降低船舶水摩擦的方法和結構技術

本發明專利技術涉及的是，通過底部的氣體層降低平底浮載船舶行駛阻力的方法和結構。這主要應用于內陸和海洋運輸中。發明專利技術的目的是，盡可能達到船舶底部均勻的氣體或者空氣層的分布，最小化氣體損失，并且通過降低阻力使氣體層下部的水流變得平靜。這里建議的解決方案是，腔室5前部區域中至少設置有第一個水位測量器L1、L2或者L4，后部區域中至少設置有第二個水位測量器L3。自動比較得出的測量信號，根據得出的對比結果a)控制配平箱(12)中的液位，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目的，和/或者自動調整固定在船舶上的水翼(15)或者部件，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目的。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及的是，通過底部的氣體層降低內陸和海運行駛中平底浮載船舶行駛阻力的方法，和執行這種方法所需的適當結構。
技術介紹
到目前為止，實踐中只能通過船舶的造型降低行駛阻力。在底部和水之間引入空氣特別是氣體的這種方法已經為人們所知曉。在DE?10?2004?024?343?A1中說明一種方法，向剛剛沉浸在水表面下部的船首吹入氣體，并且通過水流導入船體的下部。但是這種方法需要大量的空氣，根據已知的吹導實踐經驗需要大約40千瓦的功率。這主要包括，向船體下部擠壓來源于行駛水流和螺旋槳的空氣所需的能量。已知的還有一種保持空氣位于船體底部的裝置(DE?199?33?942?A1)。如果沒有采取其它措施，這里將出現明顯的空氣損失，應始終予以填充。如US?5?054?412?A和GB?1?300?132?A中所述，根據DE?693?09?655?T2的說明，小型腔室的結構在維持空氣方面有些問題。本專利技術的目的是，設計一種降低浮載船舶行駛阻力的方法，通過該方法盡可能達到船舶底部均勻的氣體或者空氣層的分布，最小化氣體損失，并且通過降低阻力使氣體層下部的水流變得平靜。
技術實現思路
此外，還應設計一種執行該方法的適當的結構。通過權利要求1中所述的特征達到了專利技術的目的。在權利要求2至10中說明了其它這種方法的優點。權利要求11的內容是執行這種方法的結構。在權利要求12至18中說明了這種結構的優點。<br>沿著船舶的縱側面和縱向方向的中心，在船體的下部安裝向下延伸的壁或者凸起，通過它們至少可以形成兩個腔室，在船舶底部和下部的水之間導入氣體并且形成氣體層。作為首選的變量，氣體層的腔室也可以設置為旋轉形。腔室前部區域中至少設置有第一個水位測量器，后部區域中至少設置有第二個水位測量器。自動比較得出的測量信號。根據得出的對比結果控制配平箱中的液位，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目的。此外或者根據另外一種方法，也可以比較測量結果，自動調整固定在船舶上的水翼，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目的。同樣，也可以只調整水翼的一部分。可以單獨或者組合使用這兩種方法。調整水翼的優點是，通過調整海洋上船體橫軸的傾斜角度可以抑制基本的波浪，如果只使用配平箱調整，則這一過程過慢。如果內陸行駛中橫軸附近的晃動過大，則這一方法同樣適用。一般來說，專利申請中提到的與腔室水面有關的船舶傾斜角度或者空間位置，位于船舶下方氣體層的下部。為了達到這一目標，至少達到降低行駛阻力和氣體損失的目的，船舶所有下部位置的水位應均勻的以一定比例設置在整體結構最低限度的上部。根據權利要求3，可以通過控制每個腔室的氣體供應分別調整水位。為了實現上述水位均勻的設置，有必要控制圍繞著縱軸的傾斜角度(以下稱為內傾)。根據權利要求4所述：通過一個腔室中大約有平行的縱向坐標的兩個液位測量器<L1，L2)計算內傾，然后a)根據配平箱的液位和/或者b)通過自動控制裝置進行自動控制(通過泵)。安裝在船舶上的水翼控制內傾角度。水翼優先應用于海洋船舶中。因為通過傾斜角度，小于通過前傾度控制內傾的精確度，可以比較控制配平箱和/或者水翼的測量結果調整側面，也可以比較控制配平箱和/或者水翼內傾的測量結果調整側面，這種方法不直接依賴液位測量器，而是間接的通過自動垂直線實現。應始終可以直接通過液位測量自動控制船舶的前傾度。由于經常出現的不同影響(河流上的行駛方向和下坡航道，海洋波浪和較大的精確度要求)，垂直線不適用于這里。如果傾斜控制器的功能不能正常運行，則根據權利要求5、6、7中所述的特征，底部下面基本均勻分布的氣體可以解決這一問題。不平靜的海洋就是上述的這種情況。但是這里不能抑制水對底部或者孔板的反作用力，在非常短的時間內又可以重新形成降低摩擦的氣體層。船舶的附加裝置也可能設置有孔板。權利要求7建議使用一種最大化節省空氣或者氣體損耗的結構，前提是船舶有較大的吃水深度。權利要求8、9、10涉及的是船舶氣體層的側面周圍受到限制，也就是說，沿著行駛方向，腔室中橫向于行駛方向的向前和向后的突起受到限制，盡可能保持較低的氣體損失度和相對較厚的氣體層。權利要求8中建議的這種結構設置有一個導流器邊緣3，它可以使腔室中的水表面恢復平靜，并且盡可能的保持水平。如果船舶下部的水表面不太平穩，則權利要求9中的措施應該可以限制氣體的損失。權利要求10中所述的氣體或者水的電導率測量器，可以實現運行時腔室中的水位測量器較低的運行成本和較好的穩定性。因為電極涉及到氣體和水的快速更換，電極之間的絕緣裝置也可能始終保持濕潤狀態，所以必須編程，從哪個電流/電壓比和時間開始應該釋放開關脈沖。電極應設置為，盡可能防止受到機械損傷。附圖說明在下面的結構示例中進一步說明了本專利技術。相關的圖形為：圖1專利技術的這種船舶的縱剖面圖(這里以平底貨運船為例)，圖2圖1中線A-A的橫截面，圖3其它結構的平底貨運船側壁的部分橫截面A-A，圖4圖1中平底貨運船縮小的底部視圖，圖5第二種結構(海洋船舶)的底部視圖，圖6沿著圖5中心的縱剖面圖，圖7圖6中線B-B的截面，圖8圖7中線C-C的截面，和圖9后部腔室5的部分縱剖面圖。具體實施方式圖1至4(結構示例)顯示的是一種平底貨運船，它優先應用于內陸船舶運輸中。通過圖1中用F標注的箭頭應可以說明頂推船的力度。在下面的示例中，通過內陸平底貨運船的開關點完整地顯示了傾斜和水位控制器的程序設計(見圖1至4)。側壁7從平底貨運船的底部1向下突起90毫米。從側壁7的最低部分開始測量額定水位4，結果為40毫米。船首區域中的導流器邊緣3為30毫米，船尾區域中的橫向凸緣8從側壁7的最低部分向上突起20毫米。舉例的船舶類型的腔室5寬度大約為8.1米，船舶的總長為55米至65米。水位測量器L1至L4可以與電導率測量器、聲波裝置或者浮子共同工作，并且安裝在向下延伸的側壁7上。它們可以分別連續地提供中央處理的電子信號。舉例來說，由于船舶底部不平靜的水表面4，將根據相應的信號自動形成最后10秒的平均值，避免不必要的開關過程。為了說明功能性(開關規定)：-控制平底貨運船的前傾度：如果水位L1>(L3+5毫米)，則將啟動泵P1和P2。如果水位L1<(L3-5毫米)，則將啟動泵P3。如果水位L1=L3，則將關閉前傾控制器側面泵的電流供應，泵P1和P2分別平行于本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.21 DE 1020100317217;2010.09.09 DE 102010041.通過沿著行駛方向固定在底部(1)的向下的壁(7)或者突起，以及
至少兩個向下敞開的腔室(5)降低平底浮載船舶行駛阻力的方法，這兩個腔
室通過突起受到沿著行駛方向向前和向后的限制，其中，船舶底部(1)和下
部的水之間形成的氣體層(2)導入腔室(5)中，其特征在于，腔室(5)的
前部區域中至少設置有第一個水位測量器(L1、L2或者L4)，后部區域中至
少設置有第二個水位測量器(L3)，自動比較得出的測量信號，根據得出的對
比結果
a)控制配平箱(12)中的液位，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目的，
和/或
b)自動調整固定在船舶上的水翼(15)或者部件，達到控制船舶橫軸的
傾斜角度的目的。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過均勻的分布船舶底部
(1)和下部的水之間形成的氣體層(2)，達到控制船舶橫軸的傾斜角度的目
的。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在腔室(5)中設置水
位測量器(L1，L2，L3或者L4)，自動使用測量器的測量信號，分別控制每個腔
室中的水位，通過閥門(10)把氣體導入相應的腔室(5)中。
4.根據權利要求1至3所述的方法，其特征在于，在一個腔室(5)中至
少設置兩個水位測量器(L1，L2)，通過自動比較兩個水位測量器(L1，L2)的測
量信號，得出船舶縱軸的傾斜角度，并且根據結果
a)至少通過兩個配位箱(12)控制液位，自動控制船舶縱軸的傾斜角度，
和/或者
b)至少通過固定在船舶上的水翼(15)或者部件自動控制船舶縱軸的傾斜
角度。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其特征在于，在底部(1)的下部至

\t少安裝有一個水平的孔板(16)，通過形成的氣體層向下沿著水的方向導入氣
體。
6.根據權利要求1至4所述的方法，其特征在于，底部(1)設置有孔，
通過形成的氣體層向下沿著水的方向導入氣體。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，孔板(16)或者底部
(1)上部的空間分為獨立的幾個部分，需要時至少可以通過一個氣動閥門(19)
供給氣體，其中每個部分至少設置有一個水位測量器，氣動閥門(19)自動控
制器測量信號的用途是，盡可能地始終把水流保持在底部(1)和孔板(16)
下部的一定的距離內。
8.根據權利要求1至7所述的方法，其特征在于，氣體層(2)四周的側
面受到限制，其中，在行駛方向腔室(5)的前部和橫向于水流的方向中，至
少設置有一個導流器邊緣(3)，它可以使水流變得平靜。
9.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克勞斯·林德曼，
申請(專利權)人：克勞斯·林德曼，
類型：
國別省市：