專利名稱：：海船主動防污系統(tǒng)和過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于控制和防止海船、包括拋錨和/或停泊船只如浮動儲存船(FSO)和浮動生產(chǎn)船(FPSO)的船體以及固定構(gòu)筑物/建筑物結(jié)垢的系統(tǒng)和過程。具體地，本說明書所述系統(tǒng)和過程涉及通過鄰近船體或構(gòu)筑物的擴散管受控地釋放防污成分來防止海船船體和構(gòu)筑物結(jié)垢。
背景技術(shù)：
：海船船體和其它構(gòu)筑物在海洋環(huán)境中結(jié)垢始終是一個嚴重問題。藤壺、被嚢動物之類的結(jié)垢有機體形成的硬殼會增加船只重量，從而減小可用的儲存空間、降低船只航行速度、增加船只燃料消耗和使船只操縱困難，從而降低船只性能和效率。在固定構(gòu)筑物上，結(jié)垢增加重量，從而增加了構(gòu)筑物的負載。結(jié)垢還會損壞船體底漆，造成船體腐蝕。可在船只就位時或在干塢中時用機械和/或化學(xué)方法除去船體污垢。但是，這些辦法常常不能使用或必須長時間等待才能實現(xiàn)。當在就位時清洗船體或構(gòu)筑物時通常使用潛水員，但是潛水員潛入水中總是存在危險。此外，潛水員清洗船體或構(gòu)筑物總可能發(fā)生損壞。在干塢中清洗船體時，必須使船只停止工作以到達最近的可用干塢，這通常由于所需工作以及停租時間的成本而造成非常有害的經(jīng)濟后果。另外，當在干塢時除去海洋有機體硬殼可引起顯著的法規(guī)性和環(huán)境問題。從現(xiàn)場拆走固定構(gòu)筑物進行清洗是不切實際的。此前曾嘗試過的補救辦法包括使用慢慢釋放海洋生物抑制劑如銅或錫鹽的有毒漆，或者使用硅酮基漆，其極端光滑，使得結(jié)垢有機體很難附著在船體表面。這些方法在抑制劑從漆中浸出之前或者在漆損壞之前是有效的，然后又發(fā)生結(jié)垢，需要船只進干塢除垢和重新給船體上漆。此外，這些防污劑會在海洋環(huán)境中存留很長時間。因此全世界都禁止使用最毒防污涂層，而代之以毒性較小、但有效性也就較小的涂層。對于要在海洋環(huán)境中長期工作的構(gòu)筑物和船只如FSO或FPSO,結(jié)垢是一個更為嚴重的問題?？刂坪头乐购Ｑ蠼Y(jié)垢的另一種方法是使用一種防污系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括定位在船只龍骨相對側(cè)上的一對電極和用于向電極供應(yīng)電流的裝置。海水電解在船體附近生成有毒物質(zhì)如氯氣和次氯酸鈉，從而除去藤壺、藻類、真菌類和其它海洋生物。但是這類系統(tǒng)無法提供對分送到船體的防污成分的濃度的可預(yù)測的控制。此外，電極需要定期維護，但由于電極位于船體外部龍骨附近，因此很難維護。
發(fā)明內(nèi)容公開了用于在無需把船只或構(gòu)筑物弄出水面的情況下防止海船船體和構(gòu)筑物、包括用于浮動儲存(FSO)和浮動生產(chǎn)(FPSO)的船只結(jié)垢的系統(tǒng)和過程。所述過程涉及在水面下釋放的防污成分的受控的釋放，使得船只或構(gòu)筑物在水面下的足夠大的表面積部分與防污成分接觸足夠長時間，以防止結(jié)垢。為簡單起見，船體或構(gòu)筑物在水面下的該表面積部分在下文中有時被稱為"船體或構(gòu)筑物表面，，或"船體或構(gòu)筑物表面積"，但是這些短語應(yīng),皮理解成是指船體或構(gòu)筑物在水面下的表面積部分。一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種用于分送防污成分的過程，其中，該過程包括把防污成分分送到水下表面、特別是船體的水下表面一一以有效的防污劑量、分送到水下表面的至少60%的表面積上歷時至少兩分鐘，其中，該防污成分通過沿至少一個具有縱向尺寸和橫向尺寸的管件設(shè)置的多個開孔分送到水下表面。在某些實施例中，該過程還包括在構(gòu)筑物上產(chǎn)生防污成分，特別是在構(gòu)筑物為一船只或其它海船的情況下。本文所述過程的某些實施例可適用于本文所述的構(gòu)筑物。因此，在另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種構(gòu)筑物，該構(gòu)筑物包括一水下表面；至少一個具有一縱向軸線的管件和沿該管件的縱向軸線"^殳置的多個開孔，該管件定位成靠近水下表面；以及用于通過該管件向所^面供應(yīng)一防污成分的裝置。在特殊實施例中，所述水下表面為船體水下表面的至少一部分。在某些實施例中，構(gòu)筑物的水下表面為船體的水下表面的一部分。不管構(gòu)筑物為船還是具有一水下表面的另一構(gòu)筑物，某些實施例還包括用于生成該防污成分的裝置。本發(fā)明的一些實施例包括多個管件，其組合縱向尺寸為約0.006m/m2水下表面積-約0.06m/m2水下表面積。在其它實施例中，管件具有約0.0915開孔每平方米表面積到約0.197開孔每平方米要處理的水下表面的表面積。具有這類管件或開孔構(gòu)形的特殊實施例被用于船體的水下部分。與縱向尺寸無關(guān)，本發(fā)明的某些實施例包括多個管件，其中，構(gòu)造有多個開孔，使得該系統(tǒng)能以有效劑量把防污成分分送到水下表面的至少60%的表面積上歷時至少兩分鐘。在其它實施例中，管件構(gòu)造成把有效劑量的防污成分分送到至少75%到90%的水下表面積上歷時至少60分鐘。一般使用計算流體動力學(xué)模型確定表面積的百分比，但也可使用任何其它合適的方法。某些管件的"孔密度"(每平方米水下表面的表面積的孔數(shù))為約0.0915開孔每平方米到約0.197開孔每平方米?？墒褂萌魏畏牢鄢煞?。一種合適的防污成分包括次氯酸鈉或次氯酸鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)物。一些這種防污成分包括能向水下表面提供至少0.2ppm可用氯氣的次氯酸鈉溶液。在另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種用于分送防污成分的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的實施例包括用于把防污成分分送到靠近一海上構(gòu)筑物或海船的水下表面定位的至少一個管件的裝置。通常，該至少一個管件包括多個大小合適和位置合適的開孔，從而使得該至少一個管件能把有效劑量的防污成分分送到至少60%的水下表面。在一些實施例中，組合縱向尺寸為約0.006加/1112水下表面積到0.06m/m2水下表面積的管件特別適合，特別是在它們被構(gòu)造成提供一種能向水下表面提供至少0.2ppm可用氯氣的次氯酸鈉溶液的情況下。在又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種確定要向船體水下表面分送的防污成分的適當?shù)牧康姆椒?。在特殊實施例中，該方法包括生成表示船只所在的水的水流方向的第一信號；生成表示船只所在的水的水流速度的第二信號；生成表示船只所在的水的溫度的第三信號；以及使用第一、第二和第三信號生成表示要釋放的防污成分的體積的第四信號。在一些實施例中，該方法確定要從一分送系統(tǒng)釋放的防污成分的體積,所述分送系統(tǒng)將有效劑量的防污成分提供給船體水下表面的至少60%的表面積。在一些實施例中，該方法確定一能提供至少0.2ppm將被分軟的可用氯氣的次氯酸鈉溶液的體積。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一實施例的一段分散管。圖2為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一實施例的一段分散管的橫截面圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一實施例的示意圖。圖4示出了防污成分釋放系統(tǒng)的一實施例。圖5示出了防污成分釋;^文系統(tǒng)的一實施例。圖6示出了防污成分釋》文系統(tǒng)的一實施例。具體實施例方式公開了用于在無需把船只或構(gòu)筑物弄出水面的情況下防止和/或控制海船船體和固定構(gòu)筑物、包括用于浮動儲存(FSO)和浮動生產(chǎn)(FPSO)的船只結(jié)垢的系統(tǒng)和過^E。這些系統(tǒng)和過程涉及在船體或構(gòu)筑物表面周圍受控地釋放防污成分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過仔細控制防污成分在船體周圍的釋放，可能在不使船只或構(gòu)筑物停止工作的情況下防止或控制海洋有機體在所述表面的生長。本發(fā)明的系統(tǒng)和過程可用于在船只拋錨或停泊或在船只航行過程中防止或控制船體結(jié)垢。在一旦產(chǎn)生污垢而需要將其除去時，本發(fā)明的系統(tǒng)和過程無需使用潛水員和/或在水中放置輔助設(shè)備(除用于防污溶液的擴散裝置外)。如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)和過程使防污成分擴散到船體或固定構(gòu)筑物表面周圍。該系統(tǒng)可包括一用于生產(chǎn)和/或儲存防污溶液的生產(chǎn)和/或儲存裝置、一用于把溶液從該生產(chǎn)和/或儲存裝置輸送到一擴散裝置的輸送裝置、以及一用于使防污成分擴散到船體或構(gòu)筑物表面的擴散裝置、如具有多個開孔的擴散管件。A.防污溶液液。防污溶液的一個例子是次氯酸鈉溶液。次氯酸鈉溶液的防污效果是由于"可用氯氣"，即次氯酸鈉以氯氣表示的氧化能力的量度?？赏ㄟ^用次氯酸鈉濃度乘以氯氣與次氯酸鈉的分子量之比(即乘以比率70.9/74.5)計算"可用氯氣"。例如，2000ppm次氯酸鈉(NaOCl)溶液的可用氯氣(Cl2)濃度可計算如下2000ppmNaOClX(70.9/74.5)=1903ppm可用Cl:消除海洋結(jié)垢所需次氯酸鈉的濃度很低?？墒褂萌魏嗡铦舛?。盡管可使用低濃度，但防污成分、例如包含次氯酸鈉的防污成分的有效濃度一般在船體或構(gòu)筑物表面周圍的水中提供至少約0.2ppm可用氯氣以防止或控制結(jié)垢。當然，低濃度可能不那么有效。在某些實施例中，可4吏用在船體或構(gòu)筑物表面周圍的水中提供至少約0.4ppm可用氯氣濃度的次氯酸鈉溶液，在又一些實施例中，可使用在船體或構(gòu)筑物表面周圍的水中提供至少約0.6ppm可用氯氣濃度的次氯酸鈉溶液?？墒褂酶邼舛鹊拇温人徕c，但也許沒有必要，且也許會造成環(huán)境問題。本發(fā)明的系統(tǒng)和過程也可使用包含次氯酸鈉防污物質(zhì)之外的成分，包括例如能在溶液中產(chǎn)生次卣酸的化合物。在某些實施例中，可在現(xiàn)場生成本發(fā)明的防污成分。例如，在使用包含次氯酸鈉的防污成分的實施例中，可把海水中的氯化鈉電解轉(zhuǎn)^f匕以產(chǎn)生次氯酸鈉。現(xiàn)場生產(chǎn)次氯酸鈉可降低或消除與危險化學(xué)品的運輸和儲存有關(guān)的成本及其它問題。由于可在封閉管道系統(tǒng)中處理次氯酸鈉，因此還可減少或避免對大量腐蝕材料的處理?？扇菀椎貙Υ换驑?gòu)筑物的工作人員進行培訓(xùn)，以操作和維護次氯酸鈉生成系統(tǒng)。此外，還可減少或消除環(huán)境問題，因為低濃度的次氯酸鈉就可有效除去海洋結(jié)垢，它在短時間內(nèi)回復(fù)成鹽和水，不產(chǎn)生對環(huán)境有害的殘留物。B.防污溶液的儲存/生產(chǎn)可使用任何能儲存用于本發(fā)明的系統(tǒng)和過程的合適量的防污成分的容器。理想的情況是該儲存容器在與防污溶液接觸時耐腐蝕。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易考慮到防污成分的性質(zhì)來選擇合適的儲存容器。在防污成分包括次氯酸鈉的實施例中，儲存容器還可包括合適的電解設(shè)備、例如銅或其它合適的電極，以及用于向電極供應(yīng)電流的裝置?？墒褂帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的技術(shù)來測量次氯酸根的濃度。C.輸送和泵送裝置可使用不受防污成分腐蝕的任何類型的輸送裝置、如管道和任何類型的泵來把防污成分從生產(chǎn)或儲存單元輸送到一擴散裝置，最后該擴散裝置把防污成分分送到船體或構(gòu)筑物表面。用于管道的代表性材料包括不銹鋼、鈦、玻璃纖維、PVC和其它塑性材料以及各式各樣其它的耐腐蝕管材。D.擴散裝置防污成分可利用各式各樣的任何擴散裝置擴散到船體或構(gòu)筑物表面。擴散裝置必須能向船體或構(gòu)筑物表面的合適的一部分、一般至少為60%提供防污成分，以防止和/或控制結(jié)垢。在一實施例中，擴散裝置包括至少一個具有多個開孔的管件，防污成分經(jīng)這些開孔通過而將溶液分送到船體或構(gòu)筑物表面。管件可用各式各樣的材料制成。示例性材料包括玻璃纖維、PVC、不銹鋼、鈦和各式各樣其它的耐腐蝕管材。管件中材料的厚度可為約0.05mm到約12mm。管件的直徑可最大為200mm。在某些實施例中，管件的直徑為約25mm到約50mm。在其它實施例中，管件的直徑為約50mm到約100mm。在又一些實施例中，管件的直徑為約100mm到約150mm。管件的橫截面可呈各種形狀。在某些實施例中，該橫截面呈圓形。在其它實施例中，該橫截面呈半圓形。在這些實施例的某些實施例中，當橫截面呈半圓形時，管件的直邊朝向船體表面設(shè)置。在其它實施例中，管件橫截面呈橢圓形。在某些實施例中，防污成分通過靠近船體或構(gòu)筑物表面定位的至少一個管件中的多個開孔被釋放，并在高于多個開孔處的流體靜力學(xué)壓力約1.5kPa到約280kPa的壓力下被釋放。當然，應(yīng)該理解，多個開孔處的流體靜力學(xué)壓力將隨著在具體開孔處的水的深度而改變。在其它實施例中，防污成分經(jīng)多個開孔在高于多個開孔處的流體靜力學(xué)壓力約2kPa到約100kPa的壓力下凈皮釋^L在又一些實施例中，防污成分經(jīng)至少一個管件中的多個開孔在高于多個開孔處的流體靜力學(xué)壓力約5kPa到約75kPa的壓力下被釋放?？梢钥闯?，船體和固定構(gòu)筑物有多種不同的大小和形狀。因此，很顯然，本發(fā)明的系統(tǒng)可實現(xiàn)成各種構(gòu)形，以確保分送有效劑量的防污成分。所述系統(tǒng)理想地包括至少一個具有一縱向軸線和一橫向軸線的管件，每一所述管件沿其縱向軸線布置有多個開孔。每一所述管件的至少一部分位于水面以下并靠近船體或構(gòu)筑物表面。管件中的開孔的間距、大小和形狀可根據(jù)要覆蓋的船體或構(gòu)筑物的表面積和希望從管件中釋放出來的防污成分的體積而不同。圖1示出了一段示例性的管件1，其中，沿管件的縱向軸線相間地分布有開孔3。管件1在水面以下并靠近一船體或構(gòu)筑物5的表面布置。圖2為與圖1所示實施例相同的圖象的橫截面圖。當在水面以下并靠近構(gòu)筑物或船體表面定位時，管件1可與船體或構(gòu)筑物表面接觸或與構(gòu)筑物或船體表面相距至多12mm定位。一般希望管件定位成4吏得防污成分被釋放到水中沿船體或構(gòu)筑物表面的邊界層中，不管是船體在移動，或者是船體周風(fēng)的水在相對于船體移動，例如當船只停泊在水流中的情況那樣。邊界層為海水流過船體或構(gòu)筑物表面時在船體或構(gòu)筑物附近形成的湍流區(qū)域。將防污成分釋放到邊界層中減小了防污成分被攜帶離開船體或構(gòu)筑物的傾向，并有助于保持防污成分與船體表面接觸。在圖1和2所示的實施例中，開孔3定位成使得防污成分與船體或構(gòu)筑物表面平行地流出開孔3。但是，應(yīng)該理解，管件中的開孔可定位成與船體表面成各種角度，盡管一般希望釋放孔(開口)的軸線定位成4吏得防污成分不被分送到管件的尾流下游，即使防污成分不被分送到尾流區(qū)以外。在一實施例中，開孔基本呈圓形，直徑為約2mm到約15mm，至少80。/。的開孔中心相距約20cm到約50cm。在另一實施例中，開孔直徑為約3mm到約10mm，至少80%的開孔中心相距約25cm到約40cm。在其它實施例中，開孔直徑為約4mm到約8mm，至少80%的開孔中心相距約30cm到約40cm。這里為了計算流體動力學(xué)("CFD")模擬，使用連續(xù)的開孔或狹槽來模擬例1和2的釋放，而實際上出于強度考慮，最有可能如在例3-5中的模擬那樣使用一系列開孔或狹槽。E.擴散裝置陣列由于船體和固定構(gòu)筑物的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，通常需要設(shè)置擴散裝置如管件的陣列(或多個擴散裝置)來把有效劑量的防污成分分送到船體或構(gòu)筑物表面。圖3為其中設(shè)有管件陣列的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。圖3所示的系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)防污成分溶液的設(shè)備。具體地，通海吸水箱7用作被泵送到次氯酸鈉發(fā)生器9的海水的源。然后，次氯酸鈉溶液凈皮泵送通過管件陣列11，并從管件陣列如上所述地通過一系列開孔(未示出)#皮釋放?？墒褂脙抟栽试S次氯酸鈉的累積，從而使得發(fā)生器可以不變的速度運轉(zhuǎn)，定量供給可以不同的時間間隔進行。在某些實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)和過程能夠利用擴散裝置將有效劑量的防污成分分送到至少約60%的船體或構(gòu)筑物表面積上。在其它實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)和過程能夠把有效劑量的防污成分分送到至少約75%的船體或構(gòu)筑物表面積上。在又一些實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)和過程能夠把有效劑量的防污成分分送到至少卯％的船體或構(gòu)筑物表面積上。在某些實施例中，有效劑量的防污成分在24小時中至少進行一次持續(xù)至少2分鐘的分送，以得到防污效果。在其它實施例中，有效劑量的防污成分在24小時中至少進行一次持續(xù)至少30分鐘的分送，以得到防污效果。在又一些實施例中，有效劑量的防污成分在24小時中至少進行一次持續(xù)至少60分鐘的分送，以得到防污效果。向船體或構(gòu)筑物表面分送所需濃度的防污成分所需的管件陣列的構(gòu)形當然決定于裝有該陣列的船體或構(gòu)筑物的大小和幾何結(jié)構(gòu)。陣列的構(gòu)形還決定于構(gòu)筑物或船只的用途。為裝在大多數(shù)船只上，必須包括至少一個管件，該管件的縱向軸線沿著船體長度、即沿著從船首到船尾延伸的軸線定向。此外，對大多數(shù)船只來說，一般希望包括至少一個管件，該管件的縱向軸線沿著船體的寬度、即沿著從船只右舷到左舷延伸的橫向軸線定向。在許多實施例中，希望(包括)沿著所述兩軸線定向的多個管件。盡管管件的縱向軸線的定向被描述成沿著船體長度或?qū)挾妊由?，但是?yīng)該理解，管件也可定位成與這些軸線成各種角度。一般希望至少一個管件沿著從船體的船首到船尾延伸的軸線的至少一部分延伸，以及至少一個管件沿著從船體的右舷到左舷延伸的軸線的至少一部分延伸。管件也可定位在沿船體長度的不同點處和/或定位成沿著船體豎直軸線、即沿著從水面到船體底部延伸的軸線。該管件陣列內(nèi)的管件之間的間距可根據(jù)船體表面處的防污成分的所需濃度和其它因素、如船體周圍的水流而變化。在一實施例中，管件縱向軸線相間距約5m到約150m。在另一實施例中，管件縱向軸線相間距約5m到約100m。在第三實施例中，管件縱向軸線相間距約10m到約30m。F.擴散裝置在船體上的安裝擴散裝置、例如管件可通過各種方法靠近船體安裝。用于安裝管件的手段也可用于其它擴散裝置。例如，可將管件直接安裝在船體表面，也可在船體上安裝焊接銷并把管件綁定在所述銷上?；蛘撸部稍诖w上焊接管架，然后通過將管件固定在管架上來安裝管件。也可使用其它常見的管固定方法。如上所述，管件之間的間距可變化。一種使防污成分有效覆蓋船體的方法可通過縱向和橫向管件組合的陣列實現(xiàn)?？捎肅FD數(shù)學(xué)模擬方法確定用于特定用途和水文條件下的特定船體或構(gòu)筑物的最有效陣列。通過把管件定位成這樣的陣列，通常會發(fā)現(xiàn)陣列中管件的組合線性尺寸、即組合縱向尺寸與船體表面積之間存在最佳或優(yōu)選的關(guān)系。在某些實施例中，管件的組合線性尺寸與船體或構(gòu)筑物表面積的所述關(guān)系為約0.006m/m2水下表面積到約0.06m/m2水下表面積。在其它實施例中，管件的組合線性尺寸與船體或構(gòu)筑物表面積的所述關(guān)系為約0.008m/m2表面積到約0.08m/m2表面積。在又一些實施例中，管件的組合線性尺寸與船體或構(gòu)筑物表面積的所述關(guān)系為約0.01m/m2表面積到0.1m/in2水下表面積。在某些實施例中，在系統(tǒng)所有管件中的總開孔數(shù)與船體表面積之間也存在最佳或優(yōu)選的關(guān)系。在某些實施例中，每平方米表面積的總開孔數(shù)為約0.0915開孔每平方米表面積到約0.197開孔每平方米表面積。在其它實施例中，每平方米表面積的總開孔數(shù)為約0.05開孔每平方米表面積到約0.40開孔每平方米表面積。在又一些實施例中，每平方米表面積的總開孔數(shù)為約0.025開孔每平方米表面積到約0.80開孑L每平方米表面積。G.防污溶液有效劑量的選擇如上所述，在從管件釋放有效劑量的防污成分時有許多變量起作用。除構(gòu)筑物或船體的大小和幾何結(jié)構(gòu)外，流動狀況如構(gòu)筑物或船體表面周圍的水流速度和方向也是分送有效劑量的防污溶液所要考慮的因素。水流速度和方向是水流、風(fēng)、潮汐和船只運動的累積效應(yīng)。此外，如溫度和船體吃水深度等條件也是要考慮的因素。在控制防污成分向船體或構(gòu)筑物表面積的分送時，一些或所有這些各種條件都被考慮在內(nèi)。可提供考慮到一些或所有上述條件的過程控制系統(tǒng)。過程控制方法包括生成表示一個或多個參數(shù)、如船體所處的水的水流方向、流速和溫度的信號的步驟，以生成表示一要從防污成分分送系統(tǒng)釋放的防污成分的體積的信號，以向船體表面分送所需濃度的防污成分。該系統(tǒng)和過程可例如使用獨立的或集成的可編程邏輯控制器("PLC")控制?？墒褂肞LC監(jiān)控選定參數(shù)，并最終向閥、電動機、電動機起動器等發(fā)送信號來調(diào)節(jié)防污溶液的釋放?？捎酶魇礁鳂拥妮斎?yún)?shù)控制本發(fā)明的系統(tǒng)和過程?？煽紤]的許多參數(shù)已在上文中被描述?？煽紤]的其它參數(shù)包括水的濁度、水的鹽度、在構(gòu)筑物或船體表面周圍的水中的防污成分濃度的直接測量值、防污成分的濃度、水流方向和流速、壓力和潮沙。在某些實施例中，通過如下所述產(chǎn)生一系列信號，以提供一反饋控制機制來控制對防污成分的釋放的控制(i)生成表示船只所在水中的水流方向的第一信號；(ii)生成表示船只所在水中的水流速度的第二信號；(iii)生成表示船只所在水中的溫度的第三信號；(iv)使用第一、第二和第三信號生成表示為向至少60%的船體表面積分送有效濃度(例如對于次氯酸鈉，濃度為約0.2ppm到約2ppm)的防污成分歷時至少一分鐘所需從系統(tǒng)中釋放的防污成分的體積的第四信號。參考以下非限制性示例可更好地理解本發(fā)明。實驗評價瑞典SSPA公司使用CFD模擬進行了根據(jù)本發(fā)明的各種系統(tǒng)和過程的實驗評價。以下為本發(fā)明的由CFD模擬確定為能向至少60%的船體表面積分送有效量的防污成分的系統(tǒng)和過程的示例性實施例。例3-5得出更高的覆蓋率、即接近100。/。的表面積覆蓋率。用CFD模擬計算了這些示例性實施例在各種情況下在船體表面處提供有效量的防污成分所需的防污成分的表面積覆蓋率和釋放率。在所有下述實施例中，基于長258m、寬52m、最大吃水深度為18.25m的船只進行CFD模擬。計算得到船體在最大吃水深度時在水面以下的表面積為約22，800m2。在下述各實施例中所示的所有計算都基于次氯酸鈉防污成分在海水中的模擬釋放。CFD計算假設(shè)次氯酸鈉溶液的釋放持續(xù)至少一分鐘。下述實施例中的所有條件都最優(yōu)化，并在至少60%的船體的水面下表面積上分送至少為2ppm的次氯酸鈉濃度。例1-2在例1和2中，模擬在如下假設(shè)下進行船只利用轉(zhuǎn)塔式停泊系統(tǒng)停泊，使得船只可隨水流和風(fēng)轉(zhuǎn)動，從而水流的角度總是沿著船體的中心線。此外，在例1和2中，模擬在如下假設(shè)下進行所釋放的防污成分的次氯酸鈉濃度為0.00200Kg次氯酸鈉/Kg海水。例1說明一示例性防污系統(tǒng)在水流速度為2.5m/s、船體吃水深度為14.5m時的性能。在該模擬系統(tǒng)中，船體20如圖4所示設(shè)有一中心線管件22和三個橫向管件24、26和28。在該例中，中心線管件22靠近船首，并沿船體中心線(與船體坐標系的X軸共線)延伸到距船首9.2m(x=9.2m)的一點處。橫向管件24橫過船體，在距船首20m處(x=20)與y軸平行。橫向管件26橫過船體，在距船首110m處(x=110)與y軸平行。橫向管件28才黃過船體，在距船首200m處(x=200m)與y軸平行。在該例中，管件構(gòu)造成半徑為0.05m，由一半圓柱限定。橫向管件24、26和28寬0.007854m，面積為0.3406599m2。中心線管件構(gòu)造成面積為0.189304m2。管件的具體空間位置和幾何排列見圖4。對于結(jié)合例1和2所述的所有模擬都使用管件中的連續(xù)的孔(或狹槽)來模擬防污溶液的釋放。對于要建立的實施例，考慮4吏用具有多個開孔而不是連續(xù)的孔或狹槽的管件。來自各管件的防污成分的釋放速度和體積釋放率見4r。如上所述，圖4所示的管件構(gòu)形和防污成分體積釋放率分送至少為2ppm的次氯酸鈉濃度到至少60%的船體水面下表面上。關(guān)于需要釋放的0.00200Kg次氯酸鈉/Kg海水溶液，基于在圖4所示的擴散管件構(gòu)形和針對例1所述的假設(shè)下，CFD模擬的結(jié)果表明，防污成分體積釋放率為2.8m3/s是適宜的。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>例2說明一示例性防污系統(tǒng)在水流速度為0.41m/s、船體吃水深度為9.0m時的性能。在圖5所示的模擬系統(tǒng)中，船體30在船首部分具有兩個基本豎直的中心線管件32和34。還設(shè)有另一船首部分管件36。最后設(shè)有一橫向管件。在該例中，除與船首中心線平行的管件32用一帶模擬外，所有管件的半徑都為0.05m，由一半圓柱限定。中心線管件分成管件32和32，，管件32的z向尺寸小于-5m(面積=0.03886m2)，管件32，的z向尺寸大于-5m(面積-0.04155m2)。如圖5所示，船首處的管件34和36的面積=0.1818m2。該橫向管件如圖5所示分成管件38、40和40'。在x-20m、y小于17m(面積=0.1333m2)處使用管件38;在x=20m、y大于17m(面積=0.1347m2)處4吏用管件40和40，。來自各管件的防污成分的釋放速度和體積釋放率見表II。圖5所示的管件構(gòu)形和釋放率在至少60%的船體水面下表面上分送至少為2ppm的次氯酸鈉濃度。關(guān)于需要釋放的0.00200Kg次氯酸鈉/Kg海水溶液，基于圖5所示的擴散管件構(gòu)形和針對例2所述的假設(shè)，CFD模擬的結(jié)果表明，溶液體積釋放率為0.1961m"s是適宜的。因此，在假設(shè)條件下，該模擬表明，對于在船體表面處達到2ppm次氯酸鈉濃度而言，圖5所示的釋放管件構(gòu)形比圖4所示的構(gòu)形更加有效。表II<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>其中，m/s=米每秒，m3/s=立方米每秒例3-5例3-5的模擬在如下假設(shè)下進行船只利用阻止船只隨水流和風(fēng)轉(zhuǎn)動的伸展停泊系統(tǒng)停泊，從而流過船體的水流角度變化。在例3-5中，設(shè)置比例1和2中模擬的構(gòu)形范圍更廣的管件陣列。此外，在例3-5中，模擬時還假設(shè)要釋放的防污成分的次氯酸鈉濃度為0.02Kg次氯酸鈉/Kg海水。在例3-5中使用的范圍更廣的管件陣列設(shè)計成在水流偏角為-45度到+45度的條件下把所需濃度的防污成分有效地分布到船體的全部面積上。根據(jù)水流偏角，需要陣列中不同管件的釋放率也不同。例3-5使用的擴散管件構(gòu)形見圖6。在圖6所示的系統(tǒng)中，船體50在船首中心線處設(shè)有一豎直管件52。在中心線的右舷和左舷側(cè)設(shè)有豎直管件54S和54P。沿船體右舷側(cè)設(shè)有5個基本豎直的管件56S-64S,沿船體左舷側(cè)設(shè)有5個基本豎直的管件56P-64P。沿船首設(shè)有橫向管件66。最后，分別沿船體的右舷和左舷尾側(cè)設(shè)有水平管件68S和68P。管件的具體空間位置和幾何排列見圖6。管件直徑、管件中開孔的直徑、開孔間距和各管件中開孔的總數(shù)見表IX。管件的直徑由一半圓限定。管件56S-64S和56P-64P從豎向轉(zhuǎn)過20度。在水流相對于中心線的偏角為O度時，在橫向管件66處使用高釋放率。豎直管件將被使用，但從水平管件68P和68S的釋放將不被使用，因為在這些部位處釋放防污成分將不會有益。在水流偏角不為O度時，右舷和左舷豎直管件都將被使用。但是，只有一個水平管件68P或68S將被使用。如水流來自左舷側(cè)，則只有水平管件68P、豎直管件和管件66將被使用。將不使用水平管件68S。例3說明一示例性防污系統(tǒng)在水流偏角為0度、水流速度為0.53m/s時的性能。來自各管件的防污成分的釋放速度和體積釋放率見表III。在例3的條件下，CFD模擬表明，關(guān)于在船體水下表面上提供至少2ppm次氯酸鈉濃度需要釋放的0.02Kg次氯酸鈉/Kg海水溶液的體積，溶液.釋放率為0.0776m3/s是適宜的。例4說明一示例性防污系統(tǒng)在水流偏角為22.5度、水流速度為0.53m/s時的性能。來自各管件的防污成分的釋放速度和體積釋放率見表IV。表III<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在例4的條件下，CFD模擬表明，關(guān)于在船體水下表面上提供至少2ppm次氯酸鈉濃度需要釋放的0.02Kg次氯酸鈉/Kg海水溶液，溶液釋放率為0.0471m3/s是適宜的。例5說明一示例性防污系統(tǒng)對于水流偏角為45度、水流速度為0.53m/s時的性能。來自各管件的防污成分的釋放速度和體積釋放率見表V。在例5的條件下，CFD模擬表明，關(guān)于在船體水下表面上提供至少2ppm次氯酸鈉濃度需要釋放的0.02Kg次氯酸鈉/Kg海水溶液，溶液釋放率為0.04卯m3/s是適宜的。表V<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>對于例3-5，表VI示出用至少2ppm次氯酸鈉溶液覆蓋的表面積的比率、達到該覆蓋率所需的總?cè)芤后w積釋放率和各管件的溶液體積釋放率。與表III中的管件長度有關(guān)，單位管長的流率被計算并示出在括號中。表VI-IX4明，隨著水流偏角偏離船首中心線，可調(diào)節(jié)從不同管件釋放的防污成分，以實現(xiàn)所需的防污成分覆蓋率。這些表還表明，管件直徑可不同，而保持一有效的防污成分的體積釋放率。表VI<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>假設(shè)開孔之間的間距為20cm,則需要每米5個開孔。管件中各開孔應(yīng)能近似以表VII所示的釋放率釋放防污成分，但由于水流可能從右舷或左舷靠近，因此上表可簡化成表VIII所示的結(jié)果。表VIII<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>其中，m3/s-立方米每秒，S-右舷，P-左舷，Minq/開孔=每開孔的最小溶液體積釋放率m3/s,Maxq/開孔=每開孔的最大溶液體積釋i文率m3/s管件66、68S和68P的防污成分進口在管件長度中央，以提供更均勻的釋放率。一般可得出如下結(jié)論較短的管件長度和較小的管件直徑會增加所需的泵揚程，但開孔處的體積釋放率會變得更加恒定。減小開孔之間的距離會減小所需揚程，但開孔處的體積釋放率會變得不那么恒定。使用上述結(jié)論選擇示例性的管件直徑、開孔直徑和開孔間距，考慮下述目標(i)較小的管件直徑，(ii)較低的揚程壓力，(iii)較短的開孔間距，以及(iv)開孔處的體積釋放率盡可能恒定。在下表IX中示出簡要結(jié)果。水平管件與其余管件不同，周為它們需要從泵的進口位于管件中央，以減小管件中的流率。因此，開孔的數(shù)量占對應(yīng)管件的一半。表IX<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>關(guān)于本文所述的各種范圍，所述任何上限可與任何下PM目結(jié)合以用于選定的子范圍。盡管已經(jīng)詳細說明了本發(fā)明的系統(tǒng)和過程，但應(yīng)理解，可做出多種改變、替換和變更而不偏離本發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的精神和范圍。權(quán)利要求1.一種海船，該海船具有從船體的船首延伸到船尾的第一軸線、從船體的右舷延伸到左舷側(cè)的第二軸線和從船體的吃水線延伸到底部的第三軸線，所述海船包括一水下表面；沿第一軸線的至少一部分延伸的至少一個管件和沿第二軸線的至少一部分或沿船體的第三軸線的至少一部分延伸的至少一個管件，所述管件具有一縱向軸線和沿管件的該縱向軸線設(shè)置的多個開孔，所述管件靠近水下表面定位；以及用于通過所述管件向水下表面供應(yīng)防污成分的裝置。2.按權(quán)利要求l所述的海船，其特征在于，還包括用于生產(chǎn)防污成分的生產(chǎn)裝置。3.按權(quán)利要求l所述的海船，其特征在于，所述防污成分包括次氯酸鈉或次氟酸鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)物。4.按權(quán)利要求l所述的海船，其特征在于，包括多個管件，所述管件具有為約0.006m/m2水下表面積到0.06m/m2水下表面積的組合縱向尺寸。5.按權(quán)利要求l所述的海船，其特征在于，包括多個管件，所述管件具有沿縱向軸線設(shè)置的多個開孔，其中，所述多個管件和多個孔構(gòu)造成使得該系統(tǒng)能以有效劑量把防污成分分送到至少60%的水下表面的表面積上歷時至少兩分鐘。6.按權(quán)利要求5所述的海船，其特征在于，使用計算流體動力學(xué)模型確定所述表面積的百分比。7.按權(quán)利要求5所述的海船，其特征在于，所述防污成分是能向水下表面提供至少0.2ppm可用氯氣的次氯酸鈉溶液。8.按權(quán)利要求l所述的海船，其特征在于，所述水下表面是一船體的表面。9.按權(quán)利要求8所述的海船，其特征在于，在船上生成所述防污成分。10.按權(quán)利要求8所述的海船，其特征在于，把一有效劑量的防污成分分送到至少75%的船體水下表面的表面積上歷時至少60分鐘。11.按權(quán)利要求10所述的海船，其特征在于，每平方米船體水下表面積所述多個開孔的總數(shù)為約0.0915開孔每平方米表面積到約0.197開孔每平方米表面積。12.—種用于把一防污成分分送到海船的水下表面的過程，所述海船具有從船體的船首延伸到船尾的第一軸線、從船體的右舷延伸到左舷側(cè)的第二軸線和從船體的吃水線延伸到底部的第三軸線，所述過程包括以有效的防污劑量把防污成分分送到至少60%的水下表面的表面積上歷時至少兩分鐘，其中，通過沿在第一軸線的至少一部分上延伸的至少一個管件^:置的多個開孔和沿在第二軸線的至少一部分上或在第三軸線的至少一部分上延伸的至少一個管件設(shè)置的多個開孔把防污成分分送到水下表面。13.按權(quán)利要求12所述的過程，其特征在于，所述至少一個管件包括多個管件，所述管件具有為約0.006m/m2水下表面積到0.06m/m2水下表面積的組合縱向尺寸。14.按權(quán)利要求12所述的過程，其特征在于，所述防污成分包括次氯酸鈉或次氯酸鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)物。15.按權(quán)利要求14所述的過程，其特征在于，所述防污成分是能向水下表面提供至少0.2ppm可用氯氣的次氯酸鈉溶液。16.按權(quán)利要求12所述的過程，其特征在于，所述水下表面是一船體的表面。17.按權(quán)利要求16所述的過程，其特征在于，在船上生成所述防污成分。18.按權(quán)利要求17所述的過程，其特征在于，把有效劑量的防污成分分送到至少75。/。的船體水下表面的表面積上歷時至少60分鐘。19.一種用于分送一防污成分的系統(tǒng)，包括用于把一防污成分分送到靠近海船的水下表面定位的至少一個管件的裝置，所述海船具有從船的船首延伸到船尾的第一軸線、從船體右舷延伸到左舷側(cè)的第二軸線和從船體的吃水線延伸到底部的第三軸線；其中，所述至少一個管件包括沿第一軸線延伸的第一部分和沿第二軸線或沿船體的第三軸線延伸的第二部分，其中，所述第一和第二部分包括具有合適大小和處于合適位置的多個開孔，從而^吏得所述至少一個管件能把一有效劑量的防污成分分送到至少60%的水下表面。20.按權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括多個管件，所述管件具有為約0.006m/m2水下表面積到0.06m/m2水下表面積的組合縱向尺寸。21.按權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述防污成分是能向水下表面提供至少0.2ppm可用氯氣的次氯酸鈉溶液，所述水下表面是一船體的水下表面的至少一部分。全文摘要本發(fā)明公開了用于控制和/或防止海船船體(30)和固定構(gòu)筑物結(jié)垢的系統(tǒng)和過程。所述系統(tǒng)和過程將一防污成分通過擴散裝置(24，26，28)、例如擴散管件分送到船體或固定構(gòu)筑物在水下的表面上。本發(fā)明還公開了控制防污成分向船體或固定構(gòu)筑物在水下的表面上的分送的方法，包括生成表示例如水流方向、速度及溫度等參數(shù)的信號，以確定和控制防污溶液的合適的體積釋放率。文檔編號B63B59/04GK101341065SQ200680047968公開日2009年1月7日申請日期2006年12月18日優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日發(fā)明者A·S·伯恩,J·P·馬登,M·李爾-安德森,R·A·萊文申請人:科諾科菲利浦公司