一种船舶空气润滑减阻系统的制作方法

1.本发明涉及海上航行船舶技术领域，具体是涉及一种船舶空气润滑减阻系统。


背景技术：

2.目前，随着国力的提升、人们的生活水平得到了极大的提升，尤其是在沿海地区居住的人群，普遍达到了发达国家的生活水平。因此，市场上已有各式各样的船艇，主要用于人们出海游玩、家庭娱乐等活动。
3.传统的船艇多为圆舭型船，其前行阻力大，由于水对船底的冲击，滑行效率低。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种船舶空气润滑减阻系统，以解决上述背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种船舶空气润滑减阻系统，包括：
7.构造与系统模块，所述构造与系统包括气源装置、空气供给管系、气层气泡发生装置、空气防逸装置及监测控制系统，气源装置采用空气压缩机以及空气瓶，通过调节气层气泡发生装置的安装位置用于计程仪或测深仪的换能器的正常工作；以及
8.eedi计算和验证模块，所述eedi计算和验证用于将空气润滑减阻系统产生的节能效果计入attained eedi计算值的船舶提供相关的计算方法和验证指导。
9.作为本发明进一步的方案，所述气源装置是指供气设备单元，为空气润滑减阻系统提供所需具有一定压力和流量的空气。
10.作为本发明进一步的方案，所述空气供给管是输送空气的管路系统，将空气由气源装置输送至气层气泡发生装置；采用压缩空气管系或通风管系，所述气层气泡发生装置是指能够产生覆盖船底的减阻气层及气泡的装置或能产生填充船底减阻气腔的气体的装置。
11.作为本发明进一步的方案，所述空气防逸装置是通过安装在船底的方式防止空气逃逸，维持减阻效果的装置。
12.作为本发明进一步的方案，所述监测控制系统是空气润滑减阻系统中的子系统，具备监测和控制功能，由监测及控制仪器组成，监测船舶及空气润滑系统的各性能参数，控制关键部件，保障整个系统的有效运作。
13.作为本发明进一步的方案，所述eedi计算采用通用的attained eedi计算公式，即：
[0014][0015]
最大海上负荷部分由轴带发电机提供，对该部分功率可使用sfcme和cfme替代sfcae和cfae；
[0016]
时，p
ae
.c
fae
.sfc
ae
由下式替代：
[0017][0018]
时，p
ae
.c
fae
.sfc
ae
由下式替代：
[0019]
p
ae
.c
fme(i)
.sfc
me(i)
[0020]
p
pti(i)
＞0，则(sfc
me
·cfme
)和(sfc
ae
·cfae
)的加权平均值应用于p
eff
的计算。
[0021]
作为本发明进一步的方案，所述试航未在满载工况下进行，推进功率降低率按
[0022][0023]
即：
[0024][0025]
进行计算。
[0026]
作为本发明进一步的方案，所述满载工况和试航工况下运行空气润滑减阻系统的推进功率降低值p
peffal
按
[0027]
p
peffal_full
＝adr
full
×
p
p
[0028]
p
peffal
_
trial
＝adr
trial
×
p
p
[0029]
进行计算。
[0030]
综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
[0031]
空气润滑减阻技术系指利用空气与水在密度和黏度上的差异，向船体底部注入适量空气，在船舶底部形成并保持气液混合层或气层，减小船舶摩擦阻力，降低燃料消耗。
[0032]
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
[0035]
在一个实施例中，一种船舶空气润滑减阻系统，包括一种船舶空气润滑减阻系统，包括：
[0036]
构造与系统模块，所述构造与系统包括气源装置、空气供给管系、气层气泡发生装置、空气防逸装置及监测控制系统，气源装置采用空气压缩机以及空气瓶，通过调节气层气泡发生装置的安装位置用于计程仪或测深仪的换能器的正常工作；以及
[0037]
eedi计算和验证模块，所述eedi计算和验证用于将空气润滑减阻系统产生的节能效果计入attained eedi计算值的船舶提供相关的计算方法和验证指导。
[0038]
进一步的，所述气源装置是指供气设备单元，为空气润滑减阻系统提供所需具有一定压力和流量的空气。
[0039]
进一步的，所述空气供给管是输送空气的管路系统，将空气由气源装置输送至气层气泡发生装置；采用压缩空气管系或通风管系，所述气层气泡发生装置是指能够产生覆盖船底的减阻气层及气泡的装置或能产生填充船底减阻气腔的气体的装置。
[0040]
进一步的，所述空气防逸装置是通过安装在船底的方式防止空气逃逸，维持减阻效果的装置。
[0041]
进一步的，所述监测控制系统是空气润滑减阻系统中的子系统，具备监测和控制功能，由监测及控制仪器组成，监测船舶及空气润滑系统的各性能参数，控制关键部件，保障整个系统的有效运作。
[0042]
进一步的，所述eedi计算采用通用的attained eedi计算公式，即：
[0043][0044]
最大海上负荷部分由轴带发电机提供，对该部分功率可使用sfcme和cfme替代sfcae和cfae；
[0045]
时，p
ae
.c
fae
.sfc
ae
由下式替代：
[0046][0047]
时，p
ae
.c
fae
.
sfcae
由下式替代：
[0048]
p
ae
.c
fme(i)
.sfc
me(i)
[0049]
p
pti(i)
＞0，则(sfc
me
·cfme
)和(sfc
ae
·cfae
)的加权平均值应用于p
eff
的计算。
[0050]
进一步的，所述试航未在满载工况下进行，推进功率降低率按
[0051][0052]
即：
[0053][0054]
进行计算。
[0055]
进一步的，所述满载工况和试航工况下运行空气润滑减阻系统的推进功率降低值p
peffal
按
[0056]
p
peffal
_
full
＝adr
full
×
p
p
[0057]
p
peffal
_
trial
＝adr
trial
×
p
p
[0058]
进行计算。
[0059]
在本实施例中，空气润滑减阻技术系指利用空气与水在密度和黏度上的差异，向船体底部注入适量空气，在船舶底部形成并保持气液混合层或气层，减小船舶摩擦阻力，降低燃料消耗的一项新型节能技术。依据其减阻机理及实现方式，可分为气层减阻技术、微气泡减阻技术和气腔减阻技术等，气层减阻技术系指通过气层减阻装置，向船底喷入适量空气，在船舶底部形成并保持薄气层，使船底与水有效分离，减小船底湿表面积；气层减阻技术又可称为气膜减阻；微气泡减阻技术系指通过气泡发生装置，在船底外表面附近产生直径为微米级的小气泡，在船底外表面形成一层薄的气液两相混合流，降低船底外表面附近
的流体密度及黏度、改变湍流边界层内流动结构；气腔减阻技术系指在船底开一个较深的空腔，通过气腔减阻装置，使空气驻留在空腔内，减少船舶浸湿面积。
[0060]
空气润滑减阻系统应能在设计环境条件下持续正常工作，通过调节气层气泡发生装置的安装位置用于计程仪或测深仪的换能器的正常工作，应尽量减少用于舷外减阻的气层及气泡中的油份，气源装置如设于封闭处所，且从该处所进气，则该处所的通风布置应充分考虑空气润滑减阻系统的用气量需求以及机械设备的冷却需求，空气润滑减阻系统一般应设有专用空气压缩机。如利用其他气源装置，设计时应充分考虑用气量的实际损耗，尤其不能影响推进及其辅助机械的起动系统和控制系统的用气；
[0061]
专用空气压缩机的排出管若连接至空气瓶，则专用空气压缩机和空气瓶之间应设有气、水分离器，用以分离并泄放压缩机排气中所含的水份，专用空气压缩机应设有压力表和安全阀，安全阀的开启压力应不大于工作压力的1.1倍。在压缩空气冷却器的水套壁上应设有安全阀或安全膜片。
[0062]
空气供给管系应设有流量监测和调节的措施，气层气泡发生装置的通海口应设有防止海水浸入的止回装置；如不可行，也可在空气管接至气层气泡发生装置之前设有止回阀，且气层气泡发生装置应有防海水腐蚀的措施。
[0063]
气层气泡发生装置，除特殊形式外，气层气泡发生装置的水密构件应满足船体外板的要求，气层气泡发生装置及其附连船体结构应能承受空气喷气管设计压力，如在船体外板设置额外的开口时，开口应尽量避开应力集中区域，如无法避开时应作相应的补偿。由于开口所引起的局部应力集中应根据实际情况进行控制。
[0064]
空气防逸装置如在船体外板设置纵向防逸结构时，防逸结构不可直接焊接在外板上，应设置不连续的垫板。垫板的厚度应不小于其所连接的外板的厚度或14mm之间的小值，防逸结构和垫板不能突然中断，应逐渐减小，且在端点处的船体内应有适当的内部支持，防逸结构上的端接缝与垫板上的端接缝，垫板的端接缝与外板上的端接缝应相互错开，船体外板开口的角隅应有足够大的圆角，若需在船体外板处设置通海的水密构件，板厚应与邻近的外板厚度相同。
[0065]
监测与控制空气润滑减阻系统应具有监测和控制功能，以便在不同的操作条件下，使系统运行保持在预定的参数范围内。
[0066]
空气润滑减阻系统运行的以下参数应能在就地和控制室(如适用)显示：
[0067]
(1)空气压缩机或鼓风机运行状态；
[0068]
(2)供气阀门的启闭或开度；
[0069]
(3)供气流量；
[0070]
(4)空气瓶的压力；
[0071]
(5)气层/气泡发生装置前的供气压力；
[0072]
(6)系统报警；
[0073]
(7)系统停止运行和应急关停。
[0074]
主机推进功率(p
me(i)
)、主机碳转换系数(c
fme(i)
)、主机单位燃油消耗(sfc
me(i)
)、辅机功率(p
ae
)、辅机碳转换系数(c
fae
)、辅机单位燃油消耗(sfc
ae
)、载运能力(capacity)、特殊设计补偿修正系数(fj)、载运能力修正系数(fi)、舱容量修正系数(fc)、波浪失速修正系数(fw)、轴马达功率(p
pti(i)
)。
[0075]
航速(v
ref
)是指在假定无风无浪的气象条件下，在所选取的主机推进功率(p
me(i)
)和载运能力(capacity)下空气润滑减阻系统关闭时的深水中的航速，单位为节。
[0076]
空气润滑减阻系统导致的推进功率降低以p
eff
表示，乘以该技术的可用系数f
eff
，再乘以c
fme
和sfc
me
(如果p
pti(i)
＞0，则取(sfc
me
·
cf
me
)和(sfc
ae
·
cf
ae
)的加权平均值)后，从eedi公式中扣除。
[0077]
其中，p
eff
按式进行计算：
[0078][0079]
式中，
[0080]
(1)p
peffal
表示在运行空气润滑减阻系统导致的推进功率降低值，单位为kw。p
peffal
的计算应在满载工况和试航工况下进行。
[0081]
(2)p
aeeffal
表示满载工况下运行空气润滑减阻系统所需要的附加辅助功率，单位为kw。p
aeeffal
应根据系统测试报告，以鼓风机或空气压缩机75％的额定输出功率计算。如申请方能向验证方提交p
aeeffal
的详细计算过程或试验报告，也可按照无风无浪气象条件下深水中满载工况下的实际操作中稳定运行时实测所得鼓风机或空气压缩机消耗功率的平均值进行计算。
[0082]
(3)sfc
me
表示主机75％额定功率下的单位燃油消耗值，如船上安装两台及两台以上主机，取各主机75％额定功率和单位燃油消耗值的加权平均数。
[0083]
(4)sfc
ae
表示辅机50％额定功率下的单位燃油消耗值，如船上安装两台及两台以上辅机，取各辅机50％额定功率和单位燃油消耗值的加权平均数。
[0084]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，包括：构造与系统模块，所述构造与系统模块包括气源装置、空气供给管系、气层气泡发生装置、空气防逸装置及监测控制系统，气源装置采用空气压缩机以及空气瓶，通过调节气层气泡发生装置的安装位置用于计程仪或测深仪的换能器的正常工作；以及eedi计算和验证模块，所述eedi计算和验证模块用于将空气润滑减阻系统产生的节能效果计入attained eedi计算值的船舶提供相关的计算方法和验证指导。2.根据权利要求1所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述气源装置是指供气设备单元，为空气润滑减阻系统提供所需具有压力和流量的空气。3.根据权利要求1所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述空气供给管是输送空气的管路系统，将空气由气源装置输送至气层气泡发生装置；采用压缩空气管系或通风管系，所述气层气泡发生装置是指能够产生覆盖船底的减阻气层及气泡的装置或能产生填充船底减阻气腔的气体的装置。4.根据权利要求3所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述空气防逸装置通过安装在船底的方式防止空气逃逸。5.根据权利要求4所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述监测控制系统是空气润滑减阻系统中的子系统，由监测及控制仪器组成，监测船舶及空气润滑系统的各性能参数。6.根据权利要求1所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述eedi计算采用通用的attained eedi计算公式，即：p
me(i)
为主机推进功率，c
fme(i)
为主机碳转换系数，sfc
me(i)
为主机单位燃油消耗，p
ae
为辅机功率，c
fae
为辅机碳转换系数，sfc
ae
为辅机单位燃油消耗，capacity为载运能力，f
j
为特殊设计补偿修正系数，f
i
为载运能力修正系数，f
c
为舱容量修正系数，f
w
为波浪失速修正系数，p
pti(i)
为轴马达功率，最大海上负荷部分由轴带发电机提供，对该部分功率可使用sfcme和cfme替代sfcae和cfae；时，p
ae
.c
fae
.sfc
ae
由下式替代：由下式替代：时，p
ae
.c
fae
.sfc
ae
由下式替代：p
ae
.c
fme(i)
.sfc
me(i)
p
pti(i)
＞0，则(sfc
me
·
c
fme
)和(sfc
ae
·
c
fae
)的加权平均值应用于p
eff
的计算。7.根据权利要求6所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述试航未在满载工况下进行，推进功率降低率按
即：进行计算。8.根据权利要求7所述的船舶空气润滑减阻系统，其特征在于，所述满载工况和试航工况下运行空气润滑减阻系统的推进功率降低值p
peffal
按p
peffal_full
＝adr
full
×
p
p
p
peffal_trial
＝adr
trial
×
p
p
进行计算。

技术总结
本发明公开了一种船舶空气润滑减阻系统，属于海上航行船舶技术领域，其技术要点是：包括构造与系统，所述构造与系统包括气源装置、空气供给管系、气层气泡发生装置、空气防逸装置及监测控制系统，气源装置采用空气压缩机以及空气瓶，通过调节气层气泡发生装置的安装位置用于计程仪或测深仪的换能器的正常工作；以及EEDI计算和验证，所述EEDI计算和验证用于将空气润滑减阻系统产生的节能效果计入AttainedEEDI计算值的船舶提供相关的计算方法和验证指导，具有利用空气与水在密度和黏度上的差异，向船体底部注入适量空气，在船舶底部形成并保持气液混合层或气层，减小船舶摩擦阻力的优点。阻力的优点。


技术研发人员：冯晓明
受保护的技术使用者：上海融德机电工程设备有限公司
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/3/9