一种利用风能的船舶空气减阻供气系统

本发明属于船舶，具体涉及一种利用风能的船舶空气减阻供气系统。

背景技术：

1、在船舶航行过程中，由于海水具有一定的粘性，会增大船身与海水之间的摩擦力，因此船身会受到海水的粘性阻力，导致船舶推进功耗增大、燃油消耗增加，因此，随着船舶行业的发展，提出了在船体上增设空气减阻系统来降低海水的粘性阻力对船舶的影响。空气减阻又称空气润滑，通过船体底部所开设的小孔向外释放气泡，这些气泡迅速聚集并在船体底部和海水之间形成了一层空气层，能够有效降低海水的粘性阻力对船舶的影响。

2、空气减阻系统所释放的气泡需要覆盖整个船体的底部，由于船体庞大，船体底部的面积大，空气减阻系统所需的压缩空气量非常多，而且压缩空气需要具有一定的压力才能使其输送到船舶底部的喷气口，根据水下压力公式p＝ρgh(ρ：水的密度，海水密度为1.02g/cm3～1.07g/cm3；g：重力加速度，取9.8m/s2；h：船舶吃水深度)可知，船舶底部在水中所受的压力随船舶吃水深度的增加而增大，例如，200000t集装箱船的吃水深度通常在18m左右，那么根据公式可得船舶底部的海水压力为0.185mpa，因此，想要压缩后的空气能够从船舶底部的喷气口顺利喷出并形成空气层，就需要使压缩空气的压力大于船舶底部所受的海水的压力。船舶在航行过程中，需要对船体底部持续释放压缩空气进行空气减阻，因此空气减阻系统需要持续运行，空气减阻供气系统的空压机需要持续提供压缩空气，从而导致空压机的功耗非常大，虽然目前的空气减阻系统能够减少海水的粘性阻力对船舶的影响，但是空气减阻供气系统的空压机存在着功耗大的问题。

3、基于此，若能提出一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，利用海上的风能，使得风机在旋转的时候驱动空压机，进而对空气进行压缩并将压缩空气通过管道运输至船舶底部的喷气口，达到为船舶空气减阻系统供气的目的。本发明巧妙利用海上丰富的风能作为驱动空压机运转的动力源，使得空压机在压缩空气时不产生能耗，极大的降低了压缩空气的成本，具有良好的经济性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述提出的问题，提出一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，本发明利用海上丰富的风能，使得风机在旋转的时候驱动空压机，对空气进行压缩并将压缩空气通过管道送至船舶底部的喷气口，达到为船舶空气减阻系统供气的目的。本发明在空压机压缩空气时不产生能耗，极大的降低了压缩空气的成本，具有良好的经济性。

2、本发明提出了一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，包括弧面风杯式风机、风机转轴、连接杆、风机叶片、风机底座、风机轴承、螺杆式空压机、空压机外壳、进气口、出气口、螺杆、螺杆上轴承、螺杆下轴承、联轴器、进气管道、出气管道和喷气口。

3、所述弧面风杯式风机由风机转轴、连接杆、风机叶片、风机底座和风机轴承组成，所述弧面风杯式风机放置在船艏位置的甲板上。

4、所述风机转轴为圆柱型长轴，所述连接杆固定安装在风机转轴上，并沿风机转轴轴向分布，所述风机叶片为圆弧状长薄板。所述风机转轴与风机叶片通过连接杆相连接，当海风吹动风机叶片旋转时，风机叶片通过连接杆带动风机转轴旋转。

5、所述风机底座固定安装在船舶的甲板上，所述风机轴承安装在风机转轴底部，风机底座内部，能够减小风机转轴旋转时与风机底座的摩擦力，并且能够起到支撑风机转轴的作用。

6、所述螺杆式空压机由空压机外壳、螺杆、螺杆上轴承、螺杆下轴承、进气口和出气口组成，螺杆式空压机的作用是压缩空气用于船舶的空气减阻系统。所述螺杆式空压机放置在所述弧面风杯式风机所在位置的甲板的下方。

7、所述空压机外壳的一侧开设有圆柱形孔，另一侧上端开设有进气口，用于接收从进气管道进入的空气并送往螺杆式空压机内部，下端开设有出气口，用于将压缩后的空气从螺杆式空压机送往出气管道。

8、所述螺杆放置在空压机外壳一侧开设的圆柱形孔内，所述螺杆的中轴表面有螺旋型齿，能够对从进气口进入的空气进行压缩，并将压缩空气送至出气口。

9、所述螺杆上轴承安装在螺杆的中轴上端，空压机外壳内；所述螺杆下轴承安装在螺杆的中轴的下端，空压机外壳内。所述螺杆上轴承和螺杆下轴承能够在螺杆旋转时起到支撑螺杆的作用并减少螺杆与空压机外壳的摩擦。

10、所述联轴器安装在所述弧面风杯式风机和螺杆式空压机之间，其上端连接所述弧面风杯式风机的风机转轴的下端，下端连接螺杆式空压机的螺杆上端。所述联轴器能够将风机转轴的旋转运动传递到螺杆上。

11、所述进气管道一端连接船舶甲板，另一端连接螺杆式空压机的进气口。所述出气管道一端连接螺杆式空压机的出气口，另一端分散出多条分支管道连接喷气口，所述喷气口开设在船体的底部。所述进气管道能够接收外界空气并送至螺杆式空压机进行压缩，所述出气管道将螺杆式空压机压缩后的空气送至喷气口。

12、在本技术方案中，在船舶航行过程中，海风吹动风机叶片旋转，通过连接杆带动风机转轴做旋转运动，风机转轴通过联轴器带动螺杆做旋转运动，驱动螺杆式空压机。外界空气通过进气管道和进气口进入螺杆式空压机，通过螺杆式空压机将空气压缩后，再通过出气口和出气管道的各个分支管道将压缩空气送至喷气口，实现为空气减阻系统供气。

13、进一步的，倘若一组弧面风杯式风机和螺杆式空压机无法满足空气减阻所需的压缩空气量，则可以在船舶的甲板上再增设一组或多组弧面风杯式风机和螺杆式空压机，如果压缩空气量仍然不满足，则可以利用船舶本身原有的空压机对空气进行压缩，压缩后的空气通过管道输送至位于船艏位置的出气管道以满足空气减阻所需的压缩空气量。

14、本发明的有益效果：

15、1.本发明提出了一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，巧妙的利用海上风能作为空压机的动力源，通过弧面风杯式风机驱动螺杆式空压机，不会产生能耗，极大的降低了压缩空气的成本，具有良好的经济性。

16、2.本发明结构简单，易于实现，能够很好的达到为船舶空气减阻系统供气的目的，具有良好的应用价值。

技术特征：

1.一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，其特征在于：所述系统包括弧面风杯式风机(1)、螺杆式空压机(2)、联轴器(3)、进气管道(4)、出气管道(5)和喷气口(6)，所述弧面风杯式风机(1)包括风机转轴(101)、连接杆(102)、风机叶片(103)、风机底座(104)和风机轴承(105)，

2.根据权利要求1所述的一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，其特征在于：所述螺杆式空压机(2)包括空压机外壳(201)、进气口(202)、出气口(203)、螺杆(204)、螺杆上轴承(205)、螺杆下轴承(206)。

3.根据权利要求1所述的一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，其特征在于：海风吹动弧面风杯式风机(1)旋转，进而驱动螺杆式空压机(2)，外界空气通过进气管道(4)和进气口(202)吸入螺杆式空压机(2)进行压缩，压缩空气经由出气口(203)和出气管道(5)的各个分支管道送至喷气口(6)，实现为船舶空气减阻系统供气。

4.根据权利要求1所述的一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，其特征在于：所述弧面风杯式风机(1)固定安装在船舶的甲板上，所述螺杆式空压机(2)安装在所述弧面风杯式风机(1)所在位置的下方。

5.根据权利要求1所述的一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，其特征在于：所述喷气口(6)在船体底部呈圆弧状分布。

技术总结
本发明属于船舶技术领域，提出了一种利用风能的船舶空气减阻供气系统，该系统包括弧面风杯式风机、风机转轴、连接杆、风机叶片、风机底座、风机轴承、螺杆式空压机、空压机外壳、进气口、出气口、螺杆、螺杆上轴承、螺杆下轴承、联轴器、进气管道、出气管道和喷气口。本发明巧妙利用海上丰富的风能资源作为螺杆式空压机的动力源，利用弧面风杯式风机驱动空压机压缩空气。本发明相比于传统空气减阻供气系统的空压机不会产生能耗，不仅极大的降低了压缩空气的成本，具有良好的经济性，而且能够减少船舶能源消耗。此外，本发明结构简单，易于实现，具有良好的应用价值。

技术研发人员：宋吉潍,李会超,赵锡芝,张宝收,李博洋,邓芳,张荣秀
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16