本實(shí)用新型涉及船舶機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于極地航行的船舶壓載系統(tǒng)及具有其的船舶。

背景技術(shù)：

壓載系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于各種船舶及海上平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)置于船體或平臺(tái)下部的壓載水艙執(zhí)行壓載/排載操作，調(diào)節(jié)吃水和船體縱、橫向的平穩(wěn)及安全高度，有利于提高船舶和海上平臺(tái)在壓載航行或拖航時(shí)的穩(wěn)定性，減少船體變形，以免引起過(guò)大的彎曲力矩和剪切力，降低船體振動(dòng)并且改善空艙適航性，從而避免船舶在風(fēng)浪中的激烈搖擺。壓載水艙內(nèi)設(shè)置有與大氣連通的透氣系統(tǒng)，一個(gè)作用是使壓載水艙進(jìn)行壓載或排載操作時(shí)保持艙內(nèi)壓力的平衡，另一個(gè)作用是排出注入壓載腔內(nèi)過(guò)多的海水。而如何實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)的對(duì)壓載水艙進(jìn)行排水是船舶發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵。

現(xiàn)有船舶壓載系統(tǒng)都是在每個(gè)壓載水艙的艙頂引出一個(gè)透氣管，并將透氣管引至甲板。這種設(shè)計(jì)方式導(dǎo)致甲板上分布的排氣管數(shù)量眾多，嚴(yán)重影響了甲板的空間利用率，不利于存放貨物。同時(shí)，在一般的環(huán)境下行駛的船舶，甲板上排出的海水可以在航行時(shí)候流入海中，滯留海水對(duì)于船體的影響較小，但是對(duì)于行駛在寒冷環(huán)境下的船舶(如極地航行船舶)，甲板上滯留的海水很容易結(jié)冰，進(jìn)而導(dǎo)致船體損壞，嚴(yán)重影響船舶的安全性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提出一種船舶壓載系統(tǒng)，以擴(kuò)大船舶甲板的利用率及防止船舶在寒冷環(huán)境下因甲板結(jié)冰而損壞；

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提出一種適用于上述船舶壓載系統(tǒng)的控制方法；

本實(shí)用新型的再一個(gè)目的是提出一種具有上述船舶壓載系統(tǒng)的船舶。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種船舶壓載系統(tǒng)，包括至少一個(gè)壓載水艙，還包括與外部大氣相連通的溢流艙，所述壓載水艙通過(guò)透氣管與所述溢流艙相連通；所述透氣管的頂端低于所述溢流艙的頂端；所述壓載水艙的下方設(shè)置有排水艙，所述溢流艙通過(guò)排水管與所述排水艙相連通。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述透氣管為開口向上的U型管，其一端位于壓載艙內(nèi)，另一端位于溢流艙內(nèi)。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，包括第一壓載水艙和第二壓載水艙，所述第一壓載水艙通過(guò)第一透氣管與溢流艙連通；所述第二壓載水艙通過(guò)第二透氣管與溢流艙連通，所述溢流艙的底部通過(guò)排水管與排水艙的頂部相連通。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述溢流艙內(nèi)設(shè)置有低位報(bào)警傳感器，所述排水管上設(shè)置有第一自動(dòng)閥，當(dāng)溢流艙內(nèi)的水位達(dá)到低位報(bào)警線時(shí)，所述低位報(bào)警傳感器發(fā)出報(bào)警，同時(shí)第一自動(dòng)閥打開進(jìn)行排水。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述溢流艙內(nèi)設(shè)置有高位報(bào)警傳感器，所述壓載水艙連接有進(jìn)水泵，當(dāng)溢流艙內(nèi)的水位達(dá)到高位報(bào)警線時(shí)，所述高位報(bào)警傳感器發(fā)出報(bào)警，同時(shí)進(jìn)水泵關(guān)閉停止進(jìn)水。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述透氣管的底部連接有泄放管，所述壓載水艙的下方設(shè)置有泄放艙，所述泄放管與所述泄放艙連通。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述泄放管上設(shè)置有第二自動(dòng)閥和手動(dòng)閥，當(dāng)所述溢流艙內(nèi)液體排凈后，所述第二自動(dòng)閥和手動(dòng)閥打開進(jìn)行排水。

作為一種船舶壓載系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述排水管與所述泄放管通過(guò)連接管連通。

一種船舶壓載系統(tǒng)的控制方法，其包括如下步驟：

S1：?jiǎn)?dòng)進(jìn)水泵向壓載水艙內(nèi)進(jìn)水，壓載水艙內(nèi)的空氣通過(guò)透氣管排出至溢流艙；壓載水艙內(nèi)水滿后，水流通過(guò)透氣管進(jìn)入溢流艙；

S2：檢測(cè)溢流艙內(nèi)水位是否到達(dá)低位報(bào)警點(diǎn)，若是，則產(chǎn)生報(bào)警并開啟第一自動(dòng)閥進(jìn)行排水，若否，則返回步驟S1繼續(xù)向壓載水艙內(nèi)注水；

S3：檢測(cè)溢流艙內(nèi)水位是否到達(dá)高位報(bào)警點(diǎn)，若是，則產(chǎn)生報(bào)警同時(shí)進(jìn)水泵停止向壓載水艙內(nèi)注水，若否，則返回步驟S1繼續(xù)向壓載水艙內(nèi)注水；

S4：檢測(cè)溢流艙內(nèi)積水是否排凈，若是，則打開第二自動(dòng)閥和手動(dòng)閥進(jìn)行排水，若否，則繼續(xù)該檢測(cè)過(guò)程。

一種船舶，包括如以上所述的船舶壓載系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型在船艙內(nèi)設(shè)置溢流艙，通過(guò)透氣管將壓載水艙與溢流艙連通，當(dāng)壓載水艙注水時(shí)，氣體從溢流艙溢出，保持壓載水艙內(nèi)外壓力平衡；當(dāng)壓載水艙注滿水后，壓載水艙內(nèi)多余的水流入透氣管，并從透氣管內(nèi)溢出至溢流艙，最后經(jīng)排水管排至排水艙。本實(shí)用新型透氣管的頂端低于溢流艙的頂端，有效防止了壓載水艙內(nèi)海水溢出至甲板、凍壞船體事故的發(fā)生，同時(shí)排水管的設(shè)置及時(shí)消除了溢流艙內(nèi)可能出現(xiàn)的自由液面，防止溢流艙內(nèi)海水的積存結(jié)冰，保障了船舶的完整穩(wěn)性，實(shí)現(xiàn)了船舶在寒冷環(huán)境下安全行駛的目的；另一方面本實(shí)用新型減少了船舶甲板上設(shè)置透氣管的數(shù)量，增大了甲板的可用空間，便于裝載更多貨物，大大提高了甲板的空間利用率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的船舶壓載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的船舶壓載系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

圖中標(biāo)記如下：

1-第一壓載水艙；2-第二壓載水艙；3-第一透氣管；4-第二透氣管；5-溢流艙；6-低位報(bào)警傳感器；7-第一自動(dòng)閥；8-排水管；9-排水艙；10-高位報(bào)警傳感器；11-泄放管；12-第二自動(dòng)閥；13-連接管；14-手動(dòng)閥；15-泄放艙。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種優(yōu)選的船舶壓載系統(tǒng)，包括兩個(gè)壓載水艙，分別為第一壓載水艙1和第二壓載水艙2，還包括與外部大氣相連通的溢流艙5，第一壓載水艙1通過(guò)第一透氣管3與溢流艙5相連通，第二壓載水艙2通過(guò)第二透氣管4與溢流艙5相連通，進(jìn)而，保證壓載水艙與大氣連通在一起，這樣可以使壓載水艙進(jìn)行壓載或排載操作時(shí)保持艙內(nèi)壓力的平衡，另外可以排出注入壓載水艙內(nèi)過(guò)多的液體。透氣管的頂端低于溢流艙5的頂端，這種設(shè)計(jì)方式可以避免甲板上分布過(guò)多的透氣管，提高了甲板空間的利用率，有利于存放更多的貨物。第一壓載水艙1的下方設(shè)置有排水艙9，溢流艙5通過(guò)排水管8與排水艙9相連通，排水管8一端連接在溢流艙5底部，另一端連接在排水艙9頂部，具體地，排水艙9用于貯存溢流艙5排出的液體并將所述液體排到船舶外界。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式，可以將注入到溢流艙5中過(guò)多的積水排出到船體外部，解決在寒冷環(huán)境下船舶甲板被凍裂的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了船舶在寒冷環(huán)境下安全行駛的效果。

進(jìn)一步地，透氣管為開口向上的U型管，其一端固定壓載艙內(nèi)，另一端固定溢流艙5內(nèi)，因?yàn)榇霸诤叫兄袝?huì)加速或者減速，船體會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)，將透氣管設(shè)計(jì)成U型可以對(duì)透氣管中的液體起到緩沖作用，穩(wěn)定透氣管中液體的液面。這樣就保障了當(dāng)船舶在航行不穩(wěn)時(shí)，壓載水艙中的液體不會(huì)快速大量地直接涌入溢流艙5內(nèi)。

優(yōu)選地，溢流艙5內(nèi)設(shè)置有低位報(bào)警傳感器6，排水管8上設(shè)置有第一自動(dòng)閥7，當(dāng)溢流艙5內(nèi)的水位達(dá)到低位報(bào)警線時(shí)，低位報(bào)警傳感器6發(fā)出報(bào)警，同時(shí)第一自動(dòng)閥7打開，進(jìn)行排水，具體地，可以在溢流艙5側(cè)壁上設(shè)置有低位報(bào)警傳感器6，低位報(bào)警傳感器6的高度高于溢流艙5底面，用于判斷溢流艙5內(nèi)液體是否到達(dá)低位報(bào)警線，當(dāng)液體到達(dá)報(bào)警的高度后，低位報(bào)警傳感器6向控制器發(fā)出報(bào)警指令，控制器控制第一自動(dòng)閥7打開，將溢流艙5內(nèi)液體排出。

進(jìn)一步地，溢流艙5內(nèi)設(shè)置有高位報(bào)警傳感器10，壓載水艙連接有進(jìn)水泵，當(dāng)溢流艙5內(nèi)的水位達(dá)到高位報(bào)警線時(shí)，高位報(bào)警傳感器10發(fā)出報(bào)警，同時(shí)進(jìn)水泵關(guān)閉，停止向壓載水艙中注水。具體地，可以在溢流艙5側(cè)壁上設(shè)置有高位報(bào)警傳感器10，高位報(bào)警傳感器10位置高于低位報(bào)警傳感器6，且低于透氣管的開口高度，用于判斷溢流艙5內(nèi)液體是否到達(dá)高位報(bào)警線。

更進(jìn)一步，低位報(bào)警傳感器6和高位報(bào)警傳感器10可以選擇音叉振動(dòng)式液位計(jì)、磁浮式液位計(jì)、壓力式液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、聲吶波液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)或雷達(dá)液位計(jì)，用于測(cè)量溢流艙5中液體的高度。

具體地，透氣管的底部連接有泄放管11，壓載水艙的下方設(shè)置有泄放艙15，泄放管11與泄放艙15連通，泄放管11上設(shè)置有第二自動(dòng)閥12和手動(dòng)閥14，當(dāng)溢流艙5內(nèi)液體排凈后，第二自動(dòng)閥12和手動(dòng)閥14打開進(jìn)行排水。溢流艙5中的液體被排除干凈之后，由于透氣管的形狀是U形的，所以透氣管中還是殘留有液體的，但是，在寒冷環(huán)境下，這些殘留液體會(huì)發(fā)生結(jié)冰造成透氣管阻塞，或者導(dǎo)致透氣管凍裂，影響設(shè)備的正常的使用，泄放管11設(shè)計(jì)可以保障透氣管中的殘留液體完全排出。

作為優(yōu)選，排水管8與泄放管11通過(guò)連接管13連通，連接管13上也設(shè)置有手動(dòng)閥。在溢流艙5內(nèi)液體完全排出之后，排水管8中可能會(huì)殘留有部分液體，但是應(yīng)用本船舶壓載系統(tǒng)的船舶需要在寒冷環(huán)境下行駛，如果排水管8中殘留液體，很有肯能導(dǎo)致排水管8崩裂，所以將排水管8與泄放管11相連通，在排出泄放管11中殘余液體的過(guò)程中，也能夠?qū)⑴潘?中殘余液體排出。

實(shí)施例二

如圖2所示，本實(shí)施例提出一種適用于上述船舶壓載系統(tǒng)的控制方法，其具體包括如下步驟：

S1：首先，啟動(dòng)進(jìn)水泵，分別向第一壓載水艙1和第二壓載水艙2內(nèi)進(jìn)水，此時(shí)，兩壓載水艙內(nèi)的多余氣體分別通過(guò)第一透氣管3和第二透氣管4排出至溢流艙5，并由溢流艙5排入大氣；當(dāng)?shù)谝粔狠d水艙1和/或第二壓載水艙2內(nèi)的水滿后，則水流通過(guò)相對(duì)應(yīng)的第一透氣管3和/或第二透氣管4溢至溢流艙5內(nèi)；

該方法中，由于溢流艙5能起到儲(chǔ)存和排放溢流水的作用，有效避免了壓載水艙內(nèi)的水溢出甲板，防止了在寒冷天氣下溢水結(jié)冰凍壞甲板的事件的發(fā)生。

S2：檢測(cè)溢流艙5內(nèi)水位是否到達(dá)低位報(bào)警線，若是，則產(chǎn)生報(bào)警并開啟第一自動(dòng)閥7進(jìn)行排水，若否，則返回步驟S1繼續(xù)向壓載水艙內(nèi)注水；

優(yōu)選地，本步驟的低位報(bào)警線位于靠近溢流艙5底部的位置，且低位報(bào)警線處設(shè)置有低位報(bào)警傳感器6，當(dāng)水位上升至低位報(bào)警線時(shí)，低位報(bào)警傳感器6將檢測(cè)信號(hào)傳送給控制器，控制器控制第一自動(dòng)閥7開啟，將溢流艙5內(nèi)的水排至排水艙9。若水位沒(méi)有達(dá)到低位報(bào)警線，則有可能壓載水艙內(nèi)的水尚未注滿，此時(shí)繼續(xù)步驟S1中的注水過(guò)程。

另外，由于下雨或其它情況會(huì)使溢流艙內(nèi)儲(chǔ)存一定的水量，因此，這種情況下，即使水位達(dá)到低位報(bào)警線，也不能認(rèn)為壓載水艙內(nèi)的水已注滿，所以此時(shí)只需打開第一自動(dòng)閥7向外排水，而不能關(guān)閉進(jìn)水泵，以免影響壓載水艙的正常注水。

S3：檢測(cè)溢流艙5內(nèi)水位是否到達(dá)高位報(bào)警線，若是，則產(chǎn)生報(bào)警同時(shí)進(jìn)水泵停止向壓載水艙內(nèi)注水，若否，則返回步驟S1繼續(xù)向壓載水艙內(nèi)注水；

此步驟中，如果溢流艙5內(nèi)進(jìn)水速度過(guò)快(即進(jìn)水速度大于排水速度)，會(huì)導(dǎo)致水位繼續(xù)升高到達(dá)高位報(bào)警線，這說(shuō)明壓載水艙內(nèi)的水已注滿，此時(shí)控制器控制進(jìn)水泵關(guān)閉，停止向壓載水艙內(nèi)注水，以防止多余的水從溢流艙5內(nèi)溢出至甲板。

S4：檢測(cè)溢流艙5內(nèi)積水是否排凈，若是，則打開第二自動(dòng)閥12和手動(dòng)閥14進(jìn)行排水，若否，則繼續(xù)該檢測(cè)過(guò)程。

這里，由于溢流艙5內(nèi)積水排凈后，第一透氣管3和第二透氣管4內(nèi)尚存有積水，因此需要控制器控制第二自動(dòng)閥12打開，通過(guò)泄放管11對(duì)透氣管進(jìn)行排水。進(jìn)一步地，為防止判斷失誤影響壓載水艙的正常工作，本實(shí)施例中還設(shè)置了手動(dòng)閥14，只有當(dāng)手動(dòng)閥14也打開的情況下，才能實(shí)現(xiàn)透氣管的排水。更進(jìn)一步地，由于排水管8內(nèi)也會(huì)儲(chǔ)存一定積水，因此本實(shí)施例在排氣管8與泄放管11之間設(shè)置了連接管13，并在連接管13上也安裝了手動(dòng)閥，以便于清除排氣管8內(nèi)積水。

優(yōu)選地，本步驟中檢測(cè)溢流艙5內(nèi)積水是否排凈所用的儀器為磁浮式液位計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)準(zhǔn)確，保證了該壓載系統(tǒng)的工作可靠性。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提出一種具有上述船舶壓載系統(tǒng)的船舶，該船舶能在極地寒冷天氣下正常航行，其通過(guò)溢流艙將壓載水艙中多余的水排出到船體外部，解決了在寒冷環(huán)境下船舶甲板被凍裂的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了船舶在寒冷環(huán)境下安全行駛的目的；同時(shí)，該船舶增大可甲板的可利用空間，便于裝載更多物品。

注意，以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施方式的限制，上述實(shí)施方式和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。