CN117163276A - 一种极地船舶水舱防冻装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种极地船舶水舱防冻装置及方法，能够安装于舱体中，所述舱体的内部标注有冰带线，所述防冻装置包括蒸汽管路、冷凝管路和透气管；所述蒸汽管路具有相对的第一端和第二端，所述蒸汽管路的第一端连接至船舶的蒸汽排放管路，第二端从所述舱体的顶部穿设于所述舱体内，且延伸至所述冰带线的下方后朝所述舱体的顶部继续延伸，继而伸出所述舱体的顶部；所述冷凝管路设置于所述舱体的顶部，并与所述蒸汽管路的第二端连通；所述透气管设置于所述舱体的顶部，所述透气管的底部插设于所述舱体内，且位于所述蒸汽管路穿设路径的上方。本申请通过利用船舶上的蒸汽对水舱进行加热，能够有效防止水舱结冰，保证船舶的航行安全。

Description

一种极地船舶水舱防冻装置及方法

技术领域

本申请涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种极地船舶水舱防冻装置及方法。

背景技术

对于长期航行在极地区域的船舶，环境平均温度达到-50℃的海域，由于环境温度达到了-50℃，在船舶冰带线区域以上的水舱内，如压载水、淡水和海水等水舱内的水在外界低温的影响下，随着进入极地区域时间的不断加长，舱内的水会出现结冰的情况。

水舱内的水结冰以后，舱内的水完全结冰后，水舱的功能将会丧失，如压载水无法抽排，船舶在紧急情况下不能通过压载水对船舶进行调整平衡，对船舶运行造成危险，淡水舱内的水也不可以正常供给，船上人员无法生活，且如果水舱顶上透气管结冰，可能会伤及舱室结构。

发明内容

本申请实施例的目的在于：提供一种极地船舶水舱防冻装置及方法，其能够解决现有技术中存在的上述问题，通过利用船舶上的蒸汽对水舱进行加热，能够有效防止水舱结冰，保证船舶的航行安全。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一方面，提供一种极地船舶水舱防冻装置，能够安装于舱体中，所述舱体的内部标注有冰带线，包括：蒸汽管路、冷凝管路和透气管；所述蒸汽管路具有相对的第一端和第二端，所述蒸汽管路的第一端连接至船舶的蒸汽排放管路，第二端从所述舱体的顶部穿设于所述舱体内，且延伸至所述冰带线的下方后朝所述舱体的顶部继续延伸，继而伸出所述舱体的顶部；所述冷凝管路设置于所述舱体的顶部，并与所述蒸汽管路的第二端连通；所述透气管设置于所述舱体的顶部，所述透气管的底部插设于所述舱体内，且位于所述蒸汽管路穿设路径的上方。

可选的，所述透气管的顶部布置于所述舱体外，且设置有空气管头。

可选的，所述空气管头上设置有加热组件。

可选的，所述蒸汽管路上设置有温控阀，通过所述温控阀能够控制进入所述舱体内部的蒸汽量。

可选的，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述舱体的内顶部，且与所述温控阀电连接。

可选的，所述温控阀被设置成：通过所述温度传感器获取所述舱体内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值，所述温控阀增大进入所述舱体的蒸汽量。

可选的，所述预设的温度阈值为1℃，当所述舱体内的温度低于1℃时，所述温控阀开度全开。

可选的，获取所述舱体的容积值，当获取的容积值大于预设的容积阈值时，在所述舱体内设置至少两根所述蒸汽管路，且两所述蒸汽管路错位布置；当获取的容积值小于或等于预设的容积阈值时，在所述舱体内设置一根所述蒸汽管路。

一种极地船舶水舱防冻方法，使用如以上任一项所述的极地船舶水舱防冻装置，在所述蒸汽管路上设置温控阀，在所述舱体内设置与所述温控阀电连接的温度传感器，所述防冻方法具体包括以下步骤：通过所述温度传感器获取所述舱体内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值时，控制所述温控阀开度全开，增大进入所述舱体的蒸汽量；当获取的温度高于或等于预设的温度阈值，控制所述温控阀保持当前开度或调小开度。

可选的，预设的温度阈值设定为1℃。

本申请的有益效果为：船舶长期航行在极地低温区域时，通过利用船舶内的排放的蒸汽来对舱体进行加热，防止舱体内部结冰，而通过蒸汽管路延伸至冰带线以下的位置可以最大程度地保证舱体内的温度维持在安全不结冰的范围内，避免对船舶的压载水注排产生影响导致淡水无法使用进而影响船舶正常航行的情况发生，确保了船舶的各个系统能够在极地低温区域正常运行，确保船舶的航行安全稳定，同时由于使用船舶上的蒸汽系统作为热源，加热系统原理简单，无需额外增加设备，既节约了制造成本又合理利用了现有资源；此外，通过温度传感器和温控阀的配合实现了舱体的自动加热，不需要人为进行操作，响应及时有效；同时，舱体上设置的透气管位于蒸汽管路的上方，能够利用蒸汽管路散热的热量保证透气管不结冰，而且透气管顶部的空气管头自带有加热组件，能够保证距离蒸汽管路较远的空气管头能够在加热组件的加热下保证不结冰，从而保证了舱体的透气作用。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例所述极地船舶水舱防冻装置的结构示意图。

图中：

1、舱体；2、冰带线；3、蒸汽管路；4、冷凝管路；5、透气管；6、温度传感器；7、温控阀；8、空气管头。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：一种极地船舶水舱防冻装置。

如图1所示，本实施例提供了一种极地船舶水舱防冻装置，能够安装于舱体1中，所述舱体1的内部标注有冰带线2，包括：蒸汽管路3、冷凝管路4和透气管5；所述蒸汽管路3具有相对的第一端和第二端，所述蒸汽管路3的第一端连接至船舶的蒸汽排放管路，第二端从所述舱体1的顶部穿设于所述舱体1内，且延伸至所述冰带线2的下方后朝所述舱体1的顶部继续延伸，继而伸出所述舱体1的顶部；所述冷凝管路4设置于所述舱体1的顶部，并与所述蒸汽管路3的第二端连通；所述透气管5设置于所述舱体1的顶部，所述透气管5的底部插设于所述舱体1内，且位于所述蒸汽管路3穿设路径的上方。

基于上述方案，在舱体1内标注的冰带线2也对应标注在舱体1外壁上，便于观察，当舱体1在冰带线2以下的区域是直接与外界海水面接触的，其温度传递差异不大，因此可以不考虑加热，或者说处于冰带线2以下的舱体1区域不易出现结冰，但是为了谨慎起见，蒸汽管路3依旧穿设在冰带线2以下的区域，但不是完全穿设在舱体1位于冰带线2全部区域，可以理解为蒸汽管路3设置在冰带线2以下靠近冰带线2的位置，这样是为了避免出现冰带线2以下区域结冰的意外发生；蒸汽管路3的第一端是与船舶上配备的蒸汽系统的蒸汽排放管路连接的，即在航行过程中通过蒸汽系统排放出的蒸汽能够通过蒸汽管路3输送到舱体1内部，蒸汽在蒸汽管路3内加热并散发至舱体1内，对舱体1内部进行加热，防止结冰，蒸汽在通过蒸发管路进行换热后会通过第二端输送至冷凝管路4，形成一套完整的蒸汽凝水回路，冷凝管路4可以连接器船舶上的蒸汽系统或者其他控制系统，可以实现循环利用的目的；此外，为了保证舱体1的透气功能，还设置有透气管5，透气管5的顶部是穿出舱体1的，底部则位于舱体1内，为了避免透气管5出现结冰透气失效的情况，需要将透气管5的底部设置在蒸汽管路3的附近或者上方，这样就可以通过蒸汽管路3散发出的热量对透气管5进行加热，防止其结冰，避免出现透气失效船体结构被破坏的意外事故。

需要注意的是，透气管5的底部设置在靠近蒸汽管路3的第一端的位置，因为蒸汽是从第一端进入第二端排出的，若将透气管5的底部设置在靠近第二端的位置，这时候蒸汽在蒸汽管路3内的热量已经消耗得差不多了，就无法利用其热量对透气管5进行加热，透气管5的防结冰目的有可能无法实现，而设置在靠近第一端的位置，就可以最大程度利用蒸发原有的热量进行加热，而且这里透气管5利用的热量是不会对加热舱体1造成干扰的，或者说透气管5和舱体1是公共热量的，起到同时加热的目的，加热效果也更好。

可选的，所述透气管5的顶部布置于所述舱体1外，且设置有空气管头8，通过空气管头8可以自由控制舱体1的透气情况以及透气量，简单来说就是空气管头8相当于一个开关以及能够调节开关大小的部件，打开空气管头8能够实现舱体1的透气功能，而且可以根据需要自由调节透气量。

进一步的，所述空气管头8上设置有加热组件，由于空气管头8是设置在舱体1外的，容易受低温环境的影响出现结冰，而且空气管头8距离蒸汽管路3较远，无法利用蒸汽管路3散热的热量进行加热，因此可以通过设置的加热组件来自主控制加热，以保证空气管头8始终处于稳定运行的状态，不会出现结冰的情况，或者说出现结冰时也能够及时通过加热组件实现融冰。加热组件可以采用电加热的形式，具体包括加热棒、以及缠绕在加热棒上的加热丝，加热棒插设在空气管头8内，设计加热棒主要是为了方便加热丝的缠绕，使得加热丝能够均匀缠绕在加热棒上并实现均匀发热，另外通过棒状结构也方便将加热组件插设在空气管头8内，相对来说所占据的使用空间较小。

优选地，所述蒸汽管路3上设置有温控阀7，通过所述温控阀7能够控制进入所述舱体1内部的蒸汽量，还包括温度传感器6，所述温度传感器6设置于所述舱体1的内顶部，且与所述温控阀7电连接，所述温控阀7被设置成：通过所述温度传感器6获取所述舱体1内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值，所述温控阀7增大进入所述舱体1的蒸汽量。该方案中，温度传感器6能够实时监测舱体1内的温度，当舱体1内的温度出现变化时，温度传感器6能够及时地将变化的温度信息传递给温控阀7，温控阀7能够依据接收到的温度信息进行开度的调控，具体来说就是当舱体1内的温度低于预设的温度阈值时，这时候就表明舱体1可能会由于温度过低出现结冰，所以就需要调大温控阀7的开度，使得更多的蒸汽能够快速进入位于舱体1内的蒸汽管路3中从而实现对舱体1的加热；而当舱体1内的温度在预设的温度阈值以上，温度传感器6也会将实时的温度信息发送至温控阀7，温控阀7会自动降低开度或者维持在当前开度，这时候只需要保持有通入蒸汽即可了，不需要过多地浪费蒸汽来进行无畏的加热，起到了节约资源的目的。

具体的，温度阈值的设定需要参考舱体1的容积大小、装载的介质，并结合极地低温区域室外的最低温度以及蒸汽系数相关参数来设定，计算出每个舱体1所需要的蒸汽耗量，并换算出蒸汽管路3加热所需要的长度，在本方案中考虑到有淡水，所以预设的温度阈值为1℃，当所述舱体1内的温度低于1℃时，所述温控阀7开度全开；而当舱体1内的温度高于或等于1℃时，温控阀7的开度自由调节，只需要保证通入蒸汽后，舱体1内的温度可以维持在1℃，允许有正负0.2℃的温度偏差。设定的温度阈值不是固定的，需要根据不同的环境信息以及船舶的设备信息来自适应调整，即温度阈值的取值可以随需求进行调整，在此不做其他具体限定。

舱体1内的蒸汽管路3设置的数量根据舱体1的容积来调整设定，通过获取所述舱体1的容积值，当获取的容积值大于预设的容积阈值时，定义舱体1属于大型舱，因此在所述舱体1内设置至少两根所述蒸汽管路3，且两所述蒸汽管路3错位布置，两根蒸汽管路3所述的错位布置是指并列或并排设置，使得布置的两根蒸汽管路3散发的热量能够完全覆盖冰带线2以上的区域，确保舱体1内的加热效果满足不结冰的需求。

而当获取的容积值小于或等于预设的容积阈值时，定义舱体1属于小型舱，在所述舱体1内设置一根所述蒸汽管路3，由于舱体1属于小型舱，一根蒸汽管路3所散热的热量足以覆盖整个舱体1内部，不需要额外多设置蒸汽管路3。此外，在面对异形结构的舱体1时，可能会出现一根蒸汽管路3无法全覆盖的情况，这时候就需要根据舱体1的结构调节蒸汽管路3的走向，或者多设置一根或多个蒸汽管路3，对应的单根蒸汽管路3的长度可以适应缩短，避免不必要的资源浪费。

实施例二：一种极地船舶水舱防冻方法。

一种极地船舶水舱防冻方法，使用如实施例一所述的极地船舶水舱防冻装置，在所述蒸汽管路3上设置温控阀7，在所述舱体1内设置与所述温控阀7电连接的温度传感器6，所述防冻方法具体包括以下步骤：通过所述温度传感器6获取所述舱体1内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值时，控制所述温控阀7开度全开，增大进入所述舱体1的蒸汽量；当获取的温度高于或等于预设的温度阈值，控制所述温控阀7保持当前开度或调小开度。

具体的，预设的温度阈值设定为1℃。

综上所述，长期航行在极地低温区域的船舶，相较于压缩空气管吹除防结冰，通过蒸汽加热舱体1的方式更能够满足更低室外环境温度的防冰冻需求，通过蒸汽管路3加热舱体1内的水，使其不发生结冰，保证各个系统能够正常运行，而且应用蒸汽加热的方式原理更加简单，只需要利用船上的蒸汽系统作为热源，无需额外增加加热设备，同时可以实现自动化加热，精准控制蒸汽量的输入，只需要输入精准的蒸汽量就能够有效防止舱体1结冰，可以最大程度地节省蒸汽耗量；此外，还能够通过蒸汽管路3对透气管5底部加热，加热组件对空气管头8加热，保证舱体1在低温下正常透气的功能，保护舱体1结构。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极地船舶水舱防冻装置，能够安装于舱体(1)中，所述舱体(1)的内部标注有冰带线(2)，其特征在于，包括：

蒸汽管路(3)，其具有相对的第一端和第二端，所述蒸汽管路(3)的第一端连接至船舶的蒸汽排放管路，第二端从所述舱体(1)的顶部穿设于所述舱体(1)内，且延伸至所述冰带线(2)的下方后朝所述舱体(1)的顶部继续延伸，继而伸出所述舱体(1)的顶部；

冷凝管路(4)，其设置于所述舱体(1)的顶部，并与所述蒸汽管路(3)的第二端连通；

透气管(5)，其设置于所述舱体(1)的顶部，所述透气管(5)的底部插设于所述舱体(1)内，且位于所述蒸汽管路(3)穿设路径的上方。

2.根据权利要求1所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，所述透气管(5)的顶部布置于所述舱体(1)外，且设置有空气管头(8)。

3.根据权利要求2所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，所述空气管头(8)上设置有加热组件。

4.根据权利要求1所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，所述蒸汽管路(3)上设置有温控阀(7)，通过所述温控阀(7)能够控制进入所述舱体(1)内部的蒸汽量。

5.根据权利要求4所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，还包括温度传感器(6)，所述温度传感器(6)设置于所述舱体(1)的内顶部，且与所述温控阀(7)电连接。

6.根据权利要求5所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，所述温控阀(7)被设置成：通过所述温度传感器(6)获取所述舱体(1)内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值，所述温控阀(7)增大进入所述舱体(1)的蒸汽量。

7.根据权利要求6所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，所述预设的温度阈值为1℃，当所述舱体(1)内的温度低于1℃时，所述温控阀(7)开度全开。

8.根据权利要求1所述的极地船舶水舱防冻装置，其特征在于，获取所述舱体(1)的容积值，当获取的容积值大于预设的容积阈值时，在所述舱体(1)内设置至少两根所述蒸汽管路(3)，且两所述蒸汽管路(3)错位布置；当获取的容积值小于或等于预设的容积阈值时，在所述舱体(1)内设置一根所述蒸汽管路(3)。

9.一种极地船舶水舱防冻方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的极地船舶水舱防冻装置，在所述蒸汽管路(3)上设置温控阀(7)，在所述舱体(1)内设置与所述温控阀(7)电连接的温度传感器(6)，所述防冻方法具体包括以下步骤：通过所述温度传感器(6)获取所述舱体(1)内的温度值，当获取的温度值低于预设的温度阈值时，控制所述温控阀(7)开度全开，增大进入所述舱体(1)的蒸汽量；当获取的温度高于或等于预设的温度阈值，控制所述温控阀(7)保持当前开度或调小开度。

10.根据权利要求9所述的极地船舶水舱防冻方法，其特征在于，预设的温度阈值设定为1℃。