降低船舶水摩擦的方法和结构技术

本发明专利技术涉及的是，通过底部的气体层降低平底浮载船舶行驶阻力的方法和结构。这主要应用于内陆和海洋运输中。发明专利技术的目的是，尽可能达到船舶底部均匀的气体或者空气层的分布，最小化气体损失，并且通过降低阻力使气体层下部的水流变得平静。这里建议的解决方案是，腔室5前部区域中至少设置有第一个水位测量器L1、L2或者L4，后部区域中至少设置有第二个水位测量器L3。自动比较得出的测量信号，根据得出的对比结果a)控制配平箱(12)中的液位，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目的，和/或者自动调整固定在船舶上的水翼(15)或者部件，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是，通过底部的气体层降低内陆和海运行驶中平底浮载船舶行驶阻力的方法，和执行这种方法所需的适当结构。
技术介绍
到目前为止，实践中只能通过船舶的造型降低行驶阻力。在底部和水之间引入空气特别是气体的这种方法已经为人们所知晓。在DE 10 2004 024 343 A1中说明一种方法，向刚刚沉浸在水表面下部的船首吹入气体，并且通过水流导入船体的下部。但是这种方法需要大量的空气，根据已知的吹导实践经验需要大约40千瓦的功率。这主要包括，向船体下部挤压来源于行驶水流和螺旋桨的空气所需的能量。已知的还有一种保持空气位于船体底部的装置(DE 199 33 942 A1)。如果没有采取其它措施，这里将出现明显的空气损失，应始终予以填充。如US 5 054 412 A和GB 1 300 132 A中所述，根据DE 693 09 655 T2的说明，小型腔室的结构在维持空气方面有些问题。本专利技术的目的是，设计一种降低浮载船舶行驶阻力的方法，通过该方法尽可能达到船舶底部均匀的气体或者空气层的分布，最小化气体损失，并且通过降低阻力使气体层下部的水流变得平静。
技术实现思路
此外，还应设计一种执行该方法的适当的结构。通过权利要求1中所述的特征达到了专利技术的目的。在权利要求2至10中说明了其它这种方法的优点。权利要求11的内容是执行这种方法的结构。在权利要求12至18中说明了这种结构的优点。<br>沿着船舶的纵侧面和纵向方向的中心，在船体的下部安装向下延伸的壁或者凸起，通过它们至少可以形成两个腔室，在船舶底部和下部的水之间导入气体并且形成气体层。作为首选的变量，气体层的腔室也可以设置为旋转形。腔室前部区域中至少设置有第一个水位测量器，后部区域中至少设置有第二个水位测量器。自动比较得出的测量信号。根据得出的对比结果控制配平箱中的液位，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目的。此外或者根据另外一种方法，也可以比较测量结果，自动调整固定在船舶上的水翼，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目的。同样，也可以只调整水翼的一部分。可以单独或者组合使用这两种方法。调整水翼的优点是，通过调整海洋上船体横轴的倾斜角度可以抑制基本的波浪，如果只使用配平箱调整，则这一过程过慢。如果内陆行驶中横轴附近的晃动过大，则这一方法同样适用。一般来说，专利申请中提到的与腔室水面有关的船舶倾斜角度或者空间位置，位于船舶下方气体层的下部。为了达到这一目标，至少达到降低行驶阻力和气体损失的目的，船舶所有下部位置的水位应均匀的以一定比例设置在整体结构最低限度的上部。根据权利要求3，可以通过控制每个腔室的气体供应分别调整水位。为了实现上述水位均匀的设置，有必要控制围绕着纵轴的倾斜角度(以下称为内倾)。根据权利要求4所述：通过一个腔室中大约有平行的纵向坐标的两个液位测量器<L1，L2)计算内倾，然后a)根据配平箱的液位和/或者b)通过自动控制装置进行自动控制(通过泵)。安装在船舶上的水翼控制内倾角度。水翼优先应用于海洋船舶中。因为通过倾斜角度，小于通过前倾度控制内倾的精确度，可以比较控制配平箱和/或者水翼的测量结果调整侧面，也可以比较控制配平箱和/或者水翼内倾的测量结果调整侧面，这种方法不直接依赖液位测量器，而是间接的通过自动垂直线实现。应始终可以直接通过液位测量自动控制船舶的前倾度。由于经常出现的不同影响(河流上的行驶方向和下坡航道，海洋波浪和较大的精确度要求)，垂直线不适用于这里。如果倾斜控制器的功能不能正常运行，则根据权利要求5、6、7中所述的特征，底部下面基本均匀分布的气体可以解决这一问题。不平静的海洋就是上述的这种情况。但是这里不能抑制水对底部或者孔板的反作用力，在非常短的时间内又可以重新形成降低摩擦的气体层。船舶的附加装置也可能设置有孔板。权利要求7建议使用一种最大化节省空气或者气体损耗的结构，前提是船舶有较大的吃水深度。权利要求8、9、10涉及的是船舶气体层的侧面周围受到限制，也就是说，沿着行驶方向，腔室中横向于行驶方向的向前和向后的突起受到限制，尽可能保持较低的气体损失度和相对较厚的气体层。权利要求8中建议的这种结构设置有一个导流器边缘3，它可以使腔室中的水表面恢复平静，并且尽可能的保持水平。如果船舶下部的水表面不太平稳，则权利要求9中的措施应该可以限制气体的损失。权利要求10中所述的气体或者水的电导率测量器，可以实现运行时腔室中的水位测量器较低的运行成本和较好的稳定性。因为电极涉及到气体和水的快速更换，电极之间的绝缘装置也可能始终保持湿润状态，所以必须编程，从哪个电流/电压比和时间开始应该释放开关脉冲。电极应设置为，尽可能防止受到机械损伤。附图说明在下面的结构示例中进一步说明了本专利技术。相关的图形为：图1专利技术的这种船舶的纵剖面图(这里以平底货运船为例)，图2图1中线A-A的横截面，图3其它结构的平底货运船侧壁的部分横截面A-A，图4图1中平底货运船缩小的底部视图，图5第二种结构(海洋船舶)的底部视图，图6沿着图5中心的纵剖面图，图7图6中线B-B的截面，图8图7中线C-C的截面，和图9后部腔室5的部分纵剖面图。具体实施方式图1至4(结构示例)显示的是一种平底货运船，它优先应用于内陆船舶运输中。通过图1中用F标注的箭头应可以说明顶推船的力度。在下面的示例中，通过内陆平底货运船的开关点完整地显示了倾斜和水位控制器的程序设计(见图1至4)。侧壁7从平底货运船的底部1向下突起90毫米。从侧壁7的最低部分开始测量额定水位4，结果为40毫米。船首区域中的导流器边缘3为30毫米，船尾区域中的横向凸缘8从侧壁7的最低部分向上突起20毫米。举例的船舶类型的腔室5宽度大约为8.1米，船舶的总长为55米至65米。水位测量器L1至L4可以与电导率测量器、声波装置或者浮子共同工作，并且安装在向下延伸的侧壁7上。它们可以分别连续地提供中央处理的电子信号。举例来说，由于船舶底部不平静的水表面4，将根据相应的信号自动形成最后10秒的平均值，避免不必要的开关过程。为了说明功能性(开关规定)：-控制平底货运船的前倾度：如果水位L1>(L3+5毫米)，则将启动泵P1和P2。如果水位L1<(L3-5毫米)，则将启动泵P3。如果水位L1=L3，则将关闭前倾控制器侧面泵的电流供应，泵P1和P2分别平行于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.21 DE 1020100317217;2010.09.09 DE 102010041.通过沿着行驶方向固定在底部(1)的向下的壁(7)或者突起，以及
至少两个向下敞开的腔室(5)降低平底浮载船舶行驶阻力的方法，这两个腔
室通过突起受到沿着行驶方向向前和向后的限制，其中，船舶底部(1)和下
部的水之间形成的气体层(2)导入腔室(5)中，其特征在于，腔室(5)的
前部区域中至少设置有第一个水位测量器(L1、L2或者L4)，后部区域中至
少设置有第二个水位测量器(L3)，自动比较得出的测量信号，根据得出的对
比结果
a)控制配平箱(12)中的液位，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目的，
和/或
b)自动调整固定在船舶上的水翼(15)或者部件，达到控制船舶横轴的
倾斜角度的目的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过均匀的分布船舶底部
(1)和下部的水之间形成的气体层(2)，达到控制船舶横轴的倾斜角度的目
的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在腔室(5)中设置水
位测量器(L1，L2，L3或者L4)，自动使用测量器的测量信号，分别控制每个腔
室中的水位，通过阀门(10)把气体导入相应的腔室(5)中。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，在一个腔室(5)中至
少设置两个水位测量器(L1，L2)，通过自动比较两个水位测量器(L1，L2)的测
量信号，得出船舶纵轴的倾斜角度，并且根据结果
a)至少通过两个配位箱(12)控制液位，自动控制船舶纵轴的倾斜角度，
和/或者
b)至少通过固定在船舶上的水翼(15)或者部件自动控制船舶纵轴的倾斜
角度。
5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，在底部(1)的下部至

\t少安装有一个水平的孔板(16)，通过形成的气体层向下沿着水的方向导入气
体。
6.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，底部(1)设置有孔，
通过形成的气体层向下沿着水的方向导入气体。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，孔板(16)或者底部
(1)上部的空间分为独立的几个部分，需要时至少可以通过一个气动阀门(19)
供给气体，其中每个部分至少设置有一个水位测量器，气动阀门(19)自动控
制器测量信号的用途是，尽可能地始终把水流保持在底部(1)和孔板(16)
下部的一定的距离内。
8.根据权利要求1至7所述的方法，其特征在于，气体层(2)四周的侧
面受到限制，其中，在行驶方向腔室(5)的前部和横向于水流的方向中，至
少设置有一个导流器边缘(3)，它可以使水流变得平静。
9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·林德曼，
申请(专利权)人：克劳斯·林德曼，
类型：
国别省市：