CN110906856A - 适用于气层减阻船的气层监测装置及气层减阻船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于气层减阻船的气层监测装置和使用该气层监测装置的气层减阻船。气层监测装置包括至少一检测部，其进一步包括至少一电导探头，电导探头包括多个探针，探针分别长短不一的凸伸入气层减阻船的气层且部分探针穿过气层，对应测得不同高度的介质电导率，根据测得所述探头位置的介质，得到探头位置对应当前气层检测点的单相气层厚度。气层监测装置，在使用过程中，通过测量各个探针的电导率，利用水和气体电导率的差异，分析处于气体的最高的探针和处于水中的最低探针的高度，则气层厚度即处于两个探针高度之间。相邻探针的高度差ΔH越小，则越能准确的测量气层厚度。

Description

适用于气层减阻船的气层监测装置及气层减阻船

技术领域

本发明属于船用气层减阻技术领域，尤其涉及一种适用于气层减阻船的气层监测装置及气层减阻船。

背景技术

船用气层减阻技术，通过专门设计的装置，向船舶底部通气，在船舶底部形成并保持一层气层，使船底面与水隔绝，减小湿表面积，可以显著降低船舶阻力，减少燃料消耗。

为减少气层减阻系统的功耗，在气层的形成过程中，需在整个船底快速通入气体，以便尽快地在船底形成气层；在气层的保持过程中，通过判断船底气体外溢情况，仅需在气量不足区域，针对性的补充气体。

船底气层性状的监测，是这一调节、控制程序的核心，但由于船底光线差、电磁和声波信号屏蔽明显等特点，导致无法采用常规手段进行气层性状的监测。

发明内容

为解决上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能够适用于气层减阻船的气层监测装置及气层减阻船，用于解决无法对船底气层性状的进行监测的问题

本发明的技术方案为：

一种适用于气层减阻船的气层监测装置，包括：

至少一检测部，其进一步包括至少一电导探头，所述电导探头包括多个探针，所述探针分别长短不一的凸伸入气层减阻船的气层且部分所述探针穿过所述气层，对应测得不同高度的介质电导率，根据测得所述探头所处位置的介质，得到探头所处位置对应当前气层检测点的单相气层厚度。

在本发明适用于气层减阻船的气层监测装置中，所述气层上设置多个气层检测点，每一所述气层检测点上设置所述检测部，

所述装置进一步还包括控制单元，所述控制单元分别连接所述检测部，测得的电导率数据以得到所述探针首端处的单相气层厚度，进一步获得所述气层的当前各个所述气层检测点的单相气层厚度。

本发明适用于气层减阻船的气层监测装置，所述检测部进一步还包括:

AD转换器：其连接所述探头，若所述探头检测出来的是模拟信息，则进行模数转化成数字信息；

处理单元：连接所述AD转换器，对所述数字信息进行包括除燥在内的处理计算后得到对应的气层厚度值。

本发明适用于气层减阻船的气层监测装置，所述检测部进一步包括对电导探头进行水密处理的水密处理单元，其进一步还包括安装座和安装盖；

所述安装座的第一端与所述船底板固定连接，所述安装座的第二端的周侧设有第一外螺纹；所述安装座的轴线上设有贯穿孔，所述船底板上设有与所述贯穿孔相适应的第一通孔；所述贯穿孔的孔壁上和/或所述第一通孔的孔壁上设有第二内螺纹；

所述安装盖的第一端设有内腔，所述安装盖的内腔壁上设有与所述第一外螺纹相对应的第一内螺纹，所述安装盖与所述安装座通过螺纹连接；所述安装盖的第一端设有与所述贯穿孔相适应的第二通孔，所述第二通孔与所述内腔连通；

所述电导探头的周侧设有与所述第二内螺纹相对应的第二外螺纹，所述电导探头依次穿过所述第二通孔、所述贯穿孔和所述第一通孔，并与所述贯穿孔和/或所述第一通孔螺纹连接，且电导探头的第一端伸出所述船底板检测部。

在本发明适用于气层减阻船的气层监测装置中，所述水密处理单元还包括垫圈，所述垫圈设于所述安装盖的内腔，且所述垫圈上开设有与所述贯穿孔相对应的第三通孔。

在本发明适用于气层减阻船的气层监测装置中，所述安装座为螺栓，所述安装盖为盖形螺母；

所述螺栓的第一端与所述船底板固定连接，所述螺栓的第二端的周侧设有所述第一外螺纹；所述螺栓的轴线上设有所述贯穿孔，所述船底板上设有与所述贯穿孔相适应的第一通孔；所述贯穿孔的孔壁上和/或所述第一通孔的孔壁上设有所述第二内螺纹；

所述盖形螺母的第一端设有内腔，所述盖形螺母的内腔壁上设有与所述第一外螺纹相对应的所述第一内螺纹，所述盖形螺母与所述螺栓通过螺纹连接；所述盖形螺母的第一端设有与所述贯穿孔相适应的所述第二通孔，所述第二通孔与所述内腔连通；

所述电导探头的周侧设有与所述第二内螺纹相对应的所述第二外螺纹，所述电导探头依次穿过所述第二通孔、所述贯穿孔和所述第一通孔，并与所述贯穿孔和/或所述第一通孔螺纹连接，且电导探头的第一端伸出所述船底板检测部。

本发明适用于气层减阻船的气层监测装置，所述电导探头上的探针长度根据所述电导探头处所述气层检测点所需的气层厚度设置。

本发明适用于气层减阻船的气层监测装置，所述控制单元用于将所述气层的当前各个所述气层检测点的单相气层厚度信息传输至气层减阻船的控制系统，所述控制系统对比各个所述气层检测点处实际需要的气层厚度来调控所述气层检测点处对应通气管路内的风量大小，以使所述气层检测点处的气层厚度达到指定要求。

本发明的气层减阻船，船体上设置有气层监测装置。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)在具体的气层检测点上，本发明装置内的探针长短不一的凸伸入气层，且部分较长的探针还凸伸入气层外的液层，检测得到探针首端的介质电导率。气层外的液层即使水层，气体和水的电导率有明显的区别，利用电导率的区别，分析处于气体的最长的探针和处于水中的最短探针的长度，气层厚度即处于两个探针长度之间。从而就可得到该电导探头所处气层检测点处的气层厚度。在气层减阻船的整个气层减阻技术使用的过程中，气层的厚度总是处于变化中，本发明的气层监测装置的使用，能对气层检测点处的气层厚度起到监测作用。

(2)同一检测部多个电导探头的设置，使得检测结果更精确。同时，若一个检测部只设置一个电导探头，则当该电导探头出现问题是不易发现的；若一个检测部设置多个电导探头，则当其中一个出现问题，则它检测得到的数值就会和其他电导探头检测得到的数值不同，就能够被及时发现。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种适用于气层减阻船的气层监测装置的示意图

图2为本发明的一种适用于气层减阻船的气层监测装置的另一种结构示意图；

图3为本发明电导探头的局部放大图；

图4为本发明的气层监测装置在船底的安装位置示意图。

附图标记说明：

1：电导探头；11：探针；2：处理单元；3：AD转换器；4：船底板；5：安装座；6：安装盖；7：垫圈；8：检测部安装位置；9：供气装置；10：船底气穴。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的适用于气层减阻船的气层监测装置及气层减阻船作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

参看图1和图2，本实施例提供一种适用于气层减阻船的气层监测装置，包括至少一检测部，其进一步包括至少一电导探头1，电导探头1包括多个探针11，探针11分别长短不一的凸伸入所述气层减阻船的气层且部分所述探针11穿过所述气层，对应测得不同高度的介质电导率，根据测得所述探头所处位置的介质，得到探头所处位置对应当前气层检测点的气相流空隙率或单相气层厚度。

具体的，在具体的气层检测点上，设置检测部，检测部内电导探头1上的探针11长短不一的凸伸入气层，且部分较长的探针11还凸伸入气层外的液层，检测得到探针11首端的介质电导率。气层外的液层即使水层，气体和水的电导率有明显的区别，利用电导率的区别，分析处于气体的最长的探针11和处于水中的最短探针11的长度，气层厚度即处于两个探针11长度之间。从而就可得到该电导探头1所处气层检测点处的气层厚度。

同一检测部多个电导探头1的设置，使得检测结果更精确。同时，若一个检测部只设置一个电导探头1，则当该电导探头1出现问题是不易发现的；若一个检测部设置多个电导探头1，则当其中一个出现问题，则它检测得到的数值就会和其他电导探头1检测得到的数值不同，就能够被及时发现。

具体地，在同一电导探头1上，每一探针11设置一相应的指示灯，将气层和液层交界处的电导率设置为一设定数值，每一探针11首端测得的电导率和设定数值比较，若大于等于设定数值，则亮起相应的指示灯；若小于设定数值，则相应指示灯不亮。这样就可得到该电导探头1处的气层厚度范围。具体的，例如同一电导探头1上的探针11的长度分别为1厘米、2厘米、3厘米、4厘米、5厘米。若1厘米、2厘米、3厘米的探针11对应的指示灯不亮，4厘米、5厘米的探针11对应的指示灯亮起，则该位置处的气层厚度大于3厘米、小于等于4厘米。

请参看图3，同一电导探头1上，探针11依次增加的长度差ΔH即是该电导探头1的分辨率，如上述例子中的ΔH为1厘米。ΔH越小，对于气层厚度的检测就越精准。

在本实施例中，电导探头1穿设船底板4，因此检测部还需要包括对对电导探头1进行水密或气密处理的水密处理单元，其进一步还包括安装座5和安装盖6。

安装座5的第一端与船底板4固定连接，安装座5的第一端面与船底板4贴合，安装座5第一端周侧与船底板4密封焊接。安装座5的第二端的周侧设有第一外螺纹。安装盖6的第一端设有内腔，所述内腔壁上设有与第一外螺纹相对应的第一内螺纹，安装盖6与安装座5通过螺纹连接。

安装座5的轴线上设有贯穿孔，船底板4上设有与贯穿孔相适应的第一通孔，安装盖6的第一端设有与贯穿孔相适应的第二通孔，且第二通孔与所述内腔连通。贯穿孔的孔壁上和/或第一通孔的孔壁上设有第二内螺纹，电导探头1的周侧设有与所述第二内螺纹相对应的第二外螺纹，电导探头1依次穿过第二通孔、贯穿孔和第一通孔，电导探头1与安装座5和/或船底板4通过螺纹连接。

在安装座5和安装盖6的内腔之间设置一垫圈7，垫圈7上开设有与贯穿孔相对应的第三通孔，且垫圈7通过第三通孔套设于电导探头1上。垫圈7的第一端面与安装座5的第二端面相贴，垫圈7的第二端面与安装盖6的内腔顶面相贴，以对安装座5和安装盖6之间的空隙进行密封。在安装盖6旋紧在安装座5的过程中，安装盖6压紧垫圈7即可达到水密和气密要求。防止在气层减阻船的气层减阻系统不使用时，水渗入船舱。

当然在其他实施例中，安装座5可为螺栓，所述安装盖6为盖形螺母；螺栓的第一端与船底板4固定连接，螺栓的第二端的周侧设有第一外螺纹。在螺栓的轴线上开设有贯穿孔，船底板4上设有与贯穿孔相适应的第一通孔。贯穿孔的孔壁上和/或第一通孔的孔壁上设有第二内螺纹。盖形螺母的第一端设有内腔，盖形螺母的内腔壁上设有与第一外螺纹相对应的第一内螺纹，盖形螺母与螺栓通过螺纹连接。盖形螺母的第一端设有与贯穿孔相适应的第二通孔，第二通孔与内腔连通。电导探头1的周侧设有与第二内螺纹相对应的第二外螺纹，电导探头1依次穿过第二通孔、贯穿孔和第一通孔，并与贯穿孔和/或第一通孔螺纹连接，且电导探头1的第一端伸出船底板4检测部。并在盖形螺母的内腔内设置垫圈7，以密封盖形螺母与螺栓之间的空隙，使之达到水密或气密要求。

实施例二

本实施例是以在实施例一的适用于气层减阻船的气层监测装置基础上，进行了进一步改进。

请参看图2，在本实施例中，电导探头1上还进一步设置AD转换器3和处理单元2。AD转换器3的输入端与电导探头1的输出端电信号连接。处理单元2的输入端与AD转换器3的输出端电信号连接。若电导探头1检测并输出的是模拟信息，则AD转换器3对模拟信号进行模数转化成数字信息并输出至处理单元2。处理单元2对AD转换器3输出的数字信息进行包括除燥在内的处理计算后得到对应的气层厚度值。这样在电导探头1上可以避免设置指示灯，电导探头1所处位置的气层厚度可直接在处理单元2处得到，且得到的气层厚度结果更为直观和准确。

在其他实施例中，还可以有其他设置方式，例如在每个检测部中设置一个处理箱，AD转换器3和处理单元2设置在处理箱上。

实施例三

本实施例为在实施例一和实施例二基础上的进一步阐述。实施例一和实施例二均为单点检测得到的气层厚度。

气层减阻船在运行时，气层是均布于整个船体底部的，面积较大，若只在单点检测，则无法全面的得到气层的检测结果，使得检测结果不精确，甚至无法通过单点数据对气层的状态进行评估。

故在本实施例中，在气层减阻船的船底均布有若干的气层检测点，在每个气层检测点处均检测部对气层进行检测，再将全船的检测部测得的气层厚度统一传输至控制单元，就能对全船的气层进行监测从而得到全船的气层厚度分布情况。

实施例四

请参看图4，气层减阻船，包括实施例三中的气层监测装置。气层减阻船使用气层减阻技术，设置有气层减阻系统，气层监测装置的控制单元将全船的气层厚度分布情况信息传输至气层减阻系统的控制中心。

气层减阻系统在不同类型及吨位的船舶上应用，其船底气层厚度不尽相同。根据全船分布的气层检测点位置，气层厚度可能的厚度范围，对探针11数量及长度进行定制，使得长短不一的探针11高度范围，能够覆盖气层厚度的变化范围，同一电导探头1上探针11增加的长度差ΔH即为电导探头1能分辨的气层厚度变化的最小值。

气层测量装置，在使用过程中，通过测量各个探针11的电导率，利用水和气体电导率的差异，分析处于气体的最长的探针11和处于水中的最短探针11的长度，气层厚度即处于两个探针11高度之间。ΔH越小，则越能准确的测量气层厚度。

气层减阻船的气源和通气管路，需根据船型和吨位进行设计，目的即为将制定压力和流量的气体，输送至制定的船底位置，以便于在船底形成均匀稳定的气层。通气管路一般分为多个分支管路，管路上安装有电控阀门，可以远程调节开度和分支管路的流量。

通过气层监测装置测量某区域的气层厚度小于所需气层厚度时，将测量数据反馈至控制中心，经系统分析该区域需要增加的气量后，自动调节该区域对应支管的电控阀，以加大该区域的气量的供给，使得气层厚度达到指定要求。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种适用于气层减阻船的气层监测装置，其特征在于，包括：

至少一检测部，其进一步包括至少一电导探头，所述电导探头包括多个探针，所述探针分别长短不一的凸伸入气层减阻船的气层且部分所述探针穿过所述气层，对应测得不同高度的介质电导率，根据测得所述探头所处位置的介质，得到探头所处位置对应当前气层检测点的单相气层厚度。

2.如权利要求1所述的气层监测装置，其特征在于，

所述气层上设置多个气层检测点，每一所述气层检测点上设置所述检测部，

所述装置进一步还包括控制单元，所述控制单元分别连接所述检测部，测得的电导率数据以得到所述探针首端处的单相气层厚度，进一步获得所述气层的当前各个所述气层检测点的单相气层厚度。

3.如权利要求1或2所述的气层监测装置，其特征在于，所述检测部进一步还包括:

AD转换器：其连接所述探头，若所述探头检测出来的是模拟信息，则进行模数转化成数字信息；

处理单元：连接所述AD转换器，对所述数字信息进行包括除燥在内的处理计算后得到对应的气层厚度值。

4.如权利要求1或2所述的气层监测装置，其特征在于，所述检测部进一步包括对电导探头进行水密处理的水密处理单元，其进一步还包括安装座和安装盖；

所述安装座的第一端与所述船底板固定连接，所述安装座的第二端的周侧设有第一外螺纹；所述安装座的轴线上设有贯穿孔，所述船底板上设有与所述贯穿孔相适应的第一通孔；所述贯穿孔的孔壁上和/或所述第一通孔的孔壁上设有第二内螺纹；

所述安装盖的第一端设有内腔，所述安装盖的内腔壁上设有与所述第一外螺纹相对应的第一内螺纹，所述安装盖与所述安装座通过螺纹连接；所述安装盖的第一端设有与所述贯穿孔相适应的第二通孔，所述第二通孔与所述内腔连通；

所述电导探头的周侧设有与所述第二内螺纹相对应的第二外螺纹，所述电导探头依次穿过所述第二通孔、所述贯穿孔和所述第一通孔，并与所述贯穿孔和/或所述第一通孔螺纹连接，且电导探头的第一端伸出所述船底板检测部。

5.如权利要求4所述的适用于气层减阻船的气层监测装置，其特征在于，所述水密处理单元还包括垫圈，所述垫圈设于所述安装盖的内腔，且所述垫圈上开设有与所述贯穿孔相对应的第三通孔。

6.如权利要求4所述的适用于气层减阻船的气层监测装置，其特征在于，所述安装座为螺栓，所述安装盖为盖形螺母；

所述螺栓的第一端与所述船底板固定连接，所述螺栓的第二端的周侧设有所述第一外螺纹；所述螺栓的轴线上设有所述贯穿孔，所述船底板上设有与所述贯穿孔相适应的第一通孔；所述贯穿孔的孔壁上和/或所述第一通孔的孔壁上设有所述第二内螺纹；

所述盖形螺母的第一端设有内腔，所述盖形螺母的内腔壁上设有与所述第一外螺纹相对应的所述第一内螺纹，所述盖形螺母与所述螺栓通过螺纹连接；所述盖形螺母的第一端设有与所述贯穿孔相适应的所述第二通孔，所述第二通孔与所述内腔连通；

所述电导探头的周侧设有与所述第二内螺纹相对应的所述第二外螺纹，所述电导探头依次穿过所述第二通孔、所述贯穿孔和所述第一通孔，并与所述贯穿孔和/或所述第一通孔螺纹连接，且电导探头的第一端伸出所述船底板检测部。

7.如权利要求1所述的适用于气层减阻船的气层监测装置，其特征在于，所述电导探头上的探针长度根据所述电导探头处所述气层检测点所需的气层厚度设置。

8.如权利要求2所述的适用于气层减阻船的气层监测装置，其特征在于，所述控制单元用于将所述气层的当前各个所述气层检测点的单相气层厚度信息传输至气层减阻船的控制系统，所述控制系统对比各个所述气层检测点处实际需要的气层厚度来调控所述气层检测点处对应通气管路内的风量大小，以使所述气层检测点处的气层厚度达到指定要求。

9.一种气层减阻船，其特征在于，船体上设置有若干如权利要求1-8任意一项所述的气层监测装置。

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