一种船舶尾部喷气整流方法技术

本发明专利技术涉及一种船舶尾部喷气整流方法，通过在船尾舭部外板上嵌装整流组件，在舭部外板的下部形成向上向前倾斜、并间隔断点布设的喷气缝，经由喷气缝向外喷出气体，利用气体在水中的上浮运动，喷出的气体在水下自主上浮，随着船舶的前行，两侧喷气缝中喷出的气体分别呈斜向后的上漂运动改变船尾流动特征，对船舶尾部流场主动控制，从而有效改善船尾的流动结构，提升螺旋桨的推进效率；同时，从喷气缝喷出的气体能够抑制船尾的分离流动，一定程度上也能减少船舶航行时的压差阻力。本发明专利技术能从提升推进效率和减少航行阻力两个方面，减少船舶航行能耗，减少温室气体排放，并且整体安装方便，所需气体量小，实用性好。实用性好。实用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶尾部喷气整流方法


[0001]本专利技术涉及船舶
，尤其是一种船舶尾部喷气整流方法。

技术介绍

[0002]在船舶节能减排形势日趋严峻的背景下，船舶领域都在寻求减少船舶阻力并增加推进器效率的方法，以减少燃油消耗和CO2排放。
[0003]通过在船体表面通入气体以减少船体阻力的气体润滑技术，近年来有了迅猛的发展。该技术利用空气密度远小于水的这一特征，将一定面积的船体表面的水体用空气代替，减少船舶航行过程中摩擦阻力，达到节能减排的效果。
[0004]模型试验显示这类气体润滑减阻技术的减阻效率可以达到6
‑
8％。但是，气体润滑技术的实船运用往往会涉及增加额外的附体或者进坞改造船体，以保证通入的气体能够维持在船体的表面，技术应用成本及复杂程度较高。由于需要气体覆盖面积较大，因而船体的改造区域也多，这会造成船东投资的金钱和时间成本增加。
[0005]另外，气体润滑技术需要有大功率的供气系统，以产生足够多包覆气体来达到显著的减阻效果，供气系统的能耗限制了该技术进一步降低船舶的能效水平。

技术实现思路

[0006]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的船舶尾部喷气整流方法，从而能从提升推进效率和减少航行阻力两个方面，减少船舶航行能耗，减少温室气体排放，并且整体安装方便，所需气体量小，实用性好。
[0007]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种船舶尾部喷气整流方法，包括如下步骤：
[0009]在船舶船尾处左右两侧的舭部外板下部对称开设向上向前倾斜的容纳长孔，船舶航行时，容纳长孔所处位置位于水下；
[0010]与容纳长孔相对应处的船舶内部肋板下部贯通开设通孔；
[0011]在底板顶面依次层叠固装安装下气室和上气室，上气室顶面开设有与供气组件连通的进气孔，上气室和下气室之间沿着长度方向开设有长槽，下气室与底板相接面上共同开设有沿着长度方向间隔布设的单排喷气缝；所述进气孔、长槽和喷气缝在上下方向上依次错开；构成整流组件；
[0012]将整流组件从下至上嵌装至舭部外板的容纳长孔中，底板周向与容纳长孔仿形相配并相互焊接，形成对接缝；
[0013]将供气组件的管路端部与上气室顶部的进气孔配装；
[0014]在船尾处两侧的舭部外板下部分别安装一组整流组件，于舭部外板下部形成对称的断点形式的喷气缝；
[0015]在船舶航行过程中，由供气组件向着整流组件的上气室中供气，气流绕经下气室后从底部喷气缝中喷出；喷出的气体在水下自主上浮，随着船舶的前行，两侧喷气缝中喷出
的气体分别呈斜向后的上漂运动并汇集至船尾，对船舶尾部流场主动控制。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进：
[0017]单组整流组件中的多个喷气缝位于同一直线上，相邻喷气缝之间的间隔距离为100
‑
200mm，单个喷气缝的长度为100
‑
200mm。
[0018]所述喷气缝相对于船体向上向前倾斜的角度为40
‑
50
°
；喷气缝外开口与底板之间光滑过渡。
[0019]所述喷气缝的宽度为10
‑
15mm。
[0020]所述下气室为两端封闭的矩形管状结构，下气室高度方向相对的两个侧面上分别开设沿着长度方向的长槽和沿着长度方向间隔布设的出气长孔，长槽的宽度尺寸大于出气长孔的宽度尺寸，长槽所在的直线与出气长孔所在的直线相互错开。
[0021]开设有长槽的下气室外侧面上焊装有上气室，上气室两端封闭且截面呈朝向下气室的U型结构；所述上气室的横截面积小于下气室的横截面积，上气室相对于下气室在宽度方向上向着长槽的方向偏置。
[0022]开设有出气长孔的下气室外侧面与底板贴合，并沿着贴合面的边缘相互焊接；所述底板上开设有与出气长孔一一对应的气缝孔，气缝孔在宽度和长度方向上均相对于出气长孔大两个焊缝的宽度尺寸，位于出气长孔孔口外部的下气室外侧面与气缝孔内侧面之间构成台阶结构，贴合着台阶结构进行焊接，由焊缝在气缝孔内构成截面为锥形、开口朝外的喷气缝。
[0023]所述供气组件的结构为：包括安装于船舶内部的罗茨风机，罗茨风机出气端经由管路连通至整流组件的上气室中；所述管路上依次串联安装有温度计、压力表、流量计、压力传感器、调节阀和手动蝶阀，靠近上气室的管路端部处还安装有止回阀。
[0024]所述船舶驱动动力为螺旋桨组件，罗茨风机布置于尾轴冷却水舱的前部。
[0025]所述沿着整流组件长度方向间隔配装补板，补板与肋板一一对应并相互贴合焊接。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过在船尾舭部外板上嵌装整流组件，在舭部外板的下部形成向上向前倾斜、并间隔断点布设的喷气缝，经由喷气缝向外喷出气体，利用气体在水中的上浮运动，喷出的气体在水下自主上浮，随着船舶的前行，两侧喷气缝中喷出的气体分别呈斜向后的上漂运动并汇集至船尾，对船舶尾部流场主动控制，从而有效改善船尾的流动结构，提升螺旋桨的推进效率；同时，从喷气缝喷出的气体能够抑制船尾的分离流动，一定程度上也能减少船舶航行时的压差阻力；因此，不仅能从提升推进效率和减少航行阻力两个方面，减少船舶航行能耗，减少温室气体排放，并且整体安装方便，所需气体量小，实用性好；
[0028]本专利技术还包括如下优点：
[0029]在船舶航行中，经由喷气缝主动向水体喷射气体，气体在船尾流动以及浮力的作用下，沿船体出现向斜后方的上漂运动，该运动改变了船体尾轴出口附近的流动，能明显抑制船尾舭涡的生成，减少螺旋桨桨盘面位置的低速区域；由于来流速度的增加，螺旋桨可以在较低转速下获取相同的推力，进而减少船舶航行所需的主机功率；同时，如果对改善后的螺旋桨进行适伴流设计，可以减少螺旋桨螺距，以提升螺旋桨的效率；
[0030]本专利技术中，经由喷气缝喷出的气体，相对于船舶形成船尾处的下泄气流，能够有效减少船舶航行过程中的压差阻力；经由主动通入气体产生的上浮运动，削弱了船尾的流动分离的情况，增加了船尾向前的推力，即减小了船舶航行时的前后压差阻力；压差阻力的下降幅度可以达到8％
‑
12％；
[0031]本专利技术无需在船体表面大面积覆盖气体，通气量需求比气体润滑减阻技术减少大约40％
‑
60％，相应供气系统的能耗也较小，从而进一步提升本技术的节能减排效果；
[0032]本专利技术喷气组件相关的设备简单、功耗低，减少了对船体空间和适应性改造的需求，降低技术运用的投资成本和自身能耗。并且，支持气室的模块化安装，可简化设备安装的流程，缩短技术装配的工期，进一步节省技术使用的花费；能够灵活适用于新船建造或老船改造中，作为船舶的新型绿色节能装置使用。
附图说明
[0033]图1为本专利技术在船舶上的位置示意图。
[0034]图2为本专利技术供气组件的结构示意图。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶尾部喷气整流方法，其特征在于：包括如下步骤：在船舶船尾处左右两侧的舭部外板(1)下部对称开设向上向前倾斜的容纳长孔，船舶航行时，容纳长孔所处位置位于水下；与容纳长孔相对应处的船舶内部肋板(5)下部贯通开设通孔(7)；在底板(31)顶面依次层叠固装安装下气室(32)和上气室(33)，上气室(32)顶面开设有与供气组件(2)连通的进气孔(35)，上气室(32)和下气室(33)之间沿着长度方向开设有长槽(36)，下气室(32)与底板(31)相接面上共同开设有沿着长度方向间隔布设的单排喷气缝(30)；所述进气孔(35)、长槽(36)和喷气缝(30)在上下方向上依次错开；构成整流组件(3)；将整流组件(3)从下至上嵌装至舭部外板(1)的容纳长孔中，底板(31)周向与容纳长孔仿形相配并相互焊接，形成对接缝(34)；将供气组件(2)的管路(28)端部与上气室(33)顶部的进气孔(35)配装；在船尾处两侧的舭部外板(1)下部分别安装一组整流组件(3)，于舭部外板(1)下部形成对称的断点形式的喷气缝(30)；在船舶航行过程中，由供气组件(2)向着整流组件(3)的上气室(33)中供气，气流绕经下气室(33)后从底部喷气缝(30)中喷出；喷出的气体在水下自主上浮，随着船舶的前行，两侧喷气缝(30)中喷出的气体分别呈斜向后的上漂运动并汇集至船尾，对船舶尾部流场主动控制。2.如权利要求1所述的一种船舶尾部喷气整流方法，其特征在于：单组整流组件(3)中的多个喷气缝(30)位于同一直线上，相邻喷气缝(30)之间的间隔距离为100
‑
200mm，单个喷气缝(30)的长度为100
‑
200mm。3.如权利要求1所述的一种船舶尾部喷气整流方法，其特征在于：所述喷气缝(30)相对于船体向上向前倾斜的角度为40
‑
50
°
；喷气缝(30)外开口与底板(31)之间光滑过渡。4.如权利要求1所述的一种船舶尾部喷气整流方法，其特征在于：所述喷气缝(30)的宽度为10
‑
15mm。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡世良，阚甜甜，徐伟，邬婷，苏甲，宗涛，于弘平，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：