一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构的制作方法

1.本发明涉及一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构，属于船舶表面减阻节能技术领域，应用于海洋运输船舶或内河航运船舶的气层减阻或气泡减阻技术装置。


背景技术：

2.船舶应用气层减阻技术是近几年船舶减阻节能的典型代表技术，属于船舶节能减排方向的前沿技术。当船舶航行时，通过气层减阻系统控制喷气，在船底外表面形成气层能有效降低船舶摩擦阻力，降低燃油消耗，实现船舶的节能减排，提高船舶运营经济性，改善航运经营状况。喷气腔和在喷气孔前设置断阶式结构，是气层减阻系统重要部件，是形成均匀稳定气层实现降低船舶阻力的主要决定因素。
3.船舶应用气层减阻技术在国内外属于前沿技术，目前已有的气层减阻喷气技术均采用在船舶底舱内加装喷气装置或结构，然后在船底外板开喷气孔，由喷气孔流出气体，以达到在船底表面形成气层降低船舶摩擦阻力的目的。现有技术更适用于新造船，在船舶设计初期考虑增加喷气装置，在进行底部结构设计时将船体底舱的结构与喷气腔结构相结合地开展设计，但是，如果在已有船舶改装时增加喷气腔结构，不仅施工困难，而且会对船舶底部的原有结构造成破坏，对船体结构强度和安全性造成不利影响。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术缺陷，本发明目的在于优化上述结构，将喷气和固定在喷气孔前设置的断阶式结构一体化，简化了结构形式，方便施工，使结构强度更安全可靠。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构，包括船底外板、喷气管、前垫板、后垫板、后端板、底板、侧板；其连接方式是：在船底外板上开孔安装喷气管，然后在船底外板上按设计尺寸前后分别焊接后垫板和前垫板，后垫板不连续，按设计间距合理分布，在后垫板上安装上边开分布式槽孔的后端板并使后端板与后垫板垂直形成贴船体外板的喷气孔，在后端板的下端依次安装带折边的底板，并使底板前端连接到与已与船底外板连接的前垫板上，最后安装侧板，形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间；本布气结构沿船长方向长度据设计约300mm到约1500mm间。结构采用钢材、不锈钢或复合材料，通过焊接或铆接安装。
6.由于采用以上技术方案，使本发明具有以下优点和效果：
7.1、以较小的附体结构和阻力增加获得更优的船底气层分布和稳定性，达到更高减阻节能效果。
8.2、适用范围更广，不仅适用于新造船也更适用于已有船舶改装，通过在船底板外侧加装喷气腔和断阶一体式喷气结构形式，可使船舶底部结构保持不变，不需要对已有船舶底部结构进行改造，所以对改装船舶结构强度基本无影响。
9.3、焊接安装时可最大程度补涂油漆，减小涂层破坏影响主结构防腐性能的风险，
有效提升了施工效率。
10.4、施工方便，结构形式简单，简化了施工工作量。
11.5、对推广气层/气泡减阻技术，广泛实施新造船或改装船舶进行气层/气泡系统安装，推动节能减排技术发展具有重要意义。
附图说明
12.图1为本发明总体结构示意图
13.图2为本发明纵向剖面图；
14.图3为本发明横向剖视图；
具体实施方式
15.以下结合附图对本发明进行进一步详细说明：
16.所述一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构如图1、2、3所示，包括船底外板1、喷气管2、前垫板3、后垫板4、后端板5、底板6、侧板7；其连接方式是：在船底外板1上开孔安装喷气管2，然后在船底外板1上按设计尺寸前后分别焊接后垫板4和前垫板3，后垫板4不连续，按设计间距合理分布，在后垫板4上安装上边开分布式槽孔的后端板5并使后端板5与后垫板4垂直形成贴船体外板的喷气孔，在后端板5的下端依次安装带折边的底板6，并使底板6前端连接到与已与船底外板1连接的前垫板3上，最后安装侧板7，形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间，侧板7直接利用气层维持的边挡板；本布气结构宽度按船底平底宽度分段设置，本结构沿船长方向长度据设计约300mm到约1500mm间；结构采用钢材、不锈钢或复合材料，通过焊接或铆接安装；
17.其特征是：
18.所述船底外板1如图1、2、3所示，是船体结构的一部分，是船舶底部外壳板，又作为所述布气结构的顶板；
19.所述喷气管2如图1、2、3所示，是安装在船底外板1上船体内部的连通部件，上端连接供气系统，下端与布气结构船外板1连接，向布气结构传输气体；
20.所述前垫板3如图2所示，是为避免底板6与船底外板1直接焊接，沿船宽方向焊接在船底外板1上的长条形构件，沿船长方向靠近船首的为前垫板3；
21.所述后垫板4如图2所示，是为避免后端板5与船底外板1直接焊接，沿船宽方向焊接在船底外板1上的间断型长条形构件，沿船长方向靠近船尾的为后垫板4；
22.所述后端板5如图1、2、3所示，位于整个布气结构的后端，垂直安装在后垫板4上，后端板5上按设计要求分布开孔，气体由后端板5的开孔与后垫板间断处共同形成的喷气孔向船尾方向流动；
23.所述底板6如图1、2所示是安装在布气结构的最下方构件，为减少阻力并形成断阶，设计形状沿船长方向截面通常为流线形，设计为“楔形”或一部分平直一部分倾斜形；
24.所述侧板7如图3所示是布置在布气结构沿船宽方向两侧的端板，侧板可纵向延伸形成气层维持的挡板，与底板6、船底外板1连接，使喷气结构形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间。


技术特征：
1.一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构，包括船底外板(1)、喷气管(2)、前垫板(3)、后垫板(4)、后端板(5)、底板(6)、侧板(7)；其特征是：在船底外板(1)上开孔安装喷气管(2)，然后在船底外板(1)上按设计尺寸前后分别焊接后垫板(4)和前垫板(3)，后垫板(4)不连续，按设计间距合理分布，在后垫板(4)安装上边开分布式槽孔的后端板(5)并使后端板(5)与后垫板(4)垂直形成贴船体外板的喷气孔，在后端板(5)的下端依次安装带折边的底板(6)，并使底板(6)前端连接到与已与船底外板(1)连接的前垫板(3)上，最后安装侧板(7)，形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间；侧板(7)直接利用气层维持的边挡板；本布气结构沿船长方向长度据设计约300mm到约1500mm间；结构采用钢材、不锈钢或复合材料，通过焊接或铆接安装；所述船底外板(1)是船体结构的一部分，是船舶底部外壳板，又作为所述喷气结构的顶板；所述喷气管(2)是安装在船底外板(1)内部的连接部件，下方与喷气结构连接；所述前垫板(3)是为避免底板(6)与船底外板(1)直接焊接，沿船宽方向焊接在船底外板(1)上的长条形构件，沿船长方向靠近船首的为前垫板(3)；所述后垫板(4)是为避免后端板(5)与船底外板(1)直接焊接，沿船宽方向焊接在船底外板(1)上的长条形构件，沿船长方向靠近船尾的为后垫板(4)；所述后端板(5)位于整个喷气结构的后端，垂直安装在后垫板(4)上，后端板(5)上按设计要求分布开孔，气体由后端板(5)的开孔向船尾方向流动；所述底板(6)是安装在喷气结构的最下方构件，设计形状沿船长方向截面通常为流线形，设计为“楔形”或一部分平直一部分倾斜形；所述侧板(7)是布置在喷气结构沿船宽方向两侧的端板，与底板(6)、船底外板(1)连接形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间。

技术总结
本发明涉及一种用于船底气层减阻的喷气腔和断阶一体式的布气结构，属于船舶表面减阻节能技术领域。其技术要点是：在船底外板上开孔安装喷气管，在船底外板上焊接后垫板和前垫板，在后垫板上安装后端板使后端板与后垫板垂直形成贴船体外板的喷气孔，在后端板的下端安装底板，使底板前端焊接到已与船底外板连接的前垫板上，在结构两侧安装侧板，形成一个封闭并保留后端板分布式开孔的非水密空间。本发明以较小的附体结构和阻力增加获得更优的船底气层分布和稳定性，达到更高减阻节能效果。与船底舱结构不冲突，避免了对船主结构强度的影响；焊接安装时可最大程度补涂油漆，减小涂层破坏影响主结构防腐性能的风险，施工方便，效率高。率高。率高。


技术研发人员：李忠刚 韩琳 强兆新 程保国
受保护的技术使用者：中船重工船舶设计研究中心有限公司
技术研发日：2020.03.30
技术公布日：2021/10/7