，則進行第二層集裝箱堆放，即x1y1z2、x1y2z2、x1y3z2…x1yjz2…x1yjmaxz2。依次進行第3層、第4層到第kmax層。其中x1y1z2表示第1排第1列第2層集裝箱，x1y2z2表示第1排第2列第2層集裝箱，x1y3z2表示第1排第3列第2層集裝箱，x1yjz2表示第1排第j列第2層集裝箱，x1yjmaxz2表示第1排第jmax列第2層集裝箱。δb表示單個集裝箱的寬度，b表示船寬，kmax表示沿z方向集裝箱最大層數。kmax滿足：kmax×δh-h≤δh，則進行下一排集裝箱的堆放，

即：x2y1z1…x2yimaxzkmax…xiyimaxzkmax…ximaxyizk,其中δh表示單個集裝箱的高度，h表示上層建筑觀察窗下沿到甲板的垂直距離，x2y1z1表示第2排第1列第1層集裝箱，x2yjmaxzkmax表示第2排第jmax列第kmax層集裝箱，xiyjmaxzkmax表示第i排第jmax列第kmax層集裝箱,ximaxyjzk表示第imax排第j列第k層集裝箱,也是需堆放的最后一個集裝箱，此時滿足n表示需要堆放的集裝箱總數，si表示每排集裝箱的個數，表示之前已經堆放的集裝箱數。

圖4表明相鄰兩排集裝箱間距滿足：dx＜0.5δd；相鄰兩列集裝箱間距滿足：dy＜0.1δd。δd表示單個集裝箱的長度，dx表示相鄰兩排集裝箱的間距，dy表示相鄰兩列集裝箱的間距。

圖5為幾種常見的集裝箱缺箱情況下的堆放結構。船艏無箱為本發(fā)明的集裝箱堆放簡易結構圖。

圖6表明風速為15m/s時不同的風向角下不同甲板集裝箱堆積結構的阻力系數，本發(fā)明涉及的集裝箱缺箱堆放結構起到的減阻的效果。

圖7表明風速為25m/s時不同的風向角下不同甲板集裝箱堆積結構的阻力系數，本發(fā)明涉及的集裝箱缺箱堆放結構起到的減阻的效果。