CN109911116A - 极地船舶海水箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极地船舶海水箱，其包括下水箱和上水箱，所述下水箱的顶部与所述上水箱的底部连通，所述下水箱通过一个下隔板分隔成互不连通的进水箱和出水箱，所述进水箱与所述上水箱连通，所述出水箱也与所述上水箱连通，所述进水箱的底部设有底部门格栅，所述出水箱的顶部设有海水吸口管，所述上水箱设有加热器。本发明的极地船舶海水箱结构紧凑，便于安装，能够彻底避免浮冰进入船舶的冷却系统，同时用很少的能量就能实现极高的融化海水箱内浮冰的效率。

Description

极地船舶海水箱

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，特别涉及一种极地船舶海水箱。

背景技术

低温是极地船舶设计需要考虑的重要因素之一。在极地低温环境下，船舶的海水冷却系统应能保证船舶冰区航行时海水的持续供给，从而保证被海水冷却的淡水系统的冷却功能，保证设备的正常运转。海水箱是海水的来源，保证了海水箱的除冰功能，才能保证海水的持续供给。

传统的海水箱是一个位于船体后方的箱体，其下方开有开口，上方设置海水出口，在航行过程中，海水从箱体下方的开口进入海水箱，然后从海水出口流向海水冷却系统。这样的海水箱在没有浮冰的情况下能够正常运行，但是假如海水上有浮冰，则浮冰很容易进入海水箱中，进而堵塞海水冷却系统，造成海水循环不畅。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中浮冰很容易进入海水箱中的缺陷，提供一种极地船舶海水箱。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

首先根据行业内设计经验，规范要求至少有一个海水箱的布置需要满足冰区航行设计，具体要求如下：

1.该海水箱位置尽可能靠近船舯尾部区域；

2.该海水箱容积应足够大。芬兰-瑞典规范提供以下设计指南作为参考:该海水箱容积应满足机械功率每750KW对应1立方米海水箱容积的要求。此机械功率应包括服务于船舶航行的主、辅机；

3.该海水箱应足够高，以使浮冰可以积聚在吸口管之上；

4.全流量冷却水系统的排放管接至该海水箱；

5.该海水箱的底部门格栅的流通面积应该至少4倍海水吸口管的截面积；

如果上述2、3条难以满足的话，可布置两个较小海水箱作替换，且满足上述1-5条的相关要求。

海水吸口管在本发明中实际上是海水箱的海水出口，连接到船舶的冷却系统，冷却系统从海水吸口管处吸取海水用于冷却。

底部门格栅在本发明中为海水箱的海水进口，设置门格栅能够将较大的浮冰块体阻挡在海水箱之外。

由于极地船舶经常航行在浮冰较多的区域，伴随着航行，浮冰会不断撞击船体，而浮冰撞击船体后会分布在船体附近，因此船体的边缘附近是浮冰最容易出现的地方。为了尽可能减少浮冰进入极地船舶海水箱中，该海水箱应当尽可能分布在靠近船舯尾部区域，这样在海水箱处的浮冰就大大减少了。

冷却系统是服务于整个船舶的，因此船舶的功率越大，冷却系统需要的海水越多，而海水箱是整个海水的来源，因此该海水箱容积应满足机械功率每750KW对应1立方米海水箱容积的要求。

在海水进入海水箱的过程中，浮冰碎屑也不可避免地进入海水箱中，如果任由浮冰进入冷却系统，将会堵塞冷却系统，对船舶的冷却功能造成损害。有两种方式能够明显减少浮冰的量，一个是在海水箱的入口设置过滤装置，从源头上把浮冰挡在海水箱之外，另一个是在海水箱内设置融冰装置，让浮冰的融化的速度大于浮冰进入海水箱的速度，即可避免浮冰堵塞冷却系统。浮冰进入海水箱后，应当进入一个专门容纳浮冰的空间，因此需要海水箱足够高，这样海水箱的上半部容纳浮冰，而海水箱的下半部没有浮冰，可以在没有浮冰的位置设置海水吸口管，此时务必要保证海水吸口管设置在浮冰能够到达的位置以下，以防止浮冰进入海水吸口管。

由于海水箱提供的海水是用于冷却船舶动力系统的，因此经过冷却系统的海水必然具有比海水箱内更高的温度，因此为了利用经过冷却系统的海水中的热量，设置冷却水系统的排放管接至该海水箱，能够利用排放管流出的海水融冰，达到节约能量的目的。

由于海水从底部门格栅到海水吸口管的并不是紧邻的直线，而是有较多曲折，因此需要底部门格栅具有更大的流通量，才能保证海水吸口管处的海水供应。在本发明中，优选该海水箱的底部门格栅的流通面积应该至少4倍海水吸口管的截面积，这样即便海水箱中充满了较多浮冰，还能够保证海水吸口管处的海水供应。

极地船舶的运行环境与其他地区的最大区别就是，极地地区经常有浮冰，如果浮冰撞击船体或者细碎的浮冰进入船舶内部，会对船舶造成极大的损害。因此在本发明中，最重要的任务就是防止浮冰进入冷却系统。

本发明的极地船舶海水箱在设计过程中主要利用了浮冰的两大特点，第一个特点是：浮冰的密度比海水小，第二个特点是浮冰是能够融化变成海水的。

基于浮冰上述的两个特点，本发明设计海水箱的时候，特别设计了海水在海水箱中的流向。在传统的海水箱设计中，海水从底部门格栅进入海水箱主体中，直接进入海水吸口管。在本发明中，海水箱的下部被分成两个不连通的腔室，海水从底部门格栅进入海水箱的一个腔室后，先向上流动，由于浮冰的密度较小，因此浮冰也会向上运动，集聚在海水箱的顶部，海水到达海水箱上部后，再向下流动，进入海水箱的另一个腔室，再进入海水吸口管中。

由于浮冰的密度比海水小，因此浮冰是不会随着海水向下流动的，浮冰集聚在海水箱的顶部，被加热器加热后融化，变成海水向下流动，这样利用海水向下流动的路径以及融化浮冰的措施，使得彻底避免了浮冰进入海水吸口管。

具体地，本发明提供一种极地船舶海水箱，其包括下水箱和上水箱，所述下水箱的顶部与所述上水箱的底部连通，所述下水箱通过一个下隔板分隔成互不连通的进水箱和出水箱，所述进水箱与所述上水箱连通，所述出水箱也与所述上水箱连通，所述进水箱的底部设有底部门格栅，所述出水箱的顶部设有海水吸口管，所述上水箱设有加热器。如此设计海水流动的路径，能够确保不会有浮冰进入出水箱，从而不会从海水吸口管进入冷却系统。

较佳地，所述加热器用于接收循环结束后排放的海水；或者所述加热器为加热盘管，所述加热盘管布置在所述上水箱的顶部。加热盘管能够直接和浮冰接触，能够直接提供促使浮冰融化的热量，加速浮冰的融化。

进一步优选地，所述加热盘管为蒸汽加热管，且所述加热盘管上开有多个喷汽孔。由于蒸汽能够释放更多的热量，并且蒸汽的流动性极强，因此能够极大地提高融化浮冰的效率。

进一步优选地，所述加热盘管为多层。如此进一步增加融化浮冰的效率。

较佳地，所述上水箱包括上隔板，所述上隔板与所述下隔板相接，所述上隔板的中部开有上阔孔。由于浮冰在上水箱中的移动路径被拉长，因此浮冰被完全融化的概率大大增加。

进一步优选地，所述加热器穿过所述上阔孔的顶部。加热器横跨上阔孔，使得浮冰即使从一侧穿过上阔孔进入另一侧，仍然能够被加热器融化。

较佳地，所述上水箱和所述下水箱的顶部开有透气孔。透气孔能够排放海水或浮冰带进来的气体。

较佳地，所述上水箱的高度大于所述下水箱的高度。这样能够容纳更多的浮冰，使得海水箱容纳浮冰的能力大大增强，并且能够使加热器有充足的空间来融化浮冰。

较佳地，所述上水箱的底部连接到所述下水箱的顶部的一部分，所述海水吸口管设置在所述下水箱的顶部的另一部分。海水吸口管设置在下水箱的顶部，一方面能够使海水吸口管低于浮冰能够到达的位置避免浮冰进入海水吸口管中，同时，由于下水箱的顶部的空间足够大，还能够便于海水的取用。

较佳地，所述底部门格栅的流通面积至少为所述海水吸口管的面积的四倍。这样即便海水箱中充满了较多浮冰，还能够保证海水吸口管处的海水供应。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的极地船舶海水箱结构紧凑，便于安装，能够彻底避免浮冰进入船舶的冷却系统，同时用很少的能量就能实现极高的融化海水箱内浮冰的效率。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的极地船舶海水箱的立体结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的极地船舶海水箱的主视结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的极地船舶海水箱的俯视结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的极地船舶海水箱的侧视结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的加热盘管的截面图。

附图标记说明：

下水箱1

下隔板11

进水箱12

出水箱13

底部门格栅14

海水吸口管15

上水箱2

加热器21

加热盘管22

喷汽孔23

上隔板24

上阔孔25

透气孔3

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

本实施例的极地船舶海水箱包括下水箱1和上水箱2，如图1至图4所示，下水箱1的顶部与上水箱2的底部连通，下水箱1通过一个下隔板11分隔成互不连通的进水箱12和出水箱13，进水箱12与上水箱2连通，出水箱13也与上水箱2连通，进水箱12的底部设有底部门格栅14，出水箱13的顶部设有海水吸口管15，上水箱2设有加热器21。下水箱1被下隔板11分成两个独立的腔室，即进水箱12和出水箱13，进水箱12的底部的底部门格栅14能够允许海水进入，并且能够将较大的浮冰块体挡在海水箱之外。浮冰碎屑和海水则一同进入进水箱12，进水箱12的顶部连通上水箱2，浮冰由于密度较低，能够随着海水向上流动，进入上水箱2，海水继续从上水箱2向下流动，进入出水箱13，由于浮冰的密度小于海水，因此浮冰不随着海水向下流动，而是仍然集聚在上水箱2的上部，因此浮冰不会进入出水箱13。加热器21能够将集聚在上水箱2上部的浮冰融化，融化后的海水能够向下流入出水箱13。如此设计海水流动的路径，能够确保不会有浮冰进入出水箱13，从而不会从海水吸口管15进入冷却系统。

在一个或多个实施方式中，加热器21可以接收循环结束后排放的海水，从冷却系统流出的海水必然具有比海水箱更高的温度，直接排放到海水箱中，既能够形成循环回路，又能够提供热量加速浮冰的融化。在其他实施方式中，加热器21为加热盘管22，加热盘管22布置在上水箱2的顶部。加热盘管22能够直接和浮冰接触，能够直接提供促使浮冰融化的热量，加速浮冰的融化。

在一个或多个实施方式中，加热盘管22为蒸汽加热管，且加热盘管22上开有多个喷汽孔23。由于蒸汽能够释放更多的热量，并且蒸汽的流动性极强，因此能够极大地提高融化浮冰的效率。更优选地，如图5所示，蒸汽加热管每隔100mm开四个直径4mm的孔，四个孔相对于蒸汽加热管呈径向对称分布。

在一个或多个实施方式中，加热盘管22为多层，进一步增加融化浮冰的效率。

在一个或多个实施方式中，上水箱2包括上隔板24，上隔板24与下隔板11相接，上隔板24的中部开有上阔孔25。上隔板24能够防止浮冰从下水箱1直接随向下流的海水进入出水箱13，有了上隔板24的阻挡作用，浮冰从进水箱12进入上水箱2后，只能往上移动，在上阔孔25处横向移动。由于浮冰在上水箱2中的移动路径被拉长，因此浮冰被完全融化的概率大大增加。

在一个或多个实施方式中，加热器21穿过上阔孔25的顶部。加热器21横跨上阔孔25，使得浮冰即使从一侧穿过上阔孔25进入另一侧，仍然能够被加热器21融化。

在一个或多个实施方式中，上水箱2和下水箱1的顶部开有透气孔3。由于浮冰中难免夹杂有气体，因此在融化浮冰的过程中，可能会有少量气体产生，透气孔3能够排放海水或浮冰带进来的气体。

在一个或多个实施方式中，上水箱2的高度大于下水箱1的高度。上水箱2具有足够的高度，从而能够容纳更多的浮冰，使得海水箱容纳浮冰的能力大大增强，并且能够使加热器21有充足的空间来融化浮冰。

在一个或多个实施方式中，上水箱2的底部连接到下水箱1的顶部的一部分，海水吸口管15设置在下水箱1的顶部的另一部分。海水吸口管15设置在下水箱1的顶部，一方面能够使海水吸口管15低于浮冰能够到达的位置避免浮冰进入海水吸口管15中，同时，由于下水箱1的顶部的空间足够大，还能够便于海水的取用。

在一个或多个实施方式中，底部门格栅14的流通面积至少为海水吸口管15的面积的四倍。这样即便海水箱中充满了较多浮冰，还能够保证海水吸口管15处的海水供应。

本实施例的极地船舶海水箱结构紧凑，便于安装，能够彻底避免浮冰进入船舶的冷却系统，同时用很少的能量就能实现极高的融化海水箱内浮冰的效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种极地船舶海水箱，其特征在于，其包括下水箱和上水箱，所述下水箱的顶部与所述上水箱的底部连通，所述下水箱通过一个下隔板分隔成互不连通的进水箱和出水箱，所述进水箱与所述上水箱连通，所述出水箱也与所述上水箱连通，所述进水箱的底部设有底部门格栅，所述出水箱的顶部设有海水吸口管，所述上水箱设有加热器。

2.如权利要求1所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述加热器用于接收循环结束后排放的海水；或者所述加热器为加热盘管，所述加热盘管布置在所述上水箱的顶部。

3.如权利要求2所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述加热盘管为蒸汽加热管，且所述加热盘管上开有多个喷汽孔。

4.如权利要求2所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述加热盘管为多层。

5.如权利要求1所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述上水箱包括上隔板，所述上隔板与所述下隔板相接，所述上隔板的中部开有上阔孔。

6.如权利要求5所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述加热器穿过所述上阔孔的顶部。

7.如权利要求1所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述上水箱和所述下水箱的顶部开有透气孔。

8.如权利要求1所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述上水箱的高度大于所述下水箱的高度。

9.如权利要求1所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述上水箱的底部连接到所述下水箱的顶部的一部分，所述海水吸口管设置在所述下水箱的顶部的另一部分。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的极地船舶海水箱，其特征在于，所述底部门格栅的流通面积至少为所述海水吸口管的面积的四倍。