一种气液分离海底门的制作方法

本发明属于船舶工程技术领域，尤其涉及一种气液分离海底门。

背景技术：

船用气层减阻技术，通过专门设计的装置，向船舶底部通气，在船舶底部形成并保持一层气层，使船底面与水隔绝，减小湿表面积，可以显著降低船舶阻力，减少燃料消耗。使用时不受环境条件限制，且与现有的节能装置，如消涡鳍、节能导管等，作用机理和位置不同，从而能与其它节能装置联合使用，是具有极大潜力的新型船舶节能减排技术。

理想的船用气层减阻系统，通过气源在船底气穴内形成气层后，即使停止供气，也能保持气层不变，从而达到最大化的节能减阻效果。但是，现阶段的船用气层减阻系统，受限于建造成本、船舶使用海况等因素，在实船应用过程中，会有气体从气穴尾部导流板的两侧溢出，导致气层变薄、覆盖面积减小，节能减阻效果降低。为了维持气层的稳定，必须间歇性的通过气源向气穴内注入气体，使得气体注入量与溢出量保持平衡，以保障气层减阻系统的节能效果。但是，也会造成气体不断的从导流板两侧溢出，对船舶尾部的设施造成影响。

船艉一般设有海底门，气体进入海底门后，气液混合物直接进入吸水管，会导致吸水管上的水泵产生气缚现象，抽取的冷却水量不足，造成主辅机的损坏。为规避上述影响，设计人员主要从水动力设计的角度出发，控制气体外溢的位置、引导气体的流动路线，防止气体进入螺旋桨和海底门。但是，当船舶运行在极端海况下，较大角度的横摇会造成大量气体外溢，仍然会有部分气体进入海底门，对海水冷却系统造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气液分离海底门，以解决现有技术中气体进入海底门后使吸收管上的水泵产生气缚现象，影响主辅机海水冷却系统的问题。

本发明的技术方案为：

一种气液分离海底门，包括：

吸入格栅，设于海底门外板上；

吸水管，设于所述海底门的舱壁上，用于连接所述海底门和外部冷却系统；

导流板，安装于所述舱壁上，且设于所述吸入格栅和所述吸水管之间，所述导流板的最低点位置低于所述吸入格栅的最低点位置，所述导流板的最高点位置高于所述吸水管的管口中心点位置；所述吸水管的管口靠近所述导流板的一侧低于所述导流板的最高点位置；

排气结构，设于所述海底门外板和/或所述舱壁上，用于排出位于所述海底门内的气体。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述吸水管的管口向下设置。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述吸水管的管口为斜切口，所述斜切口靠近所述导流板的一侧为所述斜切口的最低点。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述吸入格栅最低点位置与所述导流板之间的最短距离小于等于200毫米。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述导流板的最高点与所述吸水管的管口中心点之间的垂直距离大于等于100毫米。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述吸水管的管口中心点与其正下方的所述海底门外板之间的垂直距离大于等于所述吸水管的管径。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述导流板的遮挡面积小于所述导流板的最低点位置处所述海底门的截面面积的三分之一，所述遮挡面积为所述导流板在中线面上的水平投影面积，所述海底门的截面与所述中线面平行。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述导流板为平板或波纹板或角钢。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述导流板为不锈钢板或镀锌钢板。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，所述海底门外板上设有排沙孔，所述排沙孔位于所述海底门的底部；

所述导流板的下表面与其正下方处所述海底门外板之间的垂直距离大于等于30毫米。

优选地，本发明实施例提供的气液分离海底门，

所述舱壁上设有防海洋生物电极；

所述舱壁上设有吹气管，所述吹气管用于喷出高压气体冲刷所述吸入格栅；

所述排气结构包括排气管和透气孔中的至少一个，所述排气管设于所述舱壁上，所述排气管连通所述海底门；所述透气孔设于所述海底门外板上，所述透气孔的位置高于所述吸水管的管口位置和所述吸入格栅的位置。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的气液分离海底门，在吸水管和吸入格栅之间增加导流板，增加了气液混合物的流程，改变例气液混合物的流线。由于吸水管和吸入格栅位于导流板的两侧，且导流板的最低点低于吸入格栅的最低点，吸水管管口最靠近导流板的位置低于导流板的最高点，因此大部分气液混合物从吸入格栅进入海底门后，会先向上运动经过导流板的最高点，然后再向下运动进入吸水管，有利于密度不同的气液两种物质，在惯性的作用下产生分离，使得气液混合物中的气体从排气结构中排出海底门，最多只有极少量的气体会融入液体中进入吸水管，因此，解决了现有技术中气体进入海底门后使吸收管上的水泵产生气缚现象，影响主辅机海水冷却系统的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种气液分离海底门的结构示意图；

图2为本发明的一种气液分离海底门的另一结构示意图；

图3为本发明的一种气液分离海底门的另一结构示意图；

图4为一种常规海底门的结构示意图；

图5为常规海底门的另一结构示意图。

附图标记说明：

1：吸入格栅；2：吸水管；3：导流板；4：排气管；5：透气孔；6：排沙孔；7：防海洋生物电极；8：吹气管；9：海底门外板；10：舱壁。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种气液分离海底门作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

同时，“第一”、“第二”等表述仅用于区分多个构型的目的，而不是限制构型或其他特征之间的顺序。

另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件，不应当解释为排除附加的部件。

参看图1至图5，本实施例提供一种气液分离海底门，包括吸入格栅1、吸水管2、导流板3和排气结构。吸入格栅1设于海底门的外板上。吸水管2设于海底门的舱壁10上，用于连接海底门和外部冷却系统。导流板3安装于舱壁10上，且设于吸入格栅1和吸水管2之间，导流板3的最低点位置低于吸入格栅1的最低点位置，导流板3的最高点位置高于吸水管2的管口中心点位置；吸水管2的管口靠近导流板3的一侧低于导流板3的最高点位置。排气结构设于海底门外板9和/或舱壁9上，用于排出位于海底门内的气体。

本实施例，在吸水管2和吸入格栅1之间增加导流板3，增加了气液混合物的流程，改变例气液混合物的流线。由于吸水管2和吸入格栅1位于导流板3的两侧，且导流板3的最低点低于吸入格栅1的最低点，吸水管2管口最靠近导流板3的位置低于导流板3的最高点，因此大部分气液混合物从吸入格栅1进入海底门后，会先向上运动经过导流板3的最高点，然后再向下运动进入吸水管2，有利于密度不同的气液两种物质，在惯性的作用下产生分离，使得气液混合物中的气体从排气管4中排出海底门，最多只有极少量的气体会融入液体中进入吸水管2，因此，解决了现有技术中气体进入海底门后使吸收管上的水泵产生气缚现象，影响主辅机海水冷却系统的问题。

现对本实施例的结构进行说明。

如图4和图5所示，在常规的海底门中，主要包括吸水管2防海洋生物电极7、吹气管8、排气管4、透气孔5、吸入格栅1、排沙孔6和吹气管8等部件组成。而本实施例提供的气液分离海底门，如图1至图3所述，增加了导流板3，主要包括吸入格栅1、吸水管2、导流板3、排气管4、透气孔5、排沙孔6和防海洋生物电极7等结构。

参看图1至图3，吸入格栅1设置在海底门外板9上，是船外液体进入海底门的通道，液体进入吸入格栅1会过滤掉大的杂质，然后在进入海底门。液体中可能会混有少量的气体和沙粒等小颗粒杂物，气体可由排气结构排出海底门，沙粒等小颗粒杂物有排沙孔6排出海底门，剩下的液体由离心泵即水泵通过吸水管2抽吸入主辅机海水冷却系统。

在常规海底门中，吸水管2只需从海底门靠上方部分的舱壁10伸入海底门即可。而本实施例提供的气液分离海底门需要相对增加吸水管2的长度，甚至可能需要改变吸水管2的方向，使其从海底门的底部吸入液体。具体地，若如图1所示，吸水管2从上方一侧的舱壁10进入海底门，则相比于常规海底门中的吸水管2只需增长吸水管2的长度即可；若如图2所示，吸水管2从除上方一侧以外的舱壁10进入海底门，相比于常规海底门则不仅需要增长吸水管2的长度，在吸水管2进入海底门后还要改变吸水管2的方向，使其管口朝下。这有助于增加进入海底门的气液混合物的流程，使气液混合物中的气液两种物质更容易分离。

当吸入格栅1长时间使用后，可能会有杂质堵塞格栅，可以利用吹气管8喷出高压气体冲刷吸入格栅1，保障吸入格栅1进水通畅。吹气管8一般穿设舱壁10，吸气管的出气口进入海底门对准吸入格栅1，而进气口则与位于海底门外的其他舱室内的压缩空气罐或空气罐等连接，为保证吹气管8吹出的气的气压足够高，可在吹气管8在海底门外部分上设置气泵。

导流板3可采用平板、波纹板、角钢等形式，通过焊接或栓接等方法，与海底门船长方向上的两个舱壁10相接。导流板3的安装角度，受海底门内部空间和其它设施安装位置的影响，可采用垂直(如图1和图2)或倾斜(如图3)安装的形式。具体的安装角度，可利用数值计算的方法，对气液混合物的流线做出定量分析后确定。若在海底门空间限制下，吸水管2和吸入格栅1距离过近，则可如图1将吸水管2采用斜切口形式，进一步增加气液混合物的流程，加强气液分离效果。具体的，斜切口最靠近导流板3处的位置为斜切口的最低点。同时，为保障导流板3的防腐性能，导流板3可采用不锈钢或镀锌钢板等材质制造。

排气结构包括排气管4和透气孔5中的至少一个，本实施例的排气结构同时包括排气管4和透气孔5。排气管4一般设于海底门上方一侧的舱壁10上，连通海底门和船外大气，一般排气管4从海底门连通至主甲板，将海底门中的气体排入大气。透气孔5开设于海底门外板9的顶部，同时，透气孔5的位置会高于吸水管2的管口和吸入格栅1。透气孔5的作用和排气管4的作用类似，只是前者用于少量气体排出，气体会直接排至舱壁10以外。当气体量比较大的时候，则需要用到口径比较大的排气管4。

排沙孔6开设于海底门外板9的底部，排沙孔6相比于吸入格栅1和导流板3更靠近船中，也就是更靠近船底。沙粒等小颗粒杂物进入海底门后会在重力的作用下下沉至海底门外板9，沿海底门外板9下滑至排沙孔6，从排沙孔6排出海底门。

吸水管2、排气管4和吹气管8上均设有电控阀门，当海底门关闭时，可由船上的控制系统控制电控阀门关闭。

防海洋生物电极7设置在舱壁10上，其作用是通过电解形成铜离子，杀灭海洋生物，保障海底门的清洁。

气液分离海底门，不仅需要达到较好的气液分离效果，也必须保障由离心泵通过吸水管2抽吸进入主辅机海水冷却系统的水量，满足使用要求。为此，可对吸水管2和导流板3的设计安装，作出进一步的要求，具体如下：

①吸入格栅1最低点位置与导流板3之间的最短距离a≤200毫米。

②导流板3的下表面与其正下方海底门外板9之间存在垂直距离b≥30毫米的缝隙，以便进入海底门的沙粒等小颗粒杂物能够从缝隙中通过从而达到排沙孔6，从排沙孔6中排出海底门。

③导流板3的最高点与吸水管2的管口中心点之间的垂直距离c≥100毫米。

④吸水管2的管口中心点与其正下方的海底门外板9之间的垂直距离d≥吸水管2的管径。

⑤导流板3的遮挡面积小于导流板3的最低点所处位置处海底门的截面面积的三分之一，保障吸水管2吸水不受影响。其中，遮挡面积为导流板3在中线面上的水平投影面积，海底门的截面与所述中线面平行。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

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