[其他]船舶氣膜減阻節(jié)能裝置系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85101991
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101991B
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡金琦
• 申請（專利權(quán)）人: 交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所
• 主分類號: B63B1/38
• 分類號: B63B1/38
• 代理公司: 交通部專利服務(wù)中心
• 代理人: 辛立序,姜浩

本發(fā)明屬船舶減阻節(jié)能領(lǐng)域。

我國和美國、英國等國家的墊氣船是指在船底設(shè) 置鋼性圍裙而成氣室，墊氣船航行時由專用鼓風(fēng)機(jī)向 氣室充氣而形成氣室空氣層，從而實(shí)現(xiàn)船舶空氣潤滑 減阻。墊氣船在航行時將導(dǎo)致氣室空氣層的興波，所 以要求墊氣船氣室有足夠的深度才能保證氣室空氣 層在興波狀態(tài)時仍能覆蓋船底。但是氣室空氣層的 興波現(xiàn)象在內(nèi)河淺水狀態(tài)時導(dǎo)致形狀阻力增大，在水 深吃水比比較小時，墊氣船減阻效果將明顯降低，甚 至阻力可大于原常規(guī)船型。另外墊氣船在縱傾初態(tài) 時，對氣室充氣使船墊升有一定的困難。墊氣船在裝 卸貨物時，由于氣室充滿程度不定，因此難以從墊氣 船吃水狀態(tài)來估計裝卸貨物多少，使用戶感到不便。 對一艘舊船作墊氣改型時，在船底加設(shè)一定深度的鋼 性圍裙、氣室縱橫隔板以及氣箱等，耗用鋼材較多。 墊氣船在風(fēng)機(jī)故障或不充氣時，阻力較大。某墊氣駁 不充氣狀態(tài)阻力試驗說明比原常規(guī)船型阻力增加 70％左右。

蘇聯(lián)根據(jù)傾斜噴嘴平板空泡流理論，在內(nèi)河駁船 底安裝縱向側(cè)壁和傾斜噴嘴裝置，利用該傾斜噴嘴在 船底產(chǎn)生氣泡波，根據(jù)該理論和實(shí)驗證明，平底船上 氣泡波的長度與速度平方成正比，所以必須在每一個 氣泡波末端建立一個傾斜噴嘴才能使氣膜覆蓋船 底。實(shí)際上該技術(shù)所利用的傾斜噴嘴一方面能形成 斷續(xù)的氣泡膜，另一方面傾斜噴嘴本身也造成了氣膜 的興波和不穩(wěn)定的因素。

為了改進(jìn)以墊氣船和傾斜噴嘴方式的空氣潤滑 方法的不足之處，本系統(tǒng)采用縱向側(cè)壁和導(dǎo)流板裝置 就可利用風(fēng)源在船底直接形成平穩(wěn)連續(xù)的氣泡膜，將 船底與水分離，實(shí)現(xiàn)船舶減阻節(jié)能的目的。

輸入到水下平底板上的空氣泡，可以形成平穩(wěn)的 氣泡膜，對該氣泡膜進(jìn)行理論分析和實(shí)驗證實(shí)，發(fā)現(xiàn) 平穩(wěn)狀態(tài)的氣泡膜厚度與水的表面張力有關(guān)，氣泡膜 的厚度是一個與吃水深度無關(guān)的確定的值，它的大小 為(這里的α為水的表面張力，ρ為水的質(zhì)量密 度)，在常溫下約等于4毫米。

氣膜減阻節(jié)能裝置系統(tǒng)是在研究上述規(guī)律的基 礎(chǔ)上提出的。經(jīng)過反復(fù)的深淺水模型阻力比較試驗 和循環(huán)水槽研究試驗證實(shí)，在該節(jié)能裝置系統(tǒng)中，采 用縱向側(cè)壁和導(dǎo)流板裝置就能在船底有效地形成平 穩(wěn)的氣泡薄膜，實(shí)現(xiàn)船舶減阻。

圖1是船體主視圖，圖2是導(dǎo)流板的局部剖視 圖，圖3是船體仰視圖。

空氣潤滑節(jié)能系統(tǒng)主要由小功率鼓風(fēng)機(jī)④，空氣 輸送管路⑧以及船底縱向側(cè)壁①和導(dǎo)流板裝置③⑤ 等部分組成。

對于有一定平底面積的江河船舶加設(shè)薄層空氣 潤滑裝置時，可在船底安置尺度不大的縱向側(cè)壁①和 在船底進(jìn)氣孔處安裝導(dǎo)流板③⑤。縱向側(cè)壁①能防 止氣泡膜沿船側(cè)漫流，導(dǎo)流板③能將由風(fēng)機(jī)輸入船底 的壓縮空氣有效地擴(kuò)散成平穩(wěn)的氣泡膜，從而降低船 舶航行中的摩擦阻力。人字形尾部導(dǎo)流板⑤能避免 尾部空氣泡單邊分離，所以當(dāng)空氣泡從船尾滑離船體 時、改善了船體尾流狀態(tài)，降低了船舶航行時的粘壓 阻力。所以本裝置實(shí)現(xiàn)空氣潤滑效果明顯。模型試 驗減阻效果實(shí)現(xiàn)40％左右。

通過試驗和理論分析說明，導(dǎo)流板出氣口高度⑩ 的尺度對船底氣膜形成影響很大。一般情況下，導(dǎo)流 板出氣口高度⑩宜小于?10毫米，并且以4毫米左右 為最佳。導(dǎo)流板③的剖面力求平順，導(dǎo)流板③最好安 裝在船底出氣口②處，導(dǎo)流板③的尺度以覆蓋出氣口 ②為度，導(dǎo)流板③的數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況選定。

利用船舶氣膜減阻裝置系統(tǒng)在船底可直接形成 平穩(wěn)的氣膜薄層，而且可以使氣膜無限擴(kuò)散延長，所 以在技術(shù)上比較便利。船底氣膜形成后，由于比較平 穩(wěn)，所以在淺水中形狀阻力也不大，并且不存在像墊 氣船那樣的墊升作用。氣泡膜對船體的排水量影響 不大，所以容易從船吃水狀態(tài)估計裝卸貨物的情況。 對一艘船舶加設(shè)氣膜減阻裝置時，主要加設(shè)尺度不大 的縱向側(cè)壁和導(dǎo)流板，所以需用鋼材很少，工程簡單， 投資低，收效大。

個實(shí)例：