CN110539871A - 自流式冷却系统进水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶冷却系统技术领域，公开了一种自流式冷却系统进水装置，包括冷却海水管道和旋转管道，旋转管道的一端为自流进水口，另一端与冷却海水管道的端部转动连接，自流进水口位于船壳外侧，旋转管道通过转动使自流进水口朝向或背离船舶前进方向。本发明提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道的旋转改变自流进水口与船舶前进方向之间的夹角，达到调节冷却海水流量的效果，从而能够根据实际需求对自流状况下冷却海水流量进行调节，避免了管路阀门等节流装置所产生的振动噪声，同时旋转管道结构简单、调节方便，可靠性强，有效克服了复杂的自适应调节装置可靠性不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及船舶冷却系统技术领域，特别是涉及一种自流式冷却系统进水装置。
背景技术
冷却系统是船舶动力系统重要的组成部分，是进一步提升船舶性能必须关注的重要环节。为减轻结垢和腐蚀的问题，目前先进船舶均采用中央冷却水系统，其工作原理是利用海水泵输送海水进入中央冷却系统，来冷却低温淡水，被冷却后的低温淡水再去吸收蒸汽动力系统、柴油机等船舶动力系统和船内设备运行产生的热量。
现代船舶逐渐向低能耗、经济性、舒适性等方向发展。采用海水泵维持冷却海水的循环流动，海水泵的持续运行将产生大量能耗。为了降低泵功损耗，提高能量效率，逐渐衍生出自流冷却技术，即通过在舷外通海系统海水进口位置设置自流发生器，利用船舶航行时的迎流动压克服系统内流动阻力，实现冷却海水的无泵驱动。
现有用于驱动冷却水的自流发生装置均固定安装在船壳表面，自流冷却海水的供应能力由船舶航速决定。当自流装置冷却海水供应能力超出船舶热量导出需求时，通常需要通过安装在通海管路中的阀门或者自流发生器的自适应调节装置对冷却水量进行调节。管路阀门等的节流作用会引起振动，产生附加管道噪声，而自适应调节装置的设计过于复杂，存在可靠性不足的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种自流式冷却系统进水装置，用以解决现有用于驱动冷却水的自流发生装置固定安装在船壳表面，通常需要通过安装在通海管路中的阀门或者自流发生器的自适应调节装置对冷却水量进行调节，管路阀门等的节流作用会引起振动，产生附加管道噪声，而自适应调节装置的设计过于复杂，存在可靠性不足的问题
本发明实施例提供一种自流式冷却系统进水装置，包括冷却海水管道，还包括旋转管道，所述旋转管道的一端为自流进水口，另一端与所述冷却海水管道的端部转动连接，所述自流进水口位于船壳外侧，所述旋转管道通过转动使所述自流进水口朝向或背离船舶前进方向。
本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道的旋转，可以改变自流进水口与船舶前进方向之间的夹角，使自流进水口朝向或者背离船舶前进方向。当自流进水口的朝向与船舶前进方向相重合一致时，自流进水口具有最大迎流面积，可以最大效果利用迎流动压，形成最大进口流量；随着旋转管道的转动，当自流进水口的朝向与船舶前进方向之间夹角逐渐增大时，自流进水口在垂直于船舶前进方向上的有效迎流面积基于投影原理将随之逐渐减小，从而可以产生有效的节流效果；当自流进水口的朝向背离船舶前进方向，自流进水口在垂直于船舶前进方向没有了有效迎流面积，此时海水无法通过自流方式进入船舶冷却系统。因此，本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道的旋转改变自流进水口与船舶前进方向之间的夹角，达到调节冷却海水流量的效果，从而能够根据实际需求对自流状况下冷却海水流量进行调节，避免了管路阀门等节流装置所产生的振动噪声，同时旋转管道结构简单、调节方便，可靠性强，有效克服了复杂的自适应调节装置可靠性不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置的自流进水口处于最大迎流面积状态示意图；
图3为本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置的自流进水口处于旋转节流状态示意图；
图中：1、冷却海水管道；2、旋转管道；3、自流进水口；4、弯折段；5、直管段；6、动密封圈；7、旋转驱动装置；8、周向齿轮；9、电机齿轮；10、支撑轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种自流式冷却系统进水装置，包括冷却海水管道1，还包括旋转管道2，旋转管道2的一端为自流进水口3，另一端与冷却海水管道1的端部转动连接。海水从自流进水口3进入旋转管道2，并从旋转管道2进入船舶冷却系统的冷却海水管道1，对船舶冷却系统内的淡水进行换热冷却，带走船舶动力系统和船内设备运行产生的热量。自流进水口3位于船壳外侧，旋转管道2通过转动使自流进水口3朝向或背离船舶前进方向。
常规的用于驱动冷却水的自流发生装置均固定安装在船体表面，自流冷却海水的供应能力由船舶航速决定。当自流装置冷却海水供应能力超出船舶热量导出需求时，通常需要通过安装在通海管路中的阀门或者自流发生器的自适应调节装置对冷却水量进行调节。管路阀门等的节流作用会引起振动，产生附加管道噪声，而自适应调节装置的设计过于复杂，存在可靠性不足的问题。
本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道2的旋转，可以改变自流进水口3与船舶前进方向之间的夹角，使自流进水口3朝向或者背离船舶前进方向。图2、图3中，箭头所指方向为船舶前进方向。当自流进水口3的朝向与船舶前进方向相重合一致时，自流进水口3具有最大迎流面积，可以最大效果利用迎流动压，形成最大进口流量，自流进水口3处于最大迎流面积状态；随着旋转管道2的转动，当自流进水口3的朝向与船舶前进方向之间夹角逐渐增大时，自流进水口3在垂直于船舶前进方向上的有效迎流面积基于投影原理将随之逐渐减小，从而可以产生有效的节流效果，自流进水口3处于旋转节流状态；当自流进水口3的朝向背离船舶前进方向，自流进水口3在垂直于船舶前进方向没有了有效迎流面积，此时海水无法通过自流方式进入船舶冷却系统。因此，本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道2的旋转改变自流进水口3与船舶前进方向之间的夹角，达到调节冷却海水流量的效果，从而能够根据实际需求对自流状况下冷却海水流量进行调节，避免了管路阀门等节流装置所产生的振动噪声，同时旋转管道2结构简单、调节方便，可靠性强，有效克服了复杂的自适应调节装置可靠性不足的问题。
进一步地，本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，旋转管道2在自流进水口3的一端可以设置为喇叭口，使旋转管道2在自流进水口3处具有更大的流通截面，从而可以更加充分利用迎流动压，增大最大自流海水流量。旋转管道2可以包括相连接的弯折段4和直管段5，自流进水口3位于弯折段4的端部，直管段5的端部与冷却海水管道1转动连接。直管段5伸出船壳，可通过自转带动弯折段4转动；弯折段4用于对海水进行导流，海水从自流进水口3流入后将在弯折段4内改变流向并通过直管段5进入冷却海水管道1。为了减少自流海水在弯折段4内的水头损耗，弯折段4的内壁可以是平滑设置的，使海水流动平稳转向。直管段5与冷却海水管道1可以是同轴连接的，直管段5的端部外壁与冷却海水管道1的连接端部内壁滑动连接，在连接处，直管段5的管轴与冷却海水管道1的管轴向重合，直管段5以自身管轴为轴线转动。为了防止连接处海水泄漏，直管段5的端部外壁与冷却海水管道1的连接端部内壁之间还可以设有动密封圈6，动密封圈6可以是迷宫密封的形式，也可以是机械密封的形式，在此不做限制。
另外，本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，还可以包括用于驱动旋转管道2旋转的旋转驱动装置7。旋转管道2的直管段5外壁可以套设有周向齿轮8，旋转驱动装置7的输出转轴设置电机齿轮9，通过齿轮啮合实现旋转驱动装置7与直管段5的齿轮传动连接，其中，旋转驱动装置7可以是驱动电机。
本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，直管段5可以是以垂直于船壳的方向伸出船体的，即直管段5的轴线可以垂直于直管段5所处位置的船壳壳面；为了增强旋转管道2的结构稳定性，可以在直管段5外壁套设支撑轴承10，支撑轴承10与船体相固定连接。根据流体力学相关理论，船舶航行时，海水在船壳处将产生流速不同的边界层，在边界层内，海水与船壳的相对流速随着海水与船壳壳面距离的减小而减小。若海水在旋转管道2处的边界层厚度为δ，为了使自流进水口3处的海水相对于船体具有适当的相对流速以产生足够的迎流动压，自流进水口3距离船壳的距离可以设置为大于等于0.6δ。
本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，冷却海水管道1上还可以设有海水泵。自流进水口3的朝向与船舶前进方向相重合一致时，自流进水口3具有最大迎流面积，可以最大效果利用迎流动压，形成最大自流流量。当船舶冷却系统所需的冷却海水流量小于此最大自流流量时，可以通过旋转管道2的转动使自流进水口3的有效迎流面积减小，产生节流效果；而当船舶冷却系统所需的冷却海水流量大于此最大自流流量时，可以在自流进水口3的朝向与船舶前进方向相重合一致，自流进水口3处于最大自流流量状态的同时，开启冷却海水管道1上的海水泵，以进一步增大冷却海水流量，满足船舶热量导出的实际需求。
由以上实施例可以看出，本发明提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道2的旋转，可以改变自流进水口3与船舶前进方向之间的夹角，使自流进水口3朝向或者背离船舶前进方向。当自流进水口3的朝向与船舶前进方向相重合一致时，自流进水口3具有最大迎流面积，可以最大效果利用迎流动压，形成最大进口流量；随着旋转管道2的转动，当自流进水口3的朝向与船舶前进方向之间夹角逐渐增大时，自流进水口3在垂直于船舶前进方向上的有效迎流面积基于投影原理将随之逐渐减小，从而可以产生有效的节流效果；当自流进水口3的朝向背离船舶前进方向，自流进水口3在垂直于船舶前进方向没有了有效迎流面积，此时海水无法通过自流方式进入船舶冷却系统。因此，本发明实施例提供的自流式冷却系统进水装置，通过旋转管道2的旋转改变自流进水口3与船舶前进方向之间的夹角，达到调节冷却海水流量的效果，从而能够根据实际需求对自流状况下冷却海水流量进行调节，避免了管路阀门等节流装置所产生的振动噪声，同时旋转管道2结构简单、调节方便，可靠性强，有效克服了复杂的自适应调节装置可靠性不足的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自流式冷却系统进水装置，包括冷却海水管道，其特征在于，还包括旋转管道，所述旋转管道的一端为自流进水口，另一端与所述冷却海水管道的端部转动连接，所述自流进水口位于船壳外侧，所述旋转管道通过转动使所述自流进水口朝向或背离船舶前进方向。
2.根据权利要求1所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述旋转管道包括相连接的弯折段和直管段，所述自流进水口位于所述弯折段的端部，所述直管段的端部与所述冷却海水管道转动连接。
3.根据权利要求2所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述弯折段的内壁平滑设置。
4.根据权利要求1所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述旋转管道在所述自流进水口的一端为喇叭口。
5.根据权利要求2所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述直管段与所述冷却海水管道同轴连接，所述直管段的端部外壁与所述冷却海水管道的连接端部内壁滑动连接。
6.根据权利要求5所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述直管段的端部外壁与所述冷却海水管道的连接端部内壁之间还设有动密封圈，所述动密封圈为迷宫密封或机械密封。
7.根据权利要求2所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，还包括旋转驱动装置，所述直管段外壁套设有周向齿轮，所述旋转驱动装置与所述直管段齿轮传动连接。
8.根据权利要求2所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述直管段的轴线垂直于所述船壳。
9.根据权利要求1所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，海水在所述旋转管道处的边界层厚度为δ，所述自流进水口距离所述船壳的距离大于等于0.6δ。
10.根据权利要求1所述的自流式冷却系统进水装置，其特征在于，所述冷却海水管道上设有海水泵。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |