CN116080813A - 一种工程化气层减阻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程化气层减阻系统，包括供气单元、喷气单元和储气单元。供气单元包括压缩机和空气瓶，以及供气总管路和支管路；所述喷气单元包括稳压腔(7)，喷气孔(8)，稳压腔防腐处理装置(10)，稳压腔防积水装置(11)，以及喷气孔(8)临时封堵装置(9)；所述储气单元，包括气层围板(13)、气层隔板(14)、首部气层导流装置(15)以及尾部气层导流装置(16)。本发明利用实船结构建造的场地、划分和顺序等条件，简化了气层减租系统的复杂设计；优化了气层减租系统的工艺设计；解决了气层减租系统建造难题；实现了气层减租系统工程化，节省大量成本。

Description

一种工程化气层减阻系统
技术领域
本发明涉及船舶气层减阻技术，更具体地说，涉及气层减阻在船舶建造阶段的工程化内容。
背景技术
船舶气体减阻技术是通过在船舶行进过程中向船舶底部通入空气，以形成一层稳定气体润滑层，从而降低船舶表面摩擦阻力的技术。船舶气层减阻系统包括供气单元、喷气单元和储气单元。当船舶行驶时，供气单元向喷气单元供气，喷气单元通过喷气孔喷出至船体外侧的储气单元，以在船体底部形成能够减小阻力的气体润滑层。船舶气层减阻系统在船舶模型上已经完成了设计和试验验证，但在实际工程建造中，许多设计无法满足工程要求，无法实现真正的工程化。
发明内容
针对上述问题，本发明设计一种工程化气层减阻系统，以解决船舶气层减阻系统在实船建造的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种工程化气层减阻系统，包括供气单元、喷气单元和储气单元。所述供气单元包括n台压缩机和空气瓶，2≤n≤3，航行时仅一台工作；压缩机的能力为A*H/m，m为供气时间，2≤m≤4，A为气层减阻储气单元面积，H为气层减阻储气单元高度；空气瓶的数量为一个，储存能力与压缩机匹配；供气单元还包括供气总管路和支管路，所述总管路尺寸等于2t倍的所述支管路尺寸，t为喷气单元1的列数；所述支管路设置止回阀6。
所述喷气单元，包括稳压腔，喷气孔，稳压腔防腐处理装置，稳压腔防积水装置，以及喷气孔临时封堵装置。
其中，所述稳压腔位于船体外底板的上部，形状为半圆形，半径R,H≤R≤2H,H为气层减阻储气单元高度,所述稳压腔沿船长方向横向排列，稳压腔列数t与喷气单元1的列数一致，4≤t≤10；工程化稳压腔位置在建造底部分段的端部；建造分段的长度j根据船舶的长度和建造场地确定，10≤j≤15米，每列稳压腔的间隔长度g相等，g＝j或者g＝2j，所述稳压腔的宽度小于气层减阻储气单元宽度K。
所述喷气孔设计为圆型，半径为r，5≤r≤15毫米，所述喷气孔位于所述稳压腔的中心，每个所述喷气孔间隔u相等，5≤u≤15厘米，u＝S/i,S为船舶底部纵骨的间距，i为整数，所述防腐处理装置包括喷涂小车，喷涂管线，喷涂口，喷涂监测。所述防积水装置，为半圆管，半径p，2u≤p≤R/3，数量为1或者2，布置在所述稳压腔横向端部的位置；所述临时封堵装置采用软质材料，形状为圆锥台型。
所述储气单元，包括气层围板、气层隔板、首部气层导流装置以及尾部气层导流装置。所述气层围板设计在船体外底板的下侧，四周封闭，底部开口；方向垂直向下，高度为H，所述气层围板长度方向启始点设计在首部分段的前端向后不小于500mm，终止点设计在货船分段的后端向前不小于500mm，工程化气层围板宽度方向为船舶底部平面向内不小于300mm。所述气层隔板设计在船体外底板下侧，在所述气层围板的内部，方向垂直向下；所述气层隔板长度方向启始点设计在所述气层围板前端，终止点设计在气层围板后端，所述气层隔板宽度位置与船舶底部纵骨对位，所述气层隔板数量p,4≤p≤8。
其中，上述500mm及其300mm的尺寸，都是越小越好，尽可能杜绝较大尺寸，也根据实际平台确定。文中也有其他类似情况。
所述首部气层导流装置位于所述气层围板前端，与船体外底板焊接设计增加中间垫板；所述首部气层导流装置内部增加第一组中间支撑板。
所述尾部气层导流装置位于所述气层围板后端；所述尾部气层导流装置16内部增加第二组所述中间支撑板。
优选方式下，本发明工程化气层减阻系统，所述供气总管路上配设了由于压力控制的阀门。优选方式下，底部纵骨位置与所述喷气孔位置错开，底部纵骨与两侧所述喷气孔的距离相等。优选方式下，所述气层围板与船体外底板焊接设计增加中间垫板；所述气层隔板与船体外底板焊接设计增加中间垫板；第一组所述中间支撑板与船体外底板焊接设计增加中间垫板；第二组所述中间支撑板与船体外底板焊接设计增加中间垫板；所述尾部气层导流装置与船体外底板焊接设计增加中间垫板。
本发明利用实船结构建造的场地、划分和顺序等条件，简化了气层减租系统的复杂设计；优化了气层减租系统的工艺设计；解决了气层减租系统建造难题；实现了气层减租系统工程化，节省大量成本。
附图说明
图1是本发明工程化气层减阻系统的整体结构原理示意图。
图2是工程化的气层减阻喷气单元侧视结构示意图。
图3是图2所示喷气单元另一侧侧视结构示意图。
图4是喷气单元设置临时封堵装置的结构示意图。
图5是独立设置喷涂装置的喷气单元示意图。
图6是本发明工程化气层减阻系统的整体结构布局示意图。
图7是本发明工程化气层减阻系统中储气单元的结构示意图。
图8是本发明工程化气层减阻系统
图9是气层导流装置的结构示意图。
图10是图9所示气层导流装置另一侧的投影结构示意图。
具体实施方式
如图1所示本发明工程化气层减阻系统中工程化的气层减阻供气单元，包括供气设备3，供气总管路5，压力控制系统4，供气支管路2。供气设备3包括压缩机和空气瓶，工程化供气设备采用n台统一规格的压缩机，2≤m≤3，实船航行时仅仅一台工作，避免了由于设备故障影响供气单元正常运转，统一的规格可以采用统一的设计维修配件，降低运营和维修成本，实现工程化。压缩机的能力为A*H/m，m为供气时间，2≤m≤4，A为气层减阻储气单元面积，H为气层减阻储气单元高度；工程化空气瓶的数量为一个，储存能力与压缩机一致；工程化供气总管路5采用统一尺寸规格的管路，建造焊接方便，采购便利，备品量少，维修简单；由于供气总管路的路径长短不同，采用统一尺寸规格的管路导致供气总管路端部压力不同，因此需要安装压力控制系统4；工程化压力控制系统4由统一尺寸规格阀组构成，进气端和出气端尺寸一致，建造焊接方便，采购便利，备品量少，维修简单；工程化供气支管路2采用统一尺寸规格的管路，总管路尺寸等于2t倍的支管路尺寸，t为喷气单元1的列数，建造焊接方便，采购便利，备品量少，维修简单；由于供气支管路与喷气单元1的海水相连，在不工作时海水会回流入供气支管路，因此需要安装止回阀6；
如图2～6所示本发明工程化气层减阻系统中工程化的气层减阻喷气单元，包括稳压腔7，喷气孔8，稳压腔防腐处理装置10，稳压腔防积水装置11，以及喷气孔8临时封堵装置9。图2是典型的稳压腔示意图约50m长，标记11的防积水装置，只有30mm高，设置2个，未表示在典型图中。工程化稳压腔7设计在船体外底板12的上部，尺寸统一，规格一致，形状为半圆形，半径R,H≤R≤2H,H为气层减阻储气单元高度,工程化稳压腔沿船长方向横向排列，稳压腔列数t与喷气单元1的列数一致，4≤t≤10，工程化稳压腔7位置设计在建造底部分段的端部，建造焊接成本低，施工便利，维修简单；建造分段的长度j根据船舶的长度和建造场地确定，10≤j≤15米，每列稳压腔7的间隔长度g相等，g＝j或者g＝2j，工程化稳压腔7的宽度小于气层减阻储气单元宽度K；工程化喷气孔8设计为圆型，方便加工，半径为r，5≤r≤15毫米，工程化喷气孔8位置设计在工程化稳压腔中心，每个喷气孔8间隔u相等，5≤u≤15厘米，u＝S/i,S为船舶底部纵骨的间距，i为整数，底部纵骨位置与工程化喷气孔8位置错开，底部纵骨与两侧工程化喷气孔8的距离相等；由于稳压腔尺寸非常小，无法应用常规设备对稳压腔内部进行防腐蚀处理，特殊设计了精密的防腐处理装置10，防腐处理装置10包括：喷涂小车，喷涂管线，喷涂口，喷涂监测；由于稳压腔设计在船底外板12上侧，高度为R，船底外板12上，低于R的压载水就会无法排除，因此，工程化气层减喷气单元1设计了稳压腔防积水装置11，工程化稳压腔防积水装置11为半圆管，半径p，2u≤p≤R/3，工程化防积水装置11的数量为1或者2，工程化防积水装置11布置在稳压腔横向端部的位置；由于在建造期间，船舶在海水中漂浮时间长达3-4个月，船底会滋长许多海生物，因此，工程化气层减喷气单元1设计了喷气孔8临时封堵装置9，防止在建造过程中，海生物生长到稳压腔7内，临时封堵装置9采用软质材料，同时满足强度要求，形状为圆锥台型，在船舶防腐处理后进行封堵，在实际运营时去除。如图7～10所示本发明工程化气层减阻系统中气层减阻储气单元20，包括气层围板13，气层隔板14，首部气层导流装置15，尾部气层导流装置16。工程化的气层围板13设计在船体外底板12的下侧，四周封闭，底部开口，尺寸统一，规格一致，方向垂直向下，高度为H，根据建造需求，工程化气层围板13长度方向启始点设计在首部分段的前端向后不小于500mm，终止点设计在货船分段的后端向前不小于500mm，工程化气层围板宽度方向为船舶底部平面向内不小于300mm，建造焊接成本低，施工便利，维修简单，工程化气层围板13与船体外底板焊接设计增加中间垫板17，防止气层围板破坏是传递到船舶外板上；工程化气层隔板14设计在船体外底板12下侧，在气层围板13的内部，尺寸统一，规格与气层围板13一致，方向垂直向下，建造焊接成本低，施工便利，维修简单，工程化气层隔板14长度方向启始点设计在气层围板13前端，终止点设计在气层围板13后端，工程化气层隔板14宽度位置与船舶底部纵骨对位，工程化气层隔板数量p,4≤p≤8,工程化气层隔板与船体外底板焊接设计增加中间垫板17，防止气层隔板14破坏是传递到船舶外板上。工程化首部气层导流装置15设计在气层围板13前端，尺寸统一，规格与气层围板13一致，建造焊接成本低，施工便利，维修简单，首部气层导流装置15与船体外底板焊接设计增加中间垫板17，防止首部气层导流装置15破坏是传递到船舶外板上，首部气层导流装置15内部增加中间支撑板18，防止海水压力破坏，中间支撑板18与船体外底板焊接设计增加中间垫板17；工程化尾部气层导流装置16设计在气层围板13后端，尺寸统一，规格与气层围板13一致，建造焊接成本低，施工便利，维修简单，尾部气层导流装置16与船体外底板焊接设计增加中间垫板17，防止尾部气层导流装置16破坏是传递到船舶外板上，尾部气层导流装置16内部增加中间支撑板18，放在海水压力破坏，中间支撑板18与船体外底板焊接设计增加中间垫板17。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工程化气层减阻系统，包括供气单元、喷气单元和储气单元，其特征在于，
所述供气单元包括n台压缩机和空气瓶，2≤n≤3，航行时仅一台工作；压缩机的能力为A*H/m，m为供气时间，2≤m≤4，A为气层减阻储气单元面积，H为气层减阻储气单元高度；空气瓶的数量为一个，储存能力与压缩机匹配；所述供气单元还包括供气总管路和支管路，所述总管路尺寸等于2t倍的所述支管路尺寸，t为喷气单元(1)的列数；所述支管路设置止回阀(6)；
所述喷气单元包括稳压腔(7)，喷气孔(8)，稳压腔防腐处理装置(10)，稳压腔防积水装置(11)，以及喷气孔(8)临时封堵装置(9)；
所述稳压腔(7)位于船体外底板(12)的上部，形状为半圆形，半径R,H≤R≤2H,H为气层减阻储气单元高度,所述稳压腔沿船长方向横向排列，所述稳压腔(7)列数t与所述喷气单元(1)的列数一致，4≤t≤10，所述稳压腔(7)位置在建造底部分段的端部；建造分段的长度j根据船舶的长度和建造场地确定，10≤j≤15米，每列稳压腔(7)的间隔长度g相等，g＝j或者g＝2j，所述稳压腔(7)的宽度小于气层减阻储气单元宽度K；
所述喷气孔(8)设计为圆型，半径为r，5≤r≤15毫米，所述喷气孔(8)位于所述稳压腔(7)的中心，每个所述喷气孔(8)间隔u相等，5≤u≤15厘米，u＝S/i,S为船舶底部纵骨的间距，i为整数，所述防腐处理装置(10)包括喷涂小车，喷涂管线，喷涂口，喷涂监测；
所述防积水装置(11)，为半圆管，半径p，2u≤p≤R/3，数量为1或者2，布置在所述稳压腔横向端部的位置；
所述临时封堵装置(9)采用软质材料，形状为圆锥台型；
所述储气单元，包括气层围板(13)、气层隔板(14)、首部气层导流装置(15)以及尾部气层导流装置(16)；
所述气层围板(13)设计在船体外底板(12)的下侧，四周封闭，底部开口；方向垂直向下，高度为H，所述气层围板(13)长度方向启始点设计在首部分段的前端向后不小于500mm，终止点设计在货船分段的后端向前不小于500mm，所述气层围板(13)宽度方向为船舶底部平面向内不小于300mm；
所述气层隔板(14)设计在船体外底板(12)下侧，在所述气层围板(13)的内部，方向垂直向下；所述气层隔板(14)长度方向启始点设计在所述气层围板(13)前端，终止点设计在气层围板(13)后端，所述气层隔板(14)宽度位置与船舶底部纵骨对位，所述气层隔板(14)数量p,4≤p≤8；
所述首部气层导流装置(15)位于所述气层围板(13)前端，与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)；所述首部气层导流装置(15)内部增加第一组中间支撑板(18)；
所述尾部气层导流装置(16)位于所述气层围板(13)后端；所述尾部气层导流装置(16)内部增加第二组所述中间支撑板(18)。
2.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，所述供气总管路上配设了由于压力控制的阀门。
3.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，底部纵骨位置与所述喷气孔(8)位置错开，底部纵骨与两侧所述喷气孔(8)的距离相等。
4.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，所述气层围板(13)与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)。
5.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，所述气层隔板与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)。
6.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，第一组所述中间支撑板(18)与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)。
7.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，第二组所述中间支撑板(18)与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)。
8.根据权利要求1所述工程化气层减阻系统，其特征在于，所述尾部气层导流装置(16)与船体外底板焊接设计增加中间垫板(17)。
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