船舶水舱防冻系统的制作方法

1.本实用新型涉及压载水舱的防冻设计，具体涉及到一种船舶水舱防冻系统。


背景技术：

2.位于船舶吃水线以上的淡水或压载水舱，往往与船体外板相邻，当船舶于低温环境中航行时，水舱内海水或淡水通过船体外板与外界低温空气进行换热，导致舱内海水或淡水温度降低，造成结冰。结冰的海水或淡水无法用泵输送，且水结冰后体积膨胀，会将水舱结构损坏，给船舶的安全运行带来不利影响。
3.为防止水舱结冰，目前主要有两种应对方法。方法一是往舱内注入压缩空气，其原理如图1所示。空压机1将压缩空气充注到空气瓶2，空气瓶2再将压缩空气注入到水舱3内。位于水舱3内的压缩空气管开设数量众多的小孔，压缩空去从小孔喷出，在水舱内由于和水的密度差异往上冒出，水舱设置空气管，压缩空气最终从空气管内冒出。该方法利用压缩空气对于水舱内水的扰动，防止水结冰。
4.方法二是利用在水舱内设置加热盘管，用蒸汽、热水、热油等加热介质或者电加热将水舱加热到结冰温度以上。图2是水舱蒸汽加热防冻系统原理图。锅炉4产生的蒸汽通过蒸汽管5输送到水舱内的加热盘管6，蒸汽通过加热盘管6将热量传递给水，让水温保持在结冰温度以上。在加热盘管6内换热后的气水混合物经过疏水阀7后，凝水进入到大气冷凝器8和热井9，再通过锅炉给水泵10将凝水输送到锅炉加热成蒸汽循环给水舱3加热。
5.现有水舱防冻技术存在以下缺点：
6.(1)需要设置空压机、空气瓶、锅炉等设备，增加造船成本。
7.(2)上述水舱防冻设备运行需要耗费大量的电能或者燃油。
8.(3)上述水舱防冻设备和管路系统需要维护保养工作，大大增加了船员的工作量。
9.本实用新型的目的是不增加主要设备的前提下，利用船上已有的海水冷却和压载系统，实现水舱的防冻。


技术实现要素：

10.本实用新型提供了一种船舶水舱防冻系统，船舶设有两路压载舱处理系统，两路压载舱处理系统的第一压载总管、第二压载总管上均包含有依次串联连接的海底阀箱、压载泵、处理装置和压载舱系统，处理装置和压载舱系统之间设有第一隔离阀，压载舱系统包含有若干压载舱，第一压载总管、第二压载总管之间设有用于连接两路压载舱系统的第一总阀，压载舱与压载总管之间连接有第一压载舱支管，在第一压载舱支管上设有第一支管阀，海底阀箱、压载泵之间的第一压载总管、第二压载总管均通过第一管路与冷却海水泵相连，冷却海水泵与中央冷却器相连，中央冷却器通过舷外排水管路与舷侧阀相连，
11.第一隔离阀、压载舱系统之间的第一压载总管分别通过第二管路、第三管路与冷却海水泵相连，且第三管路通过第四管路与舷外排水管路相连，且第二管路通过第五管路和第四管路相连，第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路上分别设有第一控制
阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀；
12.各压载舱与各自的压载总管之间还连接有第二压载舱支管，在第二压载舱支管上设有第二支管阀；
13.在各压载总管上设有若干分别位于各压载舱的第一支管阀、第二支管阀之间的第二隔离阀。
14.第四管路的一端连接在第三控制阀入水口的第三管路上；
15.第五管路的一端连接在第二控制阀入水口的第二管路上，且另一端连接在第四控制阀出水口的第四管路上；
16.在压载总管内压载水流动方向上，第一压载舱支管位于第二压载舱支管的前侧。
17.进一步的，第二管路、第三管路的一端共同与第六管路相连，且第六管路与第一压载总管相连以将第二管路、第三管路与冷却海水泵相连。
18.进一步的，第一支管阀、第二支管阀与位于压载舱两侧的取水口相连。
19.一种基上述船舶水舱防冻系统的水舱防冻方法，在压载泵和第一控制阀闭合的情况下，冷却海水泵依次抽取其中一路压载总管上的各个压载舱的压载水送至中央冷却器，压载水在中央冷却器内换热后，经过另一路压载总管回流到当前压载舱。
20.进一步的，第一压载总管上的单压载舱的水循环防冻步骤为：
21.关闭舷侧阀、第五控制阀、第一隔离阀、第三控制阀、第一控制阀、压载舱两个压载舱支管之间的第二隔离阀，打开第二控制阀、第四控制阀，
22.压载舱内的压载水依次经过第一压载舱支管、第一压载总管、第二管路到达冷却海水泵并输送到中央冷却器，经过中央冷却器换热后升温，升温后的压载水依次通过第四管路、第三管路、第二压载总管、第一总阀、第二压载舱支管返回到当前压载舱。
23.进一步的，第二压载总管上的单压载舱的水循环防冻步骤为：
24.关闭舷侧阀、第四控制阀、第一隔离阀、第二控制阀、第一控制阀、压载舱两个压载舱支管之间的第二隔离阀，打开第三控制阀、第五控制阀，
25.压载舱内的压载水依次经过第一压载舱支管、第二压载总管、第三管路到达冷却海水泵并输送到中央冷却器，经过中央冷却器换热后升温，升温后的压载水依次通过第四管路、第五管路、第二管路、第一压载总管、第一总阀、第二压载舱支管返回到当前压载舱。
26.本实用新型利用船上已有的冷却海水系统排放至大海的热量，实现对于水舱内水的加热和循环扰动流动，其优点在于：
27.1)无空压机和锅炉等重大设备，无需额外增加购买此类设备的投资。
28.2)无空压机运行或者电加热器运行需要的电力消耗，本实用新型没有额外增加电力消耗即实现了水舱防冻。
29.3)无锅炉运行需要的燃油和锅炉给水泵运行需要的电力消耗。
30.4)本实用新型中冷却海水泵即使不考虑水舱防冻也是持续运行，并不因水舱防冻增加电力消耗。
31.5)本实用新型对于水舱实现双重防冻，一是中央冷却器释放给冷却海水系统的热量用来给水舱加热实现升温防冻，二是冷却海水泵运行使水舱内的水循环流动实现防冻。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为现有技术中往舱内注入压缩空气来防止水舱结冰的原理图；
34.图2为现有技术中利用加热盘管加热压载水来防止水舱结冰的原理图；
35.图3为现有技术的一种船舶水舱防冻系统的结构原理图；
36.图4为本实用新型提供的一种船舶水舱防冻系统的原理图。
37.图5为两路压载舱系统的结构分布图；
38.图6为实施例一中，对第一压载总管上的压载舱实现防冻操作的原理图；
39.图7为实施例二中，对第二压载总管上的压载舱实现防冻操作的原理图。
具体实施方式
40.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
41.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
42.图3为现有技术中一种船舶水舱防冻系统的结构原理图。船舶设有两路压载舱处理系统，两路压载舱处理系统的第一压载总管100、第二压载总管200上均包含有依次串联连接的海底阀箱21、压载泵22、处理装置23和压载舱系统30，处理装置23和压载舱系统30之间设有第一隔离阀24，压载舱系统30包含有若干压载舱31，第一压载总管100、第二压载总管200之间设有用于连接两路压载舱系统30的第一总阀32，压载舱31与压载总管之间连接有第一压载舱支管33，在第一压载舱支管33上设有第一支管阀34，海底阀箱21、压载泵22之间的第一压载总管100、第二压载总管200均通过第一管路310与冷却海水泵25相连，冷却海水泵25与中央冷却器26相连，中央冷却器26通过舷外排水管路27与舷侧阀28相连。
43.海水冷却系统中，冷却海水泵25将来自海底阀箱21的海水泵送至中央冷却器26，海水在中央冷却器26换热后温度升高，温度升高后的海水经过舷侧阀28排向舷外。冷却海水系统在船舶运行和靠泊码头期间都是持续运行的。
44.在压载期间，压载泵22将来自海底阀箱21的海水泵送到处理装置23，海水经过处理装置23后经过压载总管泵送到需要注入压载水的压载舱。依次打开压载舱31的第一支管阀34，就可以给相应的压载舱31注入压载水。
45.在排压载水期间，相应压载舱的压载水被压载泵22泵出到舷外。
46.图4为本实用新型基于图3改进后的船舶水舱防冻系统，相比较现有技术，本实用新型的改进之处在于：
47.1)第一隔离阀24、压载舱系统30之间的第一压载总管100分别通过第二管路320、
第三管路330与冷却海水泵25相连，且第三管路330通过第四管路340与舷外排水管路27相连，且第二管路320通过第五管路350和第四管路340相连，第一管路310、第二管路320、第三管路330、第四管路340、第五管路350上分别设有第一控制阀311、第二控制阀321、第三控制阀331、第四控制阀341、第五控制阀351。其中，第四管路340的一端连接在第三控制阀331入水口的第三管路330上；第五管路350的一端连接在第二控制阀321入水口的第二管路320上，且另一端连接在第四控制阀341出水口的第四管路340上。
48.2)各压载舱31与各自的压载总管之间还连接有第二压载舱支管35，在第二压载舱支管35上设有第二支管阀36，在压载总管内压载水流动方向上，第一压载舱支管33位于第二压载舱支管35的前侧，如图5所示。需要说明的是，压载舱31与第一压载舱支管33、第二压载舱支管35相连的水口布置得尽量远，实现压载舱内水的均匀加热和流动，防止注入压载舱内的水来不及与舱内水就行混合和换热马上又被排走。
49.3)在各压载总管上设有若干分别位于各压载舱的第一支管阀34、第二支管阀36之间的第二隔离阀37，如图5所示。
50.实施例一
51.下面举例说明对第一压载总管100上的压载舱31实现防冻操作，此时第一压载总管100、第二压载总管200上的压载泵22已经停止运行，海水冷却系统(即冷却海水泵25+与中央冷却器26)在持续运行。
52.如图6所示，关闭舷侧阀28、第五控制阀351、两个第一隔离阀24、第三控制阀331、第一控制阀311、压载舱31两个支管之间的隔离阀37(图纸有黑色带斜杠的圆圈代表关闭)，打开第二控制阀321、第四控制阀341。
53.压载舱31内的压载水依次经过第一压载舱支管33、第一压载总管100、第二管路320到达冷却海水泵25并输送到中央冷却器26，经过中央冷却器25换热后，水的温度上升，升温后的水依次通过第四管路340、第三管路330、第二压载总管200、第一总阀32、第二压载舱支管35返回到压载舱31。管路系统闭式循环运行，压载舱内的水不停获得来自中央冷却器25散发的热量，起到防止压载舱31-1内水结冰的目的。
54.依次对第一压载总管100上的各个压载舱31做上述操作，即可实现对第一压载总管100上所有压载舱31的加热。在此过程中，压载舱内的水在循环流动，进一步实现了压载舱内水的防冻，预防了水的结冰。
55.实施例二
56.下面举例说明对压载舱31实现防冻操作，此时第一压载总管100、第二压载总管200上的压载泵22已经停止运行，海水冷却系统在持续运行。
57.如图7所示，关闭舷侧阀28、第四控制阀341、两个第一隔离阀24、第二控制阀321、第一控制阀311、压载舱31两个支管之间的隔离阀37，打开第三控制阀331、第五控制阀351。
58.压载舱31内的压载水依次经过第一压载舱支管33、第二压载总管200、第三管路330到达冷却海水泵25并输送到中央冷却器26，经过中央冷却器25换热后，水的温度上升，升温后的水依次通过第四管路340、第五管路350、第二管路320、第一压载总管100、第一总阀32、第二压载舱支管35返回到压载舱31。管路系统闭式循环运行，压载舱31内的水不停获得来自中央冷却器25散发的热量，起到防止压载舱31内水结冰的目的。
59.依次对第二压载总管200上的各个压载舱31做上述操作，即可实现对第二压载总
管200上所有压载舱31的加热。在此过程中，压载舱内的水在循环流动，进一步实现了压载舱内水的防冻，预防了水的结冰。
60.以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种船舶水舱防冻系统，船舶设有两路压载舱处理系统，两路压载舱处理系统的第一压载总管(100)、第二压载总管(200)上均包含有依次串联连接的海底阀箱(21)、压载泵(22)、处理装置(23)和压载舱系统(30)，处理装置(23)和压载舱系统(30)之间设有第一隔离阀(24)，压载舱系统(30)包含有若干压载舱(31)，第一压载总管(100)、第二压载总管(200)之间设有用于连接两路压载舱系统(30)的第一总阀(32)，压载舱(31)与压载总管之间连接有第一压载舱支管(33)，在第一压载舱支管(33)上设有第一支管阀(34)，海底阀箱(21)、压载泵(22)之间的第一压载总管(100)、第二压载总管(200)均通过第一管路(310)与冷却海水泵(25)相连，冷却海水泵(25)与中央冷却器(26)相连，中央冷却器(26)通过舷外排水管路(27)与舷侧阀(28)相连，其特征在于，第一隔离阀(24)、压载舱系统(30)之间的第一压载总管(100)分别通过第二管路(320)、第三管路(330)与冷却海水泵(25)相连，第三管路(330)通过第四管路(340)与舷外排水管路(27)相连，第二管路(320)通过第五管路(350)和第四管路(340)相连，第一管路(310)、第二管路(320)、第三管路(330)、第四管路(340)、第五管路(350)上分别设有第一控制阀(311)、第二控制阀(321)、第三控制阀(331)、第四控制阀(341)、第五控制阀(351)；各压载舱(31)与各自的压载总管之间还连接有第二压载舱支管(35)，在第二压载舱支管(35)上设有第二支管阀(36)；在各压载总管上设有若干分别位于各压载舱的第一支管阀(34)、第二支管阀(36)之间的第二隔离阀(37)。2.如权利要求1所述的船舶水舱防冻系统，其特征在于，第四管路(340)的一端连接在第三控制阀(331)入水口的第三管路(330)上；第五管路(350)的一端连接在第二控制阀(321)入水口的第二管路(320)上，且另一端连接在第四控制阀(341)出水口的第四管路(340)上；在压载总管内压载水流动方向上，第一压载舱支管(33)位于第二压载舱支管(35)的前侧。3.如权利要求1所述的船舶水舱防冻系统，其特征在于，第二管路(320)、第三管路(330)的一端共同与第六管路(360)相连，且第六管路(360)与第一压载总管(100)相连以将第二管路(320)、第三管路(330)与冷却海水泵(25)相连。4.如权利要求1所述的船舶水舱防冻系统，其特征在于，第一支管阀(34)、第二支管阀(36)与位于压载舱(31)两侧的取水口相连。

技术总结
本实用新型提供了一种船舶水舱防冻系统，第一隔离阀、压载舱系统之间的第一压载总管分别通过第二、第三管路与冷却海水泵相连，且第三管路通过第四管路与舷外排水管路相连，且第二管路通过第五管路和第四管路相连，第一、第二、第三、第四、第五管路上分别设有第一、第二、第三、第四、第五控制阀。各压载舱与各自的压载总管之间还连接有第二压载舱支管，在第二压载舱支管上设有第二支管阀，在各压载总管上设有若干分别位于各压载舱的第一、第二支管阀之间的第二隔离阀。本实用新型利用船上已有的冷却海水系统排放至大海的热量，实现对于水舱内水的加热和循环扰动流动，避免压载舱结冰。避免压载舱结冰。避免压载舱结冰。


技术研发人员：殷华兵 黄信男 李俊 王成
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/30