一种船舶压载系统、其控制方法及具有其的船舶与流程

本发明涉及船舶机械技术领域，尤其涉及一种适用于极地航行的船舶压载系统、其控制方法及具有其的船舶。

背景技术：

压载系统广泛地应用于各种船舶及海上平台，通过对设置于船体或平台下部的压载水舱执行压载/排载操作，调节吃水和船体纵、横向的平稳及安全高度，有利于提高船舶和海上平台在压载航行或拖航时的稳定性，减少船体变形，以免引起过大的弯曲力矩和剪切力，降低船体振动并且改善空舱适航性，从而避免船舶在风浪中的激烈摇摆。压载水舱内设置有与大气连通的透气系统，一个作用是使压载水舱进行压载或排载操作时保持舱内压力的平衡，另一个作用是排出注入压载腔内过多的海水。而如何实现快速、平稳的对压载水舱进行排水是船舶发展应用的关键。

现有船舶压载系统都是在每个压载水舱的舱顶引出一个透气管，并将透气管引至甲板。这种设计方式导致甲板上分布的排气管数量众多，严重影响了甲板的空间利用率，不利于存放货物。同时，在一般的环境下行驶的船舶，甲板上排出的海水可以在航行时候流入海中，滞留海水对于船体的影响较小，但是对于行驶在寒冷环境下的船舶(如极地航行船舶)，甲板上滞留的海水很容易结冰，进而导致船体损坏，严重影响船舶的安全性能。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提出一种船舶压载系统，以扩大船舶甲板的利用率及防止船舶在寒冷环境下因甲板结冰而损坏；

本发明的另一个目的是提出一种适用于上述船舶压载系统的控制方法；

本发明的再一个目的是提出一种具有上述船舶压载系统的船舶。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种船舶压载系统，包括至少一个压载水舱，还包括与外部大气相连通的溢流舱，所述压载水舱通过透气管与所述溢流舱相连通；所述透气管的顶端低于所述溢流舱的顶端；所述压载水舱的下方设置有排水舱，所述溢流舱通过排水管与所述排水舱相连通。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述透气管为开口向上的U型管，其一端位于压载舱内，另一端位于溢流舱内。

作为一种船舶压载系统的优选方案，包括第一压载水舱和第二压载水舱，所述第一压载水舱通过第一透气管与溢流舱连通；所述第二压载水舱通过第二透气管与溢流舱连通，所述溢流舱的底部通过排水管与排水舱的顶部相连通。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述溢流舱内设置有低位报警传感器，所述排水管上设置有第一自动阀，当溢流舱内的水位达到低位报警线时，所述低位报警传感器发出报警，同时第一自动阀打开进行排水。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述溢流舱内设置有高位报警传感器，所述压载水舱连接有进水泵，当溢流舱内的水位达到高位报警线时，所述高位报警传感器发出报警，同时进水泵关闭停止进水。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述透气管的底部连接有泄放管，所述压载水舱的下方设置有泄放舱，所述泄放管与所述泄放舱连通。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述泄放管上设置有第二自动阀和手动阀，当所述溢流舱内液体排净后，所述第二自动阀和手动阀打开进行排水。

作为一种船舶压载系统的优选方案，所述排水管与所述泄放管通过连接管连通。

一种船舶压载系统的控制方法，其包括如下步骤：

S1：启动进水泵向压载水舱内进水，压载水舱内的空气通过透气管排出至溢流舱；压载水舱内水满后，水流通过透气管进入溢流舱；

S2：检测溢流舱内水位是否到达低位报警点，若是，则产生报警并开启第一自动阀进行排水，若否，则返回步骤S1继续向压载水舱内注水；

S3：检测溢流舱内水位是否到达高位报警点，若是，则产生报警同时进水泵停止向压载水舱内注水，若否，则返回步骤S1继续向压载水舱内注水；

S4：检测溢流舱内积水是否排净，若是，则打开第二自动阀和手动阀进行排水，若否，则继续该检测过程。

一种船舶，包括如以上所述的船舶压载系统。

本发明的有益效果为：

本发明在船舱内设置溢流舱，通过透气管将压载水舱与溢流舱连通，当压载水舱注水时，气体从溢流舱溢出，保持压载水舱内外压力平衡；当压载水舱注满水后，压载水舱内多余的水流入透气管，并从透气管内溢出至溢流舱，最后经排水管排至排水舱。本发明透气管的顶端低于溢流舱的顶端，有效防止了压载水舱内海水溢出至甲板、冻坏船体事故的发生，同时排水管的设置及时消除了溢流舱内可能出现的自由液面，防止溢流舱内海水的积存结冰，保障了船舶的完整稳性，实现了船舶在寒冷环境下安全行驶的目的；另一方面本发明减少了船舶甲板上设置透气管的数量，增大了甲板的可用空间，便于装载更多货物，大大提高了甲板的空间利用率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的船舶压载系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的船舶压载系统的控制方法的流程图。

图中标记如下：

1-第一压载水舱；2-第二压载水舱；3-第一透气管；4-第二透气管；5-溢流舱；6-低位报警传感器；7-第一自动阀；8-排水管；9-排水舱；10-高位报警传感器；11-泄放管；12-第二自动阀；13-连接管；14-手动阀；15-泄放舱。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种优选的船舶压载系统，包括两个压载水舱，分别为第一压载水舱1和第二压载水舱2，还包括与外部大气相连通的溢流舱5，第一压载水舱1通过第一透气管3与溢流舱5相连通，第二压载水舱2通过第二透气管4与溢流舱5相连通，进而，保证压载水舱与大气连通在一起，这样可以使压载水舱进行压载或排载操作时保持舱内压力的平衡，另外可以排出注入压载水舱内过多的液体。透气管的顶端低于溢流舱5的顶端，这种设计方式可以避免甲板上分布过多的透气管，提高了甲板空间的利用率，有利于存放更多的货物。第一压载水舱1的下方设置有排水舱9，溢流舱5通过排水管8与排水舱9相连通，排水管8一端连接在溢流舱5底部，另一端连接在排水舱9顶部，具体地，排水舱9用于贮存溢流舱5排出的液体并将所述液体排到船舶外界。通过这种设计方式，可以将注入到溢流舱5中过多的积水排出到船体外部，解决在寒冷环境下船舶甲板被冻裂的问题，实现了船舶在寒冷环境下安全行驶的效果。

进一步地，透气管为开口向上的U型管，其一端固定压载舱内，另一端固定溢流舱5内，因为船舶在航行中会加速或者减速，船体会产生较大的震动，将透气管设计成U型可以对透气管中的液体起到缓冲作用，稳定透气管中液体的液面。这样就保障了当船舶在航行不稳时，压载水舱中的液体不会快速大量地直接涌入溢流舱5内。

优选地，溢流舱5内设置有低位报警传感器6，排水管8上设置有第一自动阀7，当溢流舱5内的水位达到低位报警线时，低位报警传感器6发出报警，同时第一自动阀7打开，进行排水，具体地，可以在溢流舱5侧壁上设置有低位报警传感器6，低位报警传感器6的高度高于溢流舱5底面，用于判断溢流舱5内液体是否到达低位报警线，当液体到达报警的高度后，低位报警传感器6向控制器发出报警指令，控制器控制第一自动阀7打开，将溢流舱5内液体排出。

进一步地，溢流舱5内设置有高位报警传感器10，压载水舱连接有进水泵，当溢流舱5内的水位达到高位报警线时，高位报警传感器10发出报警，同时进水泵关闭，停止向压载水舱中注水。具体地，可以在溢流舱5侧壁上设置有高位报警传感器10，高位报警传感器10位置高于低位报警传感器6，且低于透气管的开口高度，用于判断溢流舱5内液体是否到达高位报警线。

更进一步，低位报警传感器6和高位报警传感器10可以选择音叉振动式液位计、磁浮式液位计、压力式液位计、超声波液位计、声呐波液位计、磁翻板液位计或雷达液位计，用于测量溢流舱5中液体的高度。

具体地，透气管的底部连接有泄放管11，压载水舱的下方设置有泄放舱15，泄放管11与泄放舱15连通，泄放管11上设置有第二自动阀12和手动阀14，当溢流舱5内液体排净后，第二自动阀12和手动阀14打开进行排水。溢流舱5中的液体被排除干净之后，由于透气管的形状是U形的，所以透气管中还是残留有液体的，但是，在寒冷环境下，这些残留液体会发生结冰造成透气管阻塞，或者导致透气管冻裂，影响设备的正常的使用，泄放管11设计可以保障透气管中的残留液体完全排出。

作为优选，排水管8与泄放管11通过连接管13连通，连接管13上也设置有手动阀。在溢流舱5内液体完全排出之后，排水管8中可能会残留有部分液体，但是应用本船舶压载系统的船舶需要在寒冷环境下行驶，如果排水管8中残留液体，很有肯能导致排水管8崩裂，所以将排水管8与泄放管11相连通，在排出泄放管11中残余液体的过程中，也能够将排水管8中残余液体排出。

实施例二

如图2所示，本实施例提出一种适用于上述船舶压载系统的控制方法，其具体包括如下步骤：

S1：首先，启动进水泵，分别向第一压载水舱1和第二压载水舱2内进水，此时，两压载水舱内的多余气体分别通过第一透气管3和第二透气管4排出至溢流舱5，并由溢流舱5排入大气；当第一压载水舱1和/或第二压载水舱2内的水满后，则水流通过相对应的第一透气管3和/或第二透气管4溢至溢流舱5内；

该方法中，由于溢流舱5能起到储存和排放溢流水的作用，有效避免了压载水舱内的水溢出甲板，防止了在寒冷天气下溢水结冰冻坏甲板的事件的发生。

S2：检测溢流舱5内水位是否到达低位报警线，若是，则产生报警并开启第一自动阀7进行排水，若否，则返回步骤S1继续向压载水舱内注水；

优选地，本步骤的低位报警线位于靠近溢流舱5底部的位置，且低位报警线处设置有低位报警传感器6，当水位上升至低位报警线时，低位报警传感器6将检测信号传送给控制器，控制器控制第一自动阀7开启，将溢流舱5内的水排至排水舱9。若水位没有达到低位报警线，则有可能压载水舱内的水尚未注满，此时继续步骤S1中的注水过程。

另外，由于下雨或其它情况会使溢流舱内储存一定的水量，因此，这种情况下，即使水位达到低位报警线，也不能认为压载水舱内的水已注满，所以此时只需打开第一自动阀7向外排水，而不能关闭进水泵，以免影响压载水舱的正常注水。

S3：检测溢流舱5内水位是否到达高位报警线，若是，则产生报警同时进水泵停止向压载水舱内注水，若否，则返回步骤S1继续向压载水舱内注水；

此步骤中，如果溢流舱5内进水速度过快(即进水速度大于排水速度)，会导致水位继续升高到达高位报警线，这说明压载水舱内的水已注满，此时控制器控制进水泵关闭，停止向压载水舱内注水，以防止多余的水从溢流舱5内溢出至甲板。

S4：检测溢流舱5内积水是否排净，若是，则打开第二自动阀12和手动阀14进行排水，若否，则继续该检测过程。

这里，由于溢流舱5内积水排净后，第一透气管3和第二透气管4内尚存有积水，因此需要控制器控制第二自动阀12打开，通过泄放管11对透气管进行排水。进一步地，为防止判断失误影响压载水舱的正常工作，本实施例中还设置了手动阀14，只有当手动阀14也打开的情况下，才能实现透气管的排水。更进一步地，由于排水管8内也会储存一定积水，因此本实施例在排气管8与泄放管11之间设置了连接管13，并在连接管13上也安装了手动阀，以便于清除排气管8内积水。

优选地，本步骤中检测溢流舱5内积水是否排净所用的仪器为磁浮式液位计，其结构简单、检测准确，保证了该压载系统的工作可靠性。

实施例三

本实施例提出一种具有上述船舶压载系统的船舶，该船舶能在极地寒冷天气下正常航行，其通过溢流舱将压载水舱中多余的水排出到船体外部，解决了在寒冷环境下船舶甲板被冻裂的问题，实现了船舶在寒冷环境下安全行驶的目的；同时，该船舶增大可甲板的可利用空间，便于装载更多物品。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。