格栅、自流循环系统及船舶系统的制作方法

1.本发明涉及船舶设计技术领域，尤其涉及一种格栅、自流循环系统及船舶系统。


背景技术：

2.海水冷却系统是船舶系统最为重要的组成之一，传统的海水冷却系统采用泵驱动流体运动，产生的辐射噪声大，已经不满足现代安静型船舶的要求，因而采用海水自流冷却的方式成为了当前船舶降噪配置的优选。自流冷却系统利用船舶在航行过程中水与船体的相对运行产生压差，驱动冷却水在管路中流动。一般的自流系统的进水口正对迎流面，冷却水进入管路之后流经过换热器，再通过排出管路流出船体，形成冷却循环系统，为对进入管路的流体进行导流和过滤大尺寸杂质进入管道，一般会在自流管路入口处设置格栅。
3.但现有的格栅的结构不合理，当船与水的相对速度较大时，冷却水进入自流管路的流速较大，冷却水流经格栅时，会产生比较强烈的湍流，从而产生较大的流体激励，容易激起结构较大的振动，产生较大的辐射噪声，影响船舶安静航行。


技术实现要素：

4.本发明提供一种格栅、自流循环系统及船舶系统，用以解决现有的格栅的结构不合理，在流速较大的水流经格栅时会产生较大的辐射噪声，影响船舶安静航行的问题。
5.本发明提供一种格栅，包括：安装框和若干栅条；安装框用于与进口管路连接；若干栅条均匀排布于所述安装框内，且若干栅条的两端分别所述安装框连接；所述栅条的横截面呈水滴形，所述水滴形的大端部为迎流面；在流体通过的情况下，所述流体能够从所述大端部流向所述水滴形的小端部。
6.根据本发明提供的一种格栅，所述水滴形的两端均为圆弧形，所述大端部的圆弧半径要大于所述小端部的圆弧的半径。
7.根据本发明提供的一种格栅，所述大端部为圆弧形，所述小端部为尖部。
8.根据本发明提供的一种格栅，所述格栅还包括多个磁极条和多个电极条；沿所述栅条的长度方向，多个所述磁极条和多个所述电极条交替布置于所述栅条的表面。
9.根据本发明提供的一种格栅，所述格栅还包括多个绝缘条，所述绝缘条设置于相邻两个所述磁极条和所述电极条之间；所述绝缘条的两侧分别与所述磁极条、所述电极条的相对面贴合。
10.根据本发明提供的一种格栅，相邻所述磁极条、所述电极条及所述绝缘条的上表面平滑连接。
11.根据本发明提供的一种格栅，所述磁极条和所述电极条为仿形结构，所述磁极条和所述电极条的下表面与所述栅条的表面配合。
12.根据本发明提供的一种格栅，多个所述磁极条和多个所述电极条的下表面分别与所述栅条的表面贴合。
13.本发明还提供一种自流循环系统，包括：进口管路和上述任一项所述格栅；所述格
栅设置于所述进口管路的入口。
14.本发明还提供一种船舶系统，包括：上述自流循环系统。
15.本发明提供的格栅、自流循环系统及船舶系统，通过通过将栅条的横截面设置为水滴形，水滴形的大端为迎流面，由于水滴形的大端呈圆弧形，在流体通过的情况下，流体能够从大端部流向水滴形的小端部，使得迎流面的流体阻力减小，去流面流线光滑，减少流体与格栅脱离时在栅条的小端部产生涡脱，减小流体激励，降低系统辐射噪声。本发明不改变格栅原有的安装结构，对于船舶系统的管路改动小，结构形式简单，安装方便。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明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。
17.图1是相关技术中的结构示意图；
18.图2是相关技术中的格栅的结构示意图；
19.图3是相关技术中的栅条的横截面示意图；
20.图4是本发明一些实施例提供的栅条的横截面示意图；
21.图5是本发明一些实施例提供的栅条的结构示意图。
22.附图标记：
23.100：格栅；110：安装框；120：栅条；210：出口管路；220：换热器；230：进口管路；310：船体。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明实施例的描述中，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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
27.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第
一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
29.如图1所示，自流循环系统由进口管路230、换热器220及出口
30.管路210组成，一般的自流循环系统的进水口正对迎流面，冷却水进
31.入进口管路230之后流经过换热器220，再通过排出进口管路230流出船体310，形成自流循环。为对进入进口管路230的流体进行导流，同时为了防止大尺寸杂质进入管道，一般会在进口管路230的入口处
32.设置格栅100，传统的格栅100的结构如图2，传统的格栅100结构
33.的横截面如图3所示。当船体310与流体的相对速度较大时，冷却水
34.进入进口管路230的流速较大，冷却水流经格栅100时，会产生比较强烈的湍流，从而产生较大的流体激励，容易激起结构较大的振动，产生较大的辐射噪声，影响船舶的安静航行，亟需基于格栅100开展流体激励抑制技术的研究。
35.对此，本发明提供了一种格栅、自流循环系统及船舶系统，用以
36.解决现有的格栅的结构不合理，在流速较大的水流经格栅时会产生较大的辐射噪声，影响船舶安静航行的问题。
37.需要说明的是，本发明的格栅是对传统格栅的改进，可以应用于
38.多种应用场景中的流体管路内，用于降低较高流速的流体经过管路中
39.的格栅时的辐射噪声。
40.其中，流体可以为淡水、海水、气流等。
41.下面结合图1-图5描述本发明的格栅、自流循环系统及船舶系统。
42.如图2和图4所示，本发明提供的格栅包括：安装框110和若干
43.栅条120，安装框110用于与进口管路230连接；若干栅条120均匀
44.排布于安装框110内，且栅条120的两端分别安装框110连接；栅条
45.120的横截面呈水滴形，水滴形的大端部为迎流面；在流体通过的情况下，流体能够从大端部流向水滴形的小端部。
46.其中，栅条120的横截面包括大端部和小端部，大端部和小端部平滑连接形成光滑去流面。
47.相关技术中的格栅结构的横截面如图3所示，栅条120的横截面为矩形，当流经栅条120的流体流速较大时，会产生湍流而使得流体激励增大，增加进口管路230系统的辐射噪声。
48.本发明提供的格栅，通过将栅条120的横截面设置为水滴形，水滴形的大端为迎流面，由于水滴形的大端呈圆弧形，在流体通过的情况下，流体能够从大端部流向水滴形的小端部，使得迎流面的流体阻力减小，去流面流线光滑，减少流体与格栅100脱离时在栅条120的小端部产生涡脱，减小流体激励，降低系统辐射噪声。本发明不改变格栅100原有的安装结构，对于船舶系统的进口管路230改动小，结构形式简单，安装方便。
49.其中，安装框110为仿形设置，安装框110的形状与进口管路230的形状配合。
50.若进口管路230的横截面为圆形，则安装框110为圆环形，若干栅条120沿安装框110的径向均匀排布，且以安装框110的直径为对称中心，栅条120的长度依次减小，以使栅条120的两端与安装框110连接。
51.若进口管路230的横截面为矩形，则安装框110为矩形框，若干栅条120可以沿安装框110的长度方向、宽度方向或对角线的延伸方向均匀排布，栅条120的长度根据安装框110的长度或宽度设置。
52.其中，相邻栅条120的间隔距离根据具体使用场景进行设置，本发明在此不作限定。
53.其中，栅条120的长度根据安装框110的相对边或相邻边的距离设定，本发明在此不作限定。
54.其中，安装框110和若干栅条120的材料可以为本领域所公知的材料，在此不再赘述。
55.其中，安装框110和若干栅条120可以为本领域所公知的连接方式，例如安装框110和若干栅条120可以通过焊接、卡接或一体成型等方式连接。
56.在一些实施例中，水滴形的两端均为圆弧形，大端部的圆弧半径要大于小端部的圆弧的半径。
57.在一些实施例中，如图4和图5所示，大端部为圆弧形，小端部为尖部。
58.本发明对传统的栅条结构进行改进，将栅条120的横截面设计为水滴形，使得栅格的迎流面的流体阻力减小，且由于栅条120的去流面的流线光滑，可以减少流体与格栅100脱离时在栅条120的艉部产生涡脱，减小流体激励，降低噪声。
59.进一步的，如图5所示，格栅100还包括多个磁极条和多个电极条；沿栅条120的长度方向，多个磁极条和多个电极条交替布置于栅条120的表面。
60.可以理解的是，在本发明提供的栅格应用于具有弱导电性的流体环境中的情况下，例如海水、化学溶剂、污水等环境中时，本发明提供的栅格可以利用流体的弱导电性，当流体流经栅条120表面时，会在电磁场的作用下产生电磁力，对流经栅条120的表面的流体进行整流，从而抑制格栅100表面产生的湍流现象，可减小流体激励，进一步降噪。
61.其中，磁极条分为n极条、s极条，电极条分为正极条和负极条，n极条、s极条、正极条和负极条沿栅条120的长度方向交错排布。
62.在一些实施例中，如图5所示，n极条、正极条、s极条、负极条依次排布，形成一组排布组合，沿栅条120的长度方向，多组排布组合依次排布。
63.在具有弱导电性的流体流经栅条120的表面时，流体、正极条、负极条形成回路，形成切割磁感线的运动，产生朝向栅条120的表面的电磁力，电磁力将流体压向栅条120的表面，对流经栅条120的表面的流体进行整流，从而抑制格栅100表面产生的湍流现象。
64.进一步的，格栅100还包括多个绝缘条，绝缘条设置于相邻两个磁极条和电极条之间；绝缘条的两侧分别与磁极条、电极条的相对面贴合，以使磁极条、电极条紧密贴合在一起，以避免在流体流经栅条120时，栅条120表面的磁极条、电极条被冲散。
65.进一步的，相邻磁极条、电极条及绝缘条的上表面平滑连接，以减少流体流经栅条120时受到的阻力。
66.具体为，磁极条的上表面与绝缘条的上表面平滑连接，电极条的上表面与绝缘条的上表面平滑连接。
67.其中，绝缘条可以为本领域所公知的绝缘材料，例如树脂等，本发明在此不做限制。
68.进一步的，磁极条和电极条为仿形结构，磁极条和电极条的下表面与栅条120的表面配合，以形成水滴形结构，保证栅条120的迎流面的较小的流体阻力，保证去流面的流线光滑，减少流体与格栅100脱离时在栅条120的艉部产生涡脱，减小流体激励。
69.在一些实施例中，栅条120的表面设置有条形槽，槽壁为绝缘材质，多个磁极条和多个电极条依次交替设置于条形槽内，磁极条的侧壁及下表面、电极条的侧壁及下表面均与条形槽连接。
70.其中，连接方式可以为胶粘、卡接或螺栓连接。
71.在一些实施例中，多个磁极条和多个电极条的下表面分别与栅条120的表面贴合。
72.在本实施例中，使磁极条、电极条与栅条120的表面紧密贴合在一起，以避免在流体流经栅条120时，栅条120表面的磁极条、电极条被冲掉，延长使用寿命。
73.其中，磁极条、电极条的数量和尺寸可以根据具体情况进行设定。
74.本发明提供的格栅，一方面通过对传统的栅条结构进行改进，将栅条120的横截面设计为水滴形，使得栅格的迎流面的流体阻力减小，且由于栅条120的去流面的流线光滑，可以减少流体与格栅100脱离时在栅条120的艉部产生涡脱，减小流体激励，降低噪声；另一方面，在每个栅条120表明交替布置磁极条和电极条，利用流体的弱导电性，当流体流经栅条120表面时，会在电磁场的作用下产生电磁力，对流经栅条120的表面的流体进行整流，从而抑制格栅100表面产生的湍流现象，可减小流体激励，进一步降噪。本发明不改变格栅100原有的安装结构，对于船舶系统的进口管路230改动小，结构形式简单，安装方便。
75.如图1所示，本发明还提供一种自流循环系统，应用于船舶系统，自流循环系统包括：进口管路230和上述任一项格栅100；格栅100设置于进口管路230的入口。
76.本发明提供的自流循环系统，一方面通过对传统的栅条结构进行改进，将栅条120的横截面设计为水滴形，使得栅格的迎流面的流体阻力减小，且由于栅条120的去流面的流线光滑，可以减少流体与格栅100脱离时在栅条120的艉部产生涡脱，减小流体激励，降低噪声；另一方面，在每个栅条120表明交替布置磁极条和电极条，利用流体的弱导电性，当流体流经栅条120表面时，会在电磁场的作用下产生电磁力，对流经栅条120的表面的流体进行整流，从而抑制格栅100表面产生的湍流现象，可减小流体激励，进一步降噪。本发明不改变格栅100原有的安装结构，对于船舶系统的进口管路230改动小，结构形式简单，安装方便。
77.如图1所示，本发明还提供一种船舶系统，包括上述自流循环系统。
78.本发明提供的船舶系统，一方面通过对传统的栅条结构进行改进，将栅条120的横截面设计为水滴形，使得栅格的迎流面的流体阻力减小，且由于栅条120的去流面的流线光
滑，可以减少流体与格栅100脱离时在栅条120的艉部产生涡脱，减小流体激励，降低噪声；另一方面，在每个栅条120表明交替布置磁极条和电极条，利用流体的弱导电性，当流体流经栅条120表面时，会在电磁场的作用下产生电磁力，对流经栅条120的表面的流体进行整流，从而抑制格栅100表面产生的湍流现象，可减小流体激励，进一步降噪。本发明不改变格栅100原有的安装结构，对于船舶系统的进口管路230改动小，结构形式简单，安装方便。
79.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种格栅，其特征在于，包括：安装框，用于与进口管路连接；若干栅条，均匀排布于所述安装框内，且两端分别所述安装框连接；所述栅条的横截面呈水滴形，所述水滴形的大端部为迎流面；在流体通过的情况下，所述流体能够从所述大端部流向所述水滴形的小端部。2.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述水滴形的两端均为圆弧形，所述大端部的圆弧半径大于所述小端部的圆弧半径。3.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述大端部为圆弧形，所述小端部为尖部。4.根据权利要求1至3任一项所述的格栅，其特征在于，所述格栅还包括多个磁极条和多个电极条；沿所述栅条的长度方向，多个所述磁极条和多个所述电极条交替布置于所述栅条的表面。5.根据权利要求4所述的格栅，其特征在于，所述格栅还包括多个绝缘条，所述绝缘条设置于相邻两个所述磁极条和所述电极条之间；所述绝缘条的两侧分别与所述磁极条、所述电极条的相对面贴合。6.根据权利要求5所述的格栅，其特征在于，相邻所述磁极条、所述电极条及所述绝缘条的上表面平滑连接。7.根据权利要求5所述的格栅，其特征在于，所述磁极条和所述电极条为仿形结构，所述磁极条和所述电极条的下表面与所述栅条的表面配合。8.根据权利要求7所述的格栅，其特征在于，多个所述磁极条和多个所述电极条的下表面分别与所述栅条的表面贴合。9.一种自流循环系统，其特征在于，包括：进口管路和权利要求1至8任一项所述格栅；所述格栅设置于所述进口管路的入口。10.一种船舶系统，其特征在于，包括：权利要求9所述自流循环系统。

技术总结
本发明提供一种格栅、自流循环系统及船舶系统，所述格栅包括：安装框和若干栅条；安装框用于与进口管路连接；若干栅条均匀排布于所述安装框内，且若干栅条的两端分别所述安装框连接；所述栅条的横截面呈水滴形，所述水滴形的大端部为迎流面；在流体通过的情况下，所述流体能够从所述大端部流向所述水滴形的小端部。本发明减少流体与格栅脱离时在栅条的小端部产生涡脱，减小流体激励，降低系统辐射噪声。本发明不改变格栅原有的安装结构，对于船舶系统的管路改动小，结构形式简单，安装方便。安装方便。安装方便。


技术研发人员：何涛 代路 柯志武 曹光明 吴牧云 郑召利 柳勇 魏志国 李邦明 马灿
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/5/23