一种船舶压缩空气压排载试验系统及设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种船舶压缩空气压排载试验系统及设计方法，采用一种缩比等效设计方法，对实船典型舱段压排载系统进行合理缩比，用于确定所需搭建的典型舱段缩尺模型试验系统的压载舱段尺寸、设备配置能力、管径尺寸、系统特性指标，并在缩比后典型舱段的基础上，为满足研究需求配置相应遥控阀、传感器、试验控制系统等，建立合理试验系统，在对船舶压缩空气压排载系统性能进行有效验证、确保满足设计作业指标要求等方面具有重要意义。指标要求等方面具有重要意义。指标要求等方面具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶压缩空气压排载试验系统及设计方法


[0001]本专利技术涉及一种船舶压缩空气压排载试验系统及设计方法，属于船舶沉浮与姿态平衡控制系统试验


技术介绍

[0002]船舶压载水压排载系统是通过采用压载泵、压缩空气或重力等方式，向压载舱内注入或排出压载水，从而实现船舶的沉浮。在船舶设计阶段，设计者基于船舶压载舱布置、舱容数据及沉浮作业控制要求，初步确定压排载方式，完成压排载系统设计，形成船舶压载水压排载系统初步设计方案。而对该设计方案是否满足管路流速要求、船舶沉浮时间指标要求、不同压排载方式的特性等方面的验证，一般采用商业软件进行系统阻力仿真的方式进行，而仿真计算中对于部件阻力系数的选取、建模方式方法等方面与实际状态仍存在一定差异，因此仿真计算方法作为设计方案的验证及阻力特性研究的依据并不充分。
[0003]特别是对于采用压缩空气压排载方法、且对压排载时间有较高要求的船舶，基于实船方案进行模型试验对于验证压缩空气压排载系统特性及实际任务完成时间等具有重要意义。然而一般船舶压载舱尺度较大，若等比例建立模型试验系统，会在试验场地选取、设备配置、模型搭建等方面存在较大难度，且经济性差，如何做到既可缩小模型试验系统尺度、又可等效反映实船系统技术状态是目前设计验证中存在的一个主要问题。本专利技术提出了一种压缩空气压排载缩尺试验系统设计方法，截取典型舱段，并基于缩比等效理论模拟实船状态，并增加相应遥控阀、传感器、试验控制系统等的设置，用于试验验证实船设计方案的合理性，及不同压排载方式的阻力特性研究。
专利
技术实现思路

[0004]为了既能适当缩小试验系统尺寸，以降低在试验场地选取、设备配置、模型搭建等方面的难度及试验系统成本，又可对船舶压缩空气压排载系统性能进行有效验证，本专利技术提出了一种船舶压缩空气压排载试验系统及设计方法，基于缩比等效理论所设计的试验系统，包括压载舱、排载空压机、真空泵、压缩空气管路系统、真空管路系统、通海管路系统、透气管路系统、自动纵横倾补偿系统、阀门附件、传感器、试验控制台(含控制软件)等，可模拟实船压缩空气压排载系统能力及特性，可用于试验验证实船设计方案的合理性，及不同压排载方式的阻力特性研究。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种船舶压缩空气压排载试验系统的设计方法，采用一种缩比等效设计方法，该方法基于船舶压排载初步设计方案，选取典型模拟舱段，并初步确定缩尺比例λ，依据等效理论，对实船压排载系统的相关特性参数进行缩比：并基于该缩比等效设计方法，对实船典型舱段的压缩空气压排载系统进行缩比等效，得到的压载舱段尺寸、设备配置能力、管径尺寸、特性指标参数，作为搭建试验系统的依据。
[0006]进一步，依据等效理论，对实船压排载系统的相关特性参数进行缩比具体包括：
[0007](1)尺度：L
s
/L
m
＝λ，其中L
s
—实船几何尺度，L
m
—试验模型几何尺度，适用于压载
舱几何尺寸、压载舱内结构尺寸、舱段吃水位置；
[0008](2)体积：V
s
/V
m
＝λ3,其中V
s
—实船体积，V
m
—试验模型体积，适用于压载舱舱容、压排载水量；
[0009](3)流速：其中v
s
—实船管路流速，v
m
—模型管路流速，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路流速；
[0010](4)流量：Q
s
/Q
m
＝λ
5/2
，其中Q
s
—实船管路流量，Q
m
—模型管路流量，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路流量；
[0011](5)管径：d
s
/d
m
＝λ，其中d
s
—实船管径，d
m
—试验模型管径，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路直径；
[0012](6)时间：其中T
s
—实船作业时间，T
m
—试验模型作业时间，适用于压缩空气排载作业时间、重力浸水作业时间；
[0013](7)压力：P
s
/P
m
＝λ，其中P
s
—实船压缩空气表压力，P
m
—试验模型压缩空气表压力，适用于空压机表压力、压缩空气管路系统表压力、真空度。
[0014]一种采用上述的设计方法设计的船舶压缩空气压排载试验系统，包括压载舱、排载空压机、真空泵、压缩空气管路系统、真空管路系统、通海管路系统、透气管路系统、自动纵横倾补偿系统、阀门附件、传感器、含控制软件的试验控制台；通过所述试验系统，能开展真空度、通海管通流面积、透气管通流面积、吸口布置位置等因素对压载舱重力浸水过程系统阻力特性的影响研究；压缩空气流量、压缩空气压力、通海管通流面积、压缩空气管通流面积、吸口布置位置对压载舱压缩空气排载阻力特性的影响研究；船舶压载舱压缩空气压排载系统操作流程及控制策略研究。
[0015]进一步，所述压载舱来自船舶压缩空气压排载系统典型舱段，并依据实际船舶压载舱外形、内部结构设计情况等进行缩比后实现；所述压载舱段前后左右各设置一个吃水测量传感器，用于监测试验过程中试验系统纵横倾状态；每个压载舱顶各设置一个空气压力传感器、液位传感器，用于监测试验过程中压载舱内空气压力及液位数据；液位传感器测量位置位于压载舱最低位；每个压载舱进气支管上设置有旁通支管及旁通遥控阀，用于调节进入压载舱的压缩空气流量。
[0016]进一步，所述排载空压机用于向压载舱内输入一定压力的压缩空气，将压载水通过通海管路系统排出压载舱，从而完成压载水排载过程。
[0017]进一步，所述真空泵用于抽吸压载舱内空气，在压载舱内外液位差及真空泵抽吸作用下，将海水压入压载舱内，以加快重力浸水压载过程；当所选用的排载空压机具有抽真空作用时，真空泵可由排载空压机代替。
[0018]进一步，所述压缩空气管路系统由空压机出口遥控阀、压载舱进气支管遥控阀、安全阀、压力传感器、流量传感器及管路组成，用于将排载空压机产生的压缩空气输送至压载舱内，并能实现监测试验过程中排载空压机出口流量、压力及各压载舱支管流量、压力数据；所述安全阀用于当压缩空气管路系统异常超压时，安全阀能自动开启泄压，保护压缩空气管路系统设备安全。
[0019]进一步，所述透气管路系统由透气遥控阀及管路组成，每个压载舱至少有一套透气管路系统，并根据试验工况需要，另外设置多套不同管径的透气管路系统；所述通海管路
系统由通海遥控阀、吸口、通海口滤网及管路组成；每个压载舱至少有一套通海管路系统，并根据试验工况需要，另外设置多套不同管径的通海管路系统。
[0020]进一步，所述真空管路系统由压载舱抽气支管遥控阀及管路组成，用于通过真空泵将压载舱内空气抽出，在压载舱内产生一定真空度，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶压缩空气压排载试验系统的设计方法，其特征在于：采用一种缩比等效设计方法，该方法基于船舶压排载初步设计方案，选取典型模拟舱段，并初步确定缩尺比例λ，依据等效理论，对实船压排载系统的相关特性参数进行缩比：并基于该缩比等效设计方法，对实船典型舱段的压缩空气压排载系统进行缩比等效，得到的压载舱段尺寸、设备配置能力、管径尺寸、特性指标参数，作为搭建试验系统的依据。2.根据权利要求1所述的船舶压缩空气压排载试验系统的设计方法，其特征在于：依据等效理论，对实船压排载系统的相关特性参数进行缩比具体包括：(1)尺度：L
s
/L
m
＝λ，其中L
s
—实船几何尺度，L
m
—试验模型几何尺度，适用于压载舱几何尺寸、压载舱内结构尺寸、舱段吃水位置；(2)体积：V
s
/V
m
＝λ3,其中V
s
—实船体积，V
m
—试验模型体积，适用于压载舱舱容、压排载水量；(3)流速：其中v
s
—实船管路流速，v
m
—模型管路流速，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路流速；(4)流量：Q
s
/Q
m
＝λ
5/2
，其中Q
s
—实船管路流量，Q
m
—模型管路流量，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路流量；(5)管径：d
s
/d
m
＝λ，其中d
s
—实船管径，d
m
—试验模型管径，适用于海水管路、压缩空气管路、透气管路直径；(6)时间：其中T
s
—实船作业时间，T
m
—试验模型作业时间，适用于压缩空气排载作业时间、重力浸水作业时间；(7)压力：P
s
/P
m
＝λ，其中P
s
—实船压缩空气表压力，P
m
—试验模型压缩空气表压力，适用于空压机表压力、压缩空气管路系统表压力、真空度。3.一种采用权利要求2所述的设计方法设计的船舶压缩空气压排载试验系统，其特征在于：该试验系统包括压载舱、排载空压机、真空泵、压缩空气管路系统、真空管路系统、通海管路系统、透气管路系统、自动纵横倾补偿系统、阀门附件、传感器、含控制软件的试验控制台；通过所述试验系统，能开展真空度、通海管通流面积、透气管通流面积、吸口布置位置等因素对压载舱重力浸水过程系统阻力特性的影响研究；压缩空气流量、压缩空气压力、通海管通流面积、压缩空气管通流面积、吸口布置位置对压载舱压缩空...

【专利技术属性】
技术研发人员：于姝雯，魏小栋，万新斌，杨卫英，李胜博，徐培哲，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七，
类型：发明
国别省市：