CN110539872B - 自流式冷却系统 - 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，包括冷却海水管道、自流发生器和连接管道，自流发生器设于船体底壳外侧，连接管道的一端与自流发生器连接，另一端通过可伸缩的弹性连接件与冷却海水管道连接；自流发生器具有翼型外轮廓，使船体航行时流经自流发生器上下表面的海水对自流发生器产生朝向船体底壳方向的升力。本发明提供的自流式冷却系统，通过具有翼型外轮廓的自流发生器产生随航速变化的升力，随着船舶航速的提升，自流发生器将逐渐靠近船体底壳，因此，当船舶高速航行时，自流发生器与船体底壳距离较近，可以减小自流发生器作为一个突出体所产生的附加阻力和流噪声，从而有利于船舶的高速航行。
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。
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。
现有的用于驱动冷却海水的自流发生器均固定安装在船(艇)体底壳表面，而且在整个系统运行过程中自流发生器的伸出高度不变。当船舶高速航行时，自流发生器作为一个突出体将产生很大的附加阻力和较大的流噪声，非常不利于船舶的高速航行。
发明内容
本发明实施例提供一种自流式冷却系统，用以解决现有的用于驱动冷却海水的自流发生器均固定安装在船(艇)体底壳表面，而且在整个系统运行过程中自流发生器的伸出高度不变，当船舶高速航行时，自流发生器作为一个突出体将产生很大的附加阻力和较大的流噪声，非常不利于船舶高速航行的问题。
本发明实施例提供一种自流式冷却系统，包括冷却海水管道，还包括自流发生器和连接管道，所述自流发生器设于船体底壳外侧，所述连接管道的一端与所述自流发生器连接，另一端通过可伸缩的弹性连接件与所述冷却海水管道连接；所述自流发生器具有翼型外轮廓，使船体航行时流经所述自流发生器上下表面的海水对所述自流发生器产生朝向所述船体底壳方向的升力。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，通过具有翼型外轮廓的自流发生器产生随航速变化的升力，当船舶航速较小时，自流发生器处于相对远离船体底壳的位置，有助于减少边界层对自流发生器进水流量的影响，增大自流发生器进水压头，提高进入冷却系统的自流海水流量；随着船舶航速的提升，自流发生器将逐渐靠近船体底壳，因此，当船舶高速航行时，自流发生器与船体底壳距离较近，可以减小自流发生器作为一个突出体所产生的附加阻力和流噪声，从而有利于船舶的高速航行。
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结构示意图；
图2为本发明实施例提供的自流式冷却系统主视图；
图3为本发明实施例提供的自流式冷却系统系统原理图；
图中：1、冷却海水管道；2、自流发生器；3、连接管道；4、船体底壳；5、弹性连接件；6、通海阀箱；7、自流通道；8、限位凸缘；9、海水泵。
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至图3所示，本发明实施例提供了一种自流式冷却系统，包括冷却海水管道1、自流发生器2和连接管道3。自流发生器2设于船体底壳4外侧，连接管道3的一端与自流发生器2连接，另一端通过可伸缩的弹性连接件5与冷却海水管道1连接。连接管道3不但用于将自流发生器2安装于船体，而且自流发生器2引入的海水经连接管道3流入冷却海水管道1，进而对整个冷却系统进行海水冷却。自流发生器2具有翼型外轮廓，使船体航行时流经自流发生器2上下表面的海水对自流发生器2产生朝向船体底壳4方向的升力。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，自流发生器2设于船体底壳4的外侧，自流发生器2与船体底壳4存在一定距离。连接管道3通过可伸缩的弹性连接件5与冷却海水管道1连接，当船舶航行时，海水从具有翼型外轮廓的自流发生器2上下表面流过，对自流发生器2产生朝向船体底壳4方向的升力，从而通过连接管道3压缩弹性连接件5，使自流发生器2向船体底壳4靠近；当海水流动对自流发生器2产生的升力与弹性连接件5被压缩产生的回复力相平衡时，自流发生器2将处于平衡位置并与船体底壳4保持相应的距离。根据流体力学翼型结构升力产生的原理，当船舶航速增大时，从翼型外轮廓的自流发生器2上下表面流过的海水对自流发生器2产生的升力也将增大，弹性连接件5产生更大的收缩，自流发生器2也将更加靠近船体底壳4；当船舶航速较小时，从翼型外轮廓的自流发生器2上下表面流过的海水对自流发生器2产生的升力较小，弹性连接件5产生的收缩也较小，自流发生器2与船体底壳4的距离将相对较大。因此，本发明实施例提供的自流式冷却系统，通过具有翼型外轮廓的自流发生器2产生随航速变化的升力，当船舶航速较小时，自流发生器2处于相对远离船体底壳4的位置，有助于减少边界层对自流发生器2进水流量的影响，增大自流发生器2进水压头，提高进入冷却系统的自流海水流量；随着船舶航速的提升，自流发生器2将逐渐靠近船体底壳4，因此，当船舶高速航行时，自流发生器2与船体底壳4距离较近，可以减小自流发生器2作为一个突出体所产生的附加阻力和流噪声，从而有利于船舶的高速航行。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，还可以包括设于船体底壳4内侧的通海阀箱6，连接管道3的出水口通过通海阀箱6与冷却海水管道1相连通。冷却海水从连接管道3进入通海阀箱6，再从通海阀箱6进入冷却海水管道1。自流发生器2内可以设有自流通道7，自流通道7的进水口设于自流发生器2的迎流面，连接管道3的进水口与自流通道7的出水口相连通。船舶航行时，海水从自流发生器2迎流面的自流通道7进水口进入自流通道7，经自流通道7设于通海阀箱6的出水口进入通海阀箱6，然后再从通海阀箱6进入冷却海水管道1。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，弹性连接件5不但为自流发生器2和连接管道3提供了靠近或远离船体底壳4的活动自由度，而且能够产生平衡自流发生器2升力的弹性力，使自流发生器2能够实现伸出船体底壳4高度随航速改变的自适应调节。弹性连接件5可以为连接弹簧，连接弹簧被压缩夹置于连接管道3的出水口一端和冷却海水管道1的进水口一端之间。比如，连接管道3的出水口可以设有环形的支撑凸缘，冷却海水管道1的进水口开设于通海阀箱6对应连接管道3出水口的壁面，连接弹簧的一端安装于支撑凸缘，另一端安装于设置有通海阀箱6设置有连接管道3出水口的壁面。连接管道3位于通海阀箱6内的部分在管壁上可以设有限位凸缘8，以限定连接管道3伸出通海阀箱6的最大长度，从而控制自流发生器2距离船体底壳4的最远距离。在限位凸缘8与通海阀箱6的船体底壳4侧箱壁面箱抵触时，连接管路伸出通海阀箱6的长度最长，自流发生器2距离船体底壳4的距离最大；此时，可以使弹性连接件5处于预压缩状态，具有一定的预紧力，使自流发生器2在航速达到一定大小时才能产生能够克服此预紧力的升力，并在航速进一步升高时因产生更大升力而使弹性连接件5产生进一步的压缩，使自流发生器2和船体底壳4的距离减小。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，自流发生器2的翼型外轮廓包括朝向船体底壳4的上流面和背离船体底壳4的下流面，上流面可以为凸圆弧形，下流面可以为光滑平面；上流面的面积大于下流面面积，因此，海水流经自流发生器2时，在上流面的流速大于在下流面的流速，从而使得上流面一侧压力小于下流面一侧压力，从整体上反映就是自流发生器2会受到一个朝向船体底壳4方向的升力。自流发生器2在航行时产生升力的原理与飞机机翼在飞行时产生升力的原理相同，自流发生器2的翼型外轮廓的具体形状可以根据船舶航速和自流发生器2升力产生需求进行优化设计。
本发明实施例提供的自流式冷却系统，冷却海水管道1上还可以设有海水泵9。当通过自流方式流入海水冷却管道的海水能够满足冷却系统的冷却需求时，无需打开海水泵9；当通过自流方式流入海水冷却管道的海水无法满足冷却系统的冷却需求时，可以打开海水泵9，以增大海水流量。自流通道7的内壁可以是平滑设置，以减少管道流动内阻。自流通道7在迎流面一端的进水口可以为喇叭型口，增大自流通道7的有效进水口面积，使更多的海水可以进入自流通道7。
由以上实施例可以看出，本发明提供的自流式冷却系统，通过具有翼型外轮廓的自流发生器2产生随航速变化的升力，当船舶航速较小时，自流发生器2处于相对远离船体底壳4的位置，有助于减少边界层对自流发生器2进水流量的影响，增大自流发生器2进水压头，提高进入冷却系统的自流海水流量；随着船舶航速的提升，自流发生器2将逐渐靠近船体底壳4，因此，当船舶高速航行时，自流发生器2与船体底壳4距离较近，可以减小自流发生器2作为一个突出体所产生的附加阻力和流噪声，从而有利于船舶的高速航行。
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 (6)
1.一种自流式冷却系统，包括冷却海水管道，其特征在于，还包括自流发生器和连接管道，所述自流发生器设于船体底壳外侧，所述连接管道的一端与所述自流发生器连接，另一端通过可伸缩的弹性连接件与所述冷却海水管道连接；所述自流发生器具有翼型外轮廓，使船体航行时流经所述自流发生器上下表面的海水对所述自流发生器产生朝向所述船体底壳方向的升力；
还包括通海阀箱，所述通海阀箱设于所述船体底壳内侧，所述连接管道的出水口通过所述通海阀箱与所述冷却海水管道相连通；所述自流发生器设有自流通道，所述自流通道的进水口设于所述自流发生器的迎流面，所述连接管道的进水口与所述自流通道的出水口相连通；所述连接管道位于所述通海阀箱内的部分在管壁上设有限位凸缘，以限定所述连接管道伸出所述通海阀箱的最大长度。
2.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述弹性连接件为连接弹簧，所述连接弹簧被压缩夹置于所述连接管道的出水口一端和所述冷却海水管道的进水口一端之间。
3.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述自流发生器的翼型外轮廓包括朝向所述船体底壳的上流面和背离所述船体底壳的下流面，所述上流面为凸圆弧形，所述下流面为光滑平面。
4.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述冷却海水管道上设有海水泵。
5.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述自流通道的内壁平滑设置。
6.根据权利要求1所述的自流式冷却系统，其特征在于，所述自流通道在所述迎流面一端的进水口为喇叭型口。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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