CN108860552A - 一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统，涉及水下载人平台领域，该系统包括换热器和淡水循环管路；换热器在耐压舱外，淡水循环管路在耐压舱内；换热器由换热管和集水室组成，换热管裸露在海水中，集水室设置在换热管两侧，每个集水室上连接有一个穿舱件，穿舱件用于连接耐压舱的内部与外部；淡水循环管路与换热器构成闭合回路。减少了对耐压舱内空间的占用，避免海水管道泄漏的风险，取消海水系统的附件，降低系统能耗和噪声。

Description

一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统

技术领域

本发明涉及水下载人平台领域，尤其是一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统。

背景技术

水下载人平台是由各种部件、设备系统或分系统组成的复杂大系统，能够携带多种探测作业设备，可以长周期、全天候地在深海进行海洋科学研究、海洋资源勘探与开采、海洋观测网络建设与运行维护等任务。

为了保证水下载人平台众多的发热设备处于良好的工作状态，需要对动力系统、空调柜机、有害气体综合净化装置等多种设备进行冷却。一种常见的冷却方式是在耐压壳上开设通海口，海水由海水泵引入舱内，在中间换热器内冷却淡水管路中的淡水，再由通海口流出舱外。

但是这种冷却方式中海水泵、中间换热器及海水管路等布置于舱内，需要占用大量舱内空间，影响其他设备的布置，而且海水管路存在破损泄露的风险，将影响人员及设备的安全；另外，海水泵的运行噪声及海水的流动噪声会使得冷却系统的噪声较高，同时由于海水管路流向复杂、海水管路流量较大，使得海水泵功耗较大，从而增加系统能耗。

发明内容

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统。

本发明的技术方案如下：

一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统，所述系统包括：换热器和淡水循环管路；

所述换热器设置在耐压舱外，紧贴所述耐压舱的左舷或右舷；所述淡水循环管路设置在所述耐压舱内；

所述换热器由换热管、第一集水室和第二集水室组成，所述换热管裸露在海水中，所述第一集水室和第二集水室分别设置在所述换热管的两侧，所述第一集水室上连接有第一穿舱件，所述第二集水室上连接有第二穿舱件，所述第一穿舱件和所述第二穿舱件用于连接所述耐压舱的内部与外部；

所述淡水循环管路由水箱、淡水泵、冷却用户、阀门和管道连接而成，所述淡水循环管路的一端连接所述第一穿舱件，另一端连接所述第二穿舱件，与所述换热器构成闭合回路。

其进一步的技术方案为：所述换热器的材料是钛合金。

其进一步的技术方案为：所述淡水循环管路中的阀门包括第一舷侧阀、第二舷侧阀、第一电液球阀、第二电液球阀、温控三通阀、止回阀、水箱截止阀、淡水泵截止阀以及设置在冷却用户两侧的截止阀；每个所述冷却用户对应两个截止阀；

在所述系统运行时，冷却后的淡水由所述淡水泵送入各个待冷却的用户设备，吸收热量后的淡水汇入输出总管，所述输出总管中的淡水依次经过所述第二电液球阀、所述第二舷侧阀和所述第二穿舱件进入所述第二集水室；淡水通过所述换热管将热量导出到舷外的海水，冷却后的淡水汇集到所述第一集水室；所述第一集水室中的淡水依次经过所述第一穿舱件、所述第一舷侧阀、所述第一电液球阀返回舱内，通过输入总管连接所述淡水泵的入口。

其进一步的技术方案为：所述第一舷侧阀和所述第二舷侧阀在所述系统正常运行的条件下常开，在所述换热器故障时关闭。

其进一步的技术方案为：所述温控三通阀的旁通接口与所述输出总管相连；

当所述淡水泵的入口处的温度低于预设阈值时，所述温控三通阀通过调节旁通接口的流量，使得吸收热量后的淡水直接流入所述淡水泵的入口。

本发明的有益技术效果是：

通过将换热器设置在耐压舱外，减少了对耐压舱内空间的占用，另外由于高压海水不会进入耐压舱内，避免了海水管道泄漏的风险，取消了传统的海水系统的海水泵及阀门管道等附件，海水依靠自然循环流动，从而降低了系统的能耗和噪声。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统的结构示意图。

图2是本发明另一个实施例提供的水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统的结构示意图。

图3是本发明一个实施例提供的换热器的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1是本发明一个实施例提供的水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括换热器和淡水循环管路。

结合参考图2，换热器设置在耐压舱外，紧贴耐压舱的左舷或右舷；淡水循环管路设置在耐压舱内，换热器通过穿舱件连接在耐压舱上。

通过将换热器设置在耐压舱外，紧贴耐压舱的左舷或右舷，使得换热器上部和下部没有遮挡物，防止对自然循环流动形成影响。换热器的换热管16直接裸露在舷外海水中，换热管16内的淡水通过换热管16将热量传递给海水，海水吸热后，温度升高，密度减小，因此吸热后的海水就会向上流动，换热器附近温度较低的海水则不断地流到换热管16周围，海水环境可以近似认为无限大，换热器在不需要外部驱动力的情况下，可以依靠受热后密度差形成的自然循环不断地将热量传递给海水。

换热器具有一定的自适应能力，可以根据舱内冷却用户的发热情况，自适应地调整海水自然循环能力。比如：当舱内冷却用户的发热量增加时，换热器的进口的温度将会升高，舷外海水的温度也会进一步升高，高密度差形成的自然循环能力也将增大。

结合参考图3，换热器由换热管16、第一集水室17和第二集水室18组成，换热管16裸露在海水中，第一集水室17和第二集水室18分别设置在换热管16的两侧，第一集水室16上连接有第一穿舱件1，第二集水室17上连接有第二穿舱件5，第一穿舱件1和第二穿舱件5用于连接耐压舱的内部与外部。第一集水室17和第二集水室18上还具备冷却水接管20。

可选的，换热管16的材料是钛合金。

在实际应用中，舱内吸收热量的淡水通过第二穿舱件5进入第二集水室18，通过换热管16将热量传递到海水中，冷却后的淡水流入第一集水室17，经过第一穿舱件1返回舱内。

淡水循环管路由水箱19、淡水泵10、冷却用户、阀门和管道连接而成，淡水循环管路的一端连接第一穿舱件1，另一端连接第二穿舱件5，与换热器构成闭合回路。

可选的，结合参考图1，淡水循环管路中的阀门包括第一舷侧阀2、第二舷侧阀6、第一电液球阀3、第二电液球阀4、温控三通阀8、止回阀9、水箱截止阀7、淡水泵截止阀11以及设置在冷却用户两侧的截止阀，每个冷却用户对应两个截止阀。

示例性的，图中示出了两个冷却用户，冷却用户1的两侧分别设置有截止阀12和截止阀13，冷却用户2的两侧分别设置有截止阀14和截止阀15。在实际应用中，可能还会有更多的冷却用户，输入总管中的淡水分流到各个冷却用户，吸收了热量后的淡水再汇流到输出总管中。

在系统运行时，冷却后的淡水由淡水泵10送入各个待冷却的用户设备，这里待冷却的用户设备即冷却用户1和冷却用户2，吸收热量后的淡水汇入输出总管，输出总管中的淡水依次经过第二电液球阀4、第二舷侧阀6和第二穿舱件5进入第二集水室18；淡水通过换热管16将热量导出到舷外的海水，冷却后的淡水汇集到第一集水室17；第一集水室17中的淡水依次经过第一穿舱件1、第一舷侧阀2、第一电液球阀3返回舱内，通过输入总管连接淡水泵10的入口。

可选的，第一舷侧阀2和第二舷侧阀6在系统正常运行的条件下常开，在换热器故障时关闭。在实际应用中，设置在舷外的换热器可能发生破损泄露的故障，此时应立即关闭第一舷侧阀2和第二舷侧阀6，防止舱外的高压海水进入舱内的淡水循环管路。

可选的，温控三通阀8的旁通接口与输出总管相连，当淡水泵10的入口处的温度低于预设阈值时，温控三通阀8通过调节旁通接口的流量，使得吸收热量后的淡水直接流入淡水泵10的入口。通过将吸收热量的淡水不经过换热器16直接流入淡水泵10的吸入口，可以保持淡水泵10的吸入口水温的稳定。

综上所述，本发明实施例提供的水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统，通过将换热器设置在耐压舱外，减少了对耐压舱内空间的占用，另外由于高压海水不会进入耐压舱内，避免了海水管道泄漏的风险，取消了传统的海水系统的海水泵及阀门管道等附件，海水依靠自然循环流动，从而降低了系统的能耗和噪声。

以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下载人平台的舷外非能动海水冷却系统，其特征在于，所述系统包括：换热器和淡水循环管路；

所述换热器设置在耐压舱外，紧贴所述耐压舱的左舷或右舷；所述淡水循环管路设置在所述耐压舱内；

所述换热器由换热管、第一集水室和第二集水室组成，所述换热管裸露在海水中，所述第一集水室和第二集水室分别设置在所述换热管的两侧，所述第一集水室上连接有第一穿舱件，所述第二集水室上连接有第二穿舱件，所述第一穿舱件和所述第二穿舱件用于连接所述耐压舱的内部与外部；

所述淡水循环管路由水箱、淡水泵、冷却用户、阀门和管道连接而成，所述淡水循环管路的一端连接所述第一穿舱件，另一端连接所述第二穿舱件，与所述换热器构成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器的材料是钛合金。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述淡水循环管路中的阀门包括第一舷侧阀、第二舷侧阀、第一电液球阀、第二电液球阀、温控三通阀、止回阀、水箱截止阀、淡水泵截止阀以及设置在冷却用户两侧的截止阀；每个所述冷却用户对应两个截止阀；

在所述系统运行时，冷却后的淡水由所述淡水泵送入各个待冷却的用户设备，吸收热量后的淡水汇入输出总管，所述输出总管中的淡水依次经过所述第二电液球阀、所述第二舷侧阀和所述第二穿舱件进入所述第二集水室；淡水通过所述换热管将热量导出到舷外的海水，冷却后的淡水汇集到所述第一集水室；所述第一集水室中的淡水依次经过所述第一穿舱件、所述第一舷侧阀、所述第一电液球阀返回舱内，通过输入总管连接所述淡水泵的入口。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一舷侧阀和所述第二舷侧阀在所述系统正常运行的条件下常开，在所述换热器故障时关闭。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温控三通阀的旁通接口与所述输出总管相连；

当所述淡水泵的入口处的温度低于预设阈值时，所述温控三通阀通过调节旁通接口的流量，使得吸收热量后的淡水直接流入所述淡水泵的入口。