极地船舶海水吸入防冰与集成排水系统的制作方法

本发明涉及极地航行船舶的海水吸入与排水系统，具体涉及一种用于极地船舶的海水吸入防冰系统与集成式排水系统。

背景技术：

1、船舶在航行过程中需持续吸入舷外海水，用于主辅机设备的冷却以及压载舱的注水作业。目前常规做法是在船舶两舷设置海水箱，各海水箱之间以海水总管联通，泵的吸入管自海水总管中抽取海水。与此同时，完成换热后的冷却水、压载舱的排水以及其他设备的废水需排至舷外，通常通过管路连接至舷侧船壳板，经舷侧阀后排出。

2、对于极地航行船舶而言，上述常规设计存在以下固有缺陷。首先，航行过程中船体船壳板持续受到冰层的摩擦作用，船壳板上开设的吸入格栅和排舷口严重削弱了结构强度，易导致船壳板变形。其次，冰层被船首破开后经螺旋桨切割形成大量碎冰，这些碎冰极易堵塞海水箱格栅的吸入口和排舷口，一旦碎冰进入海水箱乃至海水冷却和压载系统，将对船舶的设备运行和航行安全构成严重威胁。

3、现有技术中，对于极地船舶海水箱的碎冰堵塞问题，通常采用在海水箱内设置挡板的方式阻挡浮冰，或设置压缩空气管/蒸汽管对准吸入格栅，在格栅发生堵塞时进行吹洗。对于机舱设备的排水，常规做法是将每根排水管分别通过管路连接至舷侧船壳板，经舷侧阀后排出，并在舷侧开孔处设置腹板和支撑补强结构以弥补船壳板强度削弱。

4、综上，现有技术方案在实际应用中存在以下不足：

5、第一，海水箱内设置的挡板仅能阻挡部分冰块，仍有相当数量的残留冰块会进入海水系统，该方案仅适用于低冰级船舶，无法满足长期在极地海域航行的要求。

6、第二，压缩空气吹洗属于被动补救措施，依赖操作人员监测泵吸口真空度变化并手动操作，从冰堵发生到处理存在明显的时间滞后。对于已冻结或楔入格栅的冰块，无法保证吹洗成功。更为严重的是，当冰块完全堵塞格栅时，海水箱形成密闭空间，此时通入压缩空气可能导致箱体变形甚至破裂。

7、第三，每个排舷侧管处均需配备阀门，该阀的材料需具备良好的延展性，并需取得船级社证书。阀体与船壳板之间的连接管路为二级管，制造成本高昂。此外，每个舷侧管均需接入压缩空气，用于吹除管内的残水。舷侧开孔处设置腹板和支撑补强结构，进一步增加了建造成本和施工难度。

技术实现思路

1、本发明正是针对上述问题，提出了一种极地船舶的海水吸入防冰系统与集成式排水设计，旨在从根本上解决碎冰进入海水系统的难题，同时减少舷侧船壳板开孔数量，提高船舶的结构强度和运营安全性。

2、本发明采取以下技术方案：

3、一种极地船舶海水吸入防冰与集成排水系统，包括设置于舷侧的海水箱，还包括吸水槽、排舷槽；所述吸水槽设置于船舶双层底17内，并与所述海水箱连通；所述吸水槽通过吸水管与船舶用水设备连通；所述排舷槽也设置于船舶双层底17内，并通过内部排水管接收船舶用水设备的排水，并通过总排水管向舷侧排水；所述吸水槽、船舶用水设备、排舷槽之间由水泵提供动力形成水流循环。

4、优选的，位于舷侧的边压载舱通过第四截止阀20与所述吸水槽连通，用于海水箱被冰块堵塞时，对吸水槽的补水。优选的，所述排舷槽通过自排舷槽的回水管10与海水箱连通，用于对船舶用水设备进行冷却吸热后的热水对海水箱内的水体进行预热。设备冷却后的排水（约40°c～45°c）回流至海水箱，对进水形成预热。

5、进一步的，所述总排水管处设有第五截止阀24。

6、优选的， 所述海水箱内设有竖直的防冰隔板3，将海水箱分隔为进水腔4和抽水腔，船壳板开槽22设置在进水腔4的底部；进水腔6上沿侧壁处与抽水腔连通；抽水腔内设置横向网筛板8，横向网筛板8进一步阻止冰块进入抽水腔底部区域。

7、优选的， 所述海水箱的上部靠近舷侧处设置一隔离空舱1，使海水箱的吃水高度位于隔离空舱1的高度范围内，使得所述海水箱位于水线以上的顶部区域呈横截面积自下而上逐渐或阶梯式减小的收窄结构，用于减小海水箱内的水面与空气之间的接触面积，进而降低海水散热面积。

8、进一步的，所述海水箱的船舶吃水高度以下设置蒸汽/热水管7，用于对船舶吃水高度附近的的水体加热，防止结冰。

9、优选的，所述吸水槽通过吸水槽透气管15和第三截止阀16向上延伸至露天甲板；所述海水箱顶部通过海水透气管23和第一截止阀5延伸至露天甲板；所述吸水槽透气管15与海水透气管23相互汇合后形成单一透气总管。

10、进一步的，所述排舷槽顶部通过第六截止阀25向上延伸至露天甲板。

11、进一步的，所述船壳板开槽22处设有压缩空气/蒸汽水洗管21，用于防止船壳板开槽22上的槽孔22a被碎冰堵塞。

12、本发明的有益效果在于：

13、1）将吸水槽、排舷槽集成布置在船舶双层底内部，吸水槽承接海水箱来水向船舶用水设备供水，排舷槽汇集全部船舶用水设备排水，依靠水泵构建完整水流循环；排舷槽把分散的海水排水功能集成；。

14、2）吸水槽相较海水总管获得更高的高度（海水总管一般直径400mm，海水槽高度可达1900mm），不仅实现冰和水的有效分离，也完全避免了大冰块阻塞的风险；结构舱柜形式的海水槽相比海水总管内部空间更大，镀锌更均匀，且采用更厚的钢板围制，大幅降低长期使用后腐蚀泄露风险；吸水槽替代了机舱传统海水总管，释放机舱布置空间；

15、3）碎冰经过海水箱初步拦截后，微量随水流进入的碎冰会在吸水槽内依靠浮力上浮，泵吸口取水位置靠近吸水槽底部，从源头避免碎冰进入船舶用水设备，根本性解决碎冰侵入海水系统造成设备堵塞损坏的问题。

16、4）设置独立排舷槽集中收纳各设备排水，将多根分散舷侧排水管整合，仅保留少量舷侧对外排水接口，大幅减少舷侧船壳板开孔数量，降低开孔带来的船壳结构削弱风险，提升极地船舶船体结构强度与航行运营安全性。

17、5）在一个可选实施例中，边压载舱可通过第四截止阀向吸水槽重力补水，海水箱被冰块完全堵塞的极端工况下，无需电力即可提供应急水源，保障冷却等关键设备持续供水，构建被动式安全冗余，提升极地海况下系统生存能力。

18、6）在一个可选实施例中，排舷槽设置回水管连通海水箱，总排水管排水能力不足时可将排水回流至海水箱；搭配第五截止阀实现管路通断可控。正常工况可将设备换热后的高温排水导入海水箱，利用排水废热预热进入的舷外海水，同时回水扰动抑制海水箱内部结冰；回流通路受阻时可切换至总排水管直接舷外排放，兼顾废热回收与故障应急排放。

19、7）在一个可选实施例中，海水箱内部设置防冰隔板划分进水腔、抽水腔，进水口布置在进水腔底部船壳板开槽位置，配合抽水腔内横向网筛板实现两级碎冰拦截；船壳板开槽替代传统可拆卸吸入格栅，消除格栅受冰层撞击脱落风险。

20、8）在一个可选实施例中，海水箱上部设置隔离空舱，使海水箱顶部形成收窄结构，缩小箱内海水与冷空气接触散热面积；上浮的碎冰会聚集在收窄区域，配合吃水下方的蒸汽/热水管，仅需对冰块聚集小范围区域加热即可完成融冰，减少加热功耗；隔离空舱形成隔热间隙，阻断极寒外界空气通过船壳板带走箱内热量，显著提高融冰、防结冰效率。

21、9）在一个可选实施例中，吸水槽、海水箱、排舷槽分别设置透气管路引至露天甲板，吸水槽与海水箱透气管汇合成透气总管；可平衡各个槽柜内部气压，避免吸水时产生负压造成水泵气蚀、进水时内部正压阻碍进水，保障取水、排水系统稳定运行，同时简化透气管路布置。