一种气泡发生装置及其船舶的制作方法

本技术涉及船舶减阻，特别是一种气泡发生装置及其船舶。

背景技术：

1、船舶在航行时，水对其产生阻力，为减小阻力对船舶的影响，现船舶采用压缩机向船底设置的气泡发生装置注入气体，气泡发生装置向水中喷射气流，气流会以船舶移动的速度相对于水移动，从而水流对气流产生剪切力，形成一层小尺寸的气泡层贴附在船底表面，降低船底表面附近的流体密度和粘性，从而降低船舶前进时的阻力。

2、然而现有技术中的气泡发生装置多采用直流喷射，如申请号cn202122197245.6公开的船舶气幕减阻装置中包括安装在船底的气泡发生器，该气泡发生装置为板式气泡发生器，包括出气板，出气板沿其长度方向均布有气泡孔，出气板设有与气泡孔相连通的出气板进气孔，出气板进气孔与柔性气舱的出气口相连通，柔性气仓内的气体依次经出气板的进气孔和气泡孔垂直喷射到船底，这种垂直喷射的方式，由于气体存在一个竖直向下的初速度，因为在与水流结合的过程中，势必会存在一部分气体容易脱离船底，为保证减阻效果，耗能会相应增加；同时直流喷射气体的覆盖面积受限于气泡孔的面积，实际生产使用时难以生成足够面积的气泡层，因此相应的气泡减阻效果受限。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种气泡发生装置及其船舶，具有能耗低，出泡覆盖范围广的优点。

2、本实用新型的技术方案为：一种气泡发生装置，包括底板、侧板和顶板，所述底板外缘与船底外板固定共型，底板内侧经侧板与顶板固定连接并围成空气内腔，所述空气内腔经隔断分为相互连通的射流振荡腔和导流腔，所述射流振荡腔内设有外流道罩板和内流道隔板，所述内流道隔板为两个，位于外流道罩板内侧并将外流道罩板内侧区域分为中央通道、位于中央通道两侧并与中央通道连通的两个反馈通道，所述外流道罩板一侧开口并与隔断的连通处相连，外流道罩板的另一侧连接有延伸至空气内腔外侧的空气通道；所述导流腔一侧的底板远离隔断的位置开设有射流口，导流腔内设有弧形导流板和侧向挡板，所述侧向挡板为两个，位于弧形导流板两侧并形成扇形通道，所述扇形通道的小尺寸端与隔断的连通处相连，扇形通道的大尺寸端与射流口相连。外流道罩板与内流道挡板在射流振荡腔内形成流体振荡器结构，气体由空气通道流入，形成射流振荡现象，经隔断连通处外侧的扇形通道配合，形成扫掠式的气流，从而增大其形成气泡的覆盖面积；弧形导流板与底板射流口配合，可使由射流振荡腔扫射出的气体在附壁效应和底板的限流作用下始终沿着弧形导流板流向船底外板处，大幅度降低因气体脱离船体而产生的气泡层流失量，从而降低气源的能耗，同时在射流口处由弧形导流板和底板围成气泡破碎区，水流进入气泡破碎区域内与气流混合发生流动紊乱，进而产生较大的剪切力，以在气泡破碎区域内对射流振荡腔扫射出的气体进行剪切，进而形成高密度的小气泡，进一步提高气泡层的减阻效果。

3、所述空气通道，隔断的连通处及中央通道的中轴线重合，所述中央通道沿气流方向呈尺寸渐宽的喇叭口通道，靠近隔断的连通处的反馈通道为弧形通道。喇叭口的中央通道，可提高气流在中央通道内形成涡流的效率，进而提高其喷射后的扫掠面积，而弧形通道可使气流在附壁效应的作用下进入反馈通道，减少反馈混合的气体损失。

4、所述弧形导流板一端延伸并焊接固定在隔断上，弧形导流板的另一端延伸并与底板固定共型，弧形导流板的内侧经支撑架焊接固定在顶板上，所述侧向挡板内侧与弧形导流板焊接，侧向挡板端部与底板焊接固定。弧形导流板两端焊接固定，内侧安装支撑架，可有效的保证弧形导流板的强度。

5、所述底板上开设有第一清洁口和第二清洁口，所述第一清洁口与射流振荡腔相对应，所述第二清洁口与射流口和隔断的连通处之间的扇形通道相对应，底板上可拆卸安装有对第一清洁口和第二清洁口进行封堵的盖板。在底板上开设清洁口，并通过盖板封堵，可定期对射流振荡腔内的各通道和导流腔内的扇形通道进行清洁维护，避免通道出现堵塞影响减阻效果。

6、所述底板内侧设有多个连接耳，所述连接耳一端焊接固定在底板上，连接耳的另一端延伸至第一清洁口/第二清洁口内，所述盖板经螺栓与连接耳固定连接。

7、所述外流道罩板和内流道隔板一端固定焊接在顶板上，外流道罩板和内流道隔板的另一端经密封胶圈与第一清洁口处的盖板紧密接触，所述第二清洁口处的连接耳为u型连接座，所述u型连接座的开口朝向射流口，u型连接座经密封垫与第二清洁口处的盖板紧密接触。密封胶圈和密封垫的紧密设计，可保证清洁口处的密封性。

8、所述第二清洁口处的盖板表面设为朝向弧形导流板弯曲的引流弧面。引流弧面的设计可对进入气泡破碎区内的水流产生导流作用，提升水流进入气泡破碎区内的流动紊乱效应。

9、一种船舶，采用上述的气泡发生器，还包括气源装置和进气管路，所述气源装置通过进气管路与气泡发生器的空气通道相连。

10、本实用新型的有益效果为：

11、本方案中通过在射流振荡腔内设置外流道罩板与内流道挡板，形成流体振荡器结构，气体由空气通道流入，形成射流振荡现象，经隔断连通处外侧的扇形通道配合，形成扫掠式的气流，从而增大其形成气泡的覆盖面积；弧形导流板与底板射流口配合，可使由射流振荡腔扫射出的气体在附壁效应和底板的限流作用下始终沿着弧形导流板流向船底外板处，大幅度降低因气体脱离船体而产生的气泡层流失量，从而降低气源的能耗，同时在射流口处由弧形导流板和底板围成气泡破碎区，水流进入气泡破碎区域内与气流混合发生流动紊乱，进而产生较大的剪切力，以在气泡破碎区域内对射流振荡腔扫射出的气体进行剪切，进而形成高密度的小气泡，进一步提高气泡层的减阻效果。

技术特征：

1.一种气泡发生装置，其特征在于，包括底板、侧板和顶板，所述底板外缘与船底外板固定共型，底板内侧经侧板与顶板固定连接并围成空气内腔，所述空气内腔经隔断分为相互连通的射流振荡腔和导流腔，所述射流振荡腔内设有外流道罩板和内流道隔板，所述内流道隔板为两个，位于外流道罩板内侧并将外流道罩板内侧区域分为中央通道、位于中央通道两侧并与中央通道连通的两个反馈通道，所述外流道罩板一侧开口并与隔断的连通处相连，外流道罩板的另一侧连接有延伸至空气内腔外侧的空气通道；所述导流腔一侧的底板远离隔断的位置开设有射流口，导流腔内设有弧形导流板和侧向挡板，所述侧向挡板为两个，位于弧形导流板两侧并形成扇形通道，所述扇形通道的小尺寸端与隔断的连通处相连，扇形通道的大尺寸端与射流口相连。

2.根据权利要求1所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述空气通道，隔断的连通处及中央通道的中轴线重合，所述中央通道沿气流方向呈尺寸渐宽的喇叭口通道，靠近隔断的连通处的反馈通道为弧形通道。

3.根据权利要求1所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述弧形导流板一端延伸并焊接固定在隔断上，弧形导流板的另一端延伸并与底板固定共型，弧形导流板的内侧经支撑架焊接固定在顶板上，所述侧向挡板内侧与弧形导流板焊接，侧向挡板端部与底板焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述底板上开设有第一清洁口和第二清洁口，所述第一清洁口与射流振荡腔相对应，所述第二清洁口与射流口和隔断的连通处之间的扇形通道相对应，底板上可拆卸安装有对第一清洁口和第二清洁口进行封堵的盖板。

5.根据权利要求4所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述底板内侧设有多个连接耳，所述连接耳一端焊接固定在底板上，连接耳的另一端延伸至第一清洁口/第二清洁口内，所述盖板经螺栓与连接耳固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述外流道罩板和内流道隔板一端固定焊接在顶板上，外流道罩板和内流道隔板的另一端经密封胶圈与第一清洁口处的盖板紧密接触，所述第二清洁口处的连接耳为u型连接座，所述u型连接座的开口朝向射流口，u型连接座经密封垫与第二清洁口处的盖板紧密接触。

7.根据权利要求4所述的一种气泡发生装置，其特征在于，所述第二清洁口处的盖板表面设为朝向弧形导流板弯曲的引流弧面。

8.一种船舶，包括气源装置、进气管路和如权利要求1-7任一项所述的气泡发生器，所述气源装置通过进气管路与气泡发生器的空气通道相连。

技术总结本技术涉及船舶减阻技术领域，公开了一种气泡发生装置及其船舶，包括底板、侧板和顶板，所述底板外缘与船底外板固定共型，底板、侧板与顶板围成空气内腔，所述空气内腔经隔断分为相互连通的射流振荡腔和导流腔，所述射流振荡腔内经外流道罩板和内流道隔板分为中央通道和两个反馈通道，所述外流道罩板一侧开口并与隔断的连通处相连，外流道罩板的另一侧连接有空气通道；所述导流腔一侧的底板远离隔断的位置开设有射流口，导流腔内经弧形导流板和侧向挡板形成扇形通道，所述扇形通道的小尺寸端与隔断的连通处相连，扇形通道的大尺寸端与射流口相连。本技术具有能耗低，出泡覆盖范围广的优点。技术研发人员：欧书博,俞剑,康庄,孟巍,杨树馨,孙彦刚,赵颖平受保护的技术使用者：招商局金陵船舶（威海）有限公司技术研发日：20231009技术公布日：2024/4/29