CN116513365A - 一种船舶气泡减阻装置及减阻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船舶气泡减阻装置及减阻方法，属于船舶减阻技术领域。本发明包括安装框、空气盒、水翼板、驱动机构和封堵机构，所述安装框固设在安装孔的内侧，所述安装框内设有安装腔，所述安装框的底部连接有空气管，所述空气盒上下滑动设置在安装腔内，所述空气盒和安装框底部之间连接有伸缩软管，所述空气盒的下侧面开设有若干个第二透气孔，所述水翼板水平固设在空气盒的下方，所述水翼板的长度方向和安装孔的长度方向一致，所述驱动机构能够带动空气盒上下移动，所述封堵机构能够将若干个第二透气孔都封堵起来。本发明能够降低气泡排出口的压力，加速气泡向后移动，使气泡层可以覆盖整个船体底板，提高船舶减阻效果，进一步降低能耗。

Description

一种船舶气泡减阻装置及减阻方法

技术领域

本发明属于船舶减阻技术领域，涉及一种船舶气泡减阻装置及减阻方法。

背景技术

现有技术中，为了减少船舶的航行阻力，有些船舶上会安装有气泡减阻系统，使船舶在水中移动时，在船体表面生成气泡以降低船舶摩擦阻力，传统的气泡减阻系统包括空气压缩机和排气孔板，空气压缩机的出气口通过管子与排气孔板上的排气孔相连，排出的空气在船底生成气泡层，降低船底表面附近的流体密度和粘性，改变湍流边界层内流动状态，来降低船舶前行时的阻力。

但是现有的排气孔板直接安装在船体底板上，空气压缩机排出的空气通过排气孔向下排出，由于船底的水压较大，为了使空气顺利向下排出，需要选择高压的空气压缩机，来增大排出的空气压力，同时增加了空气压缩机的能耗；此外，船舶停靠时需要关闭气泡减阻系统，海生物会进入到排气孔板内，造成排气孔堵塞，影响气泡减阻系统正常运行，同时海水通过排气孔灌入到船体结构内，加快内部结构的腐蚀。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种船舶气泡减阻装置及减阻方法，本发明能够降低气泡排出口的压力，加速气泡向后移动，使气泡层可以覆盖整个船体底板，提高船舶减阻效果，进一步降低能耗，同时根据需要关闭第二透气孔，避免海生物堵塞，影响气泡减阻装置正常运行。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种船舶气泡减阻装置，所述船舶包括船体底板，所述船体底板上开设有安装孔，所述安装孔的长度方向和船舶的宽度方向一致，所述气泡减阻装置包括：安装框，所述安装框固设在安装孔的内侧，所述安装框内设有安装腔，所述安装框的底部连接有空气管；

空气盒，所述空气盒上下滑动设置在安装腔内，所述空气盒和安装框底部之间连接有伸缩软管，所述伸缩软管的一端与空气管相连通，另一端与空气盒内部相连通，所述空气盒的下侧面开设有若干个第二透气孔；

水翼板，所述水翼板水平固设在空气盒的下方，所述水翼板的长度方向和安装孔的长度方向一致；

驱动机构，所述驱动机构设置在安装腔内，所述驱动机构能够带动空气盒上下移动；

封堵机构，所述封堵机构设置在气腔内，所述封堵机构能够将若干个第二透气孔都封堵起来。

优选地，所述水翼板横截面的厚度依次由小到大再到小。

优选地，所述水翼板的下侧面呈水平状态。

优选地，所述驱动机构包括两个驱动结构，两个所述驱动结构分别设置在安装腔的相对两侧，所述驱动结构包括：

活动槽，所述活动槽开设在安装腔的侧壁上，所述活动槽内竖直转动设置有螺杆；

活动块，所述活动块设有内螺纹，所述活动块通过内螺纹螺纹连接在螺杆上，所述活动块与空气盒的外侧固连；

第一电机，所述第一电机固设在安装框的外侧，所述第一电机的输出轴与螺杆传动连接。

优选地，所述空气盒内设有隔板，所述隔板将空气盒内部分隔成气腔和空腔，所述封堵机构包括：

封堵板，所述封堵板水平滑动设置在气腔内，所述封堵板上开设有若干个第一透气孔，若干个所述第一透气孔和若干个第二透气孔一一对应，当封堵板水平滑动时，至少有一个位置，所述第一透气孔和相对应的第二透气孔上下正对；

滑动结构，所述滑动结构设置在空气盒内，所述滑动结构能够带动封堵板水平滑动。

优选地，所述隔板上开设有穿孔，所述滑动结构包括：

连接杆，所述封堵板的一侧穿过穿孔延伸至空腔内且上侧面与连接杆固连，所述连接杆上沿长度方向设有齿条；

第二电机，所述第二电机固设在空腔内，所述第二电机的输出轴上固设有齿轮，所述齿轮和齿条啮合连接。

优选地，所述气腔内设有第一限位块，所述空腔内设有第二限位块，当封堵板的一侧接触第一限位块时，所述第一透气孔和相对应的第二透气孔上下正对，当封堵板的另一侧接触第二限位块时，所述第一透气孔和相对应的第二透气孔向下错位。

优选地，若干个所述第一透气孔靠近第二透气孔的一侧均设有橡胶管，所述橡胶管的下端靠近第二透气孔。

优选地，所述空气盒的下侧面平行设有若干个导流板，若干个所述导流板的长度方向和水翼板的宽度方向一致。

一种利用船舶气泡减阻装置的减阻方法，包括以下步骤：

S1、将气泡减阻装置沿船宽方向安装在靠近船舶首部的船体底板上，初始状态，所述空气盒位于安装腔内，所述水翼板的下侧面与船体底板平齐，封堵板的一侧接触第一限位块，此时第一透气孔和空气盒底部的第二透气孔上下错位；

S2、使用时，同时启动两个第一电机，带动螺杆转动，通过活动块带动空气盒向下移动，当空气盒的下侧面与船体底板平齐时，此时水翼板完全伸出船体底板的下方；

S3、启动第二电机，带动齿轮转动，通过齿条和连接杆带动封堵板向第二限位块滑动，当封堵板的另一侧接触第二限位块时，此时第一透气孔和空气盒底部的第二透气孔上下正对；

S4、启动船舶上的空气压缩机，将外界的空气压缩后通过空气管和伸缩软管输送至气腔内，然后空气依次穿过第一透气孔和第二透气孔向下排出并产生气泡，同时在水翼板的作用下，使水翼板和空气盒之间的水流速度加快，带动气泡沿着水翼板的上侧面快速向后移动，形成气泡层，减小船舶前进的阻力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、当船舶停靠码头或者在海上抛锚时，空气盒位于安装腔内，水翼板的下侧面与船体底板平齐，保持船体结构的型深不变，避免水翼板损坏，通过封堵机构将第二透气孔封堵住，同时还能避免海生物进入到安装腔内；当船舶航行时，通过驱动机构带动空气盒向下滑动，使空气盒的下侧面与船体底板平齐，此时水翼板完全伸出安装腔外，水翼板和空气盒之间的水流速度较快，降低了第二透气孔的出气压力，使空气顺畅快速向下排出，产生气泡层，随着水流覆盖整个船体底板，提高气泡减阻的效果，降低船舶能耗；

2、当需要使用气泡减阻时，同时启动柜两个第一电机，带动螺杆顺时针转动，使两个活动块和空气盒向下移动，水翼板伸出安装腔，当需要关闭气泡减阻时，同时启动柜两个第一电机，带动螺杆逆时针转动，使两个活动块和空气盒向上移动，水翼板完全进入到安装腔内，操作简单；

3、初始状态，封堵板的一侧接触第二限位块，此时第一透气孔和相对应的第二透气孔上下错位，此时第二透气孔被关闭，避免海生物进入到气腔内发生堵塞，启动第二电机，带动齿轮转动，通过齿条和连接杆带动封堵板向前移动，当封堵板的另一侧接触第一限位块时，此时第一透气孔和第二透气孔上下正对，气腔内的空气可以通过第二透气孔向下排出，结构简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是图2中C处的局部放大图；

图5是图2中D处的局部放大图；

图6是水翼板伸出安装腔的结构示意图；

图7是图6中E处的局部放大图。

图中，1、船体底板；11、安装孔；2、安装框；21、安装腔；22、活动槽；23、螺杆；24、第一电机；3、空气管；31、伸缩软管；4、空气盒；41、气腔；411、第一限位块；412、滑槽；413、通孔；42、空腔；421、第二限位块；43、隔板；431、穿孔；44、封堵板；441、第一透气孔；442、橡胶管；443、滑块；45、第二透气孔；46、连接杆；47、齿条；48、第一电机；481、齿轮；5、导流板；6、水翼板；61、连接板。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1至7所示，一种船舶气泡减阻装置，所述船舶包括船体底板1，所述船体底板1上开设有安装孔11，所述安装孔11的长度方向和船舶的宽度方向一致。

所述气泡减阻装置包括安装框2空气盒4、水翼板6、封堵板44、滑动结构和驱动机构。

所述安装框2固设在安装孔11的内侧，所述安装框2内设有安装腔21，所述安装框2的底部连接有空气管3，所述船舶上设有空气压缩机和空气压力罐，所述空气压缩机通过管子和空气压力罐相连通，所述空气压力罐与空气管相连。

所述空气盒4上下滑动设置在安装腔21内，所述空气盒4和安装框2底部之间连接有伸缩软管31，所述伸缩软管31的一端与空气管3相连通，另一端与空气盒4内部相连通，所述空气盒4内设有隔板43，所述隔板43将空气盒4内部分隔成气腔41和空腔42，所述空气盒4的下侧面开设有若干个第二透气孔45。

所述水翼板6水平固设在空气盒4的下方，所述水翼板6的长度方向和安装孔11的长度方向一致，优选地，所述水翼板6横截面的厚度依次由小到大再到小，加快水翼板6上方的水流速度，所述水翼板6的下侧面呈水平状态，使水翼板6和船体底板1平齐。

所述封堵板44水平滑动设置在气腔41内，所述封堵板44上开设有若干个第一透气孔441，若干个所述第一透气孔441和若干个第二透气孔45一一对应，当封堵板44水平滑动时，至少有一个位置，所述第一透气孔441和相对应的第二透气孔45上下正对。

所述滑动结构设置在空气盒4内，所述滑动结构能够带动封堵板44水平滑动。

所述驱动机构设置在安装腔21内，所述驱动机构能够带动空气盒4上下移动。

当船舶停靠码头或者在海上抛锚时，空气盒4位于安装腔21内，水翼板6的下侧面与船体底板1平齐，保持船体结构的型深不变，避免水翼板6被损坏，通过滑动结构移动封堵板44，使封堵板44上的第一透气孔441和相对应的第二透气孔45上下错位，将第二透气孔45封堵住，同时还能避免海生物进入到安装腔21内；当船舶航行时，通过驱动机构带动空气盒4向下滑动，使空气盒4的下侧面与船体底板1平齐，此时水翼板6完全伸出安装腔21外，水翼板6和空气盒4之间的水流速度较快，降低了第二透气孔45的出气压力，使空气顺畅快速向下排出，产生气泡层，随着水流覆盖整个船体底板1，提高气泡减阻的效果，降低船舶能耗。

在本实施例中，所述驱动机构包括两个驱动结构，两个所述驱动结构分别设置在安装腔21的相对两侧，所述驱动结构包括活动槽22、活动块41和第一电机24。

所述活动槽22开设在安装腔21的侧壁上，所述活动槽22内竖直转动设置有螺杆23。

所述活动块41设有内螺纹，所述活动块41通过内螺纹螺纹连接在螺杆23上，所述活动块41与空气盒4的外侧固连。

所述第一电机24固设在安装框2的外侧，所述第一电机24的输出轴与螺杆23传动连接。

当需要使用气泡减阻时，同时启动柜两个第一电机24，带动螺杆23顺时针转动，使两个活动块41和空气盒4向下移动，水翼板6伸出安装腔，当需要关闭气泡减阻时，同时启动柜两个第一电机24，带动螺杆23逆时针转动，使两个活动块41和空气盒4向上移动，水翼板6完全进入到安装腔21内，操作简单。

在本实施例中，所述封堵板44的相对两侧设有滑块443，所述气腔41的相对两侧开设有两个滑槽412，两个所述滑块443和两个滑槽412一一对应，所述滑块443滑动设置在相对应的滑槽412内，滑槽412可以限制封堵板44的滑动范围，优选地，所述封堵板44和气腔41底部的间隙较小，避免海生物卡入到两者的间隙中。

实施例二:

如图2和图5所示，所述隔板43上开设有穿孔431，所述滑动结构包括连接杆46和第二电机48。

所述封堵板44的一侧穿过穿孔431延伸至空腔42内且上侧面与连接杆46固连，所述连接杆46上沿长度方向设有齿条47。

所述第二电机48固设在空腔42内，所述第二电机48的输出轴上固设有齿轮481，所述齿轮481和齿条47啮合连接。

所述气腔41内设有第一限位块411，所述空腔42内设有第二限位块421。

初始状态，封堵板44的一侧接触第二限位块421，此时第一透气孔441和相对应的第二透气孔45上下错位，此时第二透气孔45被关闭，避免海生物进入到气腔41内发生堵塞，启动第二电机48，带动齿轮481转动，通过齿条47和连接杆46带动封堵板44向前移动，当封堵板44的另一侧接触第一限位块411时，此时第一透气孔441和第二透气孔45上下正对，气腔41内的空气可以通过第二透气孔45向下排出，结构简单。

优选地，所述第一透气孔441的孔径小于第二透气孔45的孔径，若干个所述第一透气孔441靠近第二透气孔45的一侧均设有橡胶管442，所述橡胶管442呈上小下大的喇叭状，所述橡胶管442的下端靠近第二透气孔45。

实施例三:

如图1、2和图6所示，所述空气盒4的下侧面平行设有若干个导流板5，若干个所述导流板5的长度方向和水翼板6的宽度方向一致，若干个所述导流板5将水翼板6和空气盒4之间的水流分隔成若干个水流通道，进一步加快每一个水流通道内的水流速度，加速第二透气孔45内的空气向下排出，降低空气压缩机的能耗，同时提高气泡减阻的效果。

Claims (10)

1.一种船舶气泡减阻装置，所述船舶包括船体底板(1)，所述船体底板(1)上开设有安装孔(11)，所述安装孔(11)的长度方向和船舶的宽度方向一致，其特征在于，所述气泡减阻装置包括：安装框(2)，所述安装框(2)固设在安装孔(11)的内侧，所述安装框(2)内设有安装腔(21)，所述安装框(2)的底部连接有空气管(3)；

空气盒(4)，所述空气盒(4)上下滑动设置在安装腔(21)内，所述空气盒(4)和安装框(2)底部之间连接有伸缩软管(31)，所述伸缩软管(31)的一端与空气管(3)相连通，另一端与空气盒(4)内部相连通，所述空气盒(4)的下侧面开设有若干个第二透气孔(45)；

水翼板(6)，所述水翼板(6)水平固设在空气盒(4)的下方，所述水翼板(6)的长度方向和安装孔(11)的长度方向一致；

驱动机构，所述驱动机构设置在安装腔(21)内，所述驱动机构能够带动空气盒(4)上下移动；

封堵机构，所述封堵机构设置在气腔(41)内，所述封堵机构能够将若干个第二透气孔(45)都封堵起来。

2.根据权利要求1所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述水翼板(6)横截面的厚度依次由小到大再到小。

3.根据权利要求1所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述水翼板(6)的下侧面呈水平状态。

4.根据权利要求1所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个驱动结构，两个所述驱动结构分别设置在安装腔(21)的相对两侧，所述驱动结构包括：

活动槽(22)，所述活动槽(22)开设在安装腔(21)的侧壁上，所述活动槽(22)内竖直转动设置有螺杆(23)；

活动块(41)，所述活动块(41)设有内螺纹，所述活动块(41)通过内螺纹螺纹连接在螺杆(23)上，所述活动块(41)与空气盒(4)的外侧固连；

第一电机(24)，所述第一电机(24)固设在安装框(2)的外侧，所述第一电机(24)的输出轴与螺杆(23)传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述空气盒(4)内设有隔板(43)，所述隔板(43)将空气盒(4)内部分隔成气腔(41)和空腔(42)，所述封堵机构包括：

封堵板(44)，所述封堵板(44)水平滑动设置在气腔(41)内，所述封堵板(44)上开设有若干个第一透气孔(441)，若干个所述第一透气孔(441)和若干个第二透气孔(45)一一对应，当封堵板(44)水平滑动时，至少有一个位置，所述第一透气孔(441)和相对应的第二透气孔(45)上下正对；

滑动结构，所述滑动结构设置在空气盒(4)内，所述滑动结构能够带动封堵板(44)水平滑动。

6.根据权利要求5所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述隔板(43)上开设有穿孔(431)，所述滑动结构包括：

连接杆(46)，所述封堵板(44)的一侧穿过穿孔(431)延伸至空腔(42)内且上侧面与连接杆(46)固连，所述连接杆(46)上沿长度方向设有齿条(47)；

第二电机(48)，所述第二电机(48)固设在空腔(42)内，所述第二电机(48)的输出轴上固设有齿轮(481)，所述齿轮(481)和齿条(47)啮合连接。

7.根据权利要求6所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述气腔(41)内设有第一限位块(411)，所述空腔(42)内设有第二限位块(421)，当封堵板(44)的一侧接触第一限位块(411)时，所述第一透气孔(441)和相对应的第二透气孔(45)上下正对，当封堵板(44)的另一侧接触第二限位块(421)时，所述第一透气孔(441)和相对应的第二透气孔(45)向下错位。

8.根据权利要求7所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，若干个所述第一透气孔(441)靠近第二透气孔(45)的一侧均设有橡胶管(442)，所述橡胶管(442)的下端靠近第二透气孔(45)。

9.根据权利要求1所述的一种船舶气泡减阻装置，其特征在于，所述空气盒(4)的下侧面平行设有若干个导流板(5)，若干个所述导流板(5)的长度方向和水翼板(6)的宽度方向一致。

10.一种利用船舶气泡减阻装置的减阻方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将气泡减阻装置沿船宽方向安装在靠近船舶首部的船体底板(1)上，初始状态，所述空气盒(4)位于安装腔(21)内，所述水翼板(6)的下侧面与船体底板(1)平齐，封堵板(44)的一侧接触第一限位块(411)，此时第一透气孔(441)和空气盒(4)底部的第二透气孔(45)上下错位；

S2、使用时，同时启动两个第一电机(24)，带动螺杆(23)转动，通过活动块(41)带动空气盒(4)向下移动，当空气盒(4)的下侧面与船体底板(1)平齐时，此时水翼板(6)完全伸出船体底板(1)的下方；

S3、启动第二电机(48)，带动齿轮(481)转动，通过齿条(47)和连接杆(46)带动封堵板(44)向第二限位块(421)滑动，当封堵板(44)的另一侧接触第二限位块(421)时，此时第一透气孔(441)和空气盒(4)底部的第二透气孔(45)上下正对；

S4、启动船舶上的空气压缩机，将外界的空气压缩后通过空气管(3)和伸缩软管(31)输送至气腔(41)内，然后空气依次穿过第一透气孔(441)和第二透气孔(45)向下排出并产生气泡，同时在水翼板(6)的作用下，使水翼板(6)和空气盒(4)之间的水流速度加快，带动气泡沿着水翼板(6)的上侧面快速向后移动，形成气泡层，减小船舶前进的阻力。