CN109850110A - 适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，包括有装有水冷液的水冷液箱、水冷泵以及冷却格栅以及用于将它们与待冷却设备联通的管道，冷却格栅位于待冷却设备与水冷泵之间，待冷却设备位于冷却格栅和水冷液箱之间；还包括有控制模块、两个分别设于待冷却设备的进水端和出水端的温度模块，所述控制模块用于接收两个温度模块传递回来的温度信号后控制水冷泵调速；水冷回路置于船舱内部。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统及其冷却方法。
背景技术
目前，对于无人艇来说，船舱内温度控制以及船载设备的冷却是一个不可忽视的问题，现有的船舶冷却方案大多数是依靠船载动力设备直接抽取船底水源对船载设备进行冷却，船舱内依靠船舶运行时候的空气对流或者其他电力冷却设备进行温度控制。对于小型无人艇来说，依靠动力设备从其他地方抽水进行冷却，一是会让出船体结构变得复杂，提高设计制造的难度；二是无人艇运行环境大多较为恶劣，抽取的水源水质情况大多数不容冷观，会带来冷却设备的腐蚀问题，提高无人艇的维护成本；三是小型无人艇本身体量较小，若采用传统的方式抽取冷却水，进水口易发生堵塞问题，造成冷却失效。
因此亟需一种能够解决上述问题的水冷方法。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供用于小型喷水推进无人艇的水冷系统及其冷却方法。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，包括有装有水冷液的水冷液箱、水冷泵以及冷却格栅以及用于将它们与待冷却设备联通的管道，冷却格栅位于待冷却设备与水冷泵之间，待冷却设备位于冷却格栅和水冷液箱之间；
还包括有控制模块、两个分别设于待冷却设备的进水端和出水端的温度模块，所述控制模块用于接收两个温度模块传递回来的温度信号后控制水冷泵调速。
其中，控制模块包括有单片机、I/V转换电路以及电机驱动电路。
其中，所述水冷泵置于水冷箱液内，依靠流动的水冷液对水冷泵进行散热。
其中，水冷格栅为中空结构。
一种水冷系统的冷却方法：包括如下步骤：
s1、通过两个温度模块探测待冷却设备的进水端和出水端的温度；
s2、控制模块接收到两个温度模块的探测数据后控制水冷泵的转速。
其中，单片机通过温度模块读取经过冷却格栅的水冷液，并根据该温度设定水冷泵的基准电压，越高则越高；单片机读取进入水冷格栅之前的冷却液温度，并以和的温度差作为PID算法的输入，PID的输入出为水冷泵的附加电压,最后以和之和作为输出加载到水冷泵的两端；其计算公式如下：
；
其中， ；最小值为可以让水冷泵转动的最小电压；最大值为控制电路中稳压模块输出的最大电压；
当增大时，加载在水冷泵两端的电压会增大，会使得水冷泵转速增加，水冷液速度加快，同时水冷液在水冷格栅中与外界水源进行热交换的功率也会加大，从而使得水冷液降温；若水冷液的流速不够快，会使得待散热设备上的温度升高，从而导致水冷液流过待散热设备上后的温度增大，会使得加载在水冷泵两端的电压，从而水冷循环速度加快，使得设备温度下降；
若水冷循环速度过快，则热交换功率也会过大，会使得水冷液流过待散热设备上后的温度减小，从而使得加载在电机两端的电压减小，从而水冷循环速度减慢，使得设备温度上升，维持在一个合适的温度区间。
本发明的有益效果为：水冷回路置于船舱内部，不需要抽取外部水源对船内设备进行冷却，避免了抽水设备的进水口堵塞从而导致水冷失效的风险；不需要另外设计船体结构进冷却水，降低了无人艇的设计和制造难度，提高了无人艇船舱的水密性；水冷液采用不导电、无腐蚀液体，避免了外部水源腐蚀需要冷却的设备，降低了无人艇的维护成本；水冷液利用喷水推进器标配的格栅与外部水流进行热交换，在本发明中，格栅需要制造成中空结构，且主机功率越大，喷水推进器进水速度越快，冷却液冷却效果越好，无需另外增加专门的热交换器，节省了无人艇内的布置空间。
附图说明
图1是本发明系统框图；
图2是本发明的控制模块的示意图；
图1至图2中的附图标记说明：
水冷液箱-1；水冷液-2；水冷泵-3；管道-4；冷却格栅-5；温度模块-6、7；控制模块-8；待冷却设备-9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图2所示，本实施例所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，包括有装有水冷液2的水冷液箱1、水冷泵3以及冷却格栅5以及用于将它们与待冷却设备9联通的管道4，冷却格栅5位于待冷却设备9与水冷泵3之间，待冷却设备9位于冷却格栅5和水冷液箱1之间；还包括有控制模块8、两个分别设于待冷却设备9的进水端和出水端的温度模块6、7，所述控制模块8用于接收两个温度模块6、7传递回来的温度信号后控制水冷泵3调速。本实施例所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，控制模块8包括有单片机、I/V转换电路以及电机驱动电路。
温度模块6、7的输出为4—20ma的电流信号，通过控制模块8中的I/V转换电路，将4—20ma电流信号变成0—3.3V电压信号，单片机通过ADC功能读取电压值计算得到温度模块6、7测量的温度，调用控制算法计算得到输出的PWM的占空比，单片机输出PWM信号通过电机驱动电路改变加载在电机两端的电压，从而实现电机的调速。
本实施例所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，所述水冷泵3置于水冷箱液内，依靠流动的水冷液2对水冷泵3进行散热。本实施例所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，水冷格栅为中空结构。
利用上述冷却系统的一种水冷系统的冷却方法：包括如下步骤：
s1、通过两个温度模块6、7探测待冷却设备9的进水端和出水端的温度；
s2、控制模块8接收到两个温度模块6、7的探测数据后控制水冷泵3的转速。
其中，单片机通过温度模块6、7读取经过冷却格栅5的水冷液2，并根据该温度设定水冷泵3的基准电压，越高则越高；单片机读取进入水冷格栅之前的冷却液温度，并以和的温度差作为PID算法的输入，PID的输入出为水冷泵3的附加电压,最后以和之和作为输出加载到水冷泵3的两端；其计算公式如下：
；
其中， ；最小值为可以让水冷泵3转动的最小电压；最大值为控制电路中稳压模块输出的最大电压；
当增大时，加载在水冷泵3两端的电压会增大，会使得水冷泵3转速增加，水冷液2速度加快，同时水冷液2在水冷格栅中与外界水源进行热交换的功率也会加大，从而使得水冷液2降温；若水冷液2的流速不够快，会使得待散热设备上的温度升高，从而导致水冷液2流过待散热设备上后的温度增大，会使得加载在水冷泵两端的电压，从而水冷循环速度加快，使得设备温度下降；
若水冷循环速度过快，则热交换功率也会过大，会使得水冷液流过待散热设备上后的温度减小，从而使得加载在电机两端的电压减小，从而水冷循环速度减慢，使得设备温度上升，维持在一个合适的温度区间。
水冷回路置于船舱内部，不需要抽取外部水源对船内设备进行冷却，避免了抽水设备的进水口堵塞从而导致水冷失效的风险；不需要另外设计船体结构进冷却水，降低了无人艇的设计和制造难度，提高了无人艇船舱的水密性；水冷液2采用不导电、无腐蚀液体，避免了外部水源腐蚀需要冷却的设备，降低了无人艇的维护成本；水冷液2利用喷水推进器标配的格栅与外部水流进行热交换，在本发明中，格栅需要制造成中空结构，且主机功率越大，喷水推进器进水速度越快，冷却液冷却效果越好，无需另外增加专门的热交换器，节省了无人艇内的布置空间。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (6)
1.一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，其特征在于：包括有装有水冷液（2）的水冷液箱（1）、水冷泵（3）以及冷却格栅（5）以及用于将它们与待冷却设备（9）联通的管道（4），冷却格栅（5）位于待冷却设备（9）与水冷泵（3）之间，待冷却设备（9）位于冷却格栅（5）和水冷液箱（1）之间；
还包括有控制模块（8）、两个分别设于待冷却设备（9）的进水端和出水端的温度模块（6、7），所述控制模块（8）用于接收两个温度模块（6、7）传递回来的温度信号后控制水冷泵（3）调速。
2.根据权利要求1所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，其特征在于：控制模块（8）包括有单片机、I/V转换电路以及电机驱动电路。
3.根据权利要求1所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，其特征在于：所述水冷泵（3）置于水冷箱液内，依靠流动的水冷液（2）对水冷泵（3）进行散热。
4.根据权利要求1所述的一种适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统，其特征在于：水冷格栅为中空结构。
5.一种通过权1所述水冷系统的冷却方法，其特征在于：包括如下步骤：
s1、通过两个温度模块（6、7）探测待冷却设备（9）的进水端和出水端的温度；
s2、控制模块（8）接收到两个温度模块（6、7）的探测数据后控制水冷泵（3）的转速。
6.根据权利要求5所述的冷却方法，其特征在于：控制模块（8）的控制方案为：单片机通过温度模块（6、7）读取经过冷却格栅（5）的水冷液（2），并根据该温度设定水冷泵（3）的基准电压，越高则越高；单片机读取进入水冷格栅之前的冷却液温度，并以和的温度差作为PID算法的输入，PID的输入出为水冷泵（3）的附加电压,最后以和之和作为输出加载到水冷泵（3）的两端；其计算公式如下：
；
其中， ；最小值为可以让水冷泵（3）转动的最小电压；最大值为控制电路中稳压模块输出的最大电压；
当增大时，加载在水冷泵（3）两端的电压会增大，会使得水冷泵（3）转速增加，水冷液（2）速度加快，同时水冷液（2）在水冷格栅中与外界水源进行热交换的功率也会加大，从而使得水冷液（2）降温；若水冷液（2）的流速不够快，会使得待散热设备上的温度升高，从而导致水冷液（2）流过待散热设备上后的温度增大，会使得加载在水冷泵两端的电压，从而水冷循环速度加快，使得设备温度下降；
若水冷循环速度过快，则热交换功率也会过大，会使得水冷液流过待散热设备上后的温度减小，从而使得加载在电机两端的电压减小，从而水冷循环速度减慢，使得设备温度上升，维持在一个合适的温度区间。
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| CN109850110A true CN109850110A (zh) | 2019-06-07 |
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| CN201910139997.1A Pending CN109850110A (zh) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 适用于小型喷水推进无人艇的水冷系统及其冷却方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN109850110A (zh) |
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