水面无人艇冷却系统设计.pdf

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1、第46卷船海工程Vo1．462017年11月SHIP&0CEANENGINEERINGNOV．2017DOI：10．3963／j，issn．1671-7953．2017．s2．073水面无人艇冷却系统设计马英华，张益诚，王洋，王良武。(1．海军装备部驻沈阳地区军事代表局，沈阳110031；2．中国舰船研究设计中心，武汉430064)摘要：随着水面无人艇总功率的提高，配套冷却系统已成为水面无人艇研制的关键技术之一。通过采用机舱自然通风、集成设备舱冷却和设备水冷系统等设计，配合半导体冷却等辅助措施，可以有效提高冷却系统空间利用率，降低冷却系统功耗，有助于水面无

2、人艇向着自主化、大型化、集成化方向发展。关键词：水面无人艇；冷却系统；空调通风中图分类号：U662文献标志码：A文章编号：1671—7953(2017)$2-0293-04水面无人艇具有活动范围广、机动能力强、运用性进行对比分析。行成本低等特点，在海洋环境监测、海洋资源勘探1机舱通风等领域具有的广泛应用前景，是目前国内外船舶海洋领域的研究热点。水面无人艇需要配置大量通常水面无人艇的机舱位于主甲板以下，机的电子信息设备，以实现自主航行和远程遥控等舱内的机电设备在工作过程中会散发大量的热量功能。美国研制的“Spa~an”高速水面无人艇配到空气中，致使机舱内空气

3、温度升高。机舱冷却置有无人驾控系统、摄像机、导航雷达和通信系统可以采用自然通风、机械通风和闭式循环冷却等等，既能自主航行也可遥控操纵，艇长7m，排水3种形式，且3种形式可根据实际情况同时使用。量2t，最高航速达到50knl1J。英国普利茅斯大出于减轻船体重量、舱室布置要求和空间限学开发的“Springer”水面无人艇可用于浅水域测制等考虑，水面无人艇的机舱冷却应尽量考虑自绘、水文、环境监测以及污染物跟踪的无人艇设然通风的方案。该方案利用无人艇航行时的相对备J。中国航天科工沈阳新光集团研制出了“天风速，通过机舱进风通道将舷外空气引入机舱，再象1号”水面无人艇

4、，可以实现智能驾驶、雷达搜利用机舱内产生的热压和航行时产生的风压将高索、卫星应用、图像处理与传输等功能J。上海温空气排出机舱。大学等单位联合研制的“精海号”实现了遥控与图1是机舱采用自然通风时的示意图。舱自主导航航行、路径规划、路径跟踪、水面及水下外空气从进风栅经进风管引入到机舱底部，在机障碍的自动避障避碰、远距离自主航行等功能J。舱内吸热后上升，最后出风口排出。在这个过程随着无人艇信息化程度越来越高，电子设备中，空气在机舱内被逐渐加热，密度逐渐降低，在的增加和动力电力系统功率的上升，冷却系统势机舱内形成热压，促进机舱换气。需要注意的是，必将成为未来水面无

5、人艇上必不可少的组成部可以通过采取措施使空气在进气过程中空气的吸分。水面无人艇由于不需要考虑艇员的工作生活，其冷却系统的设计以机舱和设备舱的冷却为热量减少，从而使机舱内进气口处空气密度与出主，大幅降低了对新风量的要求。船舶冷却系统的设计思路和手段较为丰富，本研究在充分考虑水面无人艇使用环境的基础上，综合考虑需要冷却的用户的需求，对多种冷却系统设计手段的适收稿日期：2017—03—07修回日期：2017—03—27第一作者：马英华(1985一)，男，学士，工程师研究方向：装备质量管理图1热压作用下的机舱自然通风293201117月正马英华，等：水面无人艇冷却

6、系统设计船海工程第46卷风口空气密度差值增大，有利于加强机舱自然通围的空气向前运动，实现舱内的气流组织，改善机风。此外，进风在通风管道的设计应采用较大的舱内的温度分布和通风效果J。射流通风系统截面积并减少弯头，以减小流动阻力。可以减少机舱内风管的大小，并且具备布置的灵计算机舱内的通风量应考虑主机、发电机和活性，但该系统需要配置较大进风风机以产生足其他设备的散热量，以及排气管辐射热和舱壁传够大的进风压头。导热。机舱散热进气量需求可采用下式进行估闭式循环冷却通常与机械通风同时使用，将算：海水通过管道引入机舱内换热器，并采用风机进行机械通风处理，利用海水将舱室内

7、发热量带走：P‘‘△』的同时，利用机械通风将机舱内油气排出。这种式中：V为舱室通风量；9为舱室热量总和；AT为设计可以降低机舱内温度，但系统复杂，更适用于机舱温升；p为空气密度；C为空气比热。大型无人艇或有密闭要求的情况。水面无人艇适合采用集中进气的设计，即柴2设备舱及设备冷却油机在机舱内进气。因此，水面无人艇机舱通风还需考虑柴油机工作的进气需求，总的进气量应水面无人艇的设备舱内多为电子信息设备，大于柴油机工作进气量需求和机舱散热进气量需在不需要考虑人员对新风要求的情况下，可以将求之和。设备舱设计为密闭舱室，通过对舱内空气进行内机舱进风栅和排风口的设置直接

8、影响自然通循环冷却，将舱内设备工作时产生的热量带走。风的效果。水面