一种反渗透滑动式气穴密封系统的制作方法

1.本发明涉及一种船舶气体减阻技术，更具体地说，涉及船舶气体减阻中的气穴密封系统。


背景技术：

2.船舶气体减阻技术是通过在船舶行进过程中向船舶底部通入空气，以形成一层稳定气体润滑层，从而降低船舶表面摩擦阻力的技术。船舶气层减阻系统包括供气系统、气腔和喷气孔，喷气孔设置在船底板上且与气腔连通。当船舶行驶时，供气系统向气腔内供气，气腔内的气体通过喷气孔喷出至船体外侧，以在船体底部形成能够减小阻力的气体润滑层。
3.在船舶停泊码头或是航行时遭遇恶劣海况时，船舶气层减阻系统会关闭运行，此时海水会从喷气孔进入气腔内部，并携带海生物进入气腔内。此外，由于海水具有腐蚀性，会对船体钢板以及气腔产生腐蚀，如其长时间在海水环境浸泡，会导致气腔和船底板腐蚀开裂，进而影响船舶的结构安全。
4.为了保证船体外板强度，需要将实船设计中外板板厚从22mm增加到30mm，全船总长度300m，造成空船重量增加过大。
5.因此如何防止海水从喷气孔进入气腔内部，同时保证喷气孔的出气通畅，是一个需要解决的问题。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明通过以以透气但是不透水的组件作为基础，并匹配相应的结构，以解决海水通过喷气孔进入气腔的问题。此外，本发明将大的喷气孔换成若干截面积相同的小喷气孔，减小了外底结构的破坏，使得船舶结构更加安全。本发明提供二种封堵方案，更好的解决了船底外板开孔后的结构补强问题。
7.为了达到上述目的，本发明提供了一种反渗透滑动式气穴密封系统，包括供气系统，所述供气系统的气体输出口通过气穴充气管路连通于稳压腔，稳压腔的底板为船舶底板，船舶底板上开设有若干喷气孔；所述充气管路沿着稳压腔的长度方向延伸，与每一个喷气孔连通。本发明的改进在于，所述喷气孔上以可拆换方式固定有反渗透材料组件；所述反渗透材料组件包括最下层为纺粘无纺布，上一层为高分子透气膜，中间层为钢纤维，上一层为活性炭，最上层为纺粘无纺布。
8.优选方式下，所述气穴充气管路上设置有第一遥控阀门；所述气穴充气管路还连通于大气连接管路，所述大气连接管路上设置有第二遥控阀门。
9.优选方式下，所述喷气孔半径为r，在所述船舶底板上设置凹槽，凹槽截面为正方形，其边长为2r，高度与反渗透材料组件的厚度相当；用于容纳所述反渗透材料组件。
10.优选方式下，所述喷气孔直径为r，面积为a＝πr2，反渗透材料组件面积为喷气孔截面积的4倍，反渗透材料组件为正方形，其面积为b＝4πr2,边长为3.54r。
11.优选方式下，所述反渗透材料组件放置于凹槽内，上方设有正方形钢丝焊接网，焊接于船舶底板3，焊接网边长为2.5r。
12.本发明反渗透滑动式气穴密封系统，另一种优选方式，由焊接于船舶底板的滑道和焊接网以及密封盖组成；钢丝焊接网和密封盖为一体的结构或独立分开两个部分；焊接网和密封盖沿着滑道方向滑动。述反渗透材料组件加设海绵层。
13.本发明有益效果在于：
14.1、选取一种可以透气但是不透水的材料对喷气孔进行封堵，来解决海水进入气腔的问题。
15.2、将大的喷气孔换成若干截面积相同的小喷气孔，减小了外底结构的破坏，使得船舶结构更加安全。
16.3、提供2种封堵方案，1为焊接式，2为滑动式，更好的解决了船底外板开孔后的结构补强问题。
17.4、设置凹槽，可以将不透水材料完全放入槽内，可以更好的固定材料，避免了由于过大的海水压力导致反渗透材料组件失效的可能。
18.5、整体结构简单，成本低。
附图说明
19.图1是气层减阻船舶的气穴密封系统图；
20.图2是气层减阻船舶的钢丝焊接网俯视结构示意图；
21.图3是气层减阻船舶的小喷气孔方案图；
22.图4是气层减阻船舶的钢丝焊接网滑动方案示意图；
23.图5是5滑动盖与喷气孔对位放置图；
24.图6是滑动盖与喷气孔滑动封堵图；
25.图7是反渗透材料组件示意图；
26.图8是气层减阻船舶的钢丝焊接网侧视结构示意图。
具体实施方式
27.如图1所示，本发明一种适用于气层减阻船舶的气穴密封系统，包括供气系统3，供气系统3的气体输出口通过气穴充气管路2连通于稳压腔11，稳压腔11的底板为船舶底板13，船舶底板13上开设有喷气孔12；
28.气穴充气管路2上设置有第一遥控阀门4；气穴充气管路2还连通于大气连接管路，大气连接管路上设置有第二遥控阀门7。充气管路2沿着稳压腔11的长度方向延伸，与每一个喷气孔12连通。
29.图2和图8所示气层减阻船舶的气穴密封系统图，喷气孔半径为r，在船底外板13上设置凹槽7，凹槽7截面为正方形，其边长为2r，高度与反透材料5的厚度相同。反渗透材料组件组件5可以选用公开的产品，如中国专利，cn106461103b，膜片弹簧阀。但上述产品结构复杂成本高，如图7所示本发明独立提供了一种反渗透材料组件组件，反渗透材料组件包括最下层为纺粘无纺布5-1，上一层为高分子透气膜5-2，中间层为钢纤维5-3，上一层为活性炭5-4，最上层为纺粘无纺布5-5。
30.透气工作原理：
31.供气系统3通过充气管路将气体充入到稳压腔内，当稳压腔内达到一定压力，气体分子受压，穿过无纺布5-5，穿过活性炭5-4，这里活性炭间隙较大，气体可顺利通过，活性炭主要起到吸水作用，可吸收气体中所带有的水分子。穿过钢纤维5-3，这里钢纤维成编织状态，设有间隙，钢纤维主要起到强度要求，可以防止反渗透膜由于其他压力过大而被从喷气孔压出船外。穿过高分子透气膜5-2,最后穿过纺粘无纺布5-1，到达船外，形成气层。
32.防水工作原理:
33.供气系统3停止供气，海水压力大于稳压腔内压力，海水穿过纺粘无纺布5-1，水分子大于气体分子，高分子透气膜5-2可阻止绝大部分海水穿过，当有部分海水渗透过高分子透气膜后，活性炭5-4可对其进行吸收，最终阻止外界海水进入稳压腔，阻止海水对外板结构进行腐蚀。
34.材料大小的选择：
35.反渗透材料组件5，为了起到防水作用且不被气体压力冲到船外，具有一定的刚度，与喷气孔面积具有一定的关系。
36.喷气孔直径为r，面积为a＝πr2，反渗透材料组件面积为喷气孔截面积的4倍，反渗透材料组件为正方形，其面积为b＝4πr2,边长为3.54r。
37.反渗透材料组件可阻止海水对稳压腔及外板板厚的腐蚀，由于反渗透材料组件具有一定的刚度，也可以对船底外板具有一定的补强作用，船底外板加强板厚可减少30％，减少空船重量增加25％。
38.反渗透材料组件5放置于凹槽7内，上方设有正方形钢丝焊接网6，焊接于船底外板13，焊接网边长为2.5r。钢丝网的作用是不遮挡喷气孔喷气，并且还可以对反渗透材料组件5起到了固定的作用。
39.常规气层减阻船舶中，喷气孔12半径为r，喷气孔截面为a＝πr2，本发明中可将一个圆孔改为n个小的喷气孔(如图3所示)，小喷气孔半径为为了施工方便m不小于2mm。每个小喷气孔的间距为m。
40.如图4所示，为了更好的密封和更换反渗透材料组件，本发明提供一种滑动式气穴密封装置，其由焊接于底部外板的滑道8和焊接网6以及密封盖9组成。钢丝焊接网6和密封盖9可以为一体的结构，也可以是分开两个部分。焊接网6和密封盖9沿着滑道8方向滑动。
41.当气层减阻系统处于工作状态时，打开充气管路2上的第一遥控阀门4，并关闭大气连接管路上的第二遥控阀门7。供气系统3通过充气管路2向稳压腔11充气，此时反渗透材料组件5处于焊接网6和喷气孔12之间，气体通过喷气孔在船底形成气层，起到空气润滑的作用。
42.当气层减阻系统停止运行时，关闭供气系统3，关闭充气管路2上的第一遥控阀门4，打开第二遥控阀门7，稳压腔11内气体经第二遥控阀门7排至大气。此时海水通过喷气孔向船体，由于反渗透材料组件只透气不透水，有效的组织了海水进入稳压腔内。
43.由于反渗透材料组件长期处于海水内，会发生变质等问题，所以需要对其定期进行更换，更换时只需滑动钢丝焊接网至一侧，然后更换反渗透材料组件即可。
44.供气系统3的进气和出气系统均采用气层减阻系统的供气设备和管路，节省一套供气设备。
45.如图5和图6本发明还通了一套方案，在与喷气孔对位的位置设置滑动盖，盖滑动盖上的开孔与喷气孔完全对位。当气层减阻系统使用时，将滑动盖上开孔与喷气孔完全对位，喷出气体。当气层减阻系统不使用时，将滑动盖滑动一个圆孔的直径既可以对喷气孔进行封堵，阻止海水通过喷气孔进入气腔内，还可以对船底开孔区域进行补强。此时也可以将反渗透材料组件设置成海绵或加设海绵。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。