一种用于降低液舱冲击载荷的制荡装置及液舱

本发明涉及船舶运输工程技术领域，特别涉及一种用于降低液舱冲击载荷的制荡装置及液舱。

背景技术：

油船的液舱在未载满流体的情况下，舱内的流体会发生晃荡现象，晃荡现象具有随机性和非线性等特点。油船在航行中未免会受到极端天气以及波浪撞击等影响，当外界的激励频率接近于舱内流体的固有频率时，会对液舱舱壁产生较强烈的冲击载荷，这造成船舶航行的稳定性，也会给船舶的整体结构造成潜在的安全隐患。为了减少液体对液舱舱壁的冲击作用，一般在液舱内设置制荡板。目前的制荡板主要分为固定式和浮动式两种。

固定式制荡板是将水平板、垂直板、环形板、t形板或者是它们的组合形式板固定于舱壁上来减小液体晃荡冲击压力。由于固定式的制荡板不能随着液舱内液体装载率的改变而变化，其制荡对装载率的作用范围有限。当液舱内的液体装载较多时，制荡板起到极小的制荡作用，制荡板受到较大的冲击力，液体仍然容易晃荡，并且制荡板容易在液体较大的冲击力作用下折断损毁。

浮动式制荡板是在自由液面上放置浮动的垂直板或水平板或它们的组合形式的板，以此来达到制荡的目的。虽然浮式制荡板能适应于液舱不同载液率的变化，但是其漂浮状态很容易碰撞侧壁与舱顶。为了避免碰撞，需要增设额外防磕损保护设备，这带来复杂制造工艺与安装维护困难。

现有的刚性制荡板虽然在一定程度上可以降低液舱内的液体的冲击载荷，但是刚性制荡板在应对液体冲击作用时，无法对液体的冲击作用进行有效的消解或缓冲，且液体在液舱内晃荡时，又容易漫过制荡板，存在制荡效率低下的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够对液舱内的液体载荷进行缓冲和消解、制荡效率更高的制荡装置及具有这种制荡装置的液舱。

为此，本发明提供了一种用于降低液舱冲击载荷的制荡装置，包括至少两个制荡板，两个所述制荡板固定安装在液舱底壁上且均沿上下方向延伸，每个所述制荡板的相对两侧部与液舱侧壁抵紧接触，每个所述制荡板为挠性材料制成，每个所述制荡板上开设有多个贯穿其的阻尼孔，多个所述阻尼孔布满所述制荡板，每个所述制荡板均包括自下而上的第一弧形段、第二弧形段以及第三弧形段，所述第一弧形段的曲率半径大于所述第二弧形段的曲率半径，所述第二弧形段的曲率半径大于所述第三弧形段的曲率半径。

优选的，所述制荡板的高度为液舱底壁至顶壁高度的2/3～3/4。

优选的，所述制荡板的厚度为液舱舱壁厚度的1.5～2倍。

优选的，所述制荡板设置有多个，多个所述制荡板沿液舱长度方向等间距的布置在液舱内。

优选的，所述阻尼孔的孔径大小为10～15mm。

本发明还提供了一种液舱，包括舱体，所述舱体的内底壁上安装有如上述技术方案中任一项所述的制荡装置。

优选的，所述舱体的内底壁上设有嵌设凹槽，所述制荡板的底部设有与所述嵌设凹槽相配合的嵌设部。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.制荡板采用挠性材料制成，在应对液体的冲击载荷时，能够发生弹性变形，从而吸收液体的冲击载荷，并将其转化为制荡板的弹性势能，提升其制荡效果的同时，还能避免液体的冲击作用对制荡板本身造成损坏。

2.制荡板固定安装在液体底壁上，且其自下而上的设有三个曲率不同的弧形段，从而在应对液体冲击时，晃荡的液体能够沿着弧形段向上爬坡，进一步消解液体的冲击作用，对液体的冲击载荷起到缓冲和消解的作用，进一步提升制荡效果。

3.设置两个以上的制荡板，且每个制荡板上布满阻尼孔，从而在应对液体的冲击时，液体能够穿过阻尼孔，并在制荡板之间来回流动，缓解液体的冲击作用，使得液体的流动趋于平缓。

附图说明

图1是本发明的制荡板的结构示意图；

图2是图1中所示制荡板安装在液舱内的结构示意图；

其中附图说明如下：

1、制荡板；2、液舱；3、阻尼孔；4、第一弧形段；5、第二弧形段；6、第三弧形段。

具体实施方式

容易理解的是，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到的上、下、顶、底、内、外、之间等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

如图1、图2所示，一种用于降低液舱冲击载荷的制荡装置，包括两个制荡板1，两个制荡板1固定安装在液舱2底壁上且均沿上下方向延伸，舱体的内底壁上设有嵌设凹槽，制荡板1的底部设有与嵌设凹槽相配合的嵌设部。

每个制荡板1的相对两侧部与液舱2侧壁抵紧接触，每个制荡板1为挠性材料制成，每个制荡板1上开设有多个贯穿其的阻尼孔3，多个阻尼孔3布满制荡板1。制荡板采用挠性材料制成，在应对液体的冲击载荷时，能够发生弹性变形，从而吸收液体的冲击载荷，并将其转化为制荡板的弹性势能，提升其制荡效果的同时，还能避免液体的冲击作用对制荡板本身造成损坏，具有耗能、削减能量的作用。

每个制荡板1均包括自下而上的第一弧形段4、第二弧形段5以及第三弧形段6，第一弧形段4的曲率半径大于第二弧形段5的曲率半径，第二弧形段5的曲率半径大于第三弧形段6的曲率半径。制荡板固定安装在液体底壁上，且其自下而上的设有三个曲率不同的弧形段，从而在应对液体冲击时，晃荡的液体能够沿着弧形段向上爬坡，进一步消解液体的冲击作用，对液体的冲击载荷起到缓冲和消解的作用，进一步提升制荡效果。

在一个具体的实施例中，制荡板1的高度为液舱2底壁至顶壁高度的2/3～3/4。可根据液舱的实际尺寸具体设定，以便适应不同载液率的液舱。

在一个具体的实施例中，制荡板1的厚度为液舱2舱壁厚度的1.5～2倍，以便增强制荡板1的耐冲击效果。

在一个具体的实施例中，制荡板1设置有多个，多个制荡板1沿液舱2长度方向等间距的布置在液舱2内，以便提升制荡效果和制荡效率。在一个具体的实施例中，阻尼孔3的孔径大小为10～15mm。设置两个以上的制荡板，且每个制荡板上布满阻尼孔，从而在应对液体的冲击时，液体能够穿过阻尼孔，并在制荡板之间来回流动，缓解液体的冲击作用，使得液体的流动趋于平缓。在其他实施例中，制荡板1上也可以不设计阻尼孔。

上述液舱可应用于油船等运输船舶，液化天然气等运输油罐车等，并且能够适应或应用于装载率在0～100％的液舱。

本发明的工作原理是这样实现的：制荡板1安装在液舱2的底部，当液舱2受到来自外界的激励频率接近于舱内流体的固有频率时，会发生严重的晃荡现象，晃荡引起的自由液面具有很高的速度。流体撞击制荡板1，继而沿着制荡板1进行攀升运动。由于流体本身具有粘性，在攀升运动的过程中，流体需要克服与制荡板1之间的摩擦力做功，这使得流体的动能降低，达到制荡的目的。研究发现，制荡板1的制荡效果与其高度、厚度、外形和安装位置有关。制荡板的高度影响着流体运动的路程以及运动过程中由于粘性作用耗散的能量，在一定范围内，高度越大，制荡效果越明显。采用有弧度的制荡板1会在不改变制荡板1高度的前提下，增加流体运动的路程，从而增加动能的耗散，并且制荡板1的三个弧形段的曲率从下至上依次是减小的，相比于同一曲率的弧形段而言，能够进一步提升制荡效果。制荡板1表面的阻尼孔大小以及孔隙率有助于减小流体对液舱舱壁的结构破坏，提高液舱系统的稳定性。采用挠性的材料来制作制荡板，从能量守恒的角度看，可以吸收流体部分的动能，转化为板的弹性势能，从而提升制荡的效果。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。