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让船舶在空气毯上实现低碳航行—专利视角下的空气润滑系统

让船舶在空气毯上实现低碳航行—专利视角下的空气润滑系统 中船集团知识产权与成果管理
2022-06-22
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导读:随着全球航运业节能减排相关要求日益严格,低碳、零碳成为目前船舶设计的核心指标之一。目前,采用LNG、氨、氢等低碳/零碳燃料替代原有燃料成为降低碳排放的主流技术方案。


随着全球航运业节能减排相关要求日益严格,低碳、零碳成为目前船舶设计的核心指标之一。目前,采用LNG、氨、氢等低碳/零碳燃料替代原有燃料成为降低碳排放的主流技术方案。但我们也应看到,降低船舶阻力,使船舶在消耗同等燃料的前提下航行得更远,也是一种重要途径。在此背景下,空气润滑系统应运而生。该系统利用开尔文—亥姆霍兹不稳定现象,在船底铺满一层由微小气泡构成“空气毯”,降低船底与水之间的摩擦阻力,同等航程下减少5%-10%的燃油消耗。

目前,关于空气润滑系统新闻报道、期刊论文不胜枚举,但是其内容要么是深入剖析开尔文—亥姆霍兹不稳定现象,较为晦涩难懂;要么是有关公司的产品介绍,对技术细节只言片语,很难让我们清晰地了解空气润滑系统。因此,针对空气润滑系统开展专利检索,分析结果如下。

一、空气润滑系统哪家强?

通过专利信息检索与分析,英国SILVERSTREAM TECHNOLOGIES、日本三菱重工、韩国大宇造船围绕空气润滑系统布局专利数量较多。其中,英国SILVERSTREAM TECHNOLOGIES技术方案最成熟,韩国大宇造船专利最新。

二、空气润滑系统的关键是什么?

通过对三家企业专利进行解读,专利文献主要回答了空气润滑系统的4个问题。

1.空气如何到船底?

空气润滑系统将空气喷射到船底主要依赖4个部件:

●空气压缩机,用于压缩空气;

●船底空气腔(孔),用于排出空气,形成气泡;

●空气管路,用于连接空气压缩机和船底空气腔(孔);

●电动机,用于提供能量给空气压缩机。

2.怎么让气泡不胡乱流动?

我们都知道,气泡在水中会随着水流流动,并很快地浮出水面。因此,让气泡根据要求覆盖船底的指定部位,是实现空气润滑的关键。

目前,主要有两类技术方案。

第一类是改变船底空气腔(孔)附近船体的形状,确保气泡挨着船底流动。例如在空气孔后面设置凸起。

第二类是在空气腔(孔)内部增加导流板(偏转器),保持空气腔内空气的稳定性,并控制气泡的流向。

3.如何让气泡铺满船底?

解决此问题的关键是如何设计船底空气腔(孔)的数量和位置。目前主要采取的技术方案为在船体首部沿船宽方向弧形布置多个空气腔(孔),如果船舶排水量较大,可布置两列空气腔(孔)。

4.如何降低气泡对螺旋桨的影响

气泡对船舶螺旋桨而言,是一大杀手。为此,三菱重工提出在船尾设置空气回收装置,将从船艏流出的气泡,回收至船体内。

三、空气润滑系统未来发展方向

结合对最新空气润滑系统专利解读,预判空气润滑系统未来主要聚焦三个方向。

●如何用更少量的气泡达到降低阻力的目标;

●如何更为精准的控制气泡喷出的方向与速率;

●如何更好地布置空气腔(孔)的位置,从而降低对船体结构强度的影响。

 

从空气润滑系统专利申请人来看,近年来韩国、日本企业纷纷开始布局相关专利。可以预见空气润滑系统将会成为船舶节能减排的主流方案之一,未来竞争也将更加激烈。



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