一种船舶水下减阻装置和船舶的制作方法

本发明涉及船舶减阻，尤其涉及一种船舶水下减阻装置和船舶。

背景技术：

1、随着节能减排的要求越来越高，降低船舶航行过程中的阻力，从而降低能源消耗或提高船舶航速，一直是船舶设计不断追求的目标。船舶阻力主要包括兴波阻力、摩擦阻力和压差阻力。其中摩擦阻力占比通常最大，对于现代大型商船而言，摩擦阻力占总阻力的比例甚至接近80％。因此，降低船舶摩擦阻力是现代大型商船降低阻力的一个重要方向。

2、目前，减少船体表面摩擦阻力的方法可以分为两大类。第一类是向水中添加新的物质，例如向水中添加气泡/气层、表面活性剂以及高分子聚合物等。这一类方法通过加热壳体，使水体沸腾产生蒸汽，从而在壳体表面形成气泡，达到减阻目的。第二类是对边界层内的流动形式和流动结构进行干预，例如采用减阻油漆涂层、微结构减阻(如沟槽条纹)以及边界层加热减阻等。这一类方法通过吸入海水，在船体内部通过换热管路加热水体并排出船体，以此达到降低出口部附近区域的舷体外壁面受到的粘性阻力。

3、然而，第一类方法通常使用设备较为复杂，需要将壳体周围水加热至沸腾产生蒸汽，功率消耗较大，并且产生的蒸汽气泡不易控制，同时也存在气泡逃逸和减阻区域受限的问题。第二类方法通过船体内的换热管路加热海水，海水通过管路流进流出船体，并且加热后的水体很难均匀分布附着在船体表面，大部分热水很难有效利用，效率较低，减阻效果和范围受到限制。

技术实现思路

1、本发明提供了一种船舶水下减阻装置和船舶，以实现减小摩擦阻力的目的，且避免出现现有技术存在气泡逃逸、减阻区域受限等问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种船舶水下减阻装置，设置在所述船舶内部，且位于所述船舶船体外板远离水的一侧，所述减阻装置包括：加热模块、控制模块和供能模块；其中，所述加热模块设置在所述船体外板远离水的一侧，所述加热模块分别与所述控制模块和所述供能模块连接，所述供能模块与所述控制模块连接；其中，所述加热模块用于加热所述船体外板；所述控制模块用于控制所述供能模块给所述加热模块提供加热所需的能量。

3、可选地，所述加热模块的加热方式至少包括：电加热、电磁加热、加热管换热、热流体加热和化学加热。

4、可选地，所述加热模块的安装方式至少包括贴附和焊接中的一种。

5、可选地，所述加热模块的形状包括多边形和弧形。

6、可选地，该船舶水下减阻装置还包括设置在所述加热模块上方的隔热模块。

7、可选地，该船舶水下减阻装置还包括设置在所述船体外板上的温度采集模块，所述温度采集模块与所述控制模块连接；所述温度采集模块用于采集所述船体外板或者所述船体外板附近水体的温度。

8、可选地，所述减阻装置设置在所述船体外板的板格内；所述板格为由纵向加强骨材和横向加强骨材所围成的区域。

9、可选地，所述减阻装置安装在静水面以下的船舶外板且远离水的一侧的任意位置，包括船舶主船体、舵以及螺旋桨的内部。

10、可选地，所述控制模块至少包括信号采集器、控制单元和执行器；所述信号采集器与所述控制单元连接，所述控制单元与所述执行器、所述加热模块和所述供能模块连接。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种船舶，该船舶包括如第一方面所述的船舶水下减阻装置。

12、本发明实施例的技术方案，通过提供一种船舶水下减阻装置和船舶，该船舶水下减阻装置设置在船舶内部，且位于船舶船体外板远离水的一侧，减阻装置包括：加热模块、控制模块和供能模块；其中，加热模块设置在船体外板远离水的一侧，加热模块分别与控制模块和供能模块连接，供能模块与控制模块连接；其中，加热模块用于加热船体外板；控制模块用于控制供能模块给加热模块提供加热所需的能量。由此可知，通过在船舶船体外板内侧设置加热模块加热船体外板，从而增加船体外板表面一定厚度边界层内水的温度，从而降低水的粘度，达到减小摩擦阻力的目的。该减阻装置完全位于船体内部，便于安装、维护和保养，且不会受到海洋生物寄生和侵蚀等的影响。与现有技术相比，可以避免出现现有技术存在气泡逃逸、减阻区域受限等问题。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种船舶水下减阻装置，其特征在于，设置在所述船舶内部，且位于所述船舶船体外板远离水的一侧，所述减阻装置包括：加热模块、控制模块和供能模块；其中，所述加热模块设置在所述船体外板远离水的一侧，所述加热模块分别与所述控制模块和所述供能模块连接，所述供能模块与所述控制模块连接；其中，所述加热模块用于加热所述船体外板；所述控制模块用于控制所述供能模块给所述加热模块提供加热所需的能量。

2.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述加热模块的加热方式至少包括：电加热、电磁加热、加热管换热、热流体加热和化学加热。

3.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述加热模块的安装方式至少包括贴附和焊接中的一种。

4.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述加热模块的形状包括多边形和弧形。

5.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，还包括设置在所述加热模块上方的隔热模块。

6.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，还包括设置在所述船体外板上的温度采集模块，所述温度采集模块与所述控制模块连接；所述温度采集模块用于采集所述船体外板或者所述船体外板附近水体的温度。

7.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述减阻装置设置在所述船体外板的板格内；所述板格为由纵向加强骨材和横向加强骨材所围成的区域。

8.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述减阻装置安装在静水面以下的船舶外板且远离水的一侧的任意位置，包括船舶主船体、舵以及螺旋桨的内部。

9.根据权利要求1所述的船舶水下减阻装置，其特征在于，所述控制模块至少包括信号采集器、控制单元和执行器；所述信号采集器与所述控制单元连接，所述控制单元与所述执行器、所述加热模块和所述供能模块连接。

10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的船舶水下减阻装置。

技术总结
本发明公开了一种船舶水下减阻装置和船舶。该船舶水下减阻装置设置在船舶内部，且位于船舶船体外板远离水的一侧，减阻装置包括：加热模块、控制模块和供能模块；其中，加热模块设置在船体外板远离水的一侧，加热模块分别与控制模块和供能模块连接，供能模块与控制模块连接；其中，加热模块用于加热船体外板；控制模块用于控制供能模块给加热模块提供加热所需的能量。通过在船舶船体外板内侧设置加热模块加热船体外板，从而增加船体外板表面一定厚度边界层内水的温度，从而降低水的粘度，达到减小摩擦阻力的目的。该减阻装置完全位于船体内部，便于安装、维护和保养，且不会受到海洋生物寄生和侵蚀等的影响。

技术研发人员：邹康,孙海素,李勇跃,刘鹏,黄少锋
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15