CN113968304A - 用于船舶的空气润滑系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于船舶的空气润滑系统，其适用于减少在船舶的航行期间施加到船舶的船体的摩擦阻力。空气润滑系统包含：多个气室，安置于船底上；以及主空气供应管线，适用于将压缩空气供应到多个气室，其中将待供应到主发动机的至少部分扫气供应到多个气室。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气润滑系统，且更具体地说，涉及一种用于船舶的空气润滑系统，其可通过将压缩空气喷射到船底而减少船舶的摩擦阻力。
背景技术
在航行期间，船舶通常受到船体表面与水之间的摩擦阻力的影响。由于这类摩擦阻力占据施加到船体的大部分阻力，所以随着船体大小的增加，摩擦阻力的减少成为一个非常重要的问题。
参考图1，作为节能技术的实例，空气润滑技术通过将气泡供应到船体的底部而减少摩擦阻力。由于节能的实质性效果，因此已知空气润滑技术在通过降低船舶的发动机负荷来抑制从船舶排放的二氧化碳的方面非常有效。
由于船舶的摩擦阻力与其浸没的表面积成正比，所以空气润滑技术通过在船体表面上形成空气层而减少水接触船体表面的浸没表面积，由此减少船体的摩擦阻力。
由于根据船舶的航行速度和海洋条件，空气层的形成极大地受船体移动的影响，因此即使在各种航行速度和船体移动下也有必要确保空气均匀供应到船舶的底部，以便通过空气层的稳定形成来减少摩擦阻力。
此外，执行空气到船体的底部的连续压缩和供应以便在船体的底部上形成和维持稳定的空气层，由此不可避免地在压缩空气的压缩器中消耗大量能量。因此，需要一种可为空气润滑系统中使用的压缩空气产生节能的解决方案。
应注意，提供以上描述以用于理解本发明的背景，且不是本发明所涉及的本领域中公认的常规的技术的描述。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于船舶的空气润滑系统，其将压缩空气喷射到船底的表面以便减少在船舶的航行时产生的摩擦阻力，且可降低适用于产生压缩空气的压缩机的操作中的功耗。
根据本发明的一个方面，一种适用于减少在船舶的航行期间施加到船舶的船体的摩擦阻力的用于船舶的空气润滑系统，其包含：多个气室，安置于船底上；以及主空气供应管线，适用于将压缩空气供应到多个气室，其中将待供应到主发动机的至少部分扫气供应到多个气室。
船舶可具有：涡轮增压器，使用从主发动机排出的废气来压缩所抽吸空气，以及扫气供应管线，将涡轮增压器连接到主发动机以供应压缩空气作为主发动机的扫气。
船舶可还包含从扫气供应管线分支且连接到主空气供应管线的扫气旁路管线。
船舶可还包含安置于主空气供应管线上且使供应到多个气室的空气冷却的空气冷却器。
扫气旁路管线可安置于主空气供应管线上的空气冷却器上游。
船舶可还包含：空气压缩机，安置于主空气供应管线上，位于扫气旁路管线到主空气供应管线的连接点上游且产生压缩空气；以及第一阀，安置于扫气旁路管线到主空气供应管线的连接点与空气压缩机之间。
扫气供应管线可具有使通过涡轮增压器压缩的空气冷却的冷却器和安置于冷却器下游且存储扫气的扫气接收器。
扫气旁路管线可在冷却器与扫气接收器之间分支。
船舶可还包含安置于扫气旁路管线上且控制扫气到主空气供应管线的供应的扫气阀。
可控制扫气阀在国际海事组织等级III氮氧化物排放标准模式中或在主发动机的低负荷条件下关闭。
船舶可还包含：船外排出管线，从主空气供应管线分支且适用于从船舶排出压缩空气而不是将压缩空气供应到多个气室；以及排放阀，安置于船外排出管线上。
根据本发明的实施例，用于船舶的空气润滑系统将压缩空气喷射到船底表面以便减少在船舶的航行期间的摩擦阻力，且将至少部分扫气供应到多个气室而不是将所有扫气供应到主发动机以便通过减少空气压缩机的操作时间来降低功耗。
另外，根据本发明的实施例，扫气阀安置于从扫气供应管线分支的扫气旁路管线上以视需要打开或关闭扫气旁路管线，由此保护主发动机同时使其低效操作最小化。
附图说明
本发明的上文和其它方面、特征以及优点将从结合附图对以下实施例的详细描述变得显而易见。
图1为用于船舶的典型空气润滑系统的示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的用于船舶的空气润滑系统的示意图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。在整个说明书中，相同组件将由相同附图标记表示。
图2为根据本发明的一个实施例的用于船舶的空气润滑系统的示意图。
参考图2，根据本发明的一个实施例的用于船舶的空气润滑系统包含多个气室10和空气供应单元20。
多个气室10可安置于船底上且可具有多个空气出口(未示出)，空气分别通过所述多个空气出口排放到船底表面。
参考图2，空气供应单元20可包含产生压缩空气的空气压缩机21、连接到空气压缩机21以将压缩空气供应到多个气室10的主空气供应管线L1以及安置于主空气供应管线L1上的第一阀22。
根据实施例的空气润滑系统可通过空气供应单元20将压缩空气供应到多个气室10，且可通过形成于其上的气泡在船底表面上形成空气层以减少船体的摩擦阻力。
此处，为了在船底表面上稳定地形成空气层，在空气压缩机21的连续操作时，船舶不可避免地消耗大量能量。
具体来说，单独的空气压缩机安置于船体内部以将压缩空气喷射到船底表面，且需要大量电力以用于压缩机的操作，由此抵消空气润滑系统的影响，从而通过减少施加到船体的摩擦阻力来降低功耗。
也就是说，由于与在船舶航行期间通过在船底表面上形成气泡来减少施加到船体的摩擦阻力而减少的功率量对应的大容量压缩机的连续操作，所以导致大量功耗从而导致船舶能效降低。
参考图2，从船舶的主发动机ME排出的废气存储于废气接收器ER中，且从废气接收器ER排出的至少部分废气可供应到涡轮增压器TC。
涡轮增压器TC用于使用从主发动机ME排放的废气来压缩所抽吸空气，且可使用废气的压力产生涡轮(未示出)的驱动力。
在这个实施例中，涡轮增压器TC可经由扫气供应管线L2连接到主发动机ME。
扫气供应管线L2可用于供应通过涡轮增压器TC压缩的空气作为主发动机ME的扫气。
此处，由于通过涡轮增压器TC抽吸的空气在压缩过程中产生热量，因此扫气供应管线L2可具有冷却器C以使通过涡轮增压器TC压缩的空气冷却。
另外，适用于存储扫气的扫气接收器SR可安置于扫气供应管线L2上的冷却器C下游。
也就是说，通过涡轮增压器TC压缩的空气可通过冷却器C冷却且被供应到扫气接收器SR。
根据实施例的空气润滑系统将压缩空气喷射到船底表面以便减少在船舶的航行期间的摩擦阻力，且将至少部分扫气供应到多个气室10而不是主发动机ME以便通过减少空气压缩机21的操作时间而降低功耗。
根据实施例的空气润滑系统可还包含从扫气供应管线L2分支且连接到主空气供应管线L1的扫气旁路管线L3。
优选地，扫气旁路管线L3在冷却器C与安置于扫气供应管线L2上的扫气接收器SR之间从扫气供应管线L2分支。
根据实施例的空气润滑系统可还包含安置于主空气供应管线L1上且使供应到多个气室10的空气冷却的空气冷却器23。
此处，扫气旁路管线L3较佳地安置于主空气供应管线L1上的空气冷却器23上游。
另外，扫气阀30可安置于扫气旁路管线L3上以控制扫气到主空气供应管线L1的供应。
出于参考目的，根据国际防止船舶造成污染公约(International Conventionfor the Prevention of Pollution from Ships；MARPOL)附则VI第13条修正案，在2016年1月1日之后安装龙骨的船舶，在排放控制区域(emission control area；ECA)中操作时主发动机和柴油发电机必须满足国际海事组织等级III氮氧化物排放标准(Tier IIINitrogen oxide emission standard by International Maritime Organization；IMONOx Tier III)。
扫气阀30可控制在IMO NOx Tier III模式中或在主发动机ME的低负荷条件下的扫气的供应。
此处，IMO NOx Tier III模式可意味在排放控制区域中操作时满足IMO NOx TierIII的航行模式。
根据这个实施例，扫气阀30视需要打开或关闭扫气旁路管线L3，由此不仅保护主发动机ME，而且使低效操作最小化。
如图2所示出，在根据实施例的空气润滑系统中，空气压缩机21可安置(安装)于主空气供应管线L1上的扫气旁路管线L3到主空气供应管线L1的连接点上游，且第一阀22可安置于空气压缩机21与扫气旁路管线L3到主空气供应管线L1的连接点之间的主空气供应管线L1上。
此处，第一阀22可用于控制在空气压缩机10中产生的压缩空气以供应到多个气室10。
当扫气通过扫气旁路管线L3供应到主空气供应管线L1时，根据实施例的空气润滑系统关闭第一阀22以停止空气压缩机21的操作。
另外，当通过扫气旁路管线L3供应到主空气供应管线L1的扫气量较小时，或当供应到多个气室10的空气的压力较低时，空气润滑系统打开第一阀22以操作空气压缩机21，使得足量的压缩空气可供应到多个气室10。
在这个实施例中，考虑到主发动机ME的安装位置，空气压缩机21可安置于前甲板仓库中或可安置于发动机室(未示出)中或安置于发动机室上方的主甲板上。
空气供应单元20可还包含并联连接到主空气供应管线L1的多个辅助管线SL1和从多个辅助管线SL1中的每一个分支且并联连接到多个气室10的多个平行管线SL2。
如图2所示出，多个气室10并联连接到多个辅助管线LS1以形成至少一个群组，且多个辅助管线LS1中的每一个可具有流量计24和第二阀25。
第二阀25用于控制从辅助管线SL1供应到平行管线SL2的空气的流动速率，且可安置于辅助管线LS1上的流量计24下游。
此外，如在多个辅助管线LS1中，多个平行管线SL2中的每一个可具有流量计(未示出)和第三阀26。
在这个实施例中，第二阀25和第三阀26中的每一个可包含电子控制阀(未示出)。
根据实施例的空气润滑系统可更包含从主空气供应管线L1分支且适用于从船体排出压缩空气而不是将压缩空气供应到多个气室10的船外排出管线L4，和安置于船外排出管线L4上的排放阀27。
如图2所示出，船外排出管线L4可安置于多个气室10上游。优选地，船外排出管线L4安置于主空气供应管线L1上的空气冷却器23下游。
根据这个实施例，当船舶停泊或转弯时，可控制排放阀27以将压缩空气排放到船体的外部，也就是说，排放到大气中，而不是将压缩空气供应到多个气室10。
根据实施例的空气润滑系统可通过将压缩空气喷射到船底表面而减少在船舶的航行期间的摩擦阻力，且可通过将至少部分扫气供应到多个气室而不是将所有扫气供应到主发动机ME而减少空气压缩机21的操作时间来降低功耗。
另外，扫气阀30安置于从扫气供应管线分支的扫气旁路管线上以视需要打开或关闭扫气旁路管线，由此不仅保护主发动机而且使低效操作最小化。
尽管本文中已描述一些实施例，但本领域的技术人员应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下由本领域的技术人员作出各种修改、变化和更改。因此，应理解，以上实施例和附图仅作为说明给出，且本发明并不意图由此受到过度限制。本发明的范围应由随附权利要求和其等效物限定。
Claims (8)
1.一种用于船舶的空气润滑系统，适用于减少在船舶的航行期间施加到所述船舶的船体的摩擦阻力，所述空气润滑系统包括：
多个气室，安置于船底上；以及
主空气供应管线，适用于将压缩空气供应到所述多个气室，
其中将待供应到主发动机的至少部分扫气供应到所述多个气室。
2.根据权利要求1所述的用于船舶的空气润滑系统，其中所述船舶具有：涡轮增压器，使用从所述主发动机排出的废气来压缩所抽吸空气；以及扫气供应管线，将所述涡轮增压器连接到所述主发动机以供应所述压缩空气作为所述主发动机的扫气；且更包括扫气旁路管线，从所述扫气供应管线分支且连接到所述主空气供应管线。
3.根据权利要求2所述的用于船舶的空气润滑系统，还包括：
空气冷却器，安置于所述主空气供应管线上且使供应到所述多个气室的空气冷却，
其中所述扫气旁路管线安置于所述主空气供应管线上的所述空气冷却器上游。
4.根据权利要求2所述的用于船舶的空气润滑系统，还包括：
空气压缩机，安置于所述主空气供应管线上，位于所述扫气旁路管线到所述主空气供应管线的连接点上游，且产生压缩空气；以及
第一阀，安置于所述空气压缩机与所述扫气旁路管线到所述主空气供应管线的所述连接点之间。
5.根据权利要求2所述的用于船舶的空气润滑系统，其中所述扫气供应管线具有：冷却器，使通过所述涡轮增压器压缩的所述空气冷却；以及扫气接收器，安置于所述冷却器下游且存储所述扫气，
所述扫气旁路管线在所述冷却器与所述扫气接收器之间分支。
6.根据权利要求2所述的用于船舶的空气润滑系统，还包括：
扫气阀，安置于所述扫气旁路管线上且控制所述扫气到所述主空气供应管线的供应。
7.根据权利要求6所述的用于船舶的空气润滑系统，其中控制所述扫气阀在国际海事组织等级III氮氧化物排放标准模式中或在所述主发动机的低负荷条件下关闭。
8.根据权利要求1所述的用于船舶的空气润滑系统，还包括：
船外排出管线，从所述主空气供应管线分支且适用于从所述船舶排出所述压缩空气而不是将所述压缩空气供应到所述多个气室；以及
排放阀，安置于所述船外排出管线上。
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