[发明专利]具有冷却水控制系统的极地船舶及用于控制极地船舶中的冷却水的方法

说明书

本发明涉及一种具有使用海水来冷却加热装置的冷却水控制系统的北极船舶，北极船舶包括：海水箱，从船舶外部吸入海水且存储海水；发动机室压载舱，形成在船舶的船体上以存储海水；加热装置，产生能量以操作船舶且在其中产生热量；热交换器，在于加热装置中加热的传热介质与海水之间交换热量以冷却传热介质且加热海水；以及主海水泵，将存储在海水箱或发动机室压载舱中的海水供应到热交换器，其中在海水箱中未产生冻结的正常情况下，通过主海水泵将流经海水箱的海水供应到热交换器，且在海水箱中产生冻结的应急情况下，通过主海水泵将存储在发动机室压载舱中的海水供应到热交换器。

技术领域

本发明涉及一种包含冷却水控制系统的北极船舶及用于所述北极船舶的冷却水控制方法，且更确切地说，涉及一种包含即使船舶在极地环境中发生冰形成时仍确保冷却海水的平稳供应的冷却水控制系统的北极船舶及一种用于所述北极船舶的冷却水控制方法。

背景技术

在因全球变暖而导致的北极海冰损失的情况下，对在俄罗斯附近的东北航线和加拿大附近的西北航线的关注增加。

由于北极地区富含自然资源且也被称为新兴旅游目的地，因此正在积极开发用于观光旅游及从北极油田运输及供应资源的北极航道。

确切地说，北冰洋附近的国家，包含美国、加拿大、俄罗斯、丹麦、挪威等，正进行研究以开发北极航道，与现有航道相比，所述北极航道具有世界自然资源的约25％且时间及距离减少30％。

根据由美国及加拿大研究人员释放的数据，预期通过北极航道的当前船舶交通在2030年之前达到全球船舶交通的2％且在2050年之前达到5％。然而，由于全球变暖，北极航道的打开有可能加速。

不同于普通水，极地水具有冰片环境的特性，且因此，独立于组件和材料的研究和开发，需要一种考虑环境风险的方法。确切地说，对于在北冰洋中操作的船舶，其暴露于比在普通水中操作的船舶更多的潜在风险，安全操作是至关重要的。

确切地说，极区的环境条件，例如约-52℃的平均大气温度和冰山，在极区的开发中造成困难。

同时，船舶在其船体中通常具备适于接收和存储海水的海水舱，其中存储在海水舱中的海水用于冷却热产生器，例如发动机或产生器。确切地说，尽管是在冷水或极地水中航行，但冷海水仍可在船舶中用作制冷剂。

一种用于船舶的典型的基于海水的冷却系统包含：海水舱，接收海水；海水循环管线，提供用于来自海水舱的海水循环的路径；海水泵，安置在海水循环管线上以泵抽且循环海水；冷却器，安置在海水循环管线上以使用循环的海水作为制冷剂来进行冷却；以及冷却剂循环管线，提供已经历热交换的冷却剂通过冷却剂泵从冷却器循环到待冷却的物体(例如，发动机或产生器)的路径。

在此典型的冷却系统中，海水通过底层海水箱引入到海水舱中，通过海水泵从海水舱泵抽以循环到冷却器，且与通过冷却剂泵泵抽的冷却剂交换热量以藉助于待冷却的物体沿着冷却剂循环管线循环到冷却器，由此冷却剂被冷却且因此可用于冷却待冷却的物体。

然而，此典型的基于海水的冷却系统的问题在于，在极地环境中的破冰模式下操作期间，海水箱可能发生冰堵塞，从而造成冷却控制困难。

发明内容

技术挑战

为了解决以下问题，即在将基于海水的冷却系统应用于北极船舶之后，海水箱由于冰形成引起的冰堵塞使得冷却系统故障，可提出一种方法，其中分别提供冰海水箱和低海水箱以使得将通过热交换加热的热海水供应到低海水箱，且当冰海水箱中的海水冻结时，将低海水箱中的热海水供应到冰海水箱。

然而，如果这些措施未能去除冰海水箱中的冰形成，那么冷却系统发生故障，最终使得不可能维持推进系统的正常操作。