專利名稱：一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶螺旋槳的防污，尤其涉及一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)和 方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外已研究開發(fā)出了多種防止海生物污損的方法，最常用也是最普遍的方 法是防污涂層法。其他方法還有超聲波法、放射化學(xué)法和物理方法，另外有人使用過低頻聲 波法、蛋白酶防污法和銅基涂層中添加四環(huán)素等防污方法。但這些方法的防污效果均不十 分理想，因此很難推廣使用。防污涂料是目前最流行也比較適用的防污方式。船舶防污涂料主要分金屬涂層和 非金屬涂層兩大類，也有的將二者合在一起使用。由于世界各國對環(huán)境保護意識的提高，金 屬防污涂層由于其毒性而導(dǎo)致使用已受到限制。目前主要的研究方向是各類防污涂層，這 包括(1)以高吸水性樹脂為基礎(chǔ)的防污涂料；(2)低表面能防污涂料；(3)以導(dǎo)電涂料為表層的電解海水法防污；(4)表面植絨型防污涂料；(5)可溶性硅酸鹽為主防污劑，形成長期穩(wěn)定的高堿性表面的無毒防污涂料；(6)從海生物中提取無毒激素、蛋白酶等化合物，將其引入涂料中，起到防污作 用；(7)利用海洋中的微生物進行防污研究。對于螺旋槳的防污技術(shù)，目前國外螺旋槳防污主要仍是利用金屬防污涂層和非金 屬防污涂層，或?qū)⒍呓Y(jié)合起來同時保護螺旋槳。日本的一篇專利技術(shù)是在螺旋槳表面鍍 上一層硬質(zhì)合金(如鎳)，涂層厚度為50-200 μ m，表面粗糙度< 10 μ m，該鍍層具有優(yōu)異的 防污效果。另一篇日本專利技術(shù)是在鑄造螺旋槳表面鍍上一層銅，在這個鍍層上再噴上一 層次氯酸鈉，最終形成氯化亞銅防污劑，防污效果五年，但對該涂層的防蝕效果未做評價。 日本的另一個專利中也提出一種新防污方法，即在被保護結(jié)構(gòu)體表面或內(nèi)部分散安裝一些 電磁源，通過這些電磁源釋放出的電磁線來防止海生物的附著和生長。在對螺旋槳質(zhì)量要求較高的船舶，一般都限制使用非金屬涂層。例如，一些種類船 舶的螺旋槳對重量的要求相當(dāng)高，同時槳葉最薄處的厚度只有Imm左右，螺旋槳表面光潔 度要求相當(dāng)高，這就要求所涂涂層重量輕，表面光潔度高，涂層厚度薄，這些都是非金屬涂 層無法達到的。同時非金屬涂層的施工工藝決定了它在螺旋槳上的附著力較差，因此在該 種螺旋槳上主要使用金屬防污涂層。目前國外主要采用的金屬防污涂層是利用涂層中釋放出的亞銅離子在涂層表面 形成一層氧化亞銅膜。該層膜即可以殺死附著在螺旋槳表面的海生物，又可防止新的海生 物附著，以此來達到防污的目的。但由于螺旋槳特殊的工況條件(高速旋轉(zhuǎn))使金屬涂層中金屬離子溶解加速，從而造成涂層使用壽命大大縮短。目前幾乎所有的船舶的螺旋槳部 位均施加了陰極保護，這種技術(shù)抑制了金屬防污涂層中金屬離子的溶解，該方法雖然可延 長金屬涂層的使用壽命，但其防污效果卻幾乎為零，從而造成涂層失效。對于該問題國外已 提出了采用物理-電化學(xué)法即利用陰極保護技術(shù)和防污涂層的特點，將二者結(jié)合一起使用 的方法，即采用陰極保護技術(shù)來根據(jù)實際工況條件來調(diào)節(jié)防污涂層的防污效果，以此來解 決該問題。該方法即可達到防污防腐的目的，又可成倍的延長防污涂層的使用壽命，但該方 法尚未見成功的應(yīng)用報導(dǎo)。近年來，海洋資源戰(zhàn)略和船舶運輸也高速發(fā)展，世界各國海軍力量的快速強大，艦 船遭受海洋污損問題引起了世界各國充分重視。目前，船用電解防污技術(shù)主要有電解銅鋁 陽極防污技術(shù)和電解海水制氯防污技術(shù)，主要應(yīng)用在密閉的系統(tǒng)中，如在管道、熱交換器等 系統(tǒng)中的防污效果非常明顯。由于海水中存在大量的氯離子，尤其是隨著電解海水制氯技 術(shù)的快速發(fā)展，該技術(shù)在海生物防污領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用。如國內(nèi)濱海電廠循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn) 在均采取了電解海水技術(shù)。由于金屬涂層和非金屬涂層在螺旋槳防污技術(shù)中的缺點，而電解銅鋁陽極存在難 以固定等問題，這些技術(shù)都不能有效解決螺旋槳污損問題。因此，在船舶螺旋槳防污領(lǐng)域急 需提供一種實施簡單且防污有效的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種實施簡單且防污有效的用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)和方法， 以解決現(xiàn)有的船舶螺旋槳極易被海生物附著且防污效果不明顯的技術(shù)問題。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，包括集成化為一可移動集裝箱的岸基移動式電解海水制氯裝置，所述岸基移動式電解 海水制氯裝置包含用于海水發(fā)生電解的電解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸鈉 溶液儲罐、海水過濾器、加藥泵、入口電動閥和壓力調(diào)節(jié)閥、流量計、壓力表，所述入口電動 閥和壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置于所述海水過濾器的入口處，所述海水過濾器與所述電解槽管道連接 以使經(jīng)過濾后的海水進入電解槽，所述電解槽組成制氯單元，電解槽的水路串聯(lián)，所述次氯 酸鈉溶液儲罐與電解槽管道連接以使電解槽中電解產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液進入所述次氯酸 鈉溶液儲罐；水下自動定位裝置，包含潛行主體、動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，所 述水下自動定位裝置上設(shè)有次氯酸鈉噴頭，所述動力系統(tǒng)包含驅(qū)動單元和水下浮力單元， 所述驅(qū)動單元包括3個推進器以實現(xiàn)裝置在水下做三維空間運動；所述水下浮力單元包含 圓筒形浮力筒和環(huán)氧樹脂材料浮力塊；所述控制系統(tǒng)采用視頻/數(shù)據(jù)多通訊系統(tǒng)來實現(xiàn)， 并通過光纖傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號；所述通訊系統(tǒng)包含一用來實現(xiàn)水下與岸上通訊的應(yīng)答 器；所述視覺系統(tǒng)包含觀測設(shè)備和傳感器以用來完成次氯酸鈉噴頭的水下定位，以及用來 測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍余氯濃度的在線監(jiān)測余氯單元，其中，所述次氯酸鈉噴頭與所述次氯酸鈉溶液儲罐、加藥泵通過軟管連接以將次 氯酸鈉溶液輸送至螺旋槳槳葉周圍，所述在線監(jiān)測余氯單元與所述控制柜電連接以將在線 監(jiān)測余氯單元監(jiān)測的測量信號傳輸?shù)娇刂乒?，所述水下自動定位裝置與所述控制柜電連接以有利于為所述水下自動定位裝置提供動力。優(yōu)選地，所述電解槽為管式電解槽。優(yōu)選地，所述水下自動定位裝置為采用玻璃纖維和金屬板件做成的流線型以減小 行進阻力、減少動力消耗。優(yōu)選地，所述水下自動定位裝置的全部部件按照對稱性原則分布以保證重心和浮 心位于同一鉛垂線上，從而有助于提高整個系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定性，即使在靜止情況下裝置仍 能基本保證水平平衡姿態(tài)。本發(fā)明還提供一種用于船舶螺旋槳防污的方法，包括將海水引入所述岸基移動式電解海水制氯裝置；將所述水下自動定位裝置定位到螺旋槳槳葉周圍；利用所述在線監(jiān)測余氯單元測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度；將上述測量和監(jiān)測到螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度的信號反饋到所述岸基移動式 電解海水制氯裝置；依據(jù)上述反饋的信息向螺旋槳槳葉周圍注入次氯酸鈉溶液以控制螺旋槳槳葉周 圍的次氯酸鈉濃度為0. 5-2ppm。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)具有體積小，可自 由移動，運行成本低、安全、有效等優(yōu)點，尤其適合于出航率低的船舶使用。通過水下自動定 位裝置把次氯酸鈉溶液噴頭定位在螺旋槳周圍，使槳葉周圍達到一定濃度的次氯酸鈉，防 治海生物污損。


圖1為本發(fā)明所述的船舶螺旋槳防污方法的螺旋槳防污流程圖。
具體實施例方式以下參照附圖1，結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。當(dāng)螺旋槳周圍次氯酸鈉濃度達到Ippm時，可以抑制海生物的生長和附著。本發(fā)明 所述設(shè)備通過在線余氯監(jiān)測單元實現(xiàn)對有效氯的控制，使余氯濃度既能防止海生物附著又 不造成海洋的二次污染。使用本發(fā)明所述方法或系統(tǒng)后，船舶螺旋槳的海生物污損問題可以很好的得到 解決。通過水下自動定位裝置把次氯酸鈉溶液噴頭定位在螺旋槳周圍，使槳葉周圍達到 0.5-2ppm濃度的次氯酸鈉，防治海生物污損。螺旋槳槳葉沒有附著藤壺、牡蠣、苔蘚蟲、滸 苔、石灰蟲、軟體動物、海鞘等海生物。根據(jù)GB/T5370-2007中防污性能評價，螺旋槳槳葉表 面只附著一些藻類胚芽和一些生物淤泥，可評定為100。當(dāng)螺旋槳周圍只要次氯酸鈉濃度達 到Ippm時，可以抑制海生物的生長和附著。本系統(tǒng)通過在線余氯監(jiān)測單元實現(xiàn)對有效氯的 控制，使余氯濃度既能防止海生物附著又不造成海洋的二次污染。一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，包括集成化為一可移動集裝箱的岸基移動式 電解海水制氯裝置，水下自動定位裝置以及用來測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍余氯濃度的在 線監(jiān)測余氯單元。所述岸基移動式電解海水制氯裝置包含用于海水發(fā)生電解的電解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸鈉溶液儲罐、海水過濾器、加藥泵、入口電動閥和壓力調(diào)節(jié)閥、 流量計、壓力表，所述入口電動閥和壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置于所述海水過濾器的入口處，所述海水 過濾器與所述電解槽管道連接以使經(jīng)過濾后的海水進入電解槽，所述電解槽組成制氯單 元，電解槽的水路串聯(lián)，所述次氯酸鈉溶液儲罐與電解槽管道連接以使電解槽中電解產(chǎn)生 的次氯酸鈉溶液進入所述次氯酸鈉溶液儲罐。優(yōu)選地，所述電解槽為管式電解槽，并由多個 電解槽組成電解槽組件。整套裝置在正常運行工作狀態(tài)時，海水經(jīng)過入口電動閥和壓力調(diào)節(jié)閥，通過海水 過濾器除去固體污物后，進入管式電解槽組件進行電解。制氯單元是由管式電解槽模塊組 成，電解槽模塊的水路串聯(lián)；整流裝置供直流電給電解槽組，將流經(jīng)電解槽的海水電解，產(chǎn) 生次氯酸鈉溶液及副產(chǎn)物氫氣進入次氯酸鈉儲罐。在次氯酸鈉儲罐內(nèi)通過風(fēng)機把氫氣稀釋 后排放大氣，次氯酸鈉儲罐內(nèi)的溶液則通過加藥泵和水下自動定位裝置輸送至螺旋槳槳葉 周圍。整個電解海水制氯裝置集成化為一輛可移動的集裝箱內(nèi)，可以自由的移動到船舶停 泊處的碼頭和岸邊。在線監(jiān)測余氯單元主要是用來測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍余氯的濃度，測量信號 傳輸?shù)娇刂茊卧凶鳛榭刂频膮⒈刃盘枺景l(fā)明設(shè)計了一個反饋的控制系統(tǒng)，在螺旋槳周 圍布置6個水體采樣點，采集水樣經(jīng)海水泵充分混合后，進入余氯監(jiān)測單元，當(dāng)監(jiān)測的余氯 濃度高于2ppm時，監(jiān)控器切斷電解電源，停止電解，余氯監(jiān)測單元仍在運行；當(dāng)余氯濃度低 于0. 5ppm時，監(jiān)控器啟動電解電源，啟動電解。所述水下自動定位裝置包含潛行主體、動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通訊系 統(tǒng)，所述水下自動定位裝置上設(shè)有次氯酸鈉噴頭，所述動力系統(tǒng)包含驅(qū)動單元和水下浮力 單元，所述驅(qū)動單元包括3個推進器以實現(xiàn)裝置在水下做三維空間運動；所述水下浮力單 元包含圓筒形浮力筒和環(huán)氧樹脂材料浮力塊；所述控制系統(tǒng)采用視頻/數(shù)據(jù)多通訊系統(tǒng)來 實現(xiàn)，并通過光纖傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號；所述通訊系統(tǒng)包含一用來實現(xiàn)水下與岸上通訊的 應(yīng)答器；所述視覺系統(tǒng)包含觀測設(shè)備和傳感器以用來完成次氯酸鈉噴頭的水下定位。所述水下自動定位裝置為能夠在水下代替人進行承載作業(yè)的自動運行裝置。為了 減小行進阻力，減少動力消耗，通常采用玻璃纖維和金屬板件將外表做成流線型，依靠岸基 電纜提供的動力。驅(qū)動載體上的3個推進器，實現(xiàn)了裝置在水下做三維空間運動；水下浮力 主要由圓筒形浮力筒和環(huán)氧樹脂材料浮力塊提供；控制系統(tǒng)采用視頻/數(shù)據(jù)多通訊系統(tǒng)來 實現(xiàn)，通過光纖傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號；在本裝置上安裝一個應(yīng)答器來實現(xiàn)水下與岸上的通 訊；本裝置還加裝照明、攝像、聲納等觀測設(shè)備和多種傳感器，用來完成次氯酸鈉噴頭的水 下定位。全部部件按照對稱性原則分布，保證了重心和浮心位于同一鉛垂線上，有助于提高 整個系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定性，即使在靜止情況下裝置仍能基本保證水平平衡姿態(tài)。所述次氯酸鈉噴頭與所述次氯酸鈉溶液儲罐、加藥泵通過軟管連接以將次氯酸鈉 溶液輸送至螺旋槳槳葉周圍，所述在線監(jiān)測余氯單元與所述控制柜電連接以將在線監(jiān)測余 氯單元監(jiān)測的測量信號傳輸?shù)娇刂乒?，所述水下自動定位裝置與所述控制柜電連接以有利 于為所述水下自動定位裝置提供動力。本發(fā)明還提供一種用于船舶螺旋槳防污的方法，包括將海水引入所述岸基移動式電解海水制氯裝置；將所述水下自動定位裝置定位到螺旋槳槳葉周圍；
利用所述在線監(jiān)測余氯單元測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度；將上述測量和監(jiān)測到螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度的信號反饋到所述岸基移動式 電解海水制氯裝置；依據(jù)上述反饋的信息向螺旋槳槳葉周圍注入次氯酸鈉溶液以控制螺旋槳槳葉周 圍的次氯酸鈉濃度為0. 5-2ppm。按照發(fā)明內(nèi)容中列明的技術(shù)方法，分別按照下面3個實施例中的參數(shù)對螺旋槳進 行防污處理。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5370-2007對海生物污損進行防污性能評價，結(jié)果見表1。實施例1 通過在線余氯監(jiān)測單元，使螺旋槳槳葉周圍次氯酸鈉濃度為1. 5_2ppm。實施例2 通過在線余氯監(jiān)測單元，使螺旋槳槳葉周圍次氯酸鈉濃度為1-1. 5ppm。實施例3 通過在線余氯監(jiān)測單元，使螺旋槳槳葉周圍次氯酸鈉濃度為0. 5-lppm。表1實施例的螺旋槳防污效果
權(quán)利要求
1.一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，包括集成化為一可移動集裝箱的岸基移動式電解海水制氯裝置，所述岸基移動式電解海水 制氯裝置包含用于海水發(fā)生電解的電解槽、控制柜、用于提供直流的整流器、次氯酸鈉溶液 儲罐、海水過濾器、加藥泵、入口電動閥和壓力調(diào)節(jié)閥、流量計、壓力表，所述入口電動閥和 壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置于所述海水過濾器的入口處，所述海水過濾器與所述電解槽管道連接以使 經(jīng)過濾后的海水進入電解槽，所述電解槽組成制氯單元，電解槽的水路串聯(lián)，所述次氯酸鈉 溶液儲罐與電解槽管道連接以使電解槽中電解產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液進入所述次氯酸鈉溶 液儲罐；水下自動定位裝置，包含潛行主體、動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，所述水 下自動定位裝置上設(shè)有次氯酸鈉噴頭，所述動力系統(tǒng)包含驅(qū)動單元和水下浮力單元，所述 驅(qū)動單元包括3個推進器以實現(xiàn)裝置在水下做三維空間運動；所述水下浮力單元包含圓筒 形浮力筒和環(huán)氧樹脂材料浮力塊；所述控制系統(tǒng)采用視頻/數(shù)據(jù)多通訊系統(tǒng)來實現(xiàn)，并通 過光纖傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號；所述通訊系統(tǒng)包含一用來實現(xiàn)水下與岸上通訊的應(yīng)答器；所 述視覺系統(tǒng)包含觀測設(shè)備和傳感器以用來完成次氯酸鈉噴頭的水下定位，以及用來測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍余氯濃度的在線監(jiān)測余氯單元，其中，所述次氯酸鈉噴頭與所述次氯酸鈉溶液儲罐、加藥泵通過軟管連接以將次氯酸 鈉溶液輸送至螺旋槳槳葉周圍，所述在線監(jiān)測余氯單元與所述控制柜電連接以將在線監(jiān)測 余氯單元監(jiān)測的測量信號傳輸?shù)娇刂乒?，所述水下自動定位裝置與所述控制柜電連接以有 利于為所述水下自動定位裝置提供動力。
2.如權(quán)利要求1所述的用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，其特征在于所述電解槽為管式 電解槽。
3.如權(quán)利要求1所述的用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，其特征在于所述水下自動定位 裝置為采用玻璃纖維和金屬板件做成的流線型以減小行進阻力、減少動力消耗。
4.如權(quán)利要求1所述的用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，其特征在于所述水下自動定位 裝置的全部部件按照對稱性原則分布以保證重心和浮心位于同一鉛垂線上，從而有助于提 高整個系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定性，即使在靜止情況下裝置仍能基本保證水平平衡姿態(tài)。
5.一種用于船舶螺旋槳防污的方法，包括將海水引入所述岸基移動式電解海水制氯裝置；將所述水下自動定位裝置定位到螺旋槳槳葉周圍；利用所述在線監(jiān)測余氯單元測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度；將上述測量和監(jiān)測到螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度的信號反饋到所述岸基移動式電解 海水制氯裝置；依據(jù)上述反饋的信息向螺旋槳槳葉周圍注入次氯酸鈉溶液以控制螺旋槳槳葉周圍的 次氯酸鈉濃度為0. 5-2ppm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于船舶螺旋槳防污的系統(tǒng)，包括岸基移動式電解海水制氯裝置，水下自動定位裝置，用來測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍余氯濃度的在線監(jiān)測余氯單元。本發(fā)明還公開了一種用于船舶螺旋槳防污的方法，包括將海水引入所述岸基移動式電解海水制氯裝置；將所述水下自動定位裝置定位到螺旋槳槳葉周圍；利用所述在線監(jiān)測余氯單元測量和監(jiān)測螺旋槳槳葉周圍的余氯濃度；將上述測量和監(jiān)測到的信號反饋到所述岸基移動式電解海水制氯裝置；依據(jù)上述反饋的信息向螺旋槳槳葉周圍注入適量的次氯酸鈉溶液。本發(fā)明的有益效果本系統(tǒng)具有體積小，可自由移動，本方法運行成本低、安全、有效等優(yōu)點，尤其適合于出航率低的船舶使用。
文檔編號B63B59/04GK102139747SQ201010573328
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者劉光洲, 劉雪雷, 王海濤 申請人:青島雙瑞海洋環(huán)境工程有限公司