CN106143787B - 船舶气膜减阻节能船底装置 - Google Patents

船舶气膜减阻节能船底装置 Download PDF

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Abstract

本发明为船舶节能装置，涉及一种船舶气膜减阻节能船底装置。其技术特征系设置在船底上或船底开设的横向凹槽上的横向导流板装置，从而利用船上风机向船底输入空气时，通过船底装置的作用有效形成船底连续薄层空气膜，实现船舶气膜减阻节能。

Description

船舶气膜减阻节能船底装置
技术领域
本发明为船舶节能装置，涉及一种船舶气膜减阻节能船底装置。
背景技术
目前航行的低速运输船舶和高速船等传统船舶航行时船体因与水接触产生摩擦阻力，所以造成较大能耗。利用一层空气将船体与水隔开，用于降低船舶与水之间的摩擦阻力，这方面的研究始终为人们所重视。
本发明人在研究得出水下平板上的气泡膜其厚度与水的表面张力有关的气膜常数的基础上，通过试验研究设计了能有效形成船底连续薄层气膜的船舶气膜减阻节能装置系统获国家发明专利(发明专利号：851019919)，其技术特征为船底横向导流板装置，其前缘弯曲与船底连接，其后缘为出气口，出气口高度小于10毫米。当风机通过送气管向船底送气进入船底横向导流板装置，空气沿横向导流板装置与船底形成的腔体内横向流动并从导流板后缘出气口流出时受到出气口高度制约和遵循了船底气膜形成的规律，从而能有效形成船底连续薄层空气膜，实现船舶气膜减阻节能。国际上因没有其他人研究得出气膜常数，所以之前没有其他人设计了类似的能有效形成船底连续薄层空气膜的横向导流板装置结构形式的船舶气膜减阻节能装置系统。中科院上海分院2004年查新报告(报告编号：200421C0700182)的结论提到在此之前也未发现有人提出相似的气膜常数公式，因而尽管我国从事船舶空气润滑的研究起步较晚，但在薄层气膜减阻技术的研究和应用方面，已处于世界领今地位。
船底横向导流板装置是船舶有效形成船底气膜的重要装置，但是当船上风机向船底设置的横向导流板装置输入空气时，由于船底横向导流板装置受到后缘出气口技术高度限制的影响，导流板腔体形成较狭小，所以导致空气流动不够通畅，对气膜减阻的效果有一定的影响。研究和试验还说明，横向导流板后缘端处板厚较大时不仅造成船底横向导流板因板厚较大突出而导致阻力增加，而且易在导流板后缘处形成漩涡，不利于船底气膜形成。
发明内容
为了克服船舶气膜减阻节能装置系统的船底横向导流板装置腔体较狭小导致输入空气流动不够通畅和船底横向导流板后缘端处板厚较大时易在导流板后缘处形成旋渦不利于船底气膜形成等不足之处，本发明人设计了空气横向流动通畅和技术上更合理的船舶气膜减阻节能船底装置。
船舶气膜减阻节能船底装置具体实施时可在船底开设横向凹槽，凹槽上复盖设置横向导流板，从而形成利于空气横向能通畅流通的空腔，此时横向导流板的前缘可弯曲后与横向凹槽前沿船底连接或通过设置横向垫板与横向凹槽前沿船底连接以提高其可靠性和机械强度，导流板的后缘与横向凹槽的后沿船底面形成出气口，出气口高度小于10毫米，为避免导流板板厚的尺度影响，导流板后缘端处板厚宜小且不宜大于8毫米，当船上设置的风机向船底横向凹槽与横向导流板之间形成的空腔输入空气时，空气流动通畅并从导流板后缘出气口流出并受到出气口高度制约和遵循了船底气膜形成的规律从而有效形成船底薄层气膜实现船舶气膜减阻节能，因导流板后缘端处板厚较薄小，所以不会影响船底气膜的有效形成，且导流板的阻力也较小。船底开设横向凹槽也可以是横向局部的一段凹槽或横向几段分段凹槽组成。凹槽上配置的横向导流板可以是平板型，也可以拱形设计。船底开设横向凹槽配置横向导流板可以是一道，也可以设置数道。
当上述船底的横向凹槽上配置覆盖的横向导流板与凹槽的后沿船底面形成的出气口高度设计接近零时，此时凹槽上覆盖的导流板前缘与船底横向凹槽的前沿船底连接，导流板后缘与船底横向凹槽的后沿可形成出气口，出气口的大小有利于出气量的制约，并可按设计横向导流板覆盖的宽度决定，此时由船上风机向船底横向凹槽与横向导流板之间形成的空腔输入空气时，空气流动通畅并从导流板后缘与船底横向凹槽的后沿形成的出气口流出，借助水表面张力的作用而形成船底气膜，从而实现船舶气膜减阻节能。导流板前缘与船底横向凹槽的前沿船底安装连接后导流板与船底齐平时，此时船底因横向导流板未突出所以装置可靠性高和阻力影响很小，但其不利因素系此时水流对气膜层的直接冲击会影响船底气膜形成的连续性而降低减阻效果。导流板前缘与船底横向凹槽的前沿船底安装连接后不齐平时，船底导流板前缘的凸出对水流的阻挡作用可减缓水流对形成薄层气膜的直接冲刷，为船底连续气膜形成起到维护作用，为避免导流板板厚的尺度影响，此时导流板后缘端处板厚宜小且不宜大于8毫米。如此船底开设横向凹槽配置横向导流板可以是一道，也可以设置数道。
船底不便于开设船底横向凹槽时，或者说横向凹槽槽深为零时，船底可设计安装横向导流板，横向导流板可以是平板型，也可设计成拱形以扩大导流板与船底形成的腔体的体积，可利于输入的空气较通畅流动，此时导流板的前缘弯曲与船底连接，也可通过横向导流板与船底之间设置垫块或横向垫板与船底安装连接，以提高导流板的可靠性和机械强度。导流板的后缘与船底形成出气口，出气口高度小于10毫米，为避免导流板板厚的尺度影响，导流板后缘端处板厚宜小且不宜大于8毫米，此时船上风机向船底横向导流板输入空气时，空气沿导流板与船底形成的空腔横向流动，由于出气口后缘端处合理的技术高度，保证了由导流板后缘出气口流出的空气有效形成船底薄层气膜，从而实现船舶气膜减阻节能。因导流板后缘端处板厚较薄小，所以不会影响船底气膜的有效形成，且导流板的阻力也较小。如此船底横向导流板可以设计安装一道，也可设计安装数道。另外需要时数道船底横向导流板也可结合船底开设横向凹槽配置横向导流板的形式实行混合设计安装，如此可减少凹槽的开设。
附图说明
下面结合附图进一步阐述本发明的具体实施。
图1为船舶船底1上开设横向凹槽2，横向导流板3的后缘与船舶船底1形成的出气口；
图2为船舶船底1上开设横向凹槽2，横向导流板3的后缘与横向凹槽2的后沿形成出气口；
图3为船舶船底1上不开设横向凹槽2时，横向导流板3的后缘与船舶船底1形成出气口。
具体实施方式
如附图，船舶气膜减阻节能船底装置主要包括船舶船底1、船舶船底1上的横向凹槽2、覆盖在船舶船底1上的横向凹槽2上的其前缘与横向凹槽2的前沿的船舶船底1安装连接和其后缘与船舶船底1形成高度小于10毫米的出气口以及其后缘端处板厚小于8毫米的横向导流板3，其特征为覆盖在船舶船底1上的横向凹槽2上的其前缘与横向凹槽2的前沿的船舶船底1安装连接和其后缘与船舶船底1形成高度小于10毫米的出气口以及其后缘端处板厚小于8毫米的横向导流板3，从而船上风机向在船舶船底1上的横向凹槽2与覆盖安装的横向导流板3之间形成的空腔输入空气时，空气流动通畅并从导流板3后缘与船舶船底1形成高度小于10毫米的出气口流出时受到出气口高度制约和遵循了船底气膜形成的规律而有效形成薄层气膜实现船舶气膜减阻节能，因导流板3后缘端处板厚小于8毫米较薄小，所以不会影响气膜的有效形成，且其阻力也较小。
由于本专业人员对于本发明的上述公开是不难理解的，所以不再另外举例作进一步阐述。
当前为了环保要求船舶低碳和减少排放已是今后发展趋势，气膜减阻节能船舶因为船底气膜形成，降低了船舶阻力节约了能耗，是一项船舶低碳和减少排放经济有效的技术途径，也将在推应用中不断完善和发展。

Claims (7)

1.一种船舶气膜减阻节能船底装置，主要包括船舶船底(1)、船舶船底(1)上的横向凹槽(2)和横向导流板(3)，其特征在于：所述横向导流板(3)的前缘与船舶船底(1)上的横向凹槽(2)前沿的船舶船底(1)连接，所述横向导流板(3)的后缘与船舶船底(1)形成高度小于10毫米的出气口，所述横向导流板(3)的后缘端处板厚小于8毫米，当船上风机向船舶船底(1)上的横向凹槽(2)与横向导流板(3)之间形成的空腔输入空气时，空气流动通畅，且空气从横向导流板(3)后缘与船舶船底(1)形成的高度小于10毫米的出气口流出时，受到出气口高度制约，遵循了船底气膜形成的规律，从而有效形成薄层气膜，实现船舶气膜减阻节能，又因横向导流板(3)后缘端处板厚较薄小，所以不会影响气膜的有效形成，且横向导流板(3)的阻力也较小。
2.如权利要求1所述的船舶气膜减阻节能船底装置，其特征在于：船舶船底(1)上开设的横向凹槽(2)是横向局部的一段凹槽或由横向几段分段凹槽组成，横向凹槽(2)上配置的横向导流板(3)是平板型或拱形，船舶船底(1)上开设一道或数道横向凹槽(2)配置横向导流板(3)。
3.如权利要求1或2所述的船舶气膜减阻节能船底装置，其特征在于：所述横向导流板(3)的前缘与舶船船底(1)齐平并安装在船舶船底(1)上，此时阻力影响小。
4.如权利要求1或2所述的船舶气膜减阻节能船底装置，其特征在于：所述横向导流板(3)的前缘凸出安装在舶船船底(1)上，此时因横向导流板(3)的前缘凸出的阻挡作用，能减缓水流对横向导流板(3)后缘与船舶船底(1)上的横向凹槽(2)的后沿形成的出气口处形成气膜时的直接冲刷，起到维护作用。
5.如权利要求1或2所述的船舶气膜减阻节能船底装置，其特征在于：船舶船底(1)上设置的横向导流板(3)与船舶船底(1)之间设置垫块或横向垫板与船舶船底(1)安装连接，从而使横向导流板(3)的可靠性和机械强度得到提高。
6.一种船舶气膜减阻节能船底装置，主要包括船舶船底(1)和横向导流板(3)，其特征在于：船舶船底(1)上不开设横向凹槽，横向导流板(3)的前缘弯曲与船舶船底(1)连接，横向导流板(3)的后缘端处板厚小于8毫米，并与船舶船底(1)形成高度小于10毫米的出气口，横向导流板(3)为拱形，当船上风机向船舶船底(1)上安装的横向导流板(3)输入空气时，空气在横向导流板(3)腔体内横向流动，由于出气口后缘端处合理的技术高度，保证了由横向导流板(3)后缘出气口流出的空气有效形成薄层气膜，从而实现船舶气膜减阻节能，又因横向导流板(3)后缘端处板厚较薄小，所以不会影响气膜的有效形成，且横向导流板(3)的阻力也较小，此时船舶船底(1)上的横向导流板(3)安装一道或数道。
7.如权利要求6所述的船舶气膜减阻节能船底装置，船舶船底(1)上设置的横向导流板(3)与船舶船底(1)之间设置垫块或横向垫板与船舶船底(1)安装连接，从而使横向导流板(3)的可靠性和机械强度得到提高。
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