CN111516842B - 一种船舶侧向推进器管隧水密装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在具有管隧式侧向推进器的船舶上，所述水密装置包括水密门、启闭执行机构、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及收发与处理信号，所述水密门可通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有检修孔及水密检修孔盖，所述检修孔及水密检修孔盖与侧向推进器机舱连通。

Description

一种船舶侧向推进器管隧水密装置

技术领域

本发明涉及船舶节能减排技术领域，尤其涉及一种船舶侧向推进器管隧水密装置。

背景技术

船舶航行技术中，为了减小船舶直航时的阻力，可以采用在船舶侧推隧道两端加设侧推管隧封盖的技术。而因为现有的侧推管隧封盖技术费效比不高、性能单一、故障率较高以及执行机构占用空间较大无法布置的原因，多数船舶仍不愿意装备侧推管隧封盖。同时在现有的侧推管隧封盖技术中，轴设的栅板是一种常见的技术，如专利中国CN201120036732.8，CN201420449272.5。其中，所述栅板通过动力轴设置在隧道口，所述动力轴穿过隧道壁进入船舱中并与动力装置相配合。动力轴与隧道壁之间采用水密连接。然而，该技术常见的一种困扰是，这种侧推管隧封盖技术因为大部分叶片开启后均占用了管隧内部空间、加上其转轴和连杆式启闭机构也均安装在管隧内部，因此在船底剖面线形角度较大从而造成管隧较短的高速远洋运输船舶(例如集装箱班轮等)的侧向推进器管隧中无法进行安装运行。另一种困扰是，由于现有侧推管隧封盖的自动化控制系统设计不够先进，加上多个叶片组成的栅板结构复杂，单个零部件数量众多，而侧推管隧封盖又是长期浸没在水线以下目视不可见的设备，使得侧推管隧封盖在使用中经常发生设备故障时无法应急排除也无法确认其确切状态，导致整个栅板系统无法运行进而使得侧向推进器无法使用。还有一种困扰是，栅板式封盖为透水结构，无法排干侧推管隧内的海水，检修人员无法在船舶停靠在水上的时候进入侧推管隧对侧向推进器进行检修，因此若要检修侧向推进器则仍然需要使得船舶停航并进入干船坞，由此造成了营运损失并额外支付大额的干船坞费用。另一种常见的困扰是，就是栅板形式的侧推管隧封盖仍然是透水的，船舶航行时海水在栅板缝隙中的流动冲击仍然会对船舶造成一定的阻力，其节能减排的效果并未达到最佳，由此附带的另一种常见困扰是，管隧内长期存在的海水，增加了船舶首部的重力，使得船首下压，也增加了一定的船舶航行阻力。由此附带的另一种常见困扰是，栅板式封盖的动力轴虽然与隧道壁之间采用了水密连接件，但仍属于运动状态的转轴密封(即轴封)，在密封失效时海水仍然会渗漏至船舶舱内造成船舱进水的危险。此外，船舶的水线以下结构上往往会滋生附着性的海洋生物(包括藻类与贝类)，而透水的栅板型侧推管隧封盖由于采用扭力较小的转轴推动方式运行，而且转轴数量众多，因此在栅板的内外侧及转轴等部位滋生了海洋生物之后，由于扭力较小而时常会将转轴卡死，造成管隧封盖叶片无法开启/关闭或无法完全开启/关闭的严重问题。

还有一种目前尚未投入过实际使用的水密盖板形式，例如专利中国201621458486.4，其理论上可以消除栅板型盖板的部分困扰，但由于其需要在侧推管隧内安装复杂的启闭执行机构，且这些执行机构本身的尺寸以及所需的运行空间都非常大，在远洋运输类船舶船底很短的管隧长度内是无法容纳并运行这些机构的，因此其可行性较低，导致至今尚未有成功的实际应用案例。

发明内容

鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种船舶侧向推进器管隧水密装置，能够解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在具有管隧式侧向推进器的船舶上，所述水密装置包括水密门、启闭执行机构、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及收发与处理信号，所述水密门可通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有水密检修孔及水密检修孔盖，所述水密人检修孔与侧向推进器机舱连通。

依照本发明的一个方面，所述水密装置包括若干锁紧销，通过锁紧销来实现水密门关闭后的稳固。

依照本发明的一个方面，所述水密门为一个整体式水密门，其正面投影形状根据管隧结构可以任意设计为圆形、椭圆形、多边形或其它不规则形状，其一侧与侧推管隧端口通过铰链连接，其关闭时与侧推管隧相配合后，其外表面与周边船体外板线型基本一致，无显著凹凸面。

依照本发明的一个方面，所述水密门与管隧端口的接触面设有密封圈。

依照本发明的一个方面，所述启闭执行机构包括至少一个启闭动力缸，所述动力缸一端活动连接在管隧壁上，另一端与水密门活动连接，通过启闭动力缸活塞杆的伸出和缩回实现水密门的开启和关闭。

依照本发明的一个方面，所述启闭执行机构包括至少一个推杆，所述推杆一端可滑动连接在管隧壁上且与动力站连接，另一端与水密门可转动连接，通过动力站推动推杆滑动以实现水密门的开启和关闭。

依照本发明的一个方面，所述控制系统与侧向推进器及船速控制系统联网实现信号互通与联锁联动。

依照本发明的一个方面，所述水密装置包括按需设置的若干传感器，所述控制系统与所有传感器相连并搜集和处理所有传感器信号。

依照本发明的一个方面，所述水密检修孔及水密检修孔盖打开后可供检修人进出。

依照本发明的一个方面，所述动力站设有蓄能装置。

依照本发明的一个方面，所述控制系统包括报警系统。

依照本发明的一个方面，所述启闭执行机构、动力站和控制系统的各部分结构和/或其连接线路采用冗余设计。

依照本发明的一个方面，所述排水系统包括排水孔和排水泵，所述排水泵与控制系统相连，所述排水孔处设有过滤网。

依照本发明的一个方面，所述管隧底部设有液位仪，所述液位仪与控制系统相连。

依照本发明的一个方面，所述动力站设有手动动力机构，可通过手动控制启闭执行机构进行操作。

依照本发明的一个方面，所述管隧端面上设有格栅；可防止异物进入管隧。

本发明实施的优点：

1、由于其新颖紧凑的启闭执行机构设计，使得本装置能够被安装应用于侧向推进器管隧内部空间极其狭小的商业性远洋运输船舶，解决了以往的侧推封盖执行机构与侧向推进器发生空间干涉冲突的难题。

2、其先进的控制系统能够极大提高该水下运行设备的可靠性以及可监测性，解决了该水下设备出现故障无法应急解决以及无法直观目视进行状态监测的隐患。

3、其能够闭合侧向推进器管隧的开口，阻挡船舶航行过程中水流涌入侧推管隧而对船舶航行造成的阻力，直接实现增加航速或在额定航速下创造显著的节能减排效果，在一艘船舶平均三十年的使用寿命中节省数千万的燃料费并大量减少污染物的排放。

4、其能够在关闭水密门后，抽空管隧内的海水，使得检修人员可以从船舱内的检修孔中直接进入已排空海水的侧向推进器管隧，对侧向推进器进行检查和维修，免除了以往侧向推进器必须进入干船坞才能进行检修的状态，为船东节省了巨额的干船坞费用和停航时间，增加船舶使用效率，创造数千万的成本节约和额外营运价值。

5、在装备有船底声呐系统的特种探测船舶上，可以避免水流涌入管隧而形成的气泡和噪音对船底声呐设备探测性能的严重影响。

6、其能够在关闭水密门后，抽空管隧内的海水，减轻船舶首部的重量，使得船舶首部上抬，形成更好的航行状态，进一步增加航速、节能减排。

7、在管隧口设置有格栅，可以防止较大的异物进入管隧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门开启示意图；

图2为本发明所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门关闭示意图；

图3为本发明实施例所述的液压驱动示意图；

图4为本发明实施例二和三所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门开启示意图；

图5为本发明实施例二和三所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门关闭示意图；

图6为本发明所述的船舶侧向推进器管隧水密装置控制系统图；

图7为本发明所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门开启剖视示意图；

图8为本发明所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门关闭剖视示意图；

图9为本发明实施例二和三所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门开启剖视示意图；

图10为本发明实施例二和三所述的船舶侧向推进器管隧水密装置水密门关闭剖视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、图2、图3、图6、图7和图8所示，一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在具有侧向推进器2以及管隧1的船舶上，所述水密装置包括水密门3、启闭执行机构5、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及收发与处理信号，所述水密门可通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有水密检修孔及水密检修孔盖6，所述水密人检修孔与侧向推进器机舱连通。

在实际应用中，所述水密装置包括若干锁紧销7，通过锁紧销来实现水密门关闭后的稳固。

在实际应用中，所述水密门为一个整体式水密门，其正面投影形状根据管隧结构可以任意设计为圆形、椭圆形、多边形或其它不规则形状，其一侧与侧推管隧端口通过铰链连接，其关闭时与侧推管隧相配合后，其外表面与周边船体外板线型基本一致。

在实际应用中，所述水密门与管隧端口的接触面设有密封圈4。

在实际应用中，所述启闭执行机构包括至少一个启闭动力缸，所述动力缸一端活动连接在管隧壁上，另一端与水密门活动连接，通过启闭动力缸活塞杆的伸出和缩回实现水密门的开启和关闭。

在实际应用中，所述控制系统与侧向推进器及船速控制系统联网实现信号互通与联锁联动。

在实际应用中，所述水密装置包括按需设置的若干传感器，所述控制系统与所有传感器相连并搜集所有传感器信号。

在实际应用中，所述管隧壁上设有水密检修孔及水密检修孔盖6，所述检修孔可供检修人进出。

在实际应用中，所述动力站设有蓄能装置。

在实际应用中，所述控制系统包括报警系统。

在实际应用中，所述排水系统包括排水孔和排水泵，所述排水泵与控制系统相连，所述排水孔处设有过滤网。

在实际应用中，所述管隧底部设有液位仪，所述液位仪与控制系统相连。

在实际应用中，所述动力站设有手动动力机构，可通过手动控制启闭执行机构进行操作。

实施例二

如图3、图4、图5、图6、图9和图10所示，一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在船舶具有侧向推进器2以及管隧1的船舶上，所述水密装置包括水密门3、启闭执行机构5、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及收发与处理信号，所述水密门可通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有水密检修孔及水密检修孔盖6，所述水密人检修孔与侧向推进器机舱连通，所述管隧端面上设有格栅8，可防止异物进入管隧。

在实际应用中，所述水密装置包括若干锁紧销7，通过锁紧销来实现水密门关闭后的稳固。

在实际应用中，所述水密门为一个整体式水密门，其正面投影形状根据管隧结构可以任意设计为圆形、椭圆形、多边形或其它不规则形状，其一侧与侧推管隧端口通过铰链连接，其关闭时与侧推管隧相配合后，其外表面与周边船体外板线型基本一致。

在实际应用中，所述水密门与管隧端口的接触面设有密封圈4。

在实际应用中，所述启闭执行机构包括至少一个启闭动力缸，所述动力缸一端活动连接在管隧壁上，另一端与水密门活动连接，通过启闭动力缸活塞杆的伸出和缩回实现水密门的开启和关闭。

在实际应用中，所述启闭执行机构包括至少一个推杆，所述推杆一端可滑动连接在管隧壁上且与动力站连接，另一端与水密门可转动连接，通过动力站推动推杆滑动以实现水密门的开启和关闭。

在实际应用中，所述控制系统与侧向推进器及船速控制系统联网实现信号互通与联锁联动。

在实际应用中，所述水密装置包括按需设置的若干传感器，所述控制系统与所有传感器相连并搜集所有传感器信号。

在实际应用中，所述管隧壁上设有检修孔6，所述检修孔可供检修人进出。

在实际应用中，所述动力站设有蓄能装置。

在实际应用中，所述控制系统包括报警系统。

在实际应用中，所述启闭执行机构、动力站和控制系统的各部分结构和/或其连接线路采用冗余设计。例如，启闭执行机构在管隧的两端各平行设置两个，一个作为备用。

在实际应用中，所述排水系统包括排水孔和排水泵，所述排水泵与控制系统相连，所述排水孔处设有过滤网。

在实际应用中，所述管隧底部设有液位仪，所述液位仪与控制系统相连。

在实际应用中，所述动力站设有手动动力机构，可通过手动控制启闭执行机构进行操作。

实施例三

如图3、图4、图5、图6、图9和图10所示，一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在船舶具有侧向推进器2以及管隧1的船舶上，所述水密装置包括水密门3、启闭执行机构5、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及收发与处理信号，所述水密门可通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有水密检修孔及水密检修孔盖6，所述水密人检修孔与侧向推进器机舱连通，所述管隧端面上设有格栅8，可防止异物进入管隧。

在实际应用中，所述水密装置包括若干锁紧销7，通过锁紧销来实现水密门关闭后的稳固。

在实际应用中，所述水密门为一个整体式水密门，其正面投影形状根据管隧结构可以任意设计为圆形、椭圆形、多边形或其它不规则形状，其一侧与侧推管隧端口通过铰链连接，其关闭时与侧推管隧相配合后，其外表面与周边船体外板线型基本一致。

在实际应用中，所述水密门与管隧端口的接触面设有密封圈4。

在实际应用中，所述启闭执行机构包括至少一个推杆，所述推杆一端可滑动连接在管隧壁上且与动力站连接，另一端与水密门可转动连接，通过动力站推动推杆滑动以实现水密门的开启和关闭。

在实际应用中，所述控制系统与侧向推进器及船速控制系统联网实现信号互通与联锁联动。

在实际应用中，所述水密装置包括按需设置的若干传感器，所述控制系统与所有传感器相连并搜集所有传感器信号。

在实际应用中，所述管隧壁上设有检修孔，所述检修孔可供检修人进出。

在实际应用中，所述动力站设有蓄能装置。

在实际应用中，所述控制系统包括报警系统。

在实际应用中，所述启闭执行机构、动力站和控制系统的各部分结构和/或其连接线路采用冗余设计。例如，启闭执行机构在管隧的两端各平行设置两个，一个作为备用。

在实际应用中，所述排水系统包括排水孔和排水泵，所述排水泵与控制系统相连，所述排水孔处设有过滤网。

在实际应用中，所述管隧底部设有液位仪，所述液位仪与控制系统相连。

在实际应用中，所述动力站设有手动动力机构，可通过手动控制启闭执行机构进行操作。

实施例四

如图1、图2、图3、图6、图7和图8所示，本实施例船舶侧向推进器管隧水密装置采用液压进行驱动，其包括侧推管隧1、侧推推进器2、水密门3、密封圈4、液压启闭执行机构5、液压动力站、液压锁紧销7和自动控制系统，其中，所述水密门3通过液压机构固定在侧推管隧1上，其能够实现与侧推管隧的水密性结合；所述侧推管隧的底面设置一排水孔，所述排水孔通过排水管连接一排水泵。本发明提供的具有水密性能的船舶侧向推进器管隧的水密门装置，其包括水密门、液压启闭执行机构、液压动力站和自动控制系统，其中，所述水密门通过铰链连接，由液压启闭机构和液压锁紧装置将其固定在侧推管隧上，其能够实现与侧推管隧端口的水密性结合；所述侧推管隧的底面设置一排水孔，所述排水孔通过排水管连接一排水泵。如此，当船舶不使用侧推功能时，水密门可以与侧推管隧端口实现水密性的结合，然后借用排水泵将侧推管隧中的海水通过排水孔排出，阻挡船舶航行过程中水流涌入侧推管隧而对船舶航行造成的阻力，直接实现增加航速或在额定航速下显著的节能减排效果；此外，管隧壁上设有检修孔6，所述检修孔可供检修人进出，使得检修人员可以从船舱内的检修孔中直接进入排空海水的侧向推进器管隧，对侧向推进器进行检查和维修，免除了以往侧向推进器必须进入干船坞才能进行检修的状态，节省了巨额的干船坞费用和停航时间，增加船舶使用效率。同时，避免了海水停留在侧推管隧内导致侧推管隧内海洋生物的滋生。更进一步地，可以减轻船舶首部的重量，使得船舶首部上抬，形成更好的航行状态，进一步增加航速、节能减排。

本实施例在技术设计中依照了如下的基本原则方案：

系统的使用环境条件满足国际各主要船级社有关国际航行无限航区的各项要求。

系统使用环境温度：机械系统 －20～+55℃

自动化控制系统－20～+70℃

系统考虑的船舶动态因素为：横向摇摆 静态15° 动态22.5°

纵向摇摆 静态5° 动态7.5°

系统材料与部件需满足在潮湿空气、盐雾、油雾、霉菌、船舶正常营运中产生的振动和冲击下正常使用。

每一个管隧式船舶侧向推进器配备一套(两个)水密门，分别安装在侧推管隧左右舷侧两端。

水密门分为开启和关闭两种状态。开启状态下：水密门位于船体外部并与船舷基本平行；关闭状态下，水密门与船舶外板线型基本平齐、无显著凹凸面。

系统设计满足船舶在一定航速和一定海况条件下能正常开启/关闭操作；当船舶航速或海况大于设定范围时，水密门必须保证坚固的关闭状态。

水密门采用水密设计，并能承受最低20米的水压。水密门的结构部件强度需做有限元分析计算，设计最大水动力冲击载荷值视船型通常采用0.11至0.45MPa。

水密门采用液压油缸启闭，由液压动力站驱动。在实际应用中，所述液压驱动的方式可以为气压或油压等常用驱动方式，相应的设有气压动力站或油压动力站等。

系统中所有执行机构的设计和部件选型满足长期水下使用的要求。

系统执行机构部件设计为海水自润滑型式，无需外部润滑系统。

水密门系统设计有液压锁紧装置，在水密门开启或关闭状态下，采用液压销对水密门进行机械锁紧，克服了水流的冲击和压力，从而有效地避免水密门松动脱落。同理，在实际应用中，液压销可以在水密门上，也可设在管隧壁上，也可是气压或其它驱动方式实现的锁紧装置。

系统按照船舶规范要求制作防腐涂层。

系统的水下结构内装通常配有设计寿命为5年左右的可更换牺牲铝阳极电化学防腐蚀装置。

在实际应用中，所述水密门3为整体式设计，其包括主体和与主体固连的封盖，所述封盖的外表面与船体外板线型一致；所述主体内侧设有与管隧端面配合的水密接触面，所述水密接触面处设有密封圈。所述侧推管隧水密门为整体管隧水密门，其抗异物冲击的能力大大提高，其不容易变形和损毁，可以长时间维持其与侧推管隧的水密性配合。其外形与船体外板线型一致，且不透水，可以使得当侧推装置不工作时，船舶受到的阻力大大减少。在实际的一种应用中，所述侧推管隧水密门内侧边缘设置有两道密封圈。密封圈不仅起到密封作用，其还起到缓冲减震作用。尤其是，当侧推管隧水密门长时间使用后出现了轻微变形，若没有密封圈，其难以实现与侧推管隧的水密结合；而具有密封圈后，由于密封圈本身具有一定的弹性，其可以有效的克服侧推管隧水密门变形带来的影响。且由于设置了两道密封圈，在侧推管隧水密门结构变形超出其中一道密封圈的弹性范围之后，另一道密封圈仍然可以确保管隧水密门的水密性能，即所谓冗余的密封设计，由此减少了管隧水密门变形后需要进入干船坞维修的几率，减少了船舶维修率。

其中，在一种具体实施方式中，所述排水孔内设置有过滤网，以防止杂物堵塞排水泵造成排水不畅或水泵损坏。

其中，在一种具体实施方式中，所述侧推管隧底部设有一个遥测液位仪，可在船舶控制系统中显示在管隧水密门关闭紧密的状体下，所述管隧内的海水是否已经被排空、以及未排空的海水液面高度，为维修人员进入管隧提供判断条件。

其中，在一种具体实施方式中，所述液压启闭执行机构包括液压启闭油缸，所述液压启闭油缸一端铰接在管隧内壁上、另一端铰接在侧推管隧水密门接近中部的位置。所述液压启闭油缸的铰接点精确位置需根据侧推管隧水密门的直径以及管隧内无干涉空间的距离进行计算确定。液压启闭油缸采用冗余式设计，具有备用油缸，由此当液压启闭油缸的任意一个油缸发生故障时，另外一个油缸仍具备足够的动力执行水密门的开启和关闭动作。

其中，在一种具体实施方式中，所述侧推管隧水密门在边缘上设置有液压锁紧销，通过将其锁紧在侧推管隧端口内侧的基座上来实现管隧水密门关闭后的稳固，避免水密门受外力冲击或自身问题而不受控地打开。液压锁紧销通常至少设置两个，若水密门直径较大时还需要增加锁紧销的数量。

其中，在一种具体实施方式中，管隧水密门上设有数个水下传感器，可以感知管隧水密门是处于完全关闭锁紧的位置状态还是完全打开的位置状态或者处于半开闭位置。这些传感器的信号将与侧向推进器的运行控制系统相连接，在感知到管隧水密门处于关闭位置时自动保持侧向推进器处于停止状态，在感知到管隧水密门处于完全打开的位置时才允许侧向推进器启动运行，由此形成自动控制系统中的“联锁联动”功能，确保侧向推进器不会在管隧水密门处于关闭位置时错误启动、或管隧水密门不会在侧向推进器运行时执行关闭动作、从而避免损坏推进器或管隧水密门设备。所有传感器均设置为双倍数量并连接独立的信号线，在部分传感器失效时其它传感器信号能够自动切换进入控制监测系统。

其中，在一种具体实施方式中，自动化控制系统采用PLC逻辑程序控制，其控制硬件包括：主控制箱，船舶驾驶台控制面板，就地控制面板和应急控制面板等，系统工作故障时，所有控制板上发出声光报警信号。其中，驾驶室控制板具备调光功能。

其中，在一种具体实施方式中，自动化控制系统系统与侧向推进器形成联锁功能，系统在收到侧推启动请求信号之后，管隧水密门自动打开，系统在确认打开后自动反馈给侧向推进器允许起动信号；在侧推完全停止工作后，系统收到推进器电机关闭信号后，盖板延时自动关闭。

其中，在一种具体实施方式中，自动化控制系统系统可设置为在一定的船舶航速内和一定的海况条件内，管隧水密门可进行开启/关闭操作；当船舶航速或海况条件大于设定范围时，若管隧水密门没有在完全关闭并锁紧状态时，系统会对外输出报警信号。

其中，在一种具体实施方式中，自动化控制系统系统可设置为管隧水密门具备在侧推关闭一定时间(根据不同型号侧推桨叶完全停止的时间确定)后自动关闭。

其中，在一种具体实施方式中，当自动化控制系统出现故障、或液压动力站故障、或船舶失去电力时，可通过手摇式液压泵进行侧推管隧水密门的启闭。确保液压系统的任何故障都不应影响侧推管隧水密门的手动操作。

其中，在一种具体实施方式中，在液压动力站的位置设置有一个压力蓄能装置，在动力系统发生故障时，该蓄能装置内所积蓄的压力能量可以确保驱动管隧水密门的液压执行机构进行三次以上完整的管隧水密门打开或关闭动作，以确保在管隧水密门系统失去常规动力的故障模式下能够及时关闭或打开管隧水密门以满足船舶航行、靠港及维修管隧水密门的需求。

其中，在一种具体实施方式中，考虑到设备长期在水下运行的特点，在每个液压油缸上可以设置两个液压油管连接，即两条液压油路，在正常使用时仅需要其中一条油路，而当这一条油路发生泄漏或断裂等故障时，可以通过阀门切换启用另一条油路，从而避免了一条油路故障导致设备无法运行的风险，即所谓的可靠性冗余设计。

系统电气自动化接口

系统输出信号：

信号名称	常用信号类型
		开启到位指示	开关量或模拟量或数字量
关闭到位指示	开关量或模拟量或数字量
		锁紧状态指示	开关量或模拟量或数字量
允许侧推运行反馈信号	开关量或模拟量或数字量

系统输入信号：

信号名称	常见信号类型
		船舶计程仪航速信号	开关量或模拟量或数字量
侧推运行请求信号	开关量或模拟量或数字量

作为一种优选地方案，所述侧推管隧水密门的下端具有一套高强度铰链，所述水密门通过该铰链与管隧端口边缘牢固连接并能实现90度左右的翻转角度以完成打开和关闭水密门的动作。所述液压启闭油缸的一端与焊接在管隧内部的基座铰接，所述液压启闭油缸中一个油缸的另一端与焊接在水密门内侧的基座铰接，所述另一个液压启闭油缸中一个油缸的另一端与焊接在水密门铰链上的基座铰接。如此，当油缸活塞杆伸出的时候，可以使得水密门获得朝向管隧外部的压力而打开，同时，当水密门完全打开的时候，通过油缸铰接点的自由转动，使得油缸位于与管隧底面和水密门内表面基本平行的位置，从而将油缸对侧推水流的阻挡降至最低，确保侧推的使用效果(即侧推的推力)。当油缸活塞杆缩回的时候，可以使得水密门获得朝向管隧内部的拉力而关闭。

作为进一步的优选地方案，所述水密门的铰链和启闭油缸的铰接点均应设于侧推管隧的底部(即靠近船底的一面)，如此，水密门开启的时候为向外向下开启，充分利用了船底部宽度最小的特点，避免了水密门开启后碰撞码头水下结构的危险。然而在船舶各位置宽度允许且必须的情况下，通过将铰链和油缸铰接点设置在沿管隧周长的不同位置后，也可以实现水密门向外部不同方向、例如向上、向前或向后开启等状态。

作为一种优选地方案，所述侧推管隧端部上下左右沿周长平均间隔共设有二个以上(视管隧水密门尺寸及重量而定，可以为更多个)小型液压锁紧销。相应地，在所述管隧水密门3的内侧沿周长对应锁紧销设有孔式锁紧销基座。在管隧水密门完全关闭的时候，液压锁紧销将伸出插入到管隧水密门上的相应基座孔内，以实现对管隧水密门的刚性机械固定，确保管隧水密门在船舶航行过程中不会因水流和漂浮物的冲击、或者因为驱动液压油缸的压力泄露而导致管隧水密门松动甚至不受控地开启。根据管隧结构空间和形式，液压锁紧销也可以设于水密门上，并将基座设于管隧结构上。液压锁紧销自带位置传感器用以监测侧推管隧水密门开启/关闭状态。

作为一种优选的方案，为所述管隧水密门提供驱动力的液压动力站的设计压力将经过计算以确保能够抵御设备重量、水流冲击和外部异物的冲击，以确保有足够的动力打开和关闭管隧水密门。液压站配备双油泵机组，当一台油泵出现故障时，另一台油泵仍然可以为管隧水密门提供驱动力。液压泵站上还集成有一个手动压力泵，当泵站故障或船舶系统失去电力时，可通过手摇泵提供液压驱动力进行侧推管隧水密门的启闭操作，这样可以确保液压系统的任何故障都不会导致管隧水密门无法打开或关闭。

作为一种优选的方案，考虑到侧推管隧水密门是长期在水下运行的设备，因此系统所采用的液压油脂需满足最新的国际环保法规(包括但不限于USCG/USEPA/VGP/EAL等)的要求，以避免在泄露时污染海洋水体环境。

作为一种优选的方案，在管隧内海水被排空以后，当需要开启水密门的时候，应首先通过水泵将海水由排水孔注满管隧，使得水密门内外两侧水压保持平衡，便于水密门的开启。

在实际应用中，本发明具体实施时，可有如下参数效果：

减少船舶航行阻力，可使船舶在保证操纵性的同时，提高燃油效率，降低能耗，节能环保；

综合船舶设计理论及实际调查显示，在海况及主机功率相同的状态下，侧推盖关闭状态下的航速比管隧无封盖状态提高2％左右，在航行船数十年运营周期内将为船东节约巨额的燃料成本；

配备侧推通道的商船阻力增加较大，且阻力增大部分主要来自侧推通道开口阻碍水体的流动产生的水流动压力；在船舶工作航速下无减阻措施的阻力增值为5.22％；本发明水密门封盖阻力增值下降为0.65％。

本发明实施的优点：

1、由于其新颖紧凑的启闭执行机构设计，使得本装置能够被安装应用于侧向推进器管隧内部空间极其狭小的商业性远洋运输船舶，解决了以往的侧推封盖执行机构与侧向推进器发生空间干涉冲突的难题。

2、其先进的控制系统能够极大提高该水下运行设备的可靠性以及可监测性，解决了该水下设备出现故障无法应急解决以及无法直观目视进行状态监测的隐患。

3、其能够闭合侧向推进器管隧的开口，阻挡船舶航行过程中水流涌入侧推管隧而对船舶航行造成的阻力，直接实现增加航速或在额定航速下创造显著的节能减排效果，在一艘船舶平均三十年的使用寿命中节省数千万的燃料费并大量减少污染物的排放。

4、其能够在关闭水密门后，抽空管隧内的海水，使得检修人员可以从船舱内的检修孔中直接进入已排空海水的侧向推进器管隧，对侧向推进器进行检查和维修，免除了以往侧向推进器必须进入干船坞才能进行检修的状态，为船东节省了巨额的干船坞费用和停航时间，增加船舶使用效率，创造数千万的成本节约和额外营运价值。

5、在装备有船底声呐系统的特种探测船舶上，可以避免水流涌入管隧而形成的气泡和噪音对船底声呐设备探测性能的严重影响。

6、其能够在关闭水密门后，抽空管隧内的海水，减轻船舶首部的重量，使得船舶首部上抬，形成更好的航行状态，进一步增加航速、节能减排。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种船舶侧向推进器管隧水密装置，设置在具有管隧式侧向推进器的船舶上，其特征在于，所述水密装置包括水密门、启闭执行机构、动力站和控制系统，所述水密门通过铰接式连接设置在管隧两侧端口，所述启闭执行机构通过连接管隧壁和水密门以执行操作水密门启闭的动作，所述动力站连接启闭执行机构以驱动启闭执行机构，所述控制系统控制动力站的启动和停止以及搜集信号，所述水密门通过启闭执行机构固定在管隧端面上且与管隧端面实现水密性结合，所述管隧底部设有排水系统，所述排水系统与控制系统相连，所述管隧顶部设有水密检修孔及水密检修孔盖，所述水密检修孔与侧向推进器机舱连通， 水密门在开启状态下位于船体外部并与管隧底部基本平行，所述水密门通过铰链与管隧端口边缘牢固连接并能实现与船舶垂线90度左右的翻转角度以完成打开水密门的动作，所述启闭执行机构包括液压启闭油缸，所述液压启闭油缸一端铰接在管隧内壁上、另一端铰接在管隧水密门接近中部的位置，所述液压启闭油缸的铰接点精确位置需根据管隧水密门的直径以及管隧内无干涉空间的距离进行计算确定。

2.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述水密装置包括若干锁紧销，通过锁紧销来实现水密门关闭后的稳固。

3.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述水密门为一个整体式水密门，其一侧与侧推管隧端口通过铰链连接，其关闭时与侧推管隧相配合后，其外表面与周边船体外板线型基本一致。

4.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述水密门与管隧端口的接触面设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述控制系统与侧向推进器控制系统以及船速控制系统联网实现信号互通及联锁联动。

6.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述水密装置包括按需设置的若干传感器，所述控制系统与所有传感器相连并搜集所有传感器信号。

7.根据权利要求1至6之一所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述动力站设有蓄能装置。

8.根据权利要求1至6之一所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述控制系统包括报警系统。

9.根据权利要求1至6之一所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述启闭执行机构、动力站和控制系统的各部分结构和/或其连接线路采用冗余设计。

10.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述排水系统包括排水孔和排水泵，所述排水泵与控制系统相连，所述排水孔处设有过滤网。

11.根据权利要求1所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述管隧底部设有液位仪，所述液位仪与控制系统相连。

12.根据权利要求1至6之一所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述动力站设有手动动力机构，可通过手动控制启闭执行机构进行操作。

13.根据权利要求1至6之一所述的船舶侧向推进器管隧水密装置，其特征在于，所述管隧端面上设有格栅。

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