CN102139747B - 一种用于船舶螺旋桨防污的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船舶螺旋桨防污的系统，包括：岸基移动式电解海水制氯装置，水下自动定位装置，用来测量和监测螺旋桨桨叶周围余氯浓度的在线监测余氯单元。本发明还公开了一种用于船舶螺旋桨防污的方法，包括：将海水引入所述岸基移动式电解海水制氯装置；将所述水下自动定位装置定位到螺旋桨桨叶周围；利用所述在线监测余氯单元测量和监测螺旋桨桨叶周围的余氯浓度；将上述测量和监测到的信号反馈到所述岸基移动式电解海水制氯装置；依据上述反馈的信息向螺旋桨桨叶周围注入适量的次氯酸钠溶液。本发明的有益效果：本系统具有体积小，可自由移动，本方法运行成本低、安全、有效等优点，尤其适合于出航率低的船舶使用。

Description

一种用于船舶螺旋桨防污的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种船舶螺旋桨的防污，尤其涉及一种用于船舶螺旋桨防污的系统和方法。

背景技术

目前国内外已研究开发出了多种防止海生物污损的方法，最常用也是最普遍的方法是防污涂层法。其他方法还有超声波法、放射化学法和物理方法，另外有人使用过低频声波法、蛋白酶防污法和铜基涂层中添加四环素等防污方法。但这些方法的防污效果均不十分理想，因此很难推广使用。

防污涂料是目前最流行也比较适用的防污方式。船舶防污涂料主要分金属涂层和非金属涂层两大类，也有的将二者合在一起使用。由于世界各国对环境保护意识的提高，金属防污涂层由于其毒性而导致使用已受到限制。目前主要的研究方向是各类防污涂层，这包括：

(1)以高吸水性树脂为基础的防污涂料；

(2)低表面能防污涂料；

(3)以导电涂料为表层的电解海水法防污；

(4)表面植绒型防污涂料；

(5)可溶性硅酸盐为主防污剂，形成长期稳定的高碱性表面的无毒防污涂料；

(6)从海生物中提取无毒激素、蛋白酶等化合物，将其引入涂料中，起到防污作用；

(7)利用海洋中的微生物进行防污研究。

对于螺旋桨的防污技术，目前国外螺旋桨防污主要仍是利用金属防污涂层和非金属防污涂层，或将二者结合起来同时保护螺旋桨。日本的一篇专利技术是在螺旋桨表面镀上一层硬质合金(如镍)，涂层厚度为50-200μm，表面粗糙度≤10μm，该镀层具有优异的防污效果。另一篇日本专利技术是在铸造螺旋桨表面镀上一层铜，在这个镀层上再喷上一层次氯酸钠，最终形成氯化亚铜防污剂，防污效果五年，但对该涂层的防蚀效果未做评价。日本的另一个专利中也提出一种新防污方法，即在被保护结构体表面或内部分散安装一些电磁源，通过这些电磁源释放出的电磁线来防止海生物的附着和生长。

在对螺旋桨质量要求较高的船舶，一般都限制使用非金属涂层。例如，一些种类船舶的螺旋桨对重量的要求相当高，同时桨叶最薄处的厚度只有1mm左右，螺旋桨表面光洁度要求相当高，这就要求所涂涂层重量轻，表面光洁度高，涂层厚度薄，这些都是非金属涂层无法达到的。同时非金属涂层的施工工艺决定了它在螺旋桨上的附着力较差，因此在该种螺旋桨上主要使用金属防污涂层。

目前国外主要采用的金属防污涂层是利用涂层中释放出的亚铜离子在涂层表面形成一层氧化亚铜膜。该层膜即可以杀死附着在螺旋桨表面的海生物，又可防止新的海生物附着，以此来达到防污的目的。但由于螺旋桨特殊的工况条件(高速旋转)使金属涂层中金属离子溶解加速，从而造成涂层使用寿命大大缩短。目前几乎所有的船舶的螺旋桨部位均施加了阴极保护，这种技术抑制了金属防污涂层中金属离子的溶解，该方法虽然可延长金属涂层的使用寿命，但其防污效果却几乎为零，从而造成涂层失效。对于该问题国外已提出了采用物理-电化学法即利用阴极保护技术和防污涂层的特点，将二者结合一起使用的方法，即采用阴极保护技术来根据实际工况条件来调节防污涂层的防污效果，以此来解决该问题。该方法即可达到防污防腐的目的，又可成倍的延长防污涂层的使用寿命，但该方法尚未见成功的应用报导。

近年来，海洋资源战略和船舶运输也高速发展，世界各国海军力量的快速强大，舰船遭受海洋污损问题引起了世界各国充分重视。目前，船用电解防污技术主要有电解铜铝阳极防污技术和电解海水制氯防污技术，主要应用在密闭的系统中，如在管道、热交换器等系统中的防污效果非常明显。由于海水中存在大量的氯离子，尤其是随着电解海水制氯技术的快速发展，该技术在海生物防污领域得到大量的应用。如国内滨海电厂循环水系统现在均采取了电解海水技术。

由于金属涂层和非金属涂层在螺旋桨防污技术中的缺点，而电解铜铝阳极存在难以固定等问题，这些技术都不能有效解决螺旋桨污损问题。因此，在船舶螺旋桨防污领域急需提供一种实施简单且防污有效的方法和设备。

发明内容

本发明旨在提供一种实施简单且防污有效的用于船舶螺旋桨防污的系统和方法，以解决现有的船舶螺旋桨极易被海生物附着且防污效果不明显的技术问题。

本发明的发明目的是通过下述技术方案来实现的：

一种用于船舶螺旋桨防污的系统，包括：

集成化为一可移动集装箱的岸基移动式电解海水制氯装置，所述岸基移动式电解海水制氯装置包含用于海水发生电解的电解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸钠溶液储罐、海水过滤器、加药泵、入口电动阀和压力调节阀、流量计、压力表，所述入口电动阀和压力调节阀设置于所述海水过滤器的入口处，所述海水过滤器与所述电解槽管道连接以使经过滤后的海水进入电解槽，所述电解槽组成制氯单元，电解槽的水路串联，所述次氯酸钠溶液储罐与电解槽管道连接以使电解槽中电解产生的次氯酸钠溶液进入所述次氯酸钠溶液储罐；

水下自动定位装置，包含潜行主体、动力系统、视觉系统、控制系统和通讯系统，所述水下自动定位装置上设有次氯酸钠喷头，所述动力系统包含驱动单元和水下浮力单元，所述驱动单元包括3个推进器以实现装置在水下做三维空间运动；所述水下浮力单元包含圆筒形浮力筒和环氧树脂材料浮力块；所述控制系统采用视频/数据多通讯系统来实现，并通过光纤传输视频和数据信号；所述通讯系统包含一用来实现水下与岸上通讯的应答器；所述视觉系统包含观测设备和传感器以用来完成次氯酸钠喷头的水下定位，以及用来测量和监测螺旋桨桨叶周围余氯浓度的在线监测余氯单元，

其中，所述次氯酸钠喷头与所述次氯酸钠溶液储罐、加药泵通过软管连接以将次氯酸钠溶液输送至螺旋桨桨叶周围，所述在线监测余氯单元与所述控制柜电连接以将在线监测余氯单元监测的测量信号传输到控制柜，所述水下自动定位装置与所述控制柜电连接以有利于为所述水下自动定位装置提供动力。

优选地，所述电解槽为管式电解槽。

优选地，所述水下自动定位装置为采用玻璃纤维和金属板件做成的流线型以减小行进阻力、减少动力消耗。

优选地，所述水下自动定位装置的全部部件按照对称性原则分布以保证重心和浮心位于同一铅垂线上，从而有助于提高整个系统的姿态稳定性，即使在静止情况下装置仍能基本保证水平平衡姿态。

本发明还提供一种用于船舶螺旋桨防污的方法，包括：

将海水引入所述岸基移动式电解海水制氯装置；

将所述水下自动定位装置定位到螺旋桨桨叶周围；

利用所述在线监测余氯单元测量和监测螺旋桨桨叶周围的余氯浓度；

将上述测量和监测到螺旋桨桨叶周围的余氯浓度的信号反馈到所述岸基移动式电解海水制氯装置；

依据上述反馈的信息向螺旋桨桨叶周围注入次氯酸钠溶液以控制螺旋桨桨叶周围的次氯酸钠浓度为0.5-2ppm。

本发明的有益效果：本发明所述的用于船舶螺旋桨防污的系统具有体积小，可自由移动，运行成本低、安全、有效等优点，尤其适合于出航率低的船舶使用。通过水下自动定位装置把次氯酸钠溶液喷头定位在螺旋桨周围，使桨叶周围达到一定浓度的次氯酸钠，防治海生物污损。

附图说明

图1为本发明所述的船舶螺旋桨防污方法的螺旋桨防污流程图。

具体实施方式

以下参照附图1，结合具体的实施方式对本发明作进一步的说明。

当螺旋桨周围次氯酸钠浓度达到1ppm时，可以抑制海生物的生长和附着。本发明所述设备通过在线余氯监测单元实现对有效氯的控制，使余氯浓度既能防止海生物附着又不造成海洋的二次污染。

使用本发明所述方法或系统后，船舶螺旋桨的海生物污损问题可以很好的得到解决。通过水下自动定位装置把次氯酸钠溶液喷头定位在螺旋桨周围，使桨叶周围达到0.5-2ppm浓度的次氯酸钠，防治海生物污损。螺旋桨桨叶没有附着藤壶、牡蛎、苔藓虫、浒苔、石灰虫、软体动物、海鞘等海生物。根据GB/T5370-2007中防污性能评价，螺旋桨桨叶表面只附着一些藻类胚芽和一些生物淤泥，可评定为100。当螺旋桨周围只要次氯酸钠浓度达到1ppm时，可以抑制海生物的生长和附着。本系统通过在线余氯监测单元实现对有效氯的控制，使余氯浓度既能防止海生物附着又不造成海洋的二次污染。

一种用于船舶螺旋桨防污的系统，包括：集成化为一可移动集装箱的岸基移动式电解海水制氯装置，水下自动定位装置以及用来测量和监测螺旋桨桨叶周围余氯浓度的在线监测余氯单元。

所述岸基移动式电解海水制氯装置包含用于海水发生电解的电解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸钠溶液储罐、海水过滤器、加药泵、入口电动阀和压力调节阀、流量计、压力表，所述入口电动阀和压力调节阀设置于所述海水过滤器的入口处，所述海水过滤器与所述电解槽管道连接以使经过滤后的海水进入电解槽，所述电解槽组成制氯单元，电解槽的水路串联，所述次氯酸钠溶液储罐与电解槽管道连接以使电解槽中电解产生的次氯酸钠溶液进入所述次氯酸钠溶液储罐。优选地，所述电解槽为管式电解槽，并由多个电解槽组成电解槽组件。

整套装置在正常运行工作状态时，海水经过入口电动阀和压力调节阀，通过海水过滤器除去固体污物后，进入管式电解槽组件进行电解。制氯单元是由管式电解槽模块组成，电解槽模块的水路串联；整流装置供直流电给电解槽组，将流经电解槽的海水电解，产生次氯酸钠溶液及副产物氢气进入次氯酸钠储罐。在次氯酸钠储罐内通过风机把氢气稀释后排放大气，次氯酸钠储罐内的溶液则通过加药泵和水下自动定位装置输送至螺旋桨桨叶周围。整个电解海水制氯装置集成化为一辆可移动的集装箱内，可以自由的移动到船舶停泊处的码头和岸边。

在线监测余氯单元主要是用来测量和监测螺旋桨桨叶周围余氯的浓度，测量信号传输到控制单元中作为控制的参比信号，本发明设计了一个反馈的控制系统，在螺旋桨周围布置6个水体采样点，采集水样经海水泵充分混合后，进入余氯监测单元，当监测的余氯浓度高于2ppm时，监控器切断电解电源，停止电解，余氯监测单元仍在运行；当余氯浓度低于0.5ppm时，监控器启动电解电源，启动电解。

所述水下自动定位装置包含潜行主体、动力系统、视觉系统、控制系统和通讯系统，所述水下自动定位装置上设有次氯酸钠喷头，所述动力系统包含驱动单元和水下浮力单元，所述驱动单元包括3个推进器以实现装置在水下做三维空间运动；所述水下浮力单元包含圆筒形浮力筒和环氧树脂材料浮力块；所述控制系统采用视频/数据多通讯系统来实现，并通过光纤传输视频和数据信号；所述通讯系统包含一用来实现水下与岸上通讯的应答器；所述视觉系统包含观测设备和传感器以用来完成次氯酸钠喷头的水下定位。

所述水下自动定位装置为能够在水下代替人进行承载作业的自动运行装置。为了减小行进阻力，减少动力消耗，通常采用玻璃纤维和金属板件将外表做成流线型，依靠岸基电缆提供的动力。驱动载体上的3个推进器，实现了装置在水下做三维空间运动；水下浮力主要由圆筒形浮力筒和环氧树脂材料浮力块提供；控制系统采用视频/数据多通讯系统来实现，通过光纤传输视频和数据信号；在本装置上安装一个应答器来实现水下与岸上的通讯；本装置还加装照明、摄像、声纳等观测设备和多种传感器，用来完成次氯酸钠喷头的水下定位。全部部件按照对称性原则分布，保证了重心和浮心位于同一铅垂线上，有助于提高整个系统的姿态稳定性，即使在静止情况下装置仍能基本保证水平平衡姿态。

所述次氯酸钠喷头与所述次氯酸钠溶液储罐、加药泵通过软管连接以将次氯酸钠溶液输送至螺旋桨桨叶周围，所述在线监测余氯单元与所述控制柜电连接以将在线监测余氯单元监测的测量信号传输到控制柜，所述水下自动定位装置与所述控制柜电连接以有利于为所述水下自动定位装置提供动力。

本发明还提供一种用于船舶螺旋桨防污的方法，包括：

将海水引入所述岸基移动式电解海水制氯装置；

将所述水下自动定位装置定位到螺旋桨桨叶周围；

利用所述在线监测余氯单元测量和监测螺旋桨桨叶周围的余氯浓度；

将上述测量和监测到螺旋桨桨叶周围的余氯浓度的信号反馈到所述岸基移动式电解海水制氯装置；

依据上述反馈的信息向螺旋桨桨叶周围注入次氯酸钠溶液以控制螺旋桨桨叶周围的次氯酸钠浓度为0.5-2ppm。

按照发明内容中列明的技术方法，分别按照下面3个实施例中的参数对螺旋桨进行防污处理。按照国家标准GB/T 5370-2007对海生物污损进行防污性能评价，结果见表1。

实施例1：

通过在线余氯监测单元，使螺旋桨桨叶周围次氯酸钠浓度为1.5-2ppm。

实施例2：

通过在线余氯监测单元，使螺旋桨桨叶周围次氯酸钠浓度为1-1.5ppm。

实施例3：

通过在线余氯监测单元，使螺旋桨桨叶周围次氯酸钠浓度为0.5-1ppm。

表1 实施例的螺旋桨防污效果

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims (5)

1.一种用于船舶螺旋桨防污的系统，包括：

集成化为一可移动集装箱的岸基移动式电解海水制氯装置，所述岸基移动式电解海水制氯装置包含用于海水发生电解的电解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸钠溶液储罐、海水过滤器、加药泵、入口电动阀和压力调节阀、流量计、压力表，所述入口电动阀和压力调节阀设置于所述海水过滤器的入口处，所述海水过滤器与所述电解槽管道连接以使经过滤后的海水进入电解槽，所述电解槽组成制氯单元，电解槽的水路串联，所述次氯酸钠溶液储罐与电解槽管道连接以使电解槽中电解产生的次氯酸钠溶液进入所述次氯酸钠溶液储罐；

水下自动定位装置，包含潜行主体、动力系统、视觉系统、控制系统和通讯系统，所述水下自动定位装置上设有次氯酸钠喷头，所述动力系统包含驱动单元和水下浮力单元，所述驱动单元包括3个推进器以实现水下自动定位装置在水下做三维空间运动；所述水下浮力单元包含圆筒形浮力筒和环氧树脂材料浮力块；所述控制系统采用视频/数据多通讯系统来实现，并通过光纤传输视频和数据信号；所述通讯系统包含一用来实现水下与岸上通讯的应答器；所述视觉系统包含观测设备和传感器以用来完成次氯酸钠喷头的水下定位，以及

用来测量和监测螺旋桨桨叶周围余氯浓度的在线监测余氯单元，

其中，所述次氯酸钠喷头与所述次氯酸钠溶液储罐、加药泵通过软管连接以将次氯酸钠溶液输送至螺旋桨桨叶周围，所述在线监测余氯单元与所述控制柜电连接以将在线监测余氯单元监测的测量信号传输到控制柜，所述水下自动定位装置与所述控制柜电连接以有利于为所述水下自动定位装置提供动力。

2.如权利要求1所述的用于船舶螺旋桨防污的系统，其特征在于：所述电解槽为管式电解槽。

3.如权利要求1所述的用于船舶螺旋桨防污的系统，其特征在于：所述水下自动定位装置为采用玻璃纤维和金属板件做成的流线型以减小行进阻力、减少动力消耗。

4.如权利要求1所述的用于船舶螺旋桨防污的系统，其特征在于：所述水下自动定位装置的全部部件按照对称性原则分布以保证重心和浮心位于同一铅垂线上，从而有助于提高整个系统的姿态稳定性，即使在静止情况下装置仍能基本保证水平平衡姿态。

5.一种利用权利要求1所述系统进行船舶螺旋桨防污的方法，包括：

将海水引入所述岸基移动式电解海水制氯装置；

将所述水下自动定位装置定位到螺旋桨桨叶周围；

利用所述在线监测余氯单元测量和监测螺旋桨桨叶周围的余氯浓度；

将上述测量和监测到螺旋桨桨叶周围的余氯浓度的信号反馈到所述岸基移动式电解海水制氯装置；

依据上述反馈的信息向螺旋桨桨叶周围注入次氯酸钠溶液以控制螺旋桨桨叶周围的次氯酸钠浓度为0.5-2ppm。

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