一种船用制水装置以及船舶的制作方法

1.本发明涉及船舶航行技术领域，具体涉及一种船用制水装置以及船舶。


背景技术：

2.目前船舶海上航行作业，淡水资源一般为离岸时加注在淡水舱内的淡水、个人携带的少量饮用水、海水造水机制造的淡水获得，但全球航次和远洋航次，一个航段要在海上工作60天左右，洗澡、洗衣服、做饭、饮水等都需要淡水资源，海水造水机制造的淡水不适合饮用，船上淡水资源，尤其是饮用水资源，经常不够用，这造成船舶上淡水资源异常珍贵。
3.综上所述，目前船舶海上作业中存在制水困难、饮用水匮乏的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种船用制水装置以及船舶，充分考虑了饮用水水质、来源、制造便利性等，解决了海上饮用水资源不足、造水机海水制淡水质不好和高品质饮用水制造困难的难题，为海上饮用水制造指出新的方向。
5.实现本发明技术目的的方案为，一种船用制水装置，包括：
6.储存舱，包括接收舱、沉淀舱和舱盖，所述接收舱设置于船舶的甲板上，所述沉淀舱设置于所述甲板下，所述接收舱和所述沉淀舱连通；所述舱盖设于所述接收舱的顶部，且所述舱盖可在关闭所述接收舱与打开至具有竖直方向投影分量的状态之间切换；
7.空气制水组件，包括凝水舱、风管和媒介流通管，所述凝水舱具有进风口、热媒风口、凝水出口和出风口，所述凝水出口位于所述凝水舱的底部；所述风管一端连通于所述进风口、另一端连通于所述沉淀舱，所述媒介流通管穿设于所述凝水舱内，所述媒介流通管的两端均用于连通所述船舶的冷却系统。
8.进一步地，所述甲板构成所述接收舱的底面，所述甲板构成所述沉淀舱的顶面，所述接收舱和所述沉淀舱通过所述甲板上开设的过水孔连通。
9.进一步地，所述风管上设置有水气分离器、第一水密封阀和第一风机，所述水气分离器设置于所述风管的入口；
10.所述空气制水组件还包括设置于所述出风口的二次冷凝器，所述二次冷凝器内间隔设置有两个以上带孔板；所述二次冷凝器的底部设置有输水口。
11.进一步地，所述进风口、所述热媒风口和所述凝水出口沿竖直方向间隔设置；所述空气制水组件还包括连通于所述热媒风口的热媒管，所述热媒管包括第一管段和向上倾斜的第二管段，所述第二管段的一端与所述第一管段连通、另一端与所述热媒风口连通。
12.进一步地，所述第二管段的倾斜角度为45
°
～60
°
；所述第一管段上设置有第二水密封阀和第二风机，所述第二水密封阀位于所述第二风机和所述第二管段之间。
13.进一步地，所述船用制水装置还包括雨水制水组件，所述雨水制水组件包括过滤器、消毒设备和用于输出饮用水的蒸发净化设备；所述过滤器与所述沉淀舱连通，所述过滤器具有第一出口和用于供至淡水舱的第二出口，所述第一出口、所述消毒设备和所述蒸发
阀门；130-舱盖；140-清洗水管，141-喷嘴，142-第十电磁阀；150-液位传感器；160-折叠板；170-液压缸；180-支撑杆；
23.200-空气制水组件；210-凝水舱，211-第一管段，212-第二管段，213-第二水密封阀，214-第二风机；220-风管，221-水气分离器，222-第一水密封阀，223-第一风机；230-媒介流通管，231-进水管道，232-第一电磁阀，233-第一动力泵，234-第一止回阀，235-出水管道，236-第二电磁阀；240-二次冷凝器；250-主管，251-第三电磁阀，252-第二动力泵；260-分支管，261-第四电磁阀，262-第五电磁阀；300-雨水制水组件；310-过滤器，311-第一出口，312-第二出口，313-第七电磁阀，314-第八电磁阀；320-消毒设备，321-第九电磁阀；330-蒸发净化设备；340-输水管，341-第六电磁阀，342-第三动力泵，343-第二止回阀；350-盐分处理装置；
24.400-甲板；500-通风筒。
具体实施方式
25.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
26.为了解决现有技术中的船舶航行作业中，船舶上可用的水资源尤其是饮用水资源短缺的技术问题，本发明提供了一种船用制水装置以及船舶，充分考虑了饮用水水质、来源、制造便利性等，解决了海上饮用水资源不足、造水机海水制淡水质不好和高品质饮用水制造困难的难题，为海上饮用水制造指出新的方向。下面通过两个具体实施例对本发明进行详细介绍。
27.实施例1
28.如图1-图2所示，本发明实施例提供的一种船用制水装置，包括储存舱100和空气制水组件200。其中，储存舱100包括接收舱110、沉淀舱120和舱盖130，所述接收舱110用于设置于船舶的甲板400上，所述沉淀舱120用于设置于所述甲板400下，所述接收舱110和所述沉淀舱120连通；所述舱盖130设于所述接收舱110的顶部，以使所述舱盖130可在关闭所述接收舱110与打开至具有竖直方向投影分量的状态之间切换，用于开启或关闭所述储存舱100。船舶在海上航行时，雨水或空气会落在舱盖130上，并受到舱盖130的阻拦流入接收舱110和沉淀舱120内，利用船舶航行时的特性，再加上自然落雨和接触的空气，极大地提高了进入接收舱110内的雨水和空气的流量，并通过舱盖130的汇集作用，有效提高空气的流速，经过沉淀，雨水中的杂质会沉集沉淀舱120的底部，为快速制造淡水提供了条件。
29.空气制水组件200包括凝水舱210、风管220和媒介流通管230，所述凝水舱210具有进风口、热媒风口、凝水出口和出风口，所述凝水出口位于所述凝水舱210的底部；所述风管220一端连通于所述进风口、另一端连通于所述沉淀舱120，在船舶航行过程中，海上的空气直接与舱盖130碰撞，实现空气在接收舱110的大量汇集，且在舱盖130的阻拦作用下，大部分空气受力折返自然进入接收舱110以及沉淀舱120中。与直接连通凝水舱210与海上环境相比，利用了船舶航行时的特性，使得储存舱100具有了除常规集水以外的功能，与储存舱100共同作用，极大地提高了进入凝水舱210内的空气的流量以及流速，有利于制水效率的提高。所述媒介流通管230穿设于所述凝水舱210内，所述媒介流通管230的两端均用于连通所述船舶的冷却系统。当船舶航行的环境温度大于设定温度时，船舶冷却系统中的冷媒水
通过媒介流通管230在凝水舱210内流通，并与经由风管220进入凝水舱210的热空气进行换热，热空气和冷媒水之间温差产生凝水，并汇集于凝水舱210的底部。当环境温度小于设定温度时，将由热媒风口通入凝水舱210内的热媒气与海上抽取的冷空气接触换热，从而产生冷凝水。随着凝水舱210内空气量增多，压力增高，会使空气经由出气口排出至大气。凝水以及冷热空气换热产生的冷凝水，提升船上饮用水纯净度，可以长期供应高纯度饮用水，保证船员长期在海上工作的健康和舒适度。
30.为了便于设置、将该船用制水装置与船舶高度集成，同时简化接收舱110和沉淀舱120的连通，本实施例中，所述甲板400构成所述接收舱110的底面，所述甲板400构成所述沉淀舱120的顶面，所述接收舱110和所述沉淀舱120通过所述甲板400上开设的过水孔连通，储存舱100的舱体与甲板400焊接固定。
31.由于沉淀舱120可以用来收集雨水，用作其他用途。且在下雨天通过空气制水组件200制水、抽吸海面上的空气时，会存在雨水混入凝水舱210的问题，为了放置不干净雨水进入凝水舱210，本实施例中，所述风管220上设置有水气分离器221、第一水密封阀222和第一风机223，所述水气分离器221设置于所述风管220的入口。
32.为了增大换热接触面积，本实施例中，所述进风口、所述热媒风口和所述凝水出口沿竖直方向间隔设置。优选地，媒介流通管230盘设在凝水舱210内，在抽吸海上的热空气时，热空气与媒介流通管230内的冷却水进行换热。在抽吸海上的冷空气时，由于进风口位于热媒风口上方，热媒气在进入凝水舱210后在自身性质的作用下会向上流动，自然与上方进入的冷空气接触。
33.为了保证海上冷空气与船舶产生的热媒气充分接触换热，本实施例中，所述空气制水组件200还包括连通于所述热媒风口的热媒管，所述热媒管包括第一管段211和向上倾斜的第二管段212，所述第二管段212的一端与所述第一管段211连通、另一端与所述热媒风口连通，以增大热媒气向上的流动速度。优选地，进风口设置在凝水舱210的顶面，以使冷空气和热媒气形成对流。
34.本发明对第二管段212的倾斜角度的设置不做具体限定，可根据实际设计需求进行选择。为了兼顾热媒气的流通和换热，本实施例中，优选地，所述第二管段212的倾斜角度为45
°
～60
°
。
35.为了向凝水舱210内通入热媒气，所述第一管段211上设置有第二水密封阀213和第二风机214，所述第二水密封阀213位于所述第二风机214和所述第二管段212之间。本发明对热媒气的来源不做具体限定，优选地，本实施例中，热媒气为船舶上的空调热风，船舶的空调所需的风源同样来自海上，所以空调热风中含水量较高，用于换热可以产生一定的凝水。
36.本实施例中，媒介流通管230两端连通空调的冷却系统，形成冷却循环，为了控制冷却水的循环，本实施例中，冷却水的流动方向与热空气的进出方向相反。冷却系统通过进水管道231与媒介流通管230的进口连通、通过出水管道235与媒介流通管230的出口连通；沿冷却水的流通方向，进水管道231上依次设置有第一电磁阀232、第一动力泵233和第一止回阀234，出水管道235上设置有第二电磁阀236。
37.为了导流、将凝水舱210内的凝水顺利导出，本实施例中，凝水舱210的底部设置有具有一定倾斜角的导流道，出水口设置于凝水舱210的底面。
38.为了充分利用海上湿润的热空气中的水分，保证充分换热产生足够的凝水，本实施例中，所述空气制水组件200还包括设置于所述出风口的二次冷凝器240，所述二次冷凝器240内设置有两个以上带孔板，通过带孔板与空气二次接触进行换热。所述二次冷凝器240的底部设置有输水口。
39.为了保证充分接触，带孔板与二次冷凝器240的横截面具有夹角。作为一种优选实施方式，二次冷凝器240的出气口位于二次冷凝器240的顶面，带孔板平行于二次冷凝器240的底面和顶面，最终在凝水舱210内的压力作用下，二次冷凝后的气体由二次冷凝器240的出口排出。
40.为了控制凝水的导出，同时减少设备的布置，本实施例中，凝水舱210的出水口和二次冷凝器240的输水口分别通过分支管260并联后通过与分支管260连通的主管250与饮用水压力柜连通，主管250上设置第三电磁阀251和第二动力泵252。为了防止倒流，本实施例中，两个分支管260上分别设置有第四电磁阀261和第五电磁阀262。
41.为了充分利用自然环境所产生的水分，本实施例中，所述船用制水装置还包括雨水制水组件300，所述雨水制水组件300包括过滤器310、消毒设备320和用于输出饮用水的蒸发净化设备330，所述过滤器310与所述沉淀舱120连通，所述过滤器310具有第一出口311和用于供至淡水舱的第二出口312，所述第一出口311、所述消毒设备320和所述蒸发净化设备330通过输水管340依次连通。第一出口311的水经过后续一系列的处理得到净化水，并通过蒸发净化设备330的泵送至饮用水压力柜，供船员饮用；第二出口312的水经过过滤器310的过滤后送至淡水舱，供做饭、洗澡、洗衣服、冲洗甲板400等使用。
42.为了实现步序的控制，本实施例中，所述过滤器310与所述沉淀舱120之间的管道上设置有第六电磁阀341、第三动力泵342和第二止回阀343，过滤器310的第一出口311、第二出口312以及消毒设备320的出口分别一一设置有调控开闭的第七电磁阀313、第八电磁阀314和第九电磁阀321。
43.为了保证饮用水的引用，本实施例中，所述船用制水装置还包括设置于过滤器310和消毒设备320之间的盐分处理装置350，用于去除水中的盐分。
44.为了过滤环境中的杂质，本实施例中，所述接收舱110内设置有过滤件111。为了保证恶劣环境下，船舶的安全，本实施例中，舱盖130上设置有密封件，以在关闭状态下避免海水的流入，保证了船舶运营安全。
45.为了监测沉淀舱120内的液位，所述沉淀舱120内设置有液位传感器150，当检测到水位达到设计高度时，打开相应的设备进行淡水或饮用水的制造即可。
46.为了保证饮用以及生活安全，本实施例中，所述沉淀舱120的底部设置有排水口121，并通过阀门122控制排水口121的开启或关闭。在进行制淡水或制饮用水之前，需打开阀门122通过排水口121泄放带杂质的雨水，至放出为净水时关闭阀门122。
47.为了定期清洗沉淀舱120，避免产生污垢，本实施例中，所述沉淀舱120内设置有用于与淡水舱连通的清洗水管140，所述清洗水管140上间隔设置有多个喷嘴141，清洗水管140上设置有用于控制导通的第十电磁阀142。
48.为了避免一些长时间不下雨导致的制水量低、影响饮水质量的技术问题，本实施例中，所述舱盖130朝向所述接收舱110的一侧设置有可在竖直方向上扇形展开的折叠板160，所述折叠板160上间隔开设有通孔，折叠板160的活动端在开启后可通过接收舱110固
定，以通过在后半夜收集露水并汇集至沉淀舱120内保证制水的原料来源。
49.为了实现储存舱100的自动化开启关闭、降低船员的劳动强度，本实施例中，所述船用制水装置还包括液压缸170，所述液压缸170的一端铰接于所述舱盖130，另一端铰接于所述接收舱110，用于开闭所述舱盖130。
50.为了保证航行过程中，舱盖130的开启稳定，本实施例中，所述船用制水装置还包括支撑杆180，所述支撑杆180的第一端设于所述甲板400上，第二端用于支撑开启的所述舱盖130。为了实现支撑杆180的单向限制，本实施例中，支撑杆180的第二端设置的吊耳具有一侧开口，只限制舱盖130向船艉即打开方向运动，当舱盖130在液压缸170的驱动下关闭时，舱盖130的铰接部可与支撑杆180的吊耳自动脱开。如图1所示，左侧为船艉，右侧为船艏。
51.本实施例通过的船用制水装置的使用方法和工作原理如下：
52.雨水制造饮用水、淡水；
53.船舶在海上航行时，雨水落在和打在舱盖130、接收舱110上，雨水会反弹至接收舱110，雨水会通过接收舱110过滤后汇集在沉淀舱120内，经过沉淀，雨水中的杂质会沉集在沉淀舱120底部，当通过液位传感器150检测沉淀舱120内雨水汇集满时，打开第六电磁阀341、第三动力泵342和第二止回阀343，将沉淀后的雨水抽至过滤器310二次过滤，然后由第二出口312至消毒设备320，把雨水进行消毒处理，然后至蒸发净化设备330蒸发净化雨水，所产生的净化水通过蒸发净化设备330的泵送至饮用水压力柜，供船员饮用。经过滤器310的第一出口311的送至淡水舱，供做饭、洗澡、洗衣服、冲洗甲板400等使用。制水之前，需打开出水口泄放带杂质的雨水，放出为净水时通过阀门122关闭出水口。
54.空气制水；
55.船舶在海上航行时，空气打在舱盖130上会反弹回流至沉淀舱120内，从而，增加进入沉淀舱120内的空气数量和速度。通过第一风机223把室外空气抽至沉淀舱120内，接收舱110对空气进行过滤，空气通过第一水密封阀222时会二次过滤其中盐分，然后空气通过第一风机223进入凝水舱210内，通过二次冷凝器240的出口排至大气。水气分离器221防止不干净雨水进入凝水舱210内，环境温度高于20℃，通过热风和冷媒水接触产生凝水，并收集；环境温度低于20℃，通过冷风和空调热风接触产生水，并收集，从而加快饮用水制造数量和速度。空气制水可以与雨水制水同时进行，以提高制水效率。
56.露水制水；
57.夜间关闭第六电磁阀341、排水口121的阀门122和第十电磁阀142，扇形打开折叠板160固定在支撑杆180的吊耳上，折叠板160由多个带孔波纹板组成，空气在上面会产生露水，露水会汇集于沉淀舱120底部，达到一定高度，通过雨水制水组件300处理雨水，把水供至饮用水压力柜。
58.冲洗清洁；
59.整个制水装置运行一段时间后，关闭其他组件，仅打开第十电磁阀142，通过冲洗水管冲洗沉淀舱120的内壁，把其内部清洗干净，最后打开排水口121，泄放完所有清洗水后，继续制水。
60.实施例2
61.基于同样的发明构思，本实施例提供了一种船舶，包括船体和实施例1中的船用制
水装置，所述船用制水装置设置于所述船体上；所述船用制水装置的媒介流通管230的两端均连通所述船舶的冷却系统。该船舶的其他未涉及结构均可参见现有技术，本实施例不再做具体介绍。
62.本实施例中，二次冷凝器240的出风口与设置于船舶的甲板400上的通风筒500连通。
63.通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
64.1)本发明提供的一种船用制水装置以及船舶，由于舱盖可以通过液压缸竖立打开，并由支撑杆支撑，船舶航行过程中，雨水和空气打在舱盖上，会反弹汇至接收舱内，再加上自然落雨和抽吸的空气，极大地提高了进入沉淀舱内的雨水和空气数量和速度，为快速制造淡水提供了条件。在恶劣海况下，可以通过液压缸远程自动关闭舱盖，使任何海水无法进入船内，保证了船舶的运营安全。
65.2)本发明提供的一种船用制水装置以及船舶，凝水、露水、冷热空气换热产生的水，可以提升船上饮用水纯净度，可以长期供应高纯度饮用水，保证船员长期在海上工作的健康和舒适度。下雨天可以同时进行雨水和空气制淡水和饮用水，从而加快淡水和饮用水制造数量和速度；不下雨天可以同时进行露水和空气制饮用水，从而加快饮用水制造数量和速度。
66.3)制造淡水做饭、洗澡、洗衣服、冲洗甲板等用水需要，提高了饮食健康，延长了淡水供应周期。淡水和饮用水制造数量、速度、周期延长，可以长期保持，从而可以把部分水舱改为燃料舱，水和燃料足够，可以增加船舶在海上续航力。本发明可以利用雨水、露水、空气制淡，创新了海上船舶制造淡水和饮用水方向。
67.4)该船用制水装置布置于船舶首部，紧急情况下，沉淀舱内的积水可以作为压载，调整船态，从而提高船舶灵活性和安全性。接收舱内的过滤件可以提前过滤雨水和空气中的杂质，接收舱设置在甲板上，方便清洗、拆装，保证了淡水和饮用水的水质品质。
68.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
69.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。