FR3144600A3 - Cargo ship without ballast - Google Patents
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Abstract
Les exemples se réfèrent à un navire de charge (100) sans ballast qui comprend une coque ayant un corps supérieur (101) et un corps inférieur (102) situé sous le corps supérieur (101). Les corps supérieur (101) et inférieur (102) ont une section transversale rectangulaire sur la longueur de la coque, le corps inférieur (102) étant de plus petites dimensions que le corps supérieur (101). Le navire comprend en outre des espaces de cargaison (110) disposés à l'intérieur du corps supérieur (101) et des espaces vides (109) à l'intérieur du corps inférieur (102). Avec un paramètre prédéfini sélectionné parmi un tirant d'eau maximal, un tirant d'eau minimal et une largeur de flottaison maximale du navire, la géométrie du navire est définie par : un rapport entre une largeur d'une paroi de fond plat du navire et une largeur de flottaison maximale à l’aire de flottaison du navire compris entre 0-0,7, un rapport entre un tirant d'eau immergé du corps supérieur et un tirant d'eau maximal du navire compris entre 0-0,8, et un coefficient de coupe au maître compris entre 0,65-0,85. Figure pour l’abrégé : Figure 2The examples refer to a ballastless cargo ship (100) which includes a hull having an upper body (101) and a lower body (102) located below the upper body (101). The upper (101) and lower (102) bodies have a rectangular cross section along the length of the shell, the lower body (102) being of smaller dimensions than the upper body (101). The ship further includes cargo spaces (110) disposed inside the upper body (101) and empty spaces (109) inside the lower body (102). With a predefined parameter selected from a maximum draft, a minimum draft and a maximum waterline width of the vessel, the geometry of the vessel is defined by: a ratio between a width of a flat bottom wall of the vessel and a maximum waterline width at the waterline of the vessel of between 0-0.7, a ratio of a submerged draft of the upper body to a maximum draft of the vessel of between 0-0.8 , and a master cutting coefficient of between 0.65-0.85. Figure for abstract: Figure 2
Description
En général, la présente invention concerne les navires, et plus préférentiellement les navires de charge, sans système de ballast et ayant une forme constituée de deux corps distincts, supérieur et inférieur.In general, the present invention relates to ships, and more preferably cargo ships, without a ballast system and having a shape consisting of two distinct bodies, upper and lower.
Un navire, en particulier un navire de charge, est conçu en tenant compte du poids du navire lui-même et du poids de la cargaison qui doit être transportée à bord. Par conséquent, lorsque le navire n'a pas de cargaison ou qu'il est partiellement chargé, il flotte plus haut par rapport à la surface de l'eau et peut devenir instable pour traverser les vagues et le vent latéral, et peut être susceptible d’avoir de l’assiette ou de la gîte. En outre, les hélices du navire s'approchent de la surface de l'eau, ce qui peut les endommager par cavitation et les faire fonctionner à un régime inférieur à celui qui est recommandé, ce qui augmente l'usure de l'hélice et le besoin de maintenance. Pour éviter ces problèmes, les navires intègrent normalement un système de ballast comprenant des réservoirs contenant de l'eau de mer qui maintient le tirant d'eau nécessaire pour assurer l'efficacité de l'hélice, la sécurité de la navigation et l'équilibre du navire. L'eau de ballast est normalement chargée et déchargée dans différents ports qui peuvent se trouver dans différents pays ou continents. En raison de l'amélioration de la vitesse des navires, ces derniers sont capables de voyager d'un pays à l'autre en peu de temps avec des espèces aquatiques vivantes, en particulier des espèces marines envahissantes, contenues dans l'eau de ballast, de sorte que lorsque cette eau de ballast est déchargée dans un endroit éloigné de celui où elle a été chargée, la libération de ces espèces aquatiques vivantes peut causer des problèmes environnementaux en perturbant les écosystèmes à l'échelle mondiale.A ship, especially a cargo ship, is designed taking into account the weight of the ship itself and the weight of the cargo that is to be carried on board. Therefore, when the vessel has no cargo or is partially loaded, it floats higher relative to the water surface and may become unstable in crossing waves and crosswind, and may be susceptible to have space or shelter. Additionally, the vessel's propellers approach the water surface, which can cause cavitation damage and cause them to operate at lower RPM than recommended, increasing propeller wear and the need for maintenance. To avoid these problems, ships normally incorporate a ballast system comprising tanks containing seawater which maintains the necessary draft to ensure propeller efficiency, navigational safety and balance. of the ship. Ballast water is normally loaded and unloaded at different ports which may be in different countries or continents. Due to the improvement in ship speed, ships are able to travel from one country to another in a short time with living aquatic species, especially marine invasive species, contained in ballast water , so when this ballast water is discharged in a location far from where it was loaded, the release of these living aquatic species can cause environmental problems by disrupting ecosystems on a global scale.
Afin d'empêcher certaines espèces de pénétrer dans les citernes de ballast, certains navires intègrent des systèmes de filtration bloquant lesdites espèces. D'autres navires intègrent des systèmes de traitement des eaux de ballast qui comprennent des systèmes de chauffage, des systèmes de lumière ultraviolette, des systèmes de désoxygénation, etc. afin de tuer ou au moins de réduire la quantité d'espèces aquatiques vivantes contenues dans l'eau de ballast. Cependant, toutes ces solutions sont inefficaces et présentent des coûts d'installation et de maintenance élevés. En outre, ces solutions requièrent de grandes quantités d'énergie pour fonctionner et nécessitent donc de brûler plus de fioul, ce qui entraîne des émissions plus importantes.To prevent certain species from entering ballast tanks, some ships incorporate filtration systems that block said species. Other ships incorporate ballast water treatment systems that include heating systems, ultraviolet light systems, deoxygenation systems, etc. in order to kill or at least reduce the quantity of living aquatic species contained in ballast water. However, all of these solutions are inefficient and have high installation and maintenance costs. Additionally, these solutions require large amounts of energy to operate and therefore require burning more fuel oil, leading to higher emissions.
Certains navires, connus sous le nom de "navires à ballast libre", intègrent un groupe de coffres structurels s’étendant sur toute la longueur du navire. Lors des opérations de ballastage, ces coffres peuvent être ouverts à la mer avec une ouverture d'admission à la proue et une ouverture de décharge à la poupe, en étant soumis à un flux d'eau de l'ouverture d'admission à l'ouverture de décharge. De cette manière, ces coffres peuvent être inondés, ce qui réduit la flottabilité de la coque et permet au navire de s'enfoncer jusqu'à son tirant d'eau de ballast souhaité. Un exemple de ce type de navire est divulgué dans le document US2003019413A1 (Parsons). Cependant, cette solution est techniquement complexe et ajoute une grande traînée à la coque du navire lorsqu'il se déplace dans l'eau.Some ships, known as "free ballast ships", incorporate a group of structural boxes extending the length of the ship. During ballast operations, these chests can be opened to the sea with an intake opening at the bow and a discharge opening at the stern, being subjected to a flow of water from the intake opening to the discharge opening. In this way, these lockers can become flooded, reducing the buoyancy of the hull and allowing the ship to sink to its desired ballast draft. An example of this type of vessel is disclosed in document US2003019413A1 (Parsons). However, this solution is technically complex and adds a lot of drag to the ship's hull as it moves through the water.
En outre, on connaît dans l’état de la technique des navires multicoques sans système de ballast. Ce type de navire n'a pas besoin de transporter de l'eau de ballast. Cependant, les coûts de fabrication et de maintenance de ce type de navires sont significativement plus élevés que ceux d'un navire monocoque. De plus, en raison de la conception particulière de ces navires, l'intégration d'une cale suffisamment grande et d'un seul tenant est difficile, et la largeur de flottaison est significativement plus importante que dans les navires monocoques. Un autre inconvénient de ces navires est que lorsque les navires multicoques transportent de lourdes charges à faible vitesse, la surface mouillée et la traînée dans la voie maritime augmentent de manière significative.In addition, multihull ships without ballast systems are known in the state of the art. This type of ship does not need to carry ballast water. However, the manufacturing and maintenance costs of this type of vessel are significantly higher than those of a monohull vessel. In addition, due to the particular design of these ships, the integration of a sufficiently large and single-piece hold is difficult, and the waterline width is significantly greater than in monohull ships. Another disadvantage of these ships is that when multihull ships carry heavy loads at low speeds, the wetted area and drag in the seaway increase significantly.
Les navires ayant un relevé de varangues en forme de V et munis d'une grande largeur de flottaison sont connus dans l'état de l’art. Dans ce type de navire, l'eau de ballast peut ne pas être nécessaire pour obtenir un contrôle approprié du centre de gravité du navire dans différentes conditions de chargement. Cependant, ces solutions ne peuvent pas être appliquées au transport de cargaisons, par exemple des objets, des matériaux solides, etc., qui nécessitent des géométries, des dimensions ou des formes de coque spécifiques.Ships having a V-shaped floor plan and provided with a large waterline width are known in the state of the art. In this type of vessel, ballast water may not be necessary to achieve proper control of the vessel's center of gravity under different loading conditions. However, these solutions cannot be applied to the transportation of cargo, e.g. objects, solid materials, etc., which require specific geometries, dimensions or hull shapes.
Il serait donc souhaitable de trouver une solution alternative aux systèmes de ballast à eau, qui évite tous les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui assure une navigation sûre et efficace des navires de charge.It would therefore be desirable to find an alternative solution to water ballast systems, which avoids all the disadvantages mentioned above and which ensures safe and efficient navigation of cargo ships.
L'objet de l'invention est un navire sans ballast, en particulier un navire de charge sans ballast, qui comprend une coque ayant un corps supérieur longitudinal, qui sert de cale de cargaison, et un corps inférieur longitudinal, qui sert de volume de correction de flottabilité, le corps inférieur étant situé sous le corps supérieur. Le corps supérieur et le corps inférieur ont une section transversale sensiblement rectangulaire le long de la longueur de la coque, mais le corps inférieur présente des dimensions plus petites (il est plus étroit et moins profond) que le corps supérieur. Ainsi, la coupe au maître présente deux puisards de cales par côté, au lieu d'un. Le concept de l'effet de ballast sur la conception conventionnelle (avec ballast) est remplacé par la réduction pratique du volume de flottaison de la coque. Plus particulièrement, le corps supérieur et le corps inférieur peuvent avoir une section transversale sensiblement rectangulaire le long de la longueur de l'espace de cargaison du navire, par exemple la cale, tandis que la section de proue et la section de poupe du navire peuvent avoir une section transversale sensiblement similaire ou différente. Par exemple, la section de proue du navire peut être une proue à bulbe, une proue clipper, une proue incurvée ou tout autre type de proue. Ladite section de proue peut être conçue pour réduire la résistance de la coque qui coupe l'eau. D'autre part, la section de poupe du navire peut être une poupe carrée ou à tableau, une poupe ronde, une poupe en éventail, une poupe marchande ou tout autre type de poupe.The object of the invention is a ballastless ship, in particular a ballastless cargo ship, which comprises a hull having a longitudinal upper body, which serves as a cargo hold, and a longitudinal lower body, which serves as a cargo volume. buoyancy correction, the lower body being located under the upper body. The upper body and the lower body have a substantially rectangular cross section along the length of the hull, but the lower body has smaller dimensions (it is narrower and shallower) than the upper body. Thus, the master cut has two wedge sumps per side, instead of one. The concept of ballast effect on conventional design (with ballast) is replaced by the practical reduction of hull buoyancy volume. More particularly, the upper body and the lower body may have a substantially rectangular cross section along the length of the cargo space of the ship, for example the hold, while the bow section and the stern section of the ship may have a substantially similar or different cross section. For example, the bow section of the vessel may be a bulb bow, clipper bow, curved bow, or any other type of bow. Said bow section may be designed to reduce hull resistance cutting through water. On the other hand, the stern section of the ship can be a square or transom stern, a round stern, a fan stern, a merchant stern or any other type of stern.
Le corps inférieur est relié à la paroi inférieure du corps supérieur dans la partie centrale du navire (sous la cale). La partie inférieure des deux corps peut présenter un relevé de varangue. Ce relevé de varangue peut varier le long de la longueur du navire. La liaison entre le corps supérieur et les corps inférieurs à la proue et à la poupe peut devenir tangente continue et se produire au niveau des parois latérales. Par conséquent, les volumes supérieur et inférieur peuvent ne faire qu'un à l'avant et à l'extrémité du navire.The lower body is connected to the lower wall of the upper body in the central part of the ship (under the hold). The lower part of the two bodies may have a floor plan. This floor reading may vary along the length of the vessel. The connection between the upper body and the lower bodies at the bow and stern can become continuous tangent and occur at the side walls. Therefore, the upper and lower volumes can become one at the front and end of the vessel.
Le corps supérieur et le corps inférieur peuvent être reliés en outre l'un à l'autre au moyen de cadres structurels internes, de piliers ou autres. Le corps inférieur donne à la section transversale des zones concaves marquées sur ses bords. La hauteur du corps supérieur par rapport à la hauteur du corps inférieur peut dépendre de la différence entre le déplacement maximal et le déplacement minimal du navire. Par exemple, plus la différence entre le déplacement maximal et le déplacement minimal du navire est grande, plus la hauteur du corps inférieur est grande par rapport à la hauteur du corps supérieur. Dans certains exemples, la hauteur du corps supérieur par rapport au creux sur quille du navire peut être comprise entre 45 % et 85 %. Ainsi, dans de tels exemples, la hauteur du corps inférieur par rapport au creux sur quille du navire peut être comprise entre 55 % et 15 %. Pour compenser cette différence entre le déplacement maximal et le déplacement minimal du navire, la largeur de flottaison maximale (largeur de flottaison au niveau du corps supérieur) du navire peut être encore modifiée, de sorte que plus cette différence est grande, plus la largeur de flottaison maximale du navire est grande. À titre de variante, la largeur de flottaison et le tirant d'eau du navire peuvent être modifiés ensemble pour compenser cette différence.The upper body and the lower body may be further connected to each other by means of internal structural frames, pillars or the like. The lower body gives the cross section marked concave areas on its edges. The height of the upper body relative to the height of the lower body may depend on the difference between the maximum and minimum displacement of the vessel. For example, the greater the difference between the maximum displacement and the minimum displacement of the ship, the greater the height of the lower body relative to the height of the upper body. In some examples, the height of the upper body relative to the vessel's keel depth may be between 45% and 85%. Thus, in such examples, the height of the lower body relative to the keel depth of the ship can be between 55% and 15%. To compensate for this difference between the maximum and minimum displacement of the vessel, the maximum waterline width (waterline width at upper body level) of the vessel can be further varied, so that the greater this difference, the greater the width of the vessel. Maximum flotation of the vessel is large. Alternatively, the vessel's waterline width and draft can be changed together to compensate for this difference.
La répartition du volume du corps inférieur modifie la répartition verticale de la flottabilité de la coque, ce qui entraîne un tirant d'eau du navire plus important en condition légère (déchargée) que celui d'autres navires connus ayant des géométries différentes.The volume distribution of the lower body modifies the vertical distribution of hull buoyancy, resulting in a greater draft of the vessel in light (unloaded) condition than that of other known vessels with different geometries.
Le navire de charge sans ballast comprend en outre au moins un espace de cargaison, en d'autres termes, au moins un volume pour le transport de la cargaison, tel que la cale à cargaison, disposé au moins en correspondance avec le corps supérieur pour au moins stocker la cargaison. Cette cale peut occuper totalement l'espace défini par le corps supérieur, ou peut occuper totalement ou partiellement l'espace défini par le corps supérieur et également occuper partiellement l'espace défini par le corps inférieur du navire. L’espace de cargaison peut également dépasser du corps supérieur de manière à occuper partiellement le pont du navire.The ballastless cargo ship further comprises at least one cargo space, in other words, at least one volume for transporting cargo, such as the cargo hold, arranged at least in correspondence with the upper body for at least store the cargo. This hold can completely occupy the space defined by the upper body, or can totally or partially occupy the space defined by the upper body and also partially occupy the space defined by the lower body of the ship. The cargo space can also protrude from the upper body so as to partially occupy the ship's deck.
Le navire de charge sans ballast comprend également des espaces vides au moins partiellement en correspondance avec le corps inférieur. Ces espaces vides servent de réservoirs de flottaison pour le navire. Une partie de ces espaces vides peut en outre être utilisée pour stocker des réservoirs de carburant, des systèmes de tuyauterie ou un système de compensation d'assiette tel que décrit ci-après, parmi d'autres systèmes ou éléments du navire. À titre d'exemple, le rapport entre le volume des espaces vides et le déplacement volumétrique maximal du navire peut aller de 0,1 à 0,45, bien que d'autres rapports puissent être atteints en fonction de la conception particulière du navire.The ballastless cargo ship also includes empty spaces at least partially in correspondence with the lower body. These empty spaces serve as flotation tanks for the ship. A portion of these empty spaces may further be used to store fuel tanks, piping systems or a trim compensation system as described below, among other systems or elements of the vessel. As an example, the ratio of void space volume to maximum vessel volumetric displacement can range from 0.1 to 0.45, although other ratios may be achieved depending on the particular vessel design.
La section transversale du corps inférieur peut comprendre des parois latérales inclinées qui peuvent se rejoindre et être reliées à la paroi inférieure ou aux parois latérales du corps supérieur. Ces parois latérales inclinées peuvent être sensiblement planes (les parois latérales inclinées peuvent former un angle sensiblement constant par rapport au plan de flottaison) ou peuvent être incurvées (les parois latérales inclinées peuvent former un angle variable par rapport au plan de flottaison). Dans tous les cas, la pente moyenne équivalente des parois latérales inclinées (obtenue pour un volume équivalent du corps inférieur ayant des parois latérales inclinées complètement planes) peut être comprise entre 0,5º et 85º par rapport à l'horizontale. Dans certains modes de réalisation, le corps inférieur comprend en outre un fond plat (également connu sous le nom de paroi de fond plat) situé au niveau d'une partie centrale du fond de la coque et le long de la longueur de la coque, et plus préférablement le long de la longueur des espaces de cargaison, de manière que les parois latérales inclinées sont formées des deux côtés du fond plat de sorte que le corps inférieur présente une section transversale sensiblement en forme de V tronqué. Cette section transversale en forme de V tronqué du corps inférieur est sensiblement similaire à une section transversale trapézoïdale inversée. Le corps inférieur peut également comprendre des parties de paroi inclinées formées au niveau d'un sommet des deux parois latérales pour rejoindre la paroi inférieure du corps supérieur.The cross section of the lower body may include inclined side walls which may meet and be connected to the lower wall or side walls of the upper body. These inclined sidewalls may be substantially planar (the inclined sidewalls may form a substantially constant angle relative to the plane of waterline) or may be curved (the inclined sidewalls may form a variable angle relative to the plane of waterline). In all cases, the equivalent average slope of the inclined side walls (obtained for an equivalent volume of the lower body having completely flat inclined side walls) can be between 0.5º and 85º relative to the horizontal. In some embodiments, the lower body further includes a flat bottom (also known as a flat bottom wall) located at a central portion of the bottom of the shell and along the length of the shell, and more preferably along the length of the cargo spaces, such that the inclined side walls are formed on both sides of the flat bottom so that the lower body has a substantially truncated V-shaped cross section. This truncated V-shaped cross section of the lower body is substantially similar to an inverted trapezoidal cross section. The lower body may also include inclined wall portions formed at an apex of the two side walls to join the lower wall of the upper body.
La forme de la section transversale dans la longueur essentiellement prismatique du navire ainsi définie forme quatre puisards de cale distincts au lieu de deux dans d'autres navires connus présentant des géométries de navire différentes. Ces puisards de cale peuvent être arrondis ou les parois latérales et de fond qui les forment peuvent se rejoindre en formant un angle.The shape of the cross section in the essentially prismatic length of the ship thus defined forms four distinct hold sumps instead of two in other known ships with different ship geometries. These bilge sumps can be rounded or the side and bottom walls which form them can meet at an angle.
Le navire de charge sans ballast est défini de telle sorte que, pour un paramètre prédéfini, le paramètre étant sélectionné dans un groupe comprenant un tirant d'eau maximal (Tmax), un tirant d'eau minimal (Tmin) et une largeur de flottaison maximale (Bmax) du navire, la géométrie du navire est définie par :
- un rapport (%Bmax) entre la largeur de la paroi de fond plat du navire et la largeur de flottaison maximale à l’aire de flottaison du navire qui est compris entre 0 et 0,7,
- un rapport (%Tmax) entre le tirant d'eau immergé du corps supérieur (en d'autres termes, la distance verticale correspondant à la partie immergée des parois verticales du corps supérieur) et le tirant d'eau maximal du navire qui est compris entre 0 et 0,8, et
- un coefficient de coupe au maître (Cm) du navire défini comme suit :
qui est compris entre 0,65 et 0,85.
- a ratio (%B max ) between the width of the flat bottom wall of the vessel and the maximum waterline width at the flotation area of the vessel which is between 0 and 0.7,
- a ratio (%T max ) between the submerged draft of the upper body (in other words, the vertical distance corresponding to the submerged part of the vertical walls of the upper body) and the maximum draft of the vessel which is between 0 and 0.8, and
- a master cutting coefficient (C m ) of the vessel defined as follows:
which is between 0.65 and 0.85.
Dans le présent document, le coefficient de coupe au maître d'un navire désigne le rapport entre la surface de la coupe au maître du navire, pour un tirant d'eau défini, et la surface du rectangle qui contient ladite surface de la coupe au maître du navire, la largeur du rectangle correspondant à la largeur hors membre du navire et la hauteur du rectangle correspondant au tirant d'eau précédemment défini.In this document, the master's cut coefficient of a ship designates the ratio between the area of the master's cut of the ship, for a defined draft, and the area of the rectangle which contains said surface of the master's cut. master of the vessel, the width of the rectangle corresponding to the width outside the limb of the vessel and the height of the rectangle corresponding to the draft previously defined.
Ensuite, le coefficient %Bmaxqui a été défini comme étant le rapport entre la largeur (b) du fond plat du navire et la largeur de flottaison maximale (Bmax) du navire au niveau de l’aire de flottaison du navire est le suivant :
De même, le coefficient %Tmaxqui a été défini comme étant le rapport entre le tirant d'eau immergé (t) du corps supérieur et le tirant d'eau maximal du navire (Tmax) est le suivant :
La section transversale du corps inférieur maintient un tirant d'eau et une stabilité suffisants dans des conditions légères et évite les dommages dans l'hélice dus à la cavitation sans qu'il soit nécessaire d'avoir un système de ballast. Elle réduit également la résistance de la coque et améliore l'efficacité de la propulsion. La présence de deux puisards de cale supplémentaires augmente l'amortissement du roulis de Foucault. Le volume des espaces vides dans le corps inférieur permet de ne pas dépasser le tirant d'eau maximal du navire (les espaces vides agissent comme un flotteur lorsque le navire est chargé). Le corps inférieur peut en outre avoir une forme qui change le long de la longueur dudit corps, devenant plus pointue à la proue. Cette répartition longitudinale du volume du corps inférieur modifie la position du centre de flottaison de la coque en fonction des changements de tirant d'eau.The lower body cross section maintains sufficient draft and stability in light conditions and prevents damage in the propeller due to cavitation without the need for a ballast system. It also reduces hull resistance and improves propulsion efficiency. The presence of two additional bilge sumps increases eddy roll damping. The volume of the empty spaces in the lower body ensures that the maximum draft of the ship is not exceeded (the empty spaces act as a float when the ship is loaded). The lower body may further have a shape that changes along the length of said body, becoming more pointed at the bow. This longitudinal distribution of the volume of the lower body modifies the position of the center of buoyancy of the hull according to changes in draft.
En outre, en ayant un corps supérieur avec une section transversale sensiblement rectangulaire le long de toute la longueur du navire et en évitant d'utiliser des réservoirs de ballast latéraux, l'espace occupé par l'espace de cargaison peut être maximisé dans ledit corps supérieur (l'espace de cargaison peut avoir une largeur qui correspond sensiblement à la largeur de flottaison du navire), compensant toute perte spatiale dans le corps inférieur.Furthermore, by having an upper body with a substantially rectangular cross section along the entire length of the vessel and avoiding the use of side ballast tanks, the space occupied by the cargo space can be maximized in said body upper (the cargo space may have a width which corresponds substantially to the waterline width of the vessel), compensating for any spatial loss in the lower body.
Le coefficient de bloc d'un navire est défini comme étant le rapport entre le volume sous l’eau du navire et le volume d'un bloc parallélépipédique défini par la longueur entre perpendiculaires, la largeur (largeur de flottaison) et la profondeur (tirant d'eau) du navire. Dans certains modes de réalisation, ce coefficient de bloc du navire dépend d'une valeur de l'angle des parois latérales du corps inférieur, qui peuvent être inclinées, par rapport à la ligne de base.The block coefficient of a ship is defined as the ratio between the underwater volume of the ship and the volume of a parallelepiped block defined by the length between perpendiculars, the width (waterline width) and the depth (draft of water) of the ship. In some embodiments, this ship block coefficient depends on a value of the angle of the side walls of the lower body, which may be inclined, relative to the baseline.
Par exemple, pour un Bmaxet un Tmaxprédéfinis et des valeurs constantes de t et %Tmax(seuls b et %Bmaxsont modifiés), un angle plus important des parois latérales inclinées par rapport au fond plat implique un coefficient de bloc plus élevé et vice versa. Dans d'autres exemples, pour des valeurs prédéfinies de Bmaxet Tmaxet des valeurs constantes de b et %Bmax(seuls t et %Tmaxsont modifiés), un angle plus important des parois latérales inclinées par rapport au fond plat implique un coefficient de bloc plus faible et vice versa. En outre, le coefficient de coupe au maître et le coefficient de bloc d'un navire sont liés l'un à l'autre. Autrement dit, plus le coefficient de coupe au maître est faible, plus le coefficient de bloc est faible, et vice versa.For example, for a predefined B max and a T max and constant values of t and %T max (only b and %B max are modified), a greater angle of the inclined side walls relative to the flat bottom implies a coefficient of higher block and vice versa. In other examples, for predefined values of B max and T max and constant values of b and %B max (only t and %T max are modified), a greater angle of the inclined side walls relative to the flat bottom implies a lower block coefficient and vice versa. Furthermore, the master cut coefficient and the block coefficient of a vessel are related to each other. In other words, the lower the master cutting coefficient, the lower the block coefficient, and vice versa.
Dans certains cas, le coefficient de bloc (Cb) est défini comme suit :
et est compris entre 0,52 et 0,72, où %Afloatmaxest le rapport entre la surface du fond plat (Aflatbottom) du corps inférieur du navire et la surface de la ligne de flottaison maximale (Afloatmax) du navire. Le coefficient de bloc résultant (Cb) du navire dépend de la différence entre le déplacement maximal et le déplacement minimal du navire.In some cases, the block coefficient (C b ) is defined as follows:
and is between 0.52 and 0.72, where %A floatmax is the ratio between the flat bottom area (A flatbottom ) of the lower body of the ship and the maximum waterline area (A floatmax ) of the ship. The resulting block coefficient (C b ) of the ship depends on the difference between the maximum and minimum displacement of the ship.
Ensuite, le coefficient %Afloatmaxqui a été défini comme étant le rapport entre la surface du fond plat (Aflatbottom) du corps inférieur du navire (si le navire n'a pas de fond plat, ce rapport sera nul) et la surface de la ligne de flottaison maximale (Afloatmax) du navire est défini comme suit :
Dans certains modes de réalisation, lorsque le navire est à son tirant d'eau minimal (poids minimal), le corps inférieur est au moins partiellement immergé et, lorsque le navire est à son tirant d'eau maximal (poids maximal), le corps inférieur est totalement immergé et le corps supérieur est partiellement immergé.In some embodiments, when the vessel is at its minimum draft (minimum weight), the lower body is at least partially submerged and, when the vessel is at its maximum draft (maximum weight), the lower body lower body is totally submerged and the upper body is partially submerged.
Dans certains modes de réalisation, ledit au moins un espace de cargaison est une cale, et plus particulièrement une cale de type caisson. Dans ces modes de réalisation, en raison de l'absence de réservoirs de ballast latéraux dans le navire, la cale peut avoir une largeur qui correspond sensiblement à la largeur de flottaison du navire le long de la longueur du navire. Par conséquent, la cale peut maximiser l'occupation de l'espace à l'intérieur du navire. Ensuite, une réduction du creux sur quille de la cale due à la présence du corps inférieur peut être compensée par l'augmentation de la largeur de la cale.In certain embodiments, said at least one cargo space is a hold, and more particularly a box-type hold. In these embodiments, due to the absence of side ballast tanks in the vessel, the hold may have a width which substantially corresponds to the waterline width of the vessel along the length of the vessel. Therefore, the hold can maximize the space occupation inside the ship. Then, a reduction in the keel depth of the hold due to the presence of the lower body can be compensated by increasing the width of the hold.
Pour les cales de type caisson, l'influence sur les paramètres hydrodynamiques du navire de la transition entre le fond plat du corps inférieur et les parois latérales du corps supérieur est particulièrement importante puisqu'il est intéressant d'atteindre la valeur maximale (largeur hors membre) avec le plus petit tirant d'eau possible, étant donné que la cale de type caisson doit être placée aussi bas que possible dans le navire pour des raisons de stabilité et pour contribuer à ce que le tirant d'eau maximal ne soit pas excessif. Par conséquent, pour ces cales particulières de type caisson, les parois latérales du corps inférieur peuvent avoir un angle par rapport au fond plat qui est plus petit que celui d’autres types de cales connus. Par exemple, pour les cales de type caisson, les parois latérales inclinées peuvent former un angle par rapport au fond plat compris entre 0,5º et 85º.For box-type holds, the influence on the hydrodynamic parameters of the vessel of the transition between the flat bottom of the lower body and the side walls of the upper body is particularly important since it is interesting to reach the maximum value (width outside member) with the smallest possible draft, since the box type hold must be placed as low as possible in the vessel for stability reasons and to help ensure that the maximum draft is not excessive. Therefore, for these particular box-type wedges, the side walls of the lower body may have an angle relative to the flat bottom which is smaller than that of other known types of wedges. For example, for box-type holds, the inclined side walls can form an angle to the flat bottom of between 0.5º and 85º.
Dans certains modes de réalisation, le tirant d'eau minimal du navire dépend du système de propulsion du navire. En d'autres termes, le tirant d'eau minimal peut être le tirant d'eau requis pour une immersion correcte des hélices du système de propulsion du navire. Le tirant d'eau minimal du navire peut également dépendre des exigences de stabilité et de tenue à la mer du navire.In some embodiments, the minimum draft of the vessel depends on the propulsion system of the vessel. In other words, the minimum draft may be the draft required for proper immersion of the propellers of the ship's propulsion system. The minimum draft of the vessel may also depend on the stability and seakeeping requirements of the vessel.
Dans certains modes de réalisation, le navire de charge sans ballast comprend deux hélices. Dans ces modes de réalisation, le navire de charge sans ballast peut en outre comprendre deux moteurs de propulsion de telle sorte que, lorsque le navire navigue avec son tirant d'eau minimal, seul l'un des deux moteurs de propulsion est configuré pour entraîner les deux hélices, et que, lorsque le navire navigue avec un tirant d'eau supérieur au tirant d'eau minimal, chaque moteur de propulsion entraîne une hélice correspondante parmi les deux hélices. Il existe principalement deux conditions extrêmes de chargement clairement différenciées : à vide et à pleine charge. Lorsque les navires de charge sont vides (pas de cargaison), le déplacement et le tirant d'eau sont faibles, de même que la traînée du navire lors de son déplacement sur l'eau (économie d'énergie). Lorsqu'il navigue à pleine charge (tonnage de port en lourd maximal), la traînée du navire de charge sans ballast sera très similaire à la traînée en mer du navire de charge conventionnel. Cela peut impliquer que la différence de puissance requise pour la propulsion du navire dans les deux conditions soit importante. En condition sans cargaison, le tirant d'eau ayant été réduit au minimum nécessaire au bon fonctionnement du navire, un seul moteur de propulsion est utilisé pour entraîner les deux hélices. Pour tout autre tirant d'eau supérieur au tirant d'eau minimal, chacun des deux moteurs de propulsion est utilisé pour entraîner l'une des deux hélices. Dans certains exemples, les moteurs de propulsion peuvent être des moteurs de propulsion diesels-électriques, tels que des moteurs de propulsion de type ASD (propulseur azimutal) à transmission mécanique (transmission en L, transmission en Z) ou électriques, qui permettent un meilleur contrôle de la puissance délivrée à chacune des hélices. Ces moteurs de propulsion diesels-électriques peuvent être alimentés par une pluralité de groupes électrogènes qui peuvent fonctionner en fonction de la puissance requise par les moteurs de propulsion.In some embodiments, the ballastless cargo ship includes two propellers. In these embodiments, the ballastless cargo vessel may further include two propulsion motors such that, when the vessel is sailing at its minimum draft, only one of the two propulsion motors is configured to drive the two propellers, and that, when the ship is sailing with a draft greater than the minimum draft, each propulsion engine drives a corresponding propeller among the two propellers. There are mainly two clearly differentiated extreme loading conditions: empty and fully loaded. When cargo ships are empty (no cargo), the displacement and draft are low, as is the drag of the ship when moving through the water (energy saving). When sailing at full load (maximum deadweight tonnage), the drag of the unballasted cargo ship will be very similar to the drag at sea of the conventional cargo ship. This may imply that the difference in power required for ship propulsion in the two conditions is significant. In cargo-free condition, the draft having been reduced to the minimum necessary for the proper operation of the vessel, a single propulsion engine is used to drive the two propellers. For any other draft greater than the minimum draft, each of the two propulsion motors is used to drive one of the two propellers. In certain examples, the propulsion motors may be diesel-electric propulsion motors, such as ASD (azimuth thruster) type propulsion motors with mechanical transmission (L-shaped transmission, Z-shaped transmission) or electric, which allow better control of the power delivered to each of the propellers. These diesel-electric propulsion motors can be powered by a plurality of generators which can operate depending on the power required by the propulsion motors.
Dans certains modes de réalisation, la coque comprend en outre un système de compensation d'assiette comportant au moins deux réservoirs reliés l'un à l'autre par une liaison fluidique, un fluide, par exemple de l'eau douce, stocké dans les au moins deux réservoirs étant transporté (transfert de poids à bord) entre lesdits au moins deux réservoirs pour maintenir la stabilité du navire. Ce système de compensation d'assiette est capable de corriger la gîte et l'assiette. La taille des réservoirs et leur emplacement à l'intérieur du navire de charge sans ballast peuvent être optimisés pour fournir un couple suffisant avec le moins d'eau possible. Dans certains exemples, il peut y avoir au moins un réservoir situé à proximité de chacune des murailles latérales (bâbord et tribord) de la coque, reliés l'un à l'autre par une liaison fluidique pour corriger la gîte du navire, et il peut y avoir au moins un réservoir situé à proximité de la proue et un autre réservoir situé à proximité de la poupe, reliés l'un à l'autre par une liaison fluidique, pour corriger l'assiette du navire.In certain embodiments, the hull further comprises a trim compensation system comprising at least two tanks connected to each other by a fluid connection, a fluid, for example fresh water, stored in the at least two tanks being transported (onboard weight transfer) between said at least two tanks to maintain the stability of the vessel. This trim compensation system is capable of correcting heel and trim. The size of the tanks and their location inside the ballastless cargo vessel can be optimized to provide sufficient torque with as little water as possible. In certain examples, there may be at least one tank located near each of the side walls (port and starboard) of the hull, connected to each other by a fluid connection to correct the list of the ship, and it there may be at least one tank located near the bow and another tank located near the stern, connected to each other by a fluid connection, to correct the trim of the ship.
Dans certains modes de réalisation, la largeur du corps inférieur varie le long de la longueur de la coque, étant de préférence plus large à proximité d'une partie de poupe du navire et plus étroite à proximité d'une partie de proue du navire.In some embodiments, the width of the lower body varies along the length of the hull, preferably being wider near a stern portion of the vessel and narrower near a bow portion of the vessel.
Le navire de charge décrit ici évite d'utiliser des systèmes d'eau de ballast et élimine ainsi le transport d'eau de mer contenant des espèces marines invasives. Cette solution est donc plus efficace que les méthodes de traitement actuelles pour réduire le potentiel d'introduction desdites espèces marines invasives dans d'autres écosystèmes étrangers. En outre, en évitant de traiter les eaux de ballast, des économies d'énergie significatives sont réalisées. De plus, on évite l'installation de réservoirs, de pompes, de tuyaux, de canalisations et d'autres éléments du système de ballastage à l’eau, avec les économies correspondantes en termes d'installation et de maintenance. Un autre avantage est que le navire décrit ici est plus efficace, car il réduit significativement sa traînée lorsqu'il se déplace dans l'eau à l'état vide (moins de déplacement, moins de surface mouillée et moins de puissance requise).The cargo vessel described here avoids the use of ballast water systems and thus eliminates the transport of seawater containing invasive marine species. This solution is therefore more effective than current treatment methods in reducing the potential for introducing said invasive marine species into other foreign ecosystems. Additionally, by avoiding treating ballast water, significant energy savings are achieved. In addition, the installation of tanks, pumps, pipes, pipelines and other elements of the water ballast system is avoided, with corresponding savings in terms of installation and maintenance. Another advantage is that the vessel described here is more efficient, as it significantly reduces its drag when moving through the water in an empty state (less displacement, less wetted surface area and less power required).
Un ensemble de dessins est fourni pour compléter la description et afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent un mode de réalisation de l'invention qui ne doit pas être interprété comme limitant la portée de l'invention, mais seulement comme un exemple de réalisation de l'invention.A set of drawings is provided to complete the description and to allow a better understanding of the invention. These drawings form an integral part of the description and illustrate an embodiment of the invention which should not be interpreted as limiting the scope of the invention, but only as an example of embodiment of the invention.
Les dessins comprennent les figures suivantes :
La
La
La
La
There
There
There
There
Les figures 1A-C montrent différentes vues d'un navire de charge sans ballast 100, selon un mode de réalisation particulier de l'invention.Figures 1A-C show different views of a ballastless cargo ship 100, according to a particular embodiment of the invention.
La
Dans la partie de proue 103 du navire 100, la forme du corps inférieur 102 se rétrécit jusqu'à un point tandis que ledit corps inférieur 102 peut être élargi au niveau de la partie de poupe 104 (le corps inférieur 102, au niveau de la partie de poupe 104 est la partie du navire 100 dans laquelle se trouve une plus grande concentration de poids, tels que des machines, etc.) Cela permet au navire 100 d'éviter de s'incliner et de diminuer la traînée dans la voie maritime. La géométrie de la partie de proue 103 du corps supérieur 101 a été choisie pour s'adapter à la géométrie de la partie de proue 103 du corps inférieur 102 et ainsi éviter entre le corps supérieur 101 et le corps inférieur 102 les très grandes surfaces "horizontales" qui augmentent la traînée et réduisent l'efficacité. Ces géométries, qui deviennent plus pointues dans la direction longitudinale, minimisent le tossage. À un certain point, le corps inférieur 102 définit une surface de transition entre le fond du navire 100 et le corps supérieur 101 laissant un espace pour placer des hélices.In the bow part 103 of the ship 100, the shape of the lower body 102 narrows to a point while said lower body 102 can be widened at the stern part 104 (the lower body 102, at the level of the stern portion 104 is the portion of the vessel 100 in which there is a greater concentration of weight, such as machinery, etc.) This allows the vessel 100 to avoid listing and decrease drag in the seaway . The geometry of the bow part 103 of the upper body 101 was chosen to adapt to the geometry of the bow part 103 of the lower body 102 and thus avoid very large surfaces between the upper body 101 and the lower body 102. horizontals" which increase drag and reduce efficiency. These geometries, which become sharper in the longitudinal direction, minimize twisting. At some point, the lower body 102 defines a transition surface between the bottom of the vessel 100 and the upper body 101 leaving space for placing propellers.
Bien que le navire de charge sans ballast 100 des figures 1A-C montre une partie de proue 103 et une partie de poupe 104 ayant une géométrie particulière, lesdites parties de proue et de poupe peuvent avoir une tout autre géométrie en fonction de la conception particulière du navire.Although the ballastless cargo ship 100 of Figures 1A-C shows a bow portion 103 and a stern portion 104 having a particular geometry, said bow and stern portions may have an entirely different geometry depending on the particular design. of the ship.
La
Le corps inférieur 102 comprend des espaces vides 109 qui font office de flotteurs pour le navire 100. Ces espaces vides 109 sont dimensionnés de telle sorte que le volume d'air dans les espaces vides immergés 109 est équivalent au volume d'air dans les ballasts immergés, totalement ou partiellement vides, dans l'état chargé d'un navire conventionnel. Par exemple, le rapport entre le volume des espaces vides 109 et le déplacement volumétrique maximal du navire 100 peut être compris entre 0,1 et 0,45. Le navire 100 comprend en outre une cale de type caisson 110 disposée à l'intérieur du corps supérieur 101 et qui saille légèrement au-dessus du pont 106 pour stocker la cargaison. Cette cale 110 a une largeur qui correspond sensiblement à la largeur de flottaison du navire 100, et une longueur qui correspond sensiblement à la longueur du navire 100. En particulier, la longueur de la cale 110 peut correspondre sensiblement à la longueur de la partie centrale du navire 100, c'est-à-dire à l'exclusion de la partie de proue 103 et de la partie de poupe 104.The lower body 102 includes empty spaces 109 which act as floats for the ship 100. These empty spaces 109 are dimensioned such that the volume of air in the submerged empty spaces 109 is equivalent to the volume of air in the ballast tanks. submerged, totally or partially empty, in the loaded state of a conventional vessel. For example, the ratio between the volume of empty spaces 109 and the maximum volumetric displacement of the ship 100 can be between 0.1 and 0.45. The ship 100 further comprises a box-type hold 110 disposed inside the upper body 101 and which projects slightly above the deck 106 to store the cargo. This hold 110 has a width which corresponds substantially to the waterline width of the ship 100, and a length which corresponds substantially to the length of the ship 100. In particular, the length of the hold 110 can correspond substantially to the length of the central part of the ship 100, that is to say excluding the bow part 103 and the stern part 104.
Bien que le navire de charge sans ballast 100 de la
La
Les navires de charge sans ballast 200 décrits ici ont été conçus avec une géométrie, une forme et une répartition de la flottabilité de la coque telles que, dans toute condition de charge, le tirant d'eau du navire est toujours compris entre le tirant d'eau minimal et le tirant d'eau maximal de la coque du navire. Tel qu'il est utilisé dans le présent document, le tirant d'eau de la coque du navire ou du bateau désigne la distance verticale entre la ligne de flottaison et le fond de la coque, y compris l'épaisseur de la coque. Le tirant d'eau minimal correspond à la profondeur d'eau minimale à laquelle un navire peut naviguer en toute sécurité tout en respectant la réglementation maritime applicable. Le tirant d'eau minimal est normalement atteint lorsqu'aucune cargaison n'est transportée à bord. De même, le tirant d'eau maximal du navire correspond à la profondeur d'eau maximale à laquelle un navire peut naviguer en toute sécurité tout en respectant les réglementations maritimes applicables, et il est normalement atteint avec le port en lourd maximal autorisé du navire, c'est-à-dire lorsqu'il est entièrement chargé.The ballastless cargo ships 200 described here have been designed with a geometry, shape and hull buoyancy distribution such that, in any load condition, the draft of the vessel is always between the draft of minimum water and maximum draft of the ship's hull. As used in this document, the hull draft of the ship or boat means the vertical distance from the waterline to the bottom of the hull, including the thickness of the hull. Minimum draft is the minimum depth of water at which a vessel can navigate safely while complying with applicable maritime regulations. The minimum draft is normally reached when no cargo is carried on board. Similarly, maximum vessel draft is the maximum water depth at which a vessel can safely navigate while complying with applicable maritime regulations, and is normally achieved with the vessel's maximum allowable deadweight , that is, when fully charged.
L'état de cargaison du navire qui correspond au tirant d'eau minimal est celui dans lequel le poids total du navire est le plus faible possible (Wmin), également connu sous le nom de déplacement minimal. Dans cet état, le poids total est la somme des poids suivants :
- Déplacement lège (LTD),
- Constantes (K)= approvisionnements et consommables + équipage et effets + huiles et pièces de rechange + effets dans les réserves + divers), et
- 10 % de consommation (carburants et huiles dans les réservoirs), de sorte que,
Wmin= LTD + K + 10 % Cons.The ship's cargo state that corresponds to minimum draft is that in which the total weight of the ship is as small as possible (W min ), also known as minimum displacement. In this state, the total weight is the sum of the following weights:
- Light travel (LTD),
- Constants (K) = supplies and consumables + crew and effects + oils and spare parts + effects in reserves + miscellaneous), and
- 10% consumption (fuels and oils in the tanks), so that,
W min = LTD + K + 10% Cons.
Par conséquent, pour le tirant d'eau minimal, le navire doit avoir un volume (Vmin) du dessous de la coque qui équilibre ce poids minimal (Wmin) :
Vmin= Wmin/ d ; (d= 1,025 t/m3; poids spécifique de l'eau de mer)Therefore, for the minimum draft, the ship must have a volume (V min ) of the underside of the hull which balances this minimum weight (W min ):
V min = W min / d; (d= 1.025 t/m 3 ; specific weight of sea water)
D'autre part, l’état de cargaison du navire qui correspond au tirant d'eau maximal est celui dans lequel le poids total du navire est le plus grand possible (Wmax). Dans cet état, le poids du navire, également connu sous le nom de déplacement en charge (ou maximal), sera la somme des poids suivants :
- Déplacement lège (LTD), et
- Port en lourd (DWT) = Cargaison + K + 100 % Consommation, de sorte que,
Wmax= LTD + DWT = D (déplacement de la cargaison complète ; poids maximal du navire)On the other hand, the cargo state of the ship which corresponds to the maximum draft is that in which the total weight of the ship is the greatest possible (W max ). In this state, the weight of the vessel, also known as the loaded (or maximum) displacement, will be the sum of the following weights:
- Light travel (LTD), and
- Deadweight (DWT) = Cargo + K + 100% Consumption, so that,
W max = LTD + DWT = D (full cargo displacement; maximum vessel weight)
Par conséquent, pour le tirant d'eau maximal, le navire doit avoir un volume (Vmax) du dessous de la coque qui équilibre ce poids (Wmax) :
Vmax= Wmax/ d ; (d= 1,025 t/m3)Therefore, for maximum draft, the ship must have a volume (V max ) of the underside of the hull that balances this weight (W max ):
V max = W max / d; (d= 1.025 t/m 3 )
La transition entre le Vmaxet le Vmindoit se faire en réalisant un taux de croissance du volume du dessous directement lié à la variation de l’aire de flottaison du navire, en d'autres termes, le taux de croissance du volume du dessous augmente avec le taux de croissance de la largeur de flottaison (B(T)) pour le tirant d'eau considéré. Dans le présent document, la largeur de flottaison (Beam) désigne la largeur d'un navire au point le plus large mesurée à la ligne de flottaison nominale du navire. Ce taux de croissance de la largeur de flottaison peut être limité par certaines restrictions de conception telles qu'un tirant d'eau maximal prédéfini, un tirant d'eau minimal et une largeur de flottaison maximale du navire, entre autres.The transition between V max and V min must be done by achieving a rate of growth of the volume below directly linked to the variation in the flotation area of the vessel, in other words, the rate of growth of the volume of the below increases with the growth rate of the waterline width (B(T)) for the draft considered. In this document, Beam means the width of a vessel at the widest point measured at the vessel's nominal waterline. This rate of growth of waterline width can be limited by certain design restrictions such as a predefined maximum draft, minimum draft and maximum waterline width of the vessel, among others.
La relation entre le tirant d'eau (T) du bateau et le volume du dessous de la coque qui équilibre le poids (W) correspondant peut également être exprimée en fonction de l’aire de flottaison (Afloat(T)) du bateau pour le tirant d'eau considéré. Ensuite, la condition pour le tirant d'eau minimal (poids minimal) du navire peut être exprimée en fonction de l’aire de flottaison ou en fonction de la largeur de flottaison comme suit :
où AMminest la surface de la section définie par la partie immergée de la coupe au maître dans la condition de tirant d'eau minimal.The relationship between the draft (T) of the boat and the volume of the underside of the hull which balances the corresponding weight (W) can also be expressed as a function of the flotation area (Afloat(T)) of the boat to the draft considered. Then, the condition for the minimum draft (minimum weight) of the vessel can be expressed in terms of the waterline area or in terms of the waterline width as follows:
where AM min is the area of the section defined by the submerged part of the master cut in the minimum draft condition.
La condition de tirant d'eau maximal (poids maximal) du navire peut être exprimée en fonction de l’aire de flottaison ou en fonction de la largeur de flottaison comme suit :
où AMmaxest la surface de la section définie par la partie immergée de la coupe au maître dans la condition de tirant d'eau maximal.The maximum draft (maximum weight) condition of the vessel can be expressed in terms of the waterline area or in terms of the waterline width as follows:
where AM max is the area of the section defined by the submerged part of the master cut in the maximum draft condition.
Il est donc nécessaire de définir les fonctions Afloat(T) et B(T). Ces fonctions peuvent être définies sur des intervalles. Dans l'intervalle des fonctions correspondant au corps inférieur de la coque, l’aire de flottaison et la largeur de flottaison augmentent de façon constante.It is therefore necessary to define the functions Afloat(T) and B(T). These functions can be defined on intervals. In the range of functions corresponding to the lower body of the hull, the waterline area and waterline width increase steadily.
Selon la
Connaissant le déplacement maximal et minimal du navire et un tirant d'eau maximal donné (restriction), faisant varier les valeurs de %Bmaxet de %Tmaxentre 0 et 0,7, respectivement, et établissant que
toutes les solutions possibles peuvent être trouvées pour concevoir le navire de charge sans ballast. Chaque solution obtenue aura un tirant d'eau minimal et une largeur de flottaison maximale. Ensuite, plus le %Bmaxest faible et plus le %Tmaxest élevé, plus le coefficient de coupe au maître et le coefficient de bloc du navire sont faibles. En outre, et par conséquent, le coefficient de coupe au maître, ainsi que le coefficient de bloc, seront d'autant plus faibles que les parois latérales du corps inférieur seront inclinées. Le coefficient de coupe au maître et le coefficient de bloc d'un navire sont liés l'un à l'autre. Autrement dit, plus le coefficient de coupe au maître est faible, plus le coefficient de bloc est faible et vice versa.Knowing the maximum and minimum displacement of the vessel and a given maximum draft (restriction), varying the values of %B max and %T max between 0 and 0.7, respectively, and establishing that
all possible solutions can be found to design the cargo ship without ballast. Each solution obtained will have a minimum draft and a maximum waterline width. Then, the lower the %B max and the higher the %T max , the lower the master cutting coefficient and the ship block coefficient. In addition, and consequently, the master cutting coefficient, as well as the block coefficient, will be all the lower as the side walls of the lower body are inclined. The master cut coefficient and the block coefficient of a vessel are related to each other. In other words, the lower the master cutting coefficient, the lower the block coefficient and vice versa.
D'après la
Connaissant le déplacement maximal et minimal du navire et un tirant d'eau maximal donné (restriction), faisant varier les valeurs de %Bmaxet de %Afloatmaxentre 0 et 0,7, respectivement, et établissant que
toutes les solutions possibles peuvent être trouvées pour concevoir le navire de charge sans ballast. Chaque solution obtenue aura un tirant d'eau minimal et une largeur de flottaison maximale. Ensuite, plus le %Bmaxest faible et plus le %Tmaxest élevé, plus le coefficient de bloc et le coefficient de coupe au maître du navire sont faibles. En outre, et par conséquent, le coefficient de bloc, ainsi que le coefficient de coupe au maître, seront d'autant plus faibles que les parois latérales du corps inférieur seront inclinées. Le coefficient de bloc et le coefficient de coupe au maître d'un navire sont liés l'un à l'autre. Autrement dit, plus le coefficient de bloc est faible, plus le coefficient de coupe au maître est faible et vice versa.Knowing the maximum and minimum displacement of the vessel and a given maximum draft (restriction), varying the values of %B max and %A floatmax between 0 and 0.7, respectively, and establishing that
all possible solutions can be found to design the cargo ship without ballast. Each solution obtained will have a minimum draft and a maximum waterline width. Then, the lower the %B max and the higher the %T max , the lower the block coefficient and the cutting coefficient at the ship's master. In addition, and consequently, the block coefficient, as well as the master cutting coefficient, will be all the lower as the side walls of the lower body are inclined. The block coefficient and the master cut coefficient of a vessel are related to each other. In other words, the lower the block coefficient, the lower the master cutting coefficient and vice versa.
La conception du corps inférieur jusqu'à la hauteur du tirant d'eau minimal (Tmin) du navire permet d'obtenir un taux de croissance du volume du dessous qui est directement lié à la variation de l’aire de flottaison du navire. En d'autres termes, le taux de croissance du volume du dessous augmente avec le taux de croissance de la largeur de flottaison pour le tirant d'eau considéré. Ainsi, le coefficient de bloc (Cbm) pour le tirant d'eau minimal (Tmin), équivalent au coefficient de bloc du corps inférieur jusqu'à la hauteur correspondant au tirant d'eau minimal, peut être défini comme suit :
où D est le déplacement à cargaison complète (poids maximal du navire), Wloadest le poids de la cargaison transportée dans le navire, Wconsest le poids des consommations du navire, d=1,025 t/m3(poids spécifique de l'eau de mer), L est la longueur du navire entre des perpendiculaires et B est la largeur hors membre.The design of the lower body up to the height of the minimum draft (T min ) of the vessel makes it possible to obtain a rate of growth of the volume of the underside which is directly linked to the variation of the flotation area of the vessel. In other words, the rate of growth of the volume below increases with the rate of growth of the waterline width for the draft considered. Thus, the block coefficient (C bm ) for the minimum draft (T min ), equivalent to the block coefficient of the lower body up to the height corresponding to the minimum draft, can be defined as follows:
where D is the displacement with full cargo (maximum weight of the ship), W load is the weight of the cargo transported in the ship, W cons is the weight of the ship's consumption, d=1.025 t/m 3 (specific weight of the ship 'sea water), L is the length of the ship between perpendiculars and B is the width outside the limb.
Ainsi, le coefficient de bloc du corps inférieur pour le tirant d'eau minimal est déterminé en fonction des principales dimensions du navire, du tirant d'eau minimal nécessaire et du port en lourd (DWT) et des consommations du navire (autonomie). On obtient alors une valeur du coefficient de bloc du corps inférieur qui dépend du tirant d'eau minimal du navire et que la conception du navire ne peut dépasser, conditionnant la valeur maximale du coefficient de bloc du navire et donc la valeur minimale de son tirant d'eau maximal.Thus, the block coefficient of the lower body for the minimum draft is determined based on the main dimensions of the vessel, the minimum necessary draft and the deadweight (DWT) and the consumption of the vessel (autonomy). We then obtain a value of the block coefficient of the lower body which depends on the minimum draft of the ship and which the design of the ship cannot exceed, conditioning the maximum value of the block coefficient of the ship and therefore the minimum value of its draft. maximum water.
La différence entre le volume maximal (Vmax) et le volume minimal (Vmin) du navire est la suivante :
où C'best le coefficient de bloc du corps supérieur dans la zone comprise entre le tirant d'eau maximal (Tmax) et le tirant d'eau minimal (Tmin) du navire.
where C' b is the block coefficient of the upper body in the area between the maximum draft (T max ) and the minimum draft (T min ) of the ship.
Puisque V= W/d, alors :
et alors,
so what,
Cela signifie donc que le tirant d'eau maximal du navire peut être déterminé sur la base des principales dimensions du navire, du tirant d'eau minimal nécessaire et du port en lourd (DWT) et des consommations du navire (autonomie).This therefore means that the maximum draft of the vessel can be determined on the basis of the main dimensions of the vessel, the minimum necessary draft and the deadweight (DWT) and the consumptions of the vessel (autonomy).
À partir des formules (1) et (2), on peut obtenir :
qui fournit le coefficient de bloc du navire en fonction du coefficient de bloc du corps inférieur jusqu'à son tirant d'eau minimal et du coefficient de bloc du corps supérieur entre son tirant d'eau minimal et son tirant d'eau maximal.From formulas (1) and (2), we can obtain:
which provides the block coefficient of the vessel as a function of the block coefficient of the lower body up to its minimum draft and the block coefficient of the upper body between its minimum draft and its maximum draft.
Si l'on considère que le coefficient de coupe au maître du corps supérieur (C'm) du navire est égal à 1 (cette simplification permet de maximiser la valeur du coefficient de bloc du navire et donc d'obtenir un Tmaxminimal, ce qui signifie que la largeur de flottaison maximale est atteinte au tirant d'eau minimal ou même à un tirant d'eau inférieur au tirant d'eau minimal), le coefficient de bloc du corps supérieur est égal au coefficient prismatique du corps supérieur (C'p),
Avec le coefficient prismatique du navire (Cp) et le coefficient prismatique du corps inférieur (Cpm), on peut obtenir le coefficient prismatique du corps supérieur (C'p) :
où AM est la surface de la coupe au maître du navire dans la condition de tirant d'eau maximal (
On peut alors déduire le tirant d'eau maximal :
where AM is the area of the cut to the master of the ship in the condition of maximum draft (
We can then deduce the maximum draft:
Le reste des paramètres du navire peut être dérivé, avec les restrictions prédéfinies, à partir de ce coefficient de bloc et du tirant d'eau maximal.The rest of the vessel parameters can be derived, with predefined restrictions, from this block coefficient and the maximum draft.
Le coefficient prismatique du corps inférieur Cpmest limité et ne peut être inférieur à 1-AM*(1-Cp)/AMminpuisque C'pest inférieur à 1.
Étant donné que Cpma une valeur minimale qui ne peut être réduite, et que le coefficient de bloc Cbdiminue avec l'augmentation de Cpm, la valeur de Cpmdoit être aussi proche que possible (en tenant compte de la valeur de C'p) de sa valeur minimale (il faut un coefficient de bloc aussi élevé que possible pour obtenir un tirant d’eau maximal aussi faible que possible).Since C pm has a minimum value that cannot be reduced, and the block coefficient C b decreases with increasing C pm , the value of C pm should be as close as possible (taking into account the value of C' p ) of its minimum value (a block coefficient as high as possible is required to obtain a maximum draft as low as possible).
Par conséquent, la valeur du coefficient de bloc a une limite supérieure qui ne peut être atteinte. Cette valeur maximale correspond à une valeur du coefficient prismatique du corps inférieur égale à la valeur minimale qu'il peut avoir, soit ,
Ainsi, le tirant d'eau maximal du navire a une limite inférieure qui ne peut être atteinte et dont la valeur est :
Les caractéristiques principales du navire se situeront dans les valeurs limites décrites ci-dessus.The main characteristics of the vessel will fall within the limit values described above.
À titre d'exemple, un tableau présentant différents paramètres d'un navire de charge sans ballast, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, d'un navire de charge conventionnel à navigation lente et d'un navire de charge standard (tous deux incorporant des systèmes de ballast), est fourni.
Les paramètres comparés dans ce tableau sont le rapport (B/T) entre la largeur de flottaison (B) et le tirant d'eau (T), le coefficient de bloc (Cb) et le coefficient de coupe au maître (Cm) des navires. Les valeurs du rapport (B/T), du coefficient de coupe au maître (Cm) et du coefficient de bloc (Cb) ont été obtenues sur la base des formules décrites ci-dessus. Pour la définition des dimensions et des proportions indiquées dans le tableau, il a été considéré que la longueur et la largeur de flottaison restaient sensiblement constantes pour le navire de charge sans ballast. Ainsi, les dimensions les plus importantes à définir sont le tirant d'eau et le creux sur quille du navire de charge sans ballast.The parameters compared in this table are the ratio (B/T) between the waterline width (B) and the draft (T), the block coefficient (C b ) and the master cutting coefficient (C m ) ships. The values of the ratio (B/T), master cutting coefficient (C m ) and block coefficient (C b ) were obtained based on the formulas described above. For the definition of the dimensions and proportions indicated in the table, it was considered that the waterline length and width remained substantially constant for the cargo ship without ballast. Thus, the most important dimensions to define are the draft and keel depth of the ballastless cargo ship.
La colonne "Fourchettes de navires de charge sans ballast" fait référence aux valeurs entre lesquelles se situe le navire de charge sans ballast décrit dans le présent document. La colonne "Navire de charge à navigation lente" fait référence aux valeurs entre lesquelles se situe un navire de charge conventionnel à navigation lente avec système de ballast. La colonne "Navire standard" fait référence aux valeurs d'un navire de charge conventionnel particulier avec système de ballast. Les valeurs des colonnes "Navire de charge à navigation lente" et "Navire standard" sont connues de l'art antérieur (Ship design : Methodologies of Preliminary Design, Papanikolaou 2014). La colonne "Navire de charge sans ballast" fait référence aux valeurs d'un navire de charge sans ballast particulier, tel que décrit dans le présent document, dans lequel, afin d'obtenir les paramètres indiqués, le creux sur quille du navire a été modifié. Les valeurs de la colonne "Navire de charge sans ballast maximal" ont été obtenues pour un tirant d'eau maximal (restriction) de 150 % du tirant d'eau maximal d'un navire de charge conventionnel. En particulier, la colonne "Navire de charge sans ballast maximal" montre des valeurs de navire de charge sans ballast dans lequel seul le creux sur quille du navire a été modifié et le corps inférieur a un relevé de varangue en forme de V (en d'autres termes, il n'y a pas de fond plat dans le corps inférieur et le corps inférieur a une section transversale triangulaire).The column “Ballastless Cargo Ship Ranges” refers to the values between which the ballastless cargo ship described in this document falls. The column "Slow sailing cargo ship" refers to the values between which a conventional slow sailing cargo ship with ballast system falls. The "Standard Ship" column refers to the values of a particular conventional cargo ship with ballast system. The values of the “Slowly sailing cargo ship” and “Standard ship” columns are known from the prior art (Ship design: Methodologies of Preliminary Design, Papanikolaou 2014). The column "Cargo ship without ballast" refers to the values of a particular cargo ship without ballast, as described in this document, in which, in order to obtain the indicated parameters, the keel depth of the ship has been amended. The values in the “Maximum Ballastless Cargo Ship” column were obtained for a maximum draft (restriction) of 150% of the maximum draft of a conventional cargo ship. In particular, the column "Maximum ballastless cargo ship" shows values of ballastless cargo ship in which only the vessel's keel trough has been modified and the lower body has a V-shaped floor elevation (in d (other words, there is no flat bottom in the lower body and the lower body has a triangular cross section).
Le rapport (B/T) du navire de charge sans ballast tel que décrit ici est compris entre 1,35 et 3 lorsque le creux sur quille du navire est sensiblement modifié au lieu de la largeur de flottaison, c'est-à-dire que le tirant d'eau maximal du navire est augmenté. Lorsque la largeur de flottaison est sensiblement modifiée et non le creux sur quille (pour atteindre un tirant d'eau maximal similaire à celui d'un navire conventionnel, c'est-à-dire un navire avec un système de ballast), le rapport (B/T) est compris entre 2 et 3. La valeur particulière du rapport (B/T) dépendra de la différence de déplacement du navire due aux différentes conditions de chargement et à la géométrie particulière du navire. Étant donné que seuls le creux sur quille, ou la largeur de flottaison, ou les deux peuvent être modifiés, on obtient une large fourchette [1,35-3] pour le rapport (B/T). Ensuite, la conception du navire de charge sans ballast peut être définie pour atteindre une solution dans laquelle le rapport (B/T) serait sensiblement égal aux valeurs de ce rapport pour le navire conventionnel (par exemple, le navire de charge standard ou le navire de charge à navigation lente), le creux sur quille et la largeur de flottaison du navire de charge sans ballast étant supérieures aux valeurs normales d'un navire conventionnel ayant des caractéristiques similaires. Les valeurs de Cbet Cmne sont pas affectées par la valeur du rapport (B/T) puisqu'elles sont affectées par la valeur du produit (BxT).The ratio (B/T) of the ballastless cargo ship as described here is between 1.35 and 3 when the keel depth of the ship is significantly changed instead of the waterline width, i.e. that the maximum draft of the vessel is increased. When the waterline width is significantly changed and not the keel depth (to achieve a maximum draft similar to that of a conventional ship, i.e. a ship with a ballast system), the ratio (B/T) is between 2 and 3. The particular value of the ratio (B/T) will depend on the difference in vessel displacement due to different loading conditions and the particular geometry of the vessel. Since only the keel depth, or the waterline width, or both can be changed, a wide range [1.35-3] is obtained for the (B/T) ratio. Then, the design of the ballastless cargo ship can be defined to achieve a solution in which the ratio (B/T) would be substantially equal to the values of this ratio for the conventional ship (e.g., the standard cargo ship or the ship of slow sailing load), the depth on keel and the waterline width of the cargo ship without ballast being greater than the normal values of a conventional ship with similar characteristics. The values of C b and C m are not affected by the value of the ratio (B/T) since they are affected by the value of the product (BxT).
Si l'on compare les valeurs obtenues pour le navire de charge sans ballast avec les valeurs obtenues pour les navires conventionnels ou standard, on constate que le tirant d'eau et/ou la largeur de flottaison du navire de charge sans ballast sont plus élevés. Ainsi, la multiplication de la largeur de flottaison et du tirant d'eau est plus élevée que dans les navires conventionnels (ayant des systèmes de ballast). Le coefficient de bloc, et donc le coefficient de coupe au maître, est inférieur que dans les navires conventionnels.If we compare the values obtained for the cargo ship without ballast with the values obtained for conventional or standard ships, we see that the draft and/or the waterline width of the cargo ship without ballast are higher . Thus, the multiplication of waterline width and draft is higher than in conventional ships (having ballast systems). The block coefficient, and therefore the master cutting coefficient, is lower than in conventional vessels.
Dans le présent texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse comprendre d'autres éléments, étapes, etc. Le terme "autre", tel qu'il est utilisé ici, est défini comme étant au moins un deuxième ou plus. Le terme "couplé", tel qu'il est utilisé dans le présent document, est défini comme étant relié, que ce soit directement sans aucun élément intermédiaire ou indirectement avec au moins un élément intermédiaire, sauf indication contraire. Deux éléments peuvent être couplés mécaniquement, électriquement, ou reliés de manière communicative par un canal, une voie, un réseau ou un système de communication.In this text, the term "includes" and its derivatives (such as "comprising", etc.) should not be understood in an excluding sense, i.e. these terms should not be interpreted as excluding the possibility that what is described and defined may include other elements, steps, etc. The term "other", as used herein, is defined as at least a second or more. The term "coupled", as used herein, is defined as being connected, whether directly without any intermediate element or indirectly with at least one intermediate element, unless otherwise specified. Two elements can be coupled mechanically, electrically, or communicatively connected by a channel, a path, a network or a communication system.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation spécifiques décrits ici, mais englobe également toutes les variations qui peuvent être envisagées par tout homme du métier (par exemple, en ce qui concerne le choix des matériaux, des dimensions, des composants, de la configuration, etc.), dans le cadre de la portée générale de l'invention telle que définie dans les revendications.The invention is obviously not limited to the specific embodiments described here, but also encompasses all the variations which can be envisaged by any person skilled in the art (for example, with regard to the choice of materials, dimensions, components , configuration, etc.), within the general scope of the invention as defined in the claims.
Claims (15)
une coque comprenant un corps supérieur longitudinal (101) et un corps inférieur longitudinal (102), le corps inférieur (102) étant situé sous le corps supérieur (101), le corps supérieur (101) et le corps inférieur (102) ayant une section transversale sensiblement rectangulaire le long d’une longueur de la coque, le corps inférieur (102) étant de plus petites dimensions que le corps supérieur (101) ; et
au moins un espace de cargaison (110) disposé au moins en correspondance avec le corps supérieur (101) pour au moins stocker la cargaison, et des espaces vides (109) au moins partiellement en correspondance avec le corps inférieur (102) ;
le corps inférieur (102) comprenant des parois latérales (107) respectives qui sont reliées à une paroi inférieure (111) du corps supérieur (101) ; et
pour un paramètre prédéfini, le paramètre étant sélectionné dans un groupe comprenant un tirant d'eau maximal (Tmax), un tirant d'eau minimal (Tmin) et une largeur de flottaison maximale (Bmax) du navire, une géométrie du navire est définie par : i) un rapport (%Bmax) entre une largeur d’une paroi de fond plat du navire et une largeur de flottaison maximale à l’aire de flottaison du navire qui est compris entre 0 et 0,7, ii) un rapport (%Tmax) entre un tirant d'eau immergé du corps supérieur et un tirant d'eau maximal du navire qui est compris entre 0 et 0,8, et iii) un coefficient de coupe au maître (Cm) du navire défini comme suit :
qui est compris entre 0,65 et 0,85.A ballastless cargo ship (100), characterized in that the ship (100) comprises:
a shell comprising a longitudinal upper body (101) and a longitudinal lower body (102), the lower body (102) being located under the upper body (101), the upper body (101) and the lower body (102) having a substantially rectangular cross section along a length of the shell, the lower body (102) being of smaller dimensions than the upper body (101); And
at least one cargo space (110) arranged at least in correspondence with the upper body (101) for at least storing the cargo, and empty spaces (109) at least partially in correspondence with the lower body (102);
the lower body (102) comprising respective side walls (107) which are connected to a lower wall (111) of the upper body (101); And
for a predefined parameter, the parameter being selected from a group comprising a maximum draft (T max ), a minimum draft (T min ) and a maximum waterline width (B max ) of the vessel, a geometry of the ship is defined by: i) a ratio (%B max ) between a width of a flat bottom wall of the ship and a maximum waterline width at the flotation area of the ship which is between 0 and 0.7, ii) a ratio (%T max ) between a submerged draft of the upper body and a maximum draft of the vessel which is between 0 and 0.8, and iii) a master cutting coefficient (C m ) of the vessel defined as follows:
which is between 0.65 and 0.85.
et est compris entre 0,52 et 0,72, où %Afloatmaxest le rapport entre une surface de la paroi de fond plat (108) du corps inférieur (102) et une surface définie par une ligne de flottaison maximale du navire.Vessel (100) according to any one of the preceding claims, in which a block coefficient (C b ) of the vessel is defined as follows:
and is between 0.52 and 0.72, where %A floatmax is the ratio between an area of the flat bottom wall (108) of the lower body (102) and an area defined by a maximum waterline of the ship.
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