1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种液舱防冰冻系统和船舶。


背景技术：

2.液舱防冰冻系统作为冰区船舶必不可少的系统，在现有技术中，其防冻方案一般分为蒸汽或热水加热盘管、气泡扰动、泵组打循环和加热电缆。
3.其中，蒸汽或热水加热盘管方案较为有效，但该方案管路数量多，不仅施工难度大，还会大幅增加船舶重量，并且需定期清理盘管表面污物以保证必要的热传递，另外还存在加热盘管渗漏风险。气泡扰动方案是通过在相应液舱舱底布置适当喷头，使压缩空气在液舱内形成一定数量的气泡，通过气泡上升以达到扰动液舱介质，避免液舱介质结冰的目的。与加热盘管方案相比，该方案的管路相对较少，施工较为方便，但在极端严寒的环境条件下具有局限性，一般仅用在冰级较低的船舶。泵组打循环方案也同样是短期有效的方案，如采用总用泵打循环，若不想增加设计管路，就会增加船员操作工作量；如采用单舱单泵打循环，虽然管路较少，但会增加泵组数量，还需提供足够的安装和维护空间。至于加热电缆方案，此方案存在更换时用料量大，施工难度大，且还需要考虑热变形等问题，因此使用较少。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种液舱防冰冻系统和船舶，液舱防冰冻系统结构简单，容易施工，还能提高液舱防冰冻能力。
5.为实现上述目的，提供以下技术方案：
6.一方面，提供了一种液舱防冰冻系统，所述液舱内设有温度检测件，包括空气压缩机、输气管路、储气件、常温气体管路、高温气体管路和喷气单元，所述空气压缩机与所述储气件通过所述输气管路连接，所述常温气体管路与所述高温气体管路并联连接在所述储气件与所述喷气单元之间，所述高温气体管路上设有加热件，所述加热件用于加热所述高温气体管路中的气体，所述常温气体管路与所述高温气体管路上均设有控制阀，所述控制阀能根据所述温度检测件的检测结果选择性地打开或关闭，所述喷气单元用于向所述液舱内的液体中喷气；
7.所述喷气单元包括与所述液舱对应设置的扫舱机，每个所述液舱内设有至少一个所述扫舱机；所述扫舱机包括机壳和旋转喷头，所述常温气体管路与所述高温气体管路均与所述机壳相连通，所述旋转喷头可转动地设于所述机壳，所述旋转喷头能在气流的驱动下旋转。
8.作为液舱防冰冻系统的可选方案，位于所述喷气单元与所述加热件之间的所述高温气体管路至少部分设有保温层。
9.作为液舱防冰冻系统的可选方案，所述机壳内设有第一气道，所述机壳包括固定部和旋转部，所述固定部的第一端与所述常温气体管路和所述高温气体管路相连通，所述
旋转部可转动地连接于所述固定部的第二端；所述旋转部内固设有第一叶轮，所述第一叶轮能在气流的驱动下旋转，并带动所述旋转部旋转；所述旋转部设有连接管，所述连接管的第一端与所述第一气道相连通；
10.所述旋转喷头可转动地连接于所述连接管的第二端；所述旋转喷头内固设有第二叶轮，所述第二叶轮能在气流的驱动下旋转，并带动所述旋转喷头旋转。
11.作为液舱防冰冻系统的可选方案，所述旋转喷头设有多个喷嘴，多个所述喷嘴的轴线均位于同一平面上，且相邻两个所述喷嘴之间设有夹角。
12.作为液舱防冰冻系统的可选方案，多个所述喷嘴中，任意相邻两个所述喷嘴之间的夹角均为60
°
。
13.作为液舱防冰冻系统的可选方案，多个所述喷嘴的轴线与所述连接管的轴线位于同一平面上。
14.作为液舱防冰冻系统的可选方案，在所述液舱内，所述扫舱机靠近所述液舱的至少一个内壁设置。
15.另一方面，提供了一种船舶，包括如上任一项所述的液舱防冰冻系统。
16.作为船舶的可选方案，所述加热件为换热器，所述换热器与所述船舶的高温排气管路或蒸汽管路连接。
17.作为船舶的可选方案，所述液舱具有与所述船舶外板接触的低温液舱壁，在所述液舱内，所述扫舱机靠近所述低温液舱壁的内壁设置。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果：
19.本发明液舱防冰冻系统和船舶，在一般的低温环境下，液舱防冰冻系统可利用常温的压缩空气扫射液舱；在极端严寒环境下，液舱防冰冻系统可通过加热件加热常温的压缩空气，进而利用高温的压缩空气扫射液舱，不仅结构简单，容易施工，还能提高液舱防冰冻能力；旋转喷头能在气流的驱动下旋转，进而扫射液舱，因此在一般情况下，每个液舱只需设置一台扫舱机即可覆盖整个液舱。
附图说明
20.图1为本发明实施例中液舱防冰冻系统的连接关系示意图；
21.图2为本发明实施例中扫舱机的结构示意图。
22.附图标记：
23.100、液舱；
24.1、空气压缩机；
25.2、输气管路；21、输气截止阀；
26.3、储气件；
27.4、常温气体管路；
28.5、高温气体管路；
29.6、加热件；
30.7、控制阀；
31.8、扫舱机；81、机壳；811、第一气道；812、固定部；8121、法兰；813、旋转部；814、第一叶轮；815、连接管；82、旋转喷头；821、第二叶轮；822、喷嘴；
32.91、加热前共用管路；92、加热后共用管路；921、歧管；922、高温截止止回阀；93、止回阀。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.如图1
‑
2所示，本实施例提供了一种液舱防冰冻系统和船舶，船舶包括液舱100和液舱防冰冻系统，液舱100内设有温度检测件，液舱防冰冻系统包括空气压缩机1、输气管路2、储气件3、常温气体管路4、高温气体管路5和喷气单元，空气压缩机1与储气件3通过输气管路2连接，常温气体管路4与高温气体管路5并联连接在储气件3与喷气单元之间，高温气体管路5上设有加热件6，加热件6用于加热高温气体管路5中的气体，常温气体管路4与高温
气体管路5上均设有控制阀7，控制阀7能根据温度检测件的检测结果选择性地打开或关闭，喷气单元用于向液舱100内的液体中喷气；喷气单元包括与液舱100对应设置的扫舱机8，每个液舱100内设有至少一个扫舱机8，扫舱机8的密封性良好，材质耐高低温；扫舱机8包括机壳81和旋转喷头82，常温气体管路4与高温气体管路5均与机壳81相连通，旋转喷头82可转动地设于机壳81，旋转喷头82能在气流的驱动下旋转。
41.在一般的低温环境下，液舱100的温度检测件发送相应信号给液舱防冰冻系统的控制器，控制器控制常温气体管路4上的控制阀7打开，此时高温气体管路5上的控制阀7保持关闭状态，液舱防冰冻系统可利用常温的压缩空气扫射液舱100；在严寒环境下，液舱100的温度检测件发送相应信号给液舱防冰冻系统的控制器，控制器控制高温气体管路5上的控制阀7打开，并控制加热件6启动加热，此时常温气体管路4上的控制阀7保持关闭状态，液舱防冰冻系统可通过加热件6加热常温的压缩空气，进而利用高温的压缩空气扫射液舱100，不仅结构简单，容易施工，还能提高液舱100防冰冻能力。旋转喷头82能在气流的驱动下旋转，进而扫射液舱100，因此在一般情况下，每个液舱100只需设置一台扫舱机8即可覆盖整个液舱100；若液舱100与船舶外板接触面积(特指轻载水线以上的接触面积)较大，则可适当增加扫舱机8的数量。
42.可选地，液舱防冰冻系统还包括加热前共用管路91和加热后共用管路92，具体地，加热前共用管路91的一端与储气件3连接，另一端分别与常温气体管路4和高温气体管路5的第一端连接，加热后共用管路92的一端分别与常温气体管路4和高温气体管路5的第二端连接，另一端分别与各个扫舱机8连接。进一步地，常温气体管路4和高温气体管路5上均设有止回阀93，加热后共用管路92设有多个歧管921，加热后共用管路92通过多个歧管921与每个扫舱机8连接，且每个歧管921上均设有高温截止止回阀922，高温截止止回阀922可根据需求选择手动或遥控阀门。具体地，止回阀93和高温截止止回阀922为铸钢或不锈钢材质，密封材质耐高温；高温气体管路5为耐高温管，例如无缝钢管或不锈钢管。
43.可选地，位于喷气单元与加热件6之间的高温气体管路5至少部分设有保温层。具体地，保温层包覆于加热后共用管路92的外侧，保温层为阻燃或不燃材料制成，示例性地，保温层为硅酸铝套管或其他保温材料。
44.可选地，机壳81内设有第一气道811，机壳81包括固定部812和旋转部813，固定部812的第一端与常温气体管路4和高温气体管路5相连通，旋转部813可转动地连接于固定部812的第二端；旋转部813内固设有第一叶轮814，气流在第一气道811中流动，第一叶轮814能在气流的驱动下旋转，并带动旋转部813旋转；旋转部813设有连接管815，连接管815的第一端与第一气道811相连通；旋转喷头82可转动地连接于连接管815的第二端；旋转喷头82内固设有第二叶轮821，气流由连接管815流向旋转喷头82内，第二叶轮821能在气流的驱动下旋转，并带动旋转喷头82旋转。具体地，固定部812的第一端通过法兰8121或螺纹与歧管921连接，旋转部813通过轴承与固定部812的第二端转动连接并密封；旋转喷头82也通过轴承与连接管815的第二端转动连接并密封。在本实施例中，连接管815的轴线垂直于机壳81的轴线，可以理解的是，旋转部813能绕机壳81的轴线旋转，旋转喷头82能绕连接管815的轴线旋转，进而达到扫射液舱100的目的。
45.可选地，旋转喷头82设有多个喷嘴822，多个喷嘴822的轴线均位于同一平面上，且相邻两个喷嘴822之间设有夹角。进一步地，多个喷嘴822的轴线与连接管815的轴线位于同
一平面上。如此设置，喷嘴822随着旋转喷头82旋转，可使扫射覆盖面积最大化。
46.在本实施例中，多个喷嘴822中，任意相邻两个喷嘴822之间的夹角均为60
°
。在其他实施例中，任意相邻两个喷嘴822之间的夹角可以根据具体需求设置，在此不再限定。
47.在本实施例中，在液舱100内，扫舱机8靠近液舱100的至少一个内壁设置。具体地，液舱100具有与船舶外板接触的低温液舱壁，在液舱100内，扫舱机8靠近低温液舱壁的内壁设置。液舱100具有多个液舱壁，其中与船舶外板接触的液舱壁的温度最低，利用扫舱机8着重针对低温液舱壁的内壁进行扫射，有利于提高防冰冻能力。
48.可选地，加热件6设有透气阀、泄放阀、进出口压力表和温度计，以便查看和调整加热件6的参数。在本实施例中，加热件6为换热器，换热器与船舶的高温排气管路或蒸汽管路连接。换热器的热源来自船舶的高温废气或蒸汽，有利于降低能耗。在其他实施例中，加热件6还可以为电加热器，利用电加热器直接加热常温的压缩气体。
49.在本实施例中，控制阀7采用电控阀，阀体材质为铸钢或不锈钢。在其他实施例中，控制阀7也可采用气动阀或电液阀。
50.可选地，空气压缩机1为螺杆压缩机或活塞压缩机，可专用于本实施例的液舱防冰冻系统或是兼用于船舶的其他压缩空气系统。具体地，空气压缩机1内设有油水分离器，当需要防冰冻的液舱100为淡水舱或饮用水舱等时，可视该液舱100对压缩空气的清洁度要求增加合适的压缩空气干燥器，以对压缩空气进行干燥、过滤。
51.可选地，输气管路2为酸洗磷化的无缝钢管，或为酸洗钝化的不锈钢管，与空气压缩机1的出口膨胀节相连接，并根据空气压缩机1的排量和压力确认其管径和压力等级。
52.可选地，输气管路2上设有输气截止阀21，输气截止阀21为铸钢或不锈钢材质，输气截止阀21的通径和压力等级与输气管路2匹配。
53.可选地，储气件3为碳钢或不锈钢的空气瓶，空气瓶的压力、容量参数根据实际情况确定，空气瓶型式根据布置选择立式或卧式。具体地，空气瓶配有进口截止止回阀、出口截止阀、安全阀、泄放阀及压力仪表。
54.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。