组合式设有变截面月池的船艇气泡抑制及疏散装置的制作方法

本实用新型涉及一种减少月池内气泡产生且促进船底气泡疏散的装置，尤其涉及一种组合式设有变截面月池的船艇气泡抑制及疏散装置，属于船舶与海洋工程技术领域。

背景技术：

随着人类对海洋资源勘探需求的不断增加，越来越多的工程船舶开始装配各种声学勘探设备，此类勘探设备价格高昂。传统安装方式为舷侧外挂或者焊接在船底，勘探设备直接承受水流或水中杂物造成的冲击。为减小此类冲击，保护航行过程中的设备安全，往往在工程船舶中部设置月池结构，月池从甲板到船底的垂直贯通，勘探设备布置在月池内部。既避免了外界的直接冲击，同时与海水直接接触，保障了勘探效果。

然而实际使用过程中，月池内的水与船外水相连通，船舶航行或者作业过程中，由于航速、波浪、航向、海风等各方面因素不断变化，月池内的水不断流入和流出，月池内部液面高度不断变化，月池内部流体与船外海水相对运动，月池内流体不断砰击月池壁面，导致月池内部流场压力变化，自由液面处的空气不断卷入到水中，易产生气泡，气泡的产生和溃灭将影响船舶伴流、改变船体周边流场，对月池后方的声学勘探仪器和螺旋桨造成点蚀、冲击。声学信号在穿透气泡层过程中，信号会不断衰减。仪器精度下降、螺旋桨受腐蚀破坏、发出严重噪声，影响勘探效果和船艇的正常工作。

由于探勘型船艇设置月池技术处于起步阶段，气泡干扰问题更是新发现的问题，目前鲜有相关资料可做参考。但该问题不仅是基础物理问题，更是工程实践过程中无法避免的问题。因此亟需设计合理的结构装置，有效减少月池内气泡的生成，减小气泡对于月池内、月池后方的仪器和螺旋桨的不利影响，对工程实际应用具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了为克服月池气泡大量生成、气泡对船艇底部声学勘探仪器造成干扰的问题而提供一种结构紧凑、安装便捷、效果显著的组合式设有变截面月池的船艇气泡抑制及疏散装置。

本实用新型的目的是这样实现的：在船体中间位置设置有曲面月池，曲面月池上方的甲板上设置有高强度橡胶式气密盖板，在船底部设置有第一级气泡疏散结构和第二级气泡疏散结构，且第一级气泡疏散结构位于曲面月池和船艏之间，第二级气泡疏散结构位于曲面月池和船艉之间，所述曲面月池的上段为垂直壁面、下段为弧面，且下段的后壁面的曲率大于前壁面的曲率，甲板上设置有方形的与高强度橡胶式气密盖板配合的橡胶条。

本实用新型还包括这样一些结构特征：

1.高强度橡胶式气密盖板四块水密盖板，相邻两块水密盖板通过连接片连接，在相邻两个水密盖板接触处还设置有水密橡胶条安装槽道，水密橡胶条安装槽道中设置有水密橡胶条，每个水密盖板下端面对称设置有两条限位板安装槽，甲板上设置有与限位板安装槽配合的限位凸条，中间的两块水密盖板连接处的中间位置设置有声学设备定位安装孔。

2.第一级气泡疏散结构包括与设置在船底部的三个螺栓配合的螺栓安装孔，第一级气泡疏散结构从前端至尾端为桶形弧面过渡结构，型线在后端收缩，高度变小，直至收缩成高度接近0的锥面。

3.第二级气泡疏散结构的前端是圆弧形倾斜首部，从前端到后端，高度保持不变，后端为斜板式结构，第二级气泡疏散结构上方设置有与设置在船底部的三个螺栓配合的螺栓安装孔。

4.曲面月池上方的甲板上设置有高强度橡胶式气密盖板是指曲面月池和高强度橡胶式气密盖板之间通过异形连接件连接，异形连接件是两个水平面和一个垂直面构成的仿z形结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种中高速、勘探型工程船艇月池中的气泡抑制及船底气泡疏散装置，本实用新型结构简单、布置合理，能有效减少船舶月池内气泡产生并对产生的气泡进行有效疏散，改善船底伴流，保障声学勘探仪器工作正常，增加螺旋桨使用寿命。本实用新型对月池下端形状进行改良，取消角隅结构代以光滑过渡，月池上方布置多段式甲板盖板，减少月池内空气，从而较少自由液面卷气，减少气泡生成。在船舶底部加装疏散气泡附体，以达到疏散船底气泡效果，为声学勘探装置提供良好的工作环境。

附图说明

图1为船艇的总布置示意图；

图2为月池纵剖面型线图；

图3(a)为月池上方甲板完整结构示意图；

图3(b)为月池上方甲板部分结构示意图；

图4为异形连接结构的示意图；

图5为连接片结构示意图；

图6为一型水密盖板底部示意图；

图7为二型水密盖板底部示意图；

图8为气泡疏散装置船底安装结构的示意图；

图9为第一级气泡疏散结构的示意图；

图10为第二级气泡疏散结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型是一种组合式设有变截面月池型船艇气泡抑制及疏散装置，包括侧推、变截面月池、多级气泡疏散结构、月池水密盖板、螺旋桨，所述侧推位于船首；所述月池设置在船体中部；所述第一级气泡疏散装置布置在侧推和月池之间，第二级气泡疏散装置布置在月池和螺旋桨之间；所述多功能月池盖板设置在月池正上方的甲板上；所述螺旋桨设置在船艇的尾部。

所述侧推结构，为圆柱形通孔，贯穿船体的左右舷侧，在船体表面留下不规则仿圆形孔。侧推孔内布置螺旋桨，提升船艇回转性能。航行过程中，扰动船体周边流场，产生大量气泡。与船首产生的气泡一起向月池内和船尾流动，对声学勘探仪器造成干扰。

所述月池结构，垂直贯穿船艇的甲板和船底，上端为垂直结构，下端为圆弧面，有利于月池内外流体交换，防止交换过程中，由于直角凸缘导加剧气泡产生。实际生产过程中发现，流体在月池后壁(靠近船尾的壁面)砰击强于在月池前壁的砰击，因此月池后壁曲率大于月池前壁，用以削弱较大的流体冲击。

所述多级气泡疏散结构，侧推和月池中间的为第一级气泡疏散结构，用于将侧推孔腔和船首砰击产生的气泡疏散向船体外侧，减小气泡进入月池中，保证月池内的探测设备正常工作。第二级气泡疏散结构位于月池和螺旋桨之间，主要作用是将月池内产生的气泡疏散至船体外侧，减少到达螺旋桨的气泡，从而减少气泡对螺旋桨的腐蚀，以及抑制螺旋桨处因气泡破裂而产生的噪声。其中第一级气泡疏散结构首部为圆桶型过渡，由前到后厚度逐渐减小、逐渐贴合，从而保证船首流线过渡顺畅，疏散气泡的同时，尽量避免船体阻力大幅增加。第二级气泡疏散结构首部为斜切式结构形式，尾部为斜板式，由前到后，厚度均匀。气泡疏散效果优于第一级气泡疏散结构，牺牲部分阻力增加，确保声学勘探仪器工作效果。

所述月池盖板，位于月池正上方，布置在甲板上，与甲板紧密连接，避免船体运动导致盖板滑落。材质为高强度橡胶，分为4部分，由于月池跨度较大，月池盖板尺寸随之较大。考虑甲板有限的吊装能力，分为4块有助于甲板吊装安装。其中中间2块设有勘探设备安装孔，安装孔内安装橡胶圈，确保安装孔与声学设备之间柔性连接，且连接紧密。安装孔尺寸和形状按照勘探设备的主尺度设置，定制中间2部分盖板。临近盖板之间通过连接板和螺栓连接，水密盖板与甲板之间通过异形连接件和螺栓连接。月池盖板相互之间均设有橡胶垫片，盖板与甲板之间设有橡胶垫片，确保连接紧密。月池盖板主要有两个功能，一是辅助夹装月池中的探测设备或者钻井设备；二是用于减少空气进入月池中，从而减少月池内因自由液面卷气而造成月池内气泡数量增加。

本实用新型中月池5可为方形(3m×3m×5m(长×宽×吃水))或圆形(3m×5m(直径×吃水))。气泡疏散结构31和32尺寸均为5m×0.5m×0.03m(板长×平均板宽×平均板厚)，交角45°，过渡圆弧的直径为2m。

如图1～图2所示，本实用新型船体1从船首至船尾依次包括首部设置的侧推2，第一级气泡疏散结构31，中部设置的曲面月池5，月池5上方甲板7设置的高强度橡胶式气密盖板4，尾部设置的第二级气泡疏散结构32，船尾螺旋桨6。月池上端为垂直壁面51，月池下端为弧面52和54，月池下端的后壁面曲率大于前壁曲率，月池内部含有自由液面53(与空气直接接触的水面)。

如图3(a)～图5所示，本实用新型月池5上方布置四块水密盖板，其中包括2块两侧水密盖板41、2块中间水密盖板42。由于月池左右跨度较大，受限于甲板吊装能力，分段式水密盖板有利于减小吊装重量，减小吊装难度。月池5周边的甲板设置一圈水面橡胶条安装凹槽72，用于水密盖板4安装之后，保障水密型，减少空气进入月池5，减少气泡产生。甲板7设置限位凸条71，甲板水密盖板4吊装过程中，通过限位凸条71完成水密盖板4横向定位。

同时在甲板7上布置螺纹安装孔73，在水密盖板4上布置非穿透螺纹孔44，通过异形连接件46将水密盖板4固定在甲板7上。异形连接件46包括与水密盖板连接的螺纹孔461、与甲板连接的螺纹孔462，加固三角板463，此种结构形式保证了连接件46的结构强度。分段式水密盖板41、42之间通过连接片47连接，连接片47上设置螺纹孔471。

如图6所示，水密盖板41在两侧布置，故设置单边贯穿限位板安装槽411，保障横向限位的同时，达到纵向限位的效果。水密盖板41单侧设置水密橡胶条安装槽道412，用于确保分段式水密盖板4之间贴合紧密。水密橡胶条安装槽道中设置有水密胶条45。

如图7所示，由于水密盖板42在4块水密盖板的中间，故设置贯穿限位板安装槽421，用于安装甲板限位凸条71。水密盖板42两侧设置水密橡胶条安装槽道422、423。盖板42单边设置声学设备定位安装孔43，安装孔43内设置橡胶圈安装槽道431，用于保证声学仪器与安装孔43之间为柔性连接，且连接紧密。

如图8所示，船(艇)体1下方设置凸起螺栓8，用于安装气泡疏散结构31和32。安装完成后，切割凸起部分，保障流线型。

如图9所示，第一级气泡疏散结构31包括桶形弧面过渡结构311，保证迎流面光顺，气泡流在此形成分叉，造成气泡逸出。同时型线在后端收缩，高度变小，直至收缩成高度接近0的锥面，如此可以保障气泡疏散的同时，尽量减小阻力的增加。设置3个螺栓安装孔312，便于疏散结构31安装在船艇1底部。疏散结构尾部为渐变式结构313，保障水流过渡光顺，以防形成湍流，增加月池内流体运动。

如图8所示，第二级气泡疏散结构32包括圆弧形倾斜首部，保证迎流面光顺，气泡流在此形成分叉，造成气泡逸出。从前端到后端，高度保持不变。后端为为斜板式结构323，此结构形式虽然造成了阻力的增加，却最大程度地疏散了气泡，保障了月池后方的声学勘探仪器的工作环境，保护尾部的螺旋桨。设置3个螺栓安装孔322，便于疏散装置32安装在船艇1底部。

除上述实施例外，本实用新型专利还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。