一种船舶保护结构以及施工方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶保护结构以及施工方法。

背景技术：

海洋污损生物，又名海洋附着生物，是附着在船体底部和海洋中各种设备上的动物、植物或微生物，例如硅藻、藤壶、牡蛎、贻贝等。

长时间浸泡在海水中的无特殊保护的船底通常会聚集众多的海洋生物，研究人员称这种现象为海洋生物污损，并称这些生长或者附着在船底外壳上的生物为海洋污损生物。每年，国内外海洋生物污损都会导致重大的损失，举例来说，海洋生物污损将会导致船体的航行阻力大大提高、航行速度急剧降低，进而货物中转周期大大延长，船舶进坞维修周期也会随之增大，船底污损清理成本提高、船舶占坞时间增加且有效的航行时间大大缩短，燃油消耗及其对应的污染排放相应提高，船舶的有效载重降低，船舶的使用寿命也大大缩短，等等。

一般而言，都是通过在船底涂上一层铅、铜或有机锡涂料，以防止海洋生物附着，这在一定程度上能起到防污效果，但也造成了严重的环境污染，对海洋污损生物以外的海洋生物也会造成不良的影响，从而影响水产的养殖、捕捞以及人类的身体健康。

为此，船舶领域研究人员都在努力探索一个快速、经济无污染而又有效的防污措施。目前，通过在船底外壳增涂有效降解涂层，可以明显抑制海洋污损生物的附着，并且无污染，然而存在的最大的问题就是有效降解涂层非常容易降解，持续时间很短，对于航行间较长的船舶无法保证整个航行过程中都能起到防污效果。

同时船舶通过涂层，会增加一定的重量，进而增加航行的阻力，继而导致油耗升高。

因此，如何寻找一个更有效的能够维持船体有效抑制海洋污损生物的方法，是目前存在的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够减少海洋污损生物的船舶保护结构以及施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种船舶保护结构，所述船舶包括船体，所述船舶保护结构包括设置在船体的吃水线以下的外表面上的保护层；

所述保护层内分布具有产生磁场的磁性物块。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

一种船舶保护结构的施工方法，包括：

选定船体的吃水线以下的外表面并将加热层附着其上，再将保护层附着在加热层上；

选定船体的最低点，以船体的最低点为中心点通过排列装置以两条裴波那契螺旋线为基线将磁性物块进行排列，其中一条基线为顺时针，另一条基线为逆时针，两组所述基线相互嵌合；

排列完成后磁性物块采用磁化装置对进行磁化。

本发明的有益效果在于：通过在保护层内分布具有产生磁场的磁性物块，利用磁性产生的磁场以及在水在磁场作用下产生的抗磁性，而由于力的相互作用，能够对船舶产生反作用力（托举力），进而能够降低船舶航行的阻力，同时海洋污损生物的主要构成也是为有机物，而有机物也是具有抗磁性的，因此大多数的海洋污损生物如硅藻、藤壶、牡蛎、贻贝在靠近船底时会受到磁场的作用，能够大量减少附着量；同时生物的主要组成部分为水，有机物以及生物组织，而常见的氧合血红蛋白也是抗磁性物质；在所有的海洋污损生物中，硅藻是一个最为基础的附着生物，在其附着死亡后，形成粗糙表面，进而其他的生物更加方便附着；而硅藻的一个主要特点是硅藻细胞外覆硅质（主要是二氧化硅）的细胞壁，而二氧化硅则又是具有抗磁性，因此，本申请的保护层产生磁场的磁性物块能够大大减少硅藻的附着，进而减少其他的海洋污损生物附着，保证航行效果，而与水之间的相互作用能够进一步的减少船舶航行的阻力，提升船舶的运输能力；且由于磁性物块的作用，能够牢牢的吸附在船体（船体大部分是金属）上，减少脱落的可能性；通过在福建省福州市长乐区的漳港海域用三艘船舶（第一艘船舶为快艇，船底为普通的玻璃钢材质，第二艘为小型渔船，船底采用常规防锈处理；第三艘为金属结构的渔船，船底为本申请的船舶保护结构）做了一个专门验证船体生物重量的对照实验，三艘船舶，结果表明，在该海域下水一年后的快艇，第一艘船底（即船底为普通的玻璃钢材质）附着的生物重量为14.7公斤/平米；第二艘船底（即船底为常规防锈处理的船底的）附着的生物重量为16.9公斤/平米；采用采用本申请的快艇船底，即第三艘船底（未启用加热层）附着的生物重量4.1公斤/平米。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种船舶保护结构的示意图；

图2为本发明具体实施方式的一种船舶保护结构的结构示意图；

标号说明：1、船体；2、船舶保护结构；21、保护层；22、磁性物块；23、加热层；24、防腐涂层。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1以及图2，一种船舶保护结构2，所述船舶包括船体1，所述船舶保护结构2包括设置在船体1的吃水线以下的外表面上的保护层21；

所述保护层21内分布具有产生磁场的磁性物块22。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在保护层21内分布具有产生磁场的磁性物块22，利用磁性产生的磁场以及在水在磁场作用下产生的抗磁性，而由于力的相互作用，能够对船舶产生反作用力（托举力），进而能够降低船舶航行的阻力，也能够增加运载能力；同时海洋污损生物的主要构成也是为有机物，而有机物也是具有抗磁性的，因此大多数的海洋污损生物如硅藻、藤壶、牡蛎、贻贝在靠近船底时会受到磁场的作用，能够大量减少附着量；同时生物的主要组成部分为水，有机物以及生物组织，而常见的氧合血红蛋白也是抗磁性物质；在所有的海洋污损生物中，硅藻是一个最为基础的附着生物，在其附着死亡后，形成粗糙表面，进而其他的生物更加方便附着；而硅藻的一个主要特点是硅藻细胞外覆硅质（主要是二氧化硅）的细胞壁，而二氧化硅则又是具有抗磁性，因此，本申请的保护层21产生磁场的磁性物块22能够大大减少硅藻的附着，进而减少其他的海洋污损生物附着，保证航行效果，而与水之间的相互作用能够进一步的减少船舶航行的阻力，提升船舶的运输能力；且由于磁性物块22的作用，能够牢牢的吸附在船体1（船体1大部分是金属）上，减少脱落的可能性。

进一步的，所述磁性物块22的两个磁极连线与船体1的外表面垂直。

从上述描述可知，通过磁性物块22的两个磁极连线与船体1的外表面垂直，能够实现磁场的均匀对外，减少磁性物块22相互导致保护层21效果差；而具体的磁极方向，可以在对磁性物块22进行充磁/磁化的时候进行控制。

进一步的，所述保护层21与船体1的外表面之间还设置有加热层23。

从上述描述可知，通过加热层23的设置，能够通过加热，使得吸附在保护层21上的海洋污损生物。

进一步的，所述加热层23工作时加热至磁性物块22的居里点。

从上述描述可知，通过加热层23工作时加热至磁性物块22的居里点，能够使得磁性物块22暂时消磁，使得磁性物块22吸附的磁性物体能够脱落，降低航行阻力。

进一步的，所述磁性物块22呈裴波那契数列的方式分布在保护层21内。

从上述描述可知，通过磁性物块22呈裴波那契数列的方式分布在保护层21内，能够使得保护层21内尽可能多的分布有磁性物块22，进而保证保护层21有足够的磁性实现对船体1的保护。

进一步的，所述船体1包括最低点，所述磁性物块22以船体1的最低点为中心点呈裴波那契数列的方式分布在保护层21内。

从上述描述可知，通过磁性物块22以船体1的最低点为中心点呈裴波那契数列的方式分布，由于最低点处的最容易被附着，因此选定最低点为中心点进行分布，能够降低此处的被附着的概率。

进一步的，所述保护结构还包括防腐涂层24，所述防腐涂层24位于保护层21远离船体1的一面上。

从上述描述可知，通过防腐涂层24，能够减少保护层21被腐蚀的风险，延长保护层21的使用寿命。

一种上述船舶保护结构2的施工方法，包括：

选定船体1的吃水线以下的外表面并将加热层23附着其上，再将保护层21附着在加热层23上；

选定船体1的最低点，以船体1的最低点为中心点通过排列装置以两条裴波那契螺旋线为基线将磁性物块22进行排列，其中一条基线为顺时针，另一条基线为逆时针，两组所述基线相互嵌合；

排列完成后磁性物块22采用磁化装置对进行磁化。

进一步的，通过排列装置对两组基线之间的空隙处的保护层21内进行填充磁性物块22；并采用磁化装置对空隙处的磁性物块22进行磁化。

从上述描述可知，通过第一次的磁化，能够保证两组所述行进路线相互嵌合的保护层21内的磁性物块22形成类似向日葵籽或者松果的排布顺序，进而获得最大排列空间，通过都磁化，能够重置磁性物块22的磁场，保证磁场的一致性。通过对空隙处的保护层21内排列磁性物块22，并给予与磁化相同的第二次磁化，能够保证保护层21磁场的一致性。

进一步的，所述保护层21完成施工后喷涂防腐涂层24，同时启动加热层23进行加热。

从上述描述可知，通过在喷涂防腐涂层24时同时启动加热层23进行加热，能够加快涂层的干燥，缩短工期。

所述磁性物块22可以为最为常见的四氧化三铁（成本低），也可以采用其他的永磁体或者可以充磁的软磁体，以四氧化三铁为例，其居里点为585℃；以钕铁硼磁体为例，其居里点为320℃-460℃；所述保护层21可以为漆层或者其他的结构体，只需要容纳磁性颗粒且熔点在磁性物块22的居里点之上即可；例如保护层21可以为有机硅涂料、氧化铝涂料，有机硅涂料工作温度可以达到400℃-1700℃，氧化铝涂料工作温度可达1300℃；以有机硅涂料为例，选择在居里点以上的有机硅涂料即可，即工作温度超过585℃的有机硅涂料，使用时在涂覆第一层涂料后，排列磁性物块22后，调整磁性，或者直接按照要求的南北极排列好后采用第二层的涂料对磁性物块22进行封装；也可以将磁性物块22混入有机硅涂料内，直接在船体1上涂覆，干燥后通过磁化装置对内部的磁性物块22进行与整体磁化/磁极的调整。

而加热层23可以采用例如钨丝、硅碳丝作为加热丝，加热温度可以轻松超过800℃。

实施例一

一种船舶保护结构2，所述船舶包括船体1，所述船舶保护结构2包括设置在船体1的吃水线以下的外表面上的保护层21；

所述保护层21内分布具有产生磁场的磁性物块22。

所述磁性物块22的两个磁极连线与船体1的外表面垂直。

所述保护层21与船体1的外表面之间还设置有加热层23。

所述加热层23工作时加热至磁性物块22的居里点。

所述磁性物块22呈裴波那契数列的方式分布在保护层21内。所述船体1包括最低点，所述磁性物块22以船体1的最低点为中心点呈裴波那契数列的方式分布在保护层21内。

所述保护结构还包括防腐涂层24，所述防腐涂层24位于保护层21远离船体1的一面上。

其中

所述磁性物块22为的四氧化三铁，其居里点为585℃，所述保护层21可以为格栅，所述格栅可以按照要求进行预订，然后将磁性物块22填充进去即可，然后采用氧化铝涂料进行封装，氧化铝涂料工作温度1300℃，使用时将格栅固定排列磁性物块22后，调整磁性，或者直接按照要求的南北极排列好；采用氧化铝涂料对格栅和磁性物块22进行封装；而加热层23可以采用例如钨丝作为加热丝。

实施例二

一种船舶保护结构2，与实施例一相同之处不再赘述；

其中

所述磁性物块22可以为最为常见的钕铁硼磁体，其居里点为320℃-460℃，所述保护层21可以为漆层；采用有机硅涂料作为基料，例如郑州强青涂料有限公司的w61-600以上的油漆，使用时将格栅固定排列磁性物块22后，调整磁性，或者直接按照要求的南北极排列好；采用涂料对格栅和磁性物块22进行封装；也可以将磁性物块22混入有机硅涂料内，直接在船体1上涂覆，干燥后通过磁化装置对内部的磁性物块22进行与整体磁化/磁极的调整。

而加热层23可以采用硅碳丝作为加热丝。

实施例三

一种实施例一所述船舶保护结构2的施工方法，包括：

选定船体1的吃水线以下的外表面并将加热层23附着其上，再将保护层21的格栅附着在加热层23上；所述格栅以两条裴波那契螺旋线为基线进行分隔排列，其中一条基线为顺时针，另一条基线为逆时针，两组所述基线相互嵌合，磁性物块22设置在格栅内；选定船体1的最低点，两条裴波那契螺旋线为基线以船体1的最低点为中心点；

排列完成后磁性物块22采用磁化装置对进行磁化；

通过排列装置对两组基线之间的空隙处的保护层21内进行填充磁性物块22；并采用磁化装置对空隙处的磁性物块22进行磁化；第二次磁化完成后再采用氧化铝涂料进行封装。

所述保护层21完成施工后喷涂防腐涂层24，同时启动加热层23进行加热。

实施例四

一种实施例二所述船舶保护结构2的施工方法，包括：

选定船体1的吃水线以下的外表面并将加热层23附着其上，再将保护层21的有机硅涂料作为底漆涂覆在加热层23上；

选定船体1的最低点，以船体1的最低点为中心点通过排列装置以两条裴波那契螺旋线为基线（基线宽度为一个磁性物块22宽度）将磁性物块22进行排列未干燥的底漆上，其中一条基线为顺时针，另一条基线为逆时针，两组所述基线相互嵌合；通过排列装置对两组基线之间的空隙处的保护层21内进行填充磁性物块22；并采用磁化装置对空隙处的磁性物块22进行磁化；磁化完成后，涂覆第二层有机硅涂料，覆盖住磁性物块22；并开启加热层23进行加热。

所述保护层21完成施工后喷涂防腐涂层24，同时启动加热层23进行加热。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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