一種循環水槽製冰模塊的製作方法

2023-10-22 02:43:04 2

1.本發明涉及一種循環水槽製冰模塊，尤其涉及破冰船模型試驗平臺，屬於試驗技術領域。


背景技術：

2.近年來，極地開發熱潮催生了極地裝備的製造高峰，這其中包括專用於極地航道開拓的破冰船，也包括具有一定破冰能力的運輸船舶、科考船舶等。這些極地航行船舶的設計研發過程中，需要預報破冰航速、船體振動噪聲性能，以及螺旋槳水動力和空泡性能等。目前國內外主要依靠冰池和常規減壓循環水槽開展船模試驗，預報破冰船破冰航速和螺旋槳性能等，預報技術並不成熟，部分實船和船模之間的相似關係不能滿足模型試驗技術要求。
3.極地航行船舶破冰工況螺旋槳負荷重，槳葉空泡嚴重，往往容易產生推力下降現象，即隨著空泡數的減小槳葉空泡麵積變大，導致發出的推力明顯下降，對應的螺旋槳吸收功率先變大後明顯變小。目前國內外的冰池均不能滿足空泡數相似，故測量的螺旋槳推力不準確，導致實船破冰航速預報不準確。
4.此外，螺旋槳的水動力、空泡、脈動壓力、噪聲性能等，一般是在減壓循環水槽中完成模型試驗驗證，但目前國內外的減壓循環水槽或空泡水筒均不具備製冰條件，雖然可以通過外部加入碎冰進行水面鋪放，但是對於需要採用平整冰進行試驗的場景，仍然無法滿足要求。導致極地航行船舶設計研發過程中所需要的減壓條件下冰水槳耦合相關試驗均不能正常開展。


技術實現要素：

5.本發明要解決的技術問題是：如何實現在現有的循環水槽內部製造層冰。
6.為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，包括圍殼，圍殼為頂部和底部相通的結構，圍殼內設有蒸發管和風扇，圍殼的頂部與格柵連接，風扇設於蒸發管和格柵之間，圍殼的外側壁上固定有電熱模塊，且電熱模塊設於蒸發管的下方；蒸發管一端通過冷卻劑管道依次連接膨脹閥、壓縮機、冷凝器、儲液罐後，連接至蒸發管另一端。
7.優選地，所述的圍殼的頂部設有用於行車調運的吊耳。
8.優選地，所述的吊耳內設有吊耳螺栓孔。
9.優選地，所述的圍殼的周圍設有多個觀察窗。
10.優選地，所述的觀察窗材質為透明的有機玻璃，觀察窗上刻有刻度。
11.優選地，所述的蒸發管為一循環彎曲管道。
12.優選地，所述的電熱模塊內置電熱絲。
13.優選地，所述的圍殼為方形結構，其長度和寬度和目標循環水槽的開口尺寸匹配。
14.優選地，所述的圍殼頂部邊緣的形狀與循環水槽上開口處相銜接的位置相匹配。
15.優選地，所述的圍殼頂部邊緣為雙層臺階結構，第二層臺階設有橡膠圈。
16.本發明的製冰模塊能夠和循環水槽的現有結構相匹配，並具備製造特定厚度層冰的功能，從而在不對現有循環水槽進行大改動的情況下使之具備層冰製造功能。
17.對於現有的循環水槽和空泡水筒，根據其設備安裝開口的尺寸設計本發明的製冰模塊。當需要開展冰水槳相關試驗時，提前將該製冰模塊安裝於循環水槽開口位置並開啟層冰製造，層冰製造過程中隨時關注觀察窗內層冰的厚度，當厚度達到目標厚度之後停止製冰，開啟電熱模塊使層冰與方形圍殼相連接的地方融化，使整塊層冰脫落停留於循環水槽水面上，之後使用行車吊走製冷模塊。
18.通過本發明的製冷模塊的使用，能夠在不對現有的循環水槽進行結構大改動的情況下，使之具備層冰製造功能，從而能夠開展冰水槳相關試驗，拓展了試驗能力範圍。
附圖說明
19.圖1為一種循環水槽製冰模塊的整體結構圖；
20.圖2為一種循環水槽製冰模塊的俯視圖(不顯示格柵)；
21.圖3為觀察窗及刻度的局部示意圖；
22.圖4為蒸發管和膨脹閥的外形圖
23.圖5為一種循環水槽製冰模塊的安裝效果圖；
24.圖6為一種循環水槽製冰模塊安裝位置的示意圖。
具體實施方式
25.為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
26.本發明提供了一種循環水槽製冰模塊，如圖1所示，其包括吊耳1、蒸發管2、觀察窗3、電熱模塊4、圍殼5、風扇6、格柵7、膨脹閥8、冷卻劑管道9、壓縮機10、冷凝器11、儲液罐12。圍殼5的頂部設有至少兩個吊耳1，蒸發管2設於圍殼5內，格柵7與圍殼5的頂部連接，且設於蒸發管2正上方，多個風扇6固定在格柵7與蒸發管2之間，電熱模塊4固定在圍殼5的外側壁上，且電熱模塊4設於蒸發管2的下方，圍殼5的周圍設有多個觀察窗3，蒸發管2一端通過冷卻劑管道9依次連接膨脹閥8、壓縮機10、冷凝器11、儲液罐12後，連接至蒸發管2另一端。圍殼5為兩端(即頂部和底部)相通的結構。風扇6吹風的方向正對蒸發管2。
27.吊耳1可用於行車調運。蒸發管2是一循環彎曲管道，冷卻劑在內部發生從液態到氣態的相變，從而帶走周圍熱量，如圖4所示。觀察窗3用於觀察內部的層冰厚度，觀察窗3為透明的有機玻璃，上面刻有尺寸刻度3-1，如圖3所示，可用於直接測量層冰厚度。電熱模塊4內置電熱絲，通電之後能夠加熱圍殼5，從而使圍殼5內形成的層冰與圍殼5脫離，完整漂浮在循環水槽內部。圍殼5為方形結構，其長度和寬度和目標循環水槽的開口尺寸匹配，製冰模塊安裝到循環水槽時，圍殼5下方浸沒於水槽內的水面下一定的深度，水面大致位於觀察窗3範圍內，從而能夠從觀察窗3目視測量圍殼5內形成的層冰的厚度。風扇6的作用是把蒸發管2產生的冷空氣帶到下方水面，使水面結冰。如圖2所示，格柵7主要起安全作用，防止人員跌落圍殼5內部。膨脹閥8和蒸發管2一起實現冷卻劑從液相到氣相的相變過程，可以控制冷卻劑的輸入速度。
28.壓縮機10用於對氣相冷卻劑進行壓縮，使之重新變成液相，一般布置在室外。冷凝
器11用於耗散冷卻劑液化產生的熱量，可以靈活布置，一般安排在室外，通過冷卻劑管道連接至循環水槽位置。儲液罐12用於存儲液相的冷卻劑。
29.一般循環水槽為了方便設備安裝，會在水平試驗段上方留有開口，製冷模塊a作為一個定製化的獨立模塊，其主尺度根據目標循環水槽的開口尺寸確定，在需要製冰的時候，可以由行車吊運並且安裝在循環水槽試驗段上方開口處進行製冰，完成製冰之後，通過行車將該製冰模塊吊離開，並使用耐壓蓋封閉循環水槽開口。
30.基於本發明的製冰模塊，可應用的場景如下：
31.在普通循環水槽的上方開口位置，使用行車與製冰模塊a上吊耳1內的吊耳螺栓孔13緊固連接，從吊裝製冰模塊a，如圖5、圖6所示，使得製冰模塊a置於循環水槽內，圍殼5和循環水槽相銜接的位置為雙層臺階結構，其中第二層臺階設置橡膠圈14，起緩衝作用。然後開啟製冰功能，通過觀察窗3上及其上的刻度3-1，如圖3所示，目視測量層方形圍殼5內的層冰厚度是否達到目標厚度，在滿足目標厚度的時候停止製冰，開啟電熱模塊4加熱圍殼5，從而使層冰與圍殼5脫離粘連，漂浮於水槽內液面之上，最後通過行車調走製冰模塊a，使用耐壓殼封閉循環水槽的上方開口，就可以進行水槽內的模型試驗。


技術特徵：
1.一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，包括圍殼(5)，圍殼(5)為頂部和底部相通的結構，圍殼(5)內設有蒸發管(2)和風扇(6)，圍殼(5)的頂部與格柵(7)連接，風扇(6)設於蒸發管(2)和格柵(7)之間，圍殼(5)的外側壁上固定有電熱模塊(4)，且電熱模塊(4)設於蒸發管(2)的下方；蒸發管(2)一端通過冷卻劑管道(9)依次連接膨脹閥(8)、壓縮機(10)、冷凝器(11)、儲液罐(12)後，連接至蒸發管(2)另一端。2.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的圍殼(5)的頂部設有用於行車調運的吊耳(1)。3.如權利要求2所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的吊耳(1)內設有吊耳螺栓孔(13)。4.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的圍殼(5)的周圍設有多個觀察窗(3)。5.如權利要求4所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的觀察窗(3)材質為透明的有機玻璃，觀察窗(3)上刻有刻度(3-1)。6.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的蒸發管(2)為一循環彎曲管道。7.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的電熱模塊(4)內置電熱絲。8.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的圍殼(5)為方形結構，其長度和寬度和目標循環水槽的開口尺寸匹配。9.如權利要求1所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的圍殼(5)頂部邊緣的形狀與循環水槽上開口處相銜接的位置相匹配。10.如權利要求9所述的一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，所述的圍殼(5)頂部邊緣為雙層臺階結構，第二層臺階設有橡膠圈(14)。

技術總結
本發明公開了一種循環水槽製冰模塊，其特徵在於，包括圍殼，圍殼為頂部和底部相通的結構，圍殼內設有蒸發管和風扇，圍殼的頂部與格柵連接，風扇設於蒸發管和格柵之間，圍殼的外側壁上固定有電熱模塊，且電熱模塊設於蒸發管的下方；蒸發管一端通過冷卻劑管道依次連接膨脹閥、壓縮機、冷凝器、儲液罐後，連接至蒸發管另一端。本發明的製冰模塊能夠和循環水槽的現有結構相匹配，並具備製造特定厚度層冰的功能，從而在不對現有循環水槽進行大改動的情況下使之具備層冰製造功能。下使之具備層冰製造功能。下使之具備層冰製造功能。


技術研發人員：劉正浩 李恆 丁舉 萬初瑞 王宗龍 朱華倫 楊孟子
受保護的技術使用者：中國船舶集團有限公司第七
技術研發日：2022.11.29
技術公布日：2023/3/28