CN112722228B - 一种船舶水下排烟管结构 - Google Patents

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Abstract

一种船舶水下排烟管结构，船体内的排烟管在船体外板处设置排烟口，船体外板上与排烟口相邻处安装有向外凸出的挤水板，且挤水板外侧面与船体外板之间的距离从中部向侧边逐渐减小。通过挤水板的作用使船舶前行时在排烟口处形成乏水低压区，船舶低速后退时防止挤水板的凸出部分将水液导向排烟管内部。该船舶水下排烟管结构简单、制作容易、维护方便，且通过其特殊形状和位置的设置，可以有效地在船舶航行时降低排烟管出口端处的背压，从而减少水液对水下排烟口的排气阻力，极大地提高船舶航行时排气的顺畅性和稳定性。

Description

一种船舶水下排烟管结构
技术领域
本发明涉及排烟装置，特别是涉及一种船舶上设置于水下进行排烟的水下排烟管结构。
背景技术
某些船舶上的排气管设置于水线上方，通过该种排气管排出的废气直接进入空气，容易影响船上乘员。为此，一些船舶会将连接内燃机的排烟管的出口设置于水下，以防止影响船上乘员，同时也可防止排烟热辐射作用而增强隐身性。
该种水下排烟方式中，排烟管的出口位于水线以下一定高度，烟气排出时需克服高于排烟口的水液面高度差压力、烟气将水侧向挤压而形成足够排气通道所需阻力、烟气流动阻力等，所有阻力在排烟出口方向上的合力即为水面对排烟口所产生的附加背压，由此导致排气所需的压力较大。此外，若船舶航行中遇到风浪而导致排气口处的液面急剧升高时，其背压容易超过规定值，出现或周期性地出现排烟憋气现象，将会引发内燃机异常，特别是恶劣海况下大功率航行时，影响会极为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效减少水下排烟管出口端背压的船舶水下排烟管结构，以减少水液对水下排烟口的排气阻力，提高排气的顺畅性和稳定性。
本发明所述的船舶水下排烟管结构，包括设置于船体内的排烟管，排烟管的排烟口设置于船体外板上位于水线的下方处，船体外板上与排烟口相邻处安装有向外凸出的挤水板，且挤水板外侧面与船体外板之间的距离从中部向侧边逐渐减小。
所述的船舶水下排烟管结构，挤水板设置于排烟口朝向船艏的一侧；且挤水板包括朝向船艏一侧的前板和朝向船艉一侧的后板，前板和后板的相对侧相连接并光滑过渡，前板和后板与船体外板之间的间距均从前板与后板连接处向侧边逐渐减小。
本发明所述的船舶水下排烟管结构，船体的外板上与排烟口相邻处设置挤水板，该挤水板在船舶航行过程中会对水液提供推动和导向的作用。当船舶向前移动时，挤水板朝向船艏的一侧，即前板部分，会将前方的水液向外挤压，并利用其形状使水液沿近似于抛物线的轨迹相对船舶移动，由此，水液将被抛至排烟口区域的后方，从而在排烟口及其后部形成一个乏水低压区，该区域的内部压力常低于大气压，且随着水流速度的加快，乏水低压区的空间会随之增大，内部压力也会进一步降低。在此情况下，从船舶内燃机排出的烟气将从排烟口排至低压通道，从而减少排烟口处的背压，提高排烟的通畅性；即使遇到水浪导致排烟口处液面升高而引发乏水低压区压力上升，乏水低压区也可以通过其多气体空间和基础压力低的特点，保证排烟口处的背压不会超过限制值。当船舶后退时，则会通过挤水板朝向船艉的一侧，即后板部分，对水液提供挤压作用，水液将向船艏方向流经后板的表面，由于船舶后退的通常航速不高，功率较小，所需排烟通道也较小，后板对水液引导后在排烟口处形成的区域也能保证其背压不会超过限制值。该船舶水下排烟管结构简单、制作容易、维护方便，且通过其特殊形状和位置的设置，可以有效地在船舶航行时降低排烟管出口端处的背压，从而减少水液对水下排烟口的排气阻力，极大地提高船舶航行时排气的顺畅性和稳定性。
附图说明
图1是船舶水下排烟管结构的结构示意图。
图2是船舶前行时船舶水下排烟管结构对水液的作用示意图。
图3是船舶后退时船舶水下排烟管结构对水液的作用示意图。
具体实施方式
一种船舶水下排烟管结构，包括设置于船体内的排烟管1，排烟管的排烟口2设置于船体外板上位于水线的下方处，船体外板上与排烟口相邻处安装有向外凸出的挤水板3，且挤水板外侧面与船体外板之间的距离从中部向侧边逐渐减小。
所述的船舶水下排烟管结构，挤水板3设置于排烟口朝向船艏的一侧；且挤水板3包括朝向船艏一侧的前板31和朝向船艉一侧的后板32，前板和后板的相对侧相连接并光滑过渡，前板和后板与船体外板之间的间距均从前板与后板连接处向侧边逐渐减小。
如图1所示，图中P处为设计水线，船体10的外板20上位于设计水线的下方处设置挤水板，并将其设置于排烟管的排烟口相邻处，挤水板随船舶在水下移动，从而对水液提供推动和导向的作用。
如图2所示，该图中箭头Q为船舶前进的航向。当船舶向前移动时挤水板朝向船艏的一侧，即前板部分，会将前方的水液向外挤压，并利用其形状使水液沿近似于抛物线的轨迹进行移动，由此，水液将被抛至排烟口区域的后方，此处水液与船舶的相对流向如图2中S方向所示，从而在排烟口及其后部形成一个乏水低压区F，该区域的内部压力常低于大气压，且随着水流速度的加快，乏水低压区的空间会随之增大，内部压力也会进一步降低。在此情况下，从船舶内燃机排出的烟气将从排烟口排至低压通道，从而减少排烟口处的背压，提高排烟的通畅性；即使遇到水浪导致排烟口处液面升高而引发乏水低压区压力上升，乏水低压区也可以通过其多气体空间和基础压力低的特点，保证排烟口处的背压不会超过限制值。如船舶航速提高时，其内燃机的功率会相应增加，排烟量也随之增大，流经挤水板表面的相对水流速同样会增加，水液向后抛出的距离也会变得更远，从而形成范围更大的乏水低压区空间；由此，水下排烟通道的容积或流通面积也相应增加，从而保证航行工况的排烟量与排烟通道容积或流通面积相匹配。
如图3所示，该图中箭头Q为船舶后退的航向。当船舶后退时，则会通过挤水板朝向船艉的一侧，即后板部分对水液提供挤压作用，水液将会沿图3中S方向相对流经后板的表面，且由于船舶后退的通常航速不高，功率较小，所需排烟通道也较小，此时亦保证其背压不会超过限制值，且水液流经后板后将沿前板继续流动，从而防止挤水板的凸出部分将水液导向排烟管内部。
所述的船舶水下排烟管结构，挤水板3的前板31和后板32的外表面为光滑的流线型，且后板32的长度小于前板31，另外，前板31从船艉一侧向船艏一侧的宽度和厚度均逐渐减小，而后板32从船艏一侧向船艉一侧的宽度和厚度均逐渐减小，以使船舶前行时更稳定地形成乏水低压区。
所述的船舶水下排烟管结构，挤水板的上缘与水线之间的距离，即图1中h所示高度，对船舶航行时排烟通道的阻力起决定性作用，所以挤水板距水线的最大深度值由排烟口的背压值校核。上述挤水板的上缘与水线之间的距离h通常宜为50~150mm，以保证水液对烟气进行冷却和除尘的作用；而对于要求红外隐身较高的船舶或海上航行设施，h可适当取较大值；另外，挤水板的下缘低于排烟口底端100~150mm为宜，如图1中k所示。

Claims (9)

1.一种船舶水下排烟管结构，包括设置于船体内的排烟管（1），排烟管的排烟口（2）设置于船体外板上位于水线的下方处，其特征在于：船体外板上与排烟口相邻处安装有向外凸出的挤水板（3）；挤水板（3）包括朝向船艏一侧的前板（31）和朝向船艉一侧的后板（32），前板和后板的相对侧相连接，前板和后板与船体外板之间的间距均从前板与后板连接处向侧边逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：挤水板（3）设置于排烟口朝向船艏的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：前板和后板的相对侧光滑过渡连接。
4.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：挤水板（3）的前板（31）和后板（32）的外表面为光滑的流线型。
5.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：后板（32）的长度小于前板（31）。
6.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：前板（31）从船艉一侧向船艏一侧的宽度逐渐减小。
7.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：后板（32）从船艏一侧向船艉一侧的厚度逐渐减小。
8.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：挤水板的上缘与水线之间的距离为50~150mm。
9.根据权利要求1或2所述的船舶水下排烟管结构，其特征在于：挤水板的下缘低于排烟口底端为100~150mm。
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