一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统的制作方法

1.本发明涉及用于船舶的摩擦阻力减小装置，并且特别涉及用于减小船舶摩擦阻力的摩擦阻力降低装置。


背景技术：

2.船舶减阻的研究现状在波浪阻力方面取得了很多成果，一般船舶航行摩擦阻力占大导线总阻力的80%左右，这是一种复杂的紊流现象。当船舶航行时，沿着吃水线以下的船体表面形成湍流边界层，导致在船体表面上的形成摩擦阻力，并削减船舶的推进性能。作为减少船体表面上的摩擦阻力的手段，微气泡减摩（其中气泡沿着表面注入边界层以减少摩擦阻力）作为最有希望的摩擦阻力减少方法而受到业内的高度关注。微泡应用在未来对船舶进行节能应用推广时也具有很好的效果，因为其不存在对海洋和水空间的环境污染问题，可以将其视为减少船舶航行摩擦阻力的一种行之有效的手段。
3.然而，这种微气泡减摩系统需要功率，因为其从船侧或水下的水底产生水气泡，并产生几百微米或更小的颗粒气泡，所以本研究需要考虑到气泡产生功率的实质性减少效果。特别的，几百微米或更小的晶界处的微气泡对气泡具有较小的浮力效应，并且当它们喷射到船舶底部时容易受到波流扰动的影响。
4.迄今为止对船舶减摩的研究主要集中在实验室水平和模型线研究上，尚未将其应用到实质研究的场所。


技术实现要素：

5.本发明通过使用用于减摩研究的现状的船，可以为船体配备能够喷射颗粒直径大于微气泡的气泡的气体喷射装置，本发明试图在接近实际情况下（例如海上情况）研究气泡喷射和摩擦阻力降低效果之间的关系，并获得实质性成果。此外，为了防止从气体喷射装置喷射的气体从底部扩散而不会在海洋中进一步扩散，气泡颗粒直径的优化，以及构件、装置和底部形状的相关研究也在进行中。
6.本发明的目的是提供一种调节器，本发明还提供了一种用于减少船舶摩擦阻力的装置，该装置能够减少气泡的产生并进一步利用气泡。
7.本发明还涉及一种用于监测船舶的状态或状况的方法和装置。
8.本发明的一个目的是提供一种用于船舶的摩擦阻力减小装置，该装置避免了诸如海流等的干扰的发生。
9.本发明的另一个目的是提供一种用于船舶的摩擦阻力减小装置，其能够在不产生用于产生气泡的能量的情况下减小摩擦阻力。
10.本发明的另一个目的是提供一种用于船舶的摩擦阻力减小装置，其中通过准确反映船舶的航行状态的气泡喷射来实现更高效率的摩擦阻力降低。
11.本发明还有效地降低了摩擦阻力，即使当船舶的航行状况或船舶状况改变时，也能有效地防止气泡传输到螺旋桨装置上，防止螺旋桨装置的效率降低。
12.本发明还涉及一种用于减少船舶的摩擦阻力的方法，该方法能够通过反映船舶的状况来节能、防止噪声等。
13.本发明还涉及一种使用涡轮增压器的剩余气体控制气泡生成的方法，其中，在保持高效率的同时不会影响循环的运行。
14.本发明的另一个目的是提供一种用于减少船舶摩擦阻力的方法和设备，该方法和设备能够控制气体的喷射状态，例如喷射气体时的喷射量、喷射方向等。
15.本发明的另一个目的是提供一种装置元件，其整体大小能够最小化，当进入码头时成为船舶航行的阻力元件或成为障碍物，并且当船舶受到海流波动干扰时，提供一种用于减少摩擦阻力的方法和设备，该摩擦阻力即使相对于发生的船舶倾斜也可以限制气体的扩散。
16.本发明的另一个目的是提供一种用于减少摩擦阻力的方法和设备，该方法和设备能够通过防止水渗入气体供应路径而稳定地从气体发送装置供应气体。
17.为了解决上述问题，根据本申请的权利要求1所述的用于船舶的摩擦阻力减小装置，其特征在于，包括：气体喷射口，用于在至少船舶底部喷射具有几毫米或更大颗粒直径的气泡；用于检测船舶的导航状态的导航状态检测装置，其安装在水不受喷射的气泡影响的位置，从而气泡可以有效地被喷射，以及用于根据导航状态检测部件的检测结果控制基体的喷射以不干扰船舶的推进的装置。
18.此外，根据本发明的用于降低船舶摩擦阻力的设备一般不限于在海洋中的使用，而是可以用作用于河流和湖泊等所有水系的船舶。在应用船舶气泡喷射法降低摩擦阻力时，可以使用防止气泡进入螺旋桨装置的措施。
附图说明
19.图1是应用了根据本发明实施例的船舶的摩擦阻力减小装置的船舶的侧视图；图2是船舶的底视图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
21.图1和图2显示了根据本发明一个实施例的摩擦阻力降低装置应用于海洋中使用的船舶的实施例，鼓风机11、12、13、14、15作为送风装置并排安装在1号船的甲板2上。这些鼓风机11、12,13、14和15安装在机库的甲板2中。导入鼓风机11、12、13、14、15的空气被加压，空气被吹过具有弯曲部分（21、22、23、24、25）的吹气出口16、17、18、19、20。在本实施例中，这些排气口21、22、23、24和25基本上布置在一条相对于船体4底部3的平面中心线cl对称的线上。在底部3上设置气体喷射开口21、22、23、24和25的目的是为了延长喷射气泡在底部3的停留时间。并缓解因底部3前部提供后梁3而引起的压力波动。在底部3前部设置后梁3的目的是尽可能将吹出的气泡保持在底部3。
22.气体喷射开口21、22、23、24和25基本成一条直线的布置可以简化结构并减少鼓风
机11、12、13、14、17、18、19、20等的数量。在该示例中，由于五个气体出口21、22、23、24和25以奇数布置，其中一个气体出口（气体出口23）1），因此可以在一个位置实现气泡的喷射。
23.5、5
′
、6、6
′
、7、7
′
用于引导气泡，以不漏掉从气体喷射口21、22、23、24喷射的气泡，这些气体喷射口也相对于船体4的平面中心线cl对称布置。剪切力传感器50、51、52、53和54是用于检测海水或气泡作用在船体4上的剪切力的剪切力检测器。


技术特征：
1.一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于：包括增压器，所述增压器由主发动机的排气驱动并将加压气体发送到主引擎；供给装置，用于选择来自涡轮增压器和主发动机之间的加压气体和废气中的至少一种；气体喷射口，用于将喷射的加压气体和排出的空气中的至少一个喷射到水线下方的水线的底部；导航状态检测装置，用于检测船舶的导航状态。2.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，所述加压气体和排气中的至少一个的量基于物理量计算，所述物理量包括与主发动机的热负荷相关的压力和增压器特性，还包括用于控制增压器的空气供应特性的可变喷嘴和用于基于增压器的物理量和增压器特性以及导航状态检测装置的检测结果进行控制的控制装置。3.根据权利要求2所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于，所述控制装置被配置为根据加压气体和排出气体中的至少一个的压力以及所述船舶停靠港的吃水来控制向排气口供应加压气体和废气中的至少之一种。4.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于，还包括设置在排气旁路中的气体发送装置，用于发送废气，其中，气体排放量由气体发送装置控制，喷射直径为几毫米或更大；设置在容器底部的气体喷射口，用于通过容器底部的路径喷射具有几毫米或更大颗粒直径的气泡；空气发送装置，用于将加压气体发送到气体喷射口；扩散限制装置，用于限制气泡的扩散，当船舶放置在支撑件上时，气泡的扩散由从支撑件接收的压缩载荷所容纳，以及摩擦阻力减小装置，用于减小船舶的摩擦阻力。5.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于：其中还包括气泡夹杂检测装置，用于检测气泡是否被船舶的推进装置夹带；以及用于控制气体喷射口的吹送条件的控制装置和用于改变推进装置的至少一个操作条件的装置。6.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于，还包括设置在所述路径中靠近气体喷出口的打开/关闭装置，用于在加压气体未被喷射时关闭路径；以及用于在施加排气压力时关闭排气，并且在打开时在加压气体的压力上升到预定值或更高之后打开阀的装置。7.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于，其中所述导航状态检测装置是用于检测船舶和水之间的相对速度的相对速度检测器，并且当船舶的摩擦阻力减小时，增加或减少气体喷射开口的数量和气体喷射量中的至少一个关键定量。8.根据权利要求1所述的一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其特征在于，其中，所述导航状态检测装置是用于检测船舶的吃水的吃水检测器，并且气体喷射开口的数量和所喷射的气体的量中的至少一个根据吃水的大小而增加或减少，并且减小了船舶摩擦阻力；所述导航状态检测装置设置在不受暴露于喷射的气泡影响的位置处。

技术总结
本发明描述了一种具备气体喷射装置的船舶减摩擦系统，其中包括喷射气体控制设备，利用随时间反映的导线速度的变化来执行控制，而不会对主发动机产生不利影响。气体被过度送出以防止供应量不足、主机效率恶化、排气恶化或太多而导致相同的事情发生。其中还包括涡轮增压器，其由主发动机的排气驱动，向主发动机发送加压气体，并且基于与主发动机的热负荷相关的物理量和涡轮增压器的特性以及节气门来控制加压气体。制加压气体。制加压气体。


技术研发人员：孙震 薛冬梅 顾时雨 王星浩
受保护的技术使用者：北京丰润铭科贸有限责任公司
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2022/11/29