CN113335461A - 破冰船及其加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种破冰船及其加热方法，包括：船舱主体、加热夹层、多个温度传感器、控制器；加热夹层设置在船舱壳体内部，在船舱壳体中由内向外依次包括隔热层和加热膜；隔热层设置于船舱内壳体和加热膜之间，用于对船舱壳体进行保温；加热膜贴附在船舱外壳体的内表面，用于通电后产生热量对船舱壳体进行加热；温度传感器安装在船舱外壳体内部不同水深位置，用于采集不同水深的船舱壳体温度；控制器用于根据船舱壳体温度向加热膜发出控制指令。在破冰船舱体内设置加热膜和隔热层，对加热膜进行通电迅速产生大量热量使舱体升温，利用隔热层进行保温，产热均匀，结构简单，便于布置，成本低，更加节能高效。
Description
技术领域
本发明涉及低温加热技术领域，特别涉及一种破冰船及其加热方法。
背景技术
由于很多海域在冬季都会出现结冰的现象，所以很多国家都有破冰船，一些靠近北极的国家还拥有专门的北极破冰船。破冰船上安装有船体加热设备，可对低温船体进行加热，避免船体结冰，从而避免船体钢材因低温导致韧性降低，同时避免船侧碎冰再次冻结。但安装额外的加热设备会造成功耗加大，且不便于布置。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种破冰船，该破冰船无需安装额外的加热设备，结构简单，便于布置。
本发明的另一个目的在于提出一种破冰船的加热方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种破冰船，包括：船舱主体、加热夹层、多个温度传感器、控制器；
所述加热夹层设置在船舱壳体内部，在船舱壳体中由内向外依次包括隔热层和加热膜；
所述隔热层设置于船舱内壳体和所述加热膜之间，用于对船舱壳体进行保温；
所述加热膜贴附在船舱外壳体的内表面，用于通电后产生热量对船舱壳体进行加热；
所述供电模块用于为所述加热膜供电；
所述温度传感器安装在船舱外壳体内部不同水深位置，用于采集不同水深的船舱壳体温度；
所述控制器用于根据船舱壳体温度向所述加热膜发出控制指令。
本发明实施例的破冰船，在船舱壳体内设置加热膜和隔热层，通过对加热膜通电产生热量进行破冰，隔热层可以进行保温，无需安装额外的加热设备，且结构简单，便于布置，更加节能高效。
另外，根据本发明上述实施例的破冰船，还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，所述加热膜包括基底层，发热层和防水层，在所述基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料的薄膜形成所述发热层，在所述发热层上贴附一层防水层，在所述发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。
进一步地，所述控制器进一步用于，根据所述温度传感器测量不同水深的破冰船舱壳体温度，对所述加热夹层的加热温度需求和加热功率进行调节。
进一步地，所述控制指令包括所述加热膜的通电时间和通电强度。
进一步地，所述供电模块包括锂电池、太阳能电池。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种破冰船的加热方法，包括以下步骤：
S1，采集距离船舱不同距离的外壳体温度；
S2，根据所述距离船舱不同距离的外壳体温度和设定的壳体目标温度生成加热指令；
S3，根据所述加热指令对船舱壳体进行加热；
S4，采集加热后的距离船舱不同距离的外壳体温度，重新生成加热指令，执行S3。
本发明实施例的破冰船的加热方法，根据所述距离船舱不同距离的外壳体温度和设定的壳体目标温度生成加热指令。利用对加热膜通电产生热量进行破冰，隔热层可以进行保温，无需安装额外的加热设备，易于实现。
另外，根据本发明上述实施例的破冰船的加热方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，所述加热指令包括加热膜的通电时间和通电强度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的破冰船结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的破冰船加热方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的破冰船及其加热方法。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的破冰船。
图1为根据本发明一个实施例的破冰船结构示意图。
如图1所示，该破冰船包括：船舱主体(图1中的内壳体和外壳体)、加热夹层、多个温度传感器、控制器(图1未示出)、供电模块(图1未示出)。
加热夹层设置在船舱壳体内部，在船舱壳体中由内向外依次包括隔热层和加热膜。隔热层设置于船舱内壳体和加热膜之间，用于对船舱壳体进行保温。加热膜贴附在船舱外壳体的内表面，用于通电后产生热量对船舱壳体进行加热。供电模块用于为加热膜供电。
温度传感器安装在船舱外壳体内部不同水深位置，用于采集不同水深的船舱壳体温度。
控制器用于根据船舱壳体温度向加热膜发出控制指令。
可以理解的是，加热夹层设置在船舱内壳体和船舱外壳体之间，加热夹层包括隔热层和加热膜，由于破冰船是使用自身的温度进行破冰，因此加热膜设置在船舱外壳体一侧，以加热船舱外壳体，为了不让温度散出，在船舱内壳体和加热膜之间设置隔热层进行保温。其中，隔热层的材料可以有多种，本实施例中不进行具体限定。
加热膜包括基底层，发热层和防水层，在基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料的薄膜形成发热层，在发热层上贴附一层防水层，在发热层引出一正一负两个电极连接供电模块，通电后产生热量，可以实现破冰船舱体的快速升温。
具体地，本发明的加热膜采用了一种金属氧化物半导体制热材料(MOSH)，利用金属氧化物半导体制热材料制作加热膜，加热膜引出两条电源线，为一正一负，加热膜在通电时可以产生大量的热，用于快速均匀加热破冰船舱体。通过设置在不同水深位置的温度传感器检测船舱壳体不同位置的温度，根据温度的不同调整加热膜加热功率，温度可控，升温均匀性好，从而保证破冰船舱体温度一致性，进而提高破冰船舱体受力均匀性与寿命。
作为一种制作方式，涂覆有MOSH材料的加热膜制备方法为：
1)提供基材作为基底层；
本实施例采用耐高温高强度材料，其他材料也可以，不进行具体限定。
2)对基材的两个表面进行抛光打磨；
3)通过靶材溅射在基材表面进行MOSH材料镀膜，形成发热层，同时与顶部两个正负电极相连；
4)在发热层上表面涂覆绝缘防水层，从而形成加热膜。
进一步地，控制器进一步用于，根据温度传感器测量不同水深的破冰船舱壳体温度，对加热夹层的加热温度需求和加热功率进行调节。
控制器可以为设置在破冰船上的具有显示屏的控制器，也可以为移动终端，不进行具体限定。温度传感器的类型也可以根据实际需要进行设定，本实施例中不进行具体限定。
可以理解的是，根据温度不同选择不同的加热功率，使整个破冰船船舱的温度维持在安全温度区间内的同时，缩小破冰船船舱温差，减少破冰船舱体应力分布不均匀而导致的船舱的寿命与强度降低的风险。
进一步地，可以通过控制加热膜的通电时间和通电强度来调整加热功率。举例而言，温度较低的位置，可以增大加热膜的通电强度以及增长通电时间，使温度可以快速提升。温度较高的位置可以减小通电强度以及减小通电时间，降低温度上升的速率，从而缩小破冰船船舱温差。
进一步地，船舱壳体内的加热膜宽度或厚度可以和根据需求进行定制，宽度可以为0.5-5m不等，加热膜从船舱上部依次向下根据不同宽度需求贴在内外壳体之间，并记录所在的位置相距船舱底部的距离。通过加热膜宽度的不同也可以调整加热膜的加热功率。
进一步地，加热膜在加热过程中所需的电能由外部电源提供，外部电源可以有多种选择，可以使用锂电池，也可以是太阳能电池，在航行过程中，将太阳能转化为电能为加热膜加热，更加节能高效。
具体地，在破冰船工作过程中，通过温度传感器检测船舱不同位置的温度，并发送给控制器，控制器根据预先设定的温度进行计算处理，得到不同位置的加热功率，进而发出控制指令，使外部电源向加热膜供电，加热膜迅速产生热量加热破冰船舱。
根据本发明实施例提出的破冰船，通过在船舱壳体内设置加热膜和隔热层，通过对加热膜通电产生热量进行破冰，隔热层可以进行保温，无需安装额外的加热设备，结构简单，便于布置，成本低，更加节能高效。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的破冰船的加热方法。
图2为根据本发明一个实施例的破冰船的加热方法流程图。
如图2所示，该破冰船的加热方法包括：
S1，采集距离船舱不同距离的外壳体温度。
S2，根据距离船舱不同距离的外壳体温度和设定的壳体目标温度生成加热指令。
S3，根据加热指令对船舱壳体进行加热。
S4，采集加热后的距离船舱不同距离的外壳体温度，重新生成加热指令，执行S3。
进一步地，加热指令包括加热膜的通电时间和通电强度。
需要说明的是，前述对结构施例的解释说明也适用于该实施例的方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的破冰船的加热方法，根据距离船舱不同距离的外壳体温度和设定的壳体目标温度生成加热指令。利用对加热膜通电产生热量进行破冰，隔热层可以进行保温，无需安装额外的加热设备，结构简单，成本低，易于实现。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种破冰船，其特征在于，包括：船舱主体、加热夹层、多个温度传感器、控制器、供电模块；
所述加热夹层设置在船舱壳体内部，在船舱壳体中由内向外依次包括隔热层和加热膜；
所述隔热层设置于船舱内壳体和所述加热膜之间，用于对船舱壳体进行保温；
所述加热膜贴附在船舱外壳体的内表面，用于通电后产生热量对船舱壳体进行加热；
所述供电模块用于为所述加热膜供电；
所述温度传感器安装在船舱外壳体内部不同水深位置，用于采集不同水深的船舱壳体温度；
所述控制器用于根据船舱壳体温度向所述加热膜发出控制指令。
2.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，
所述加热膜包括基底层，发热层和防水层，在所述基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料的薄膜形成所述发热层，在所述发热层上贴附一层防水层，在所述发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。
3.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述控制器进一步用于，根据所述温度传感器测量不同水深的破冰船舱壳体温度，对所述加热夹层的加热温度需求和加热功率进行调节。
4.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述控制指令包括所述加热膜的通电时间和通电强度。
5.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述供电模块包括锂电池、太阳能电池。
6.一种破冰船的加热方法，其特征在于，用于权利要求1-5所述的破冰船，包括以下步骤：
S1，采集距离船舱不同距离的外壳体温度；
S2，根据所述距离船舱不同距离的外壳体温度和设定的壳体目标温度生成加热指令；
S3，根据所述加热指令对船舱壳体进行加热；
S4，采集加热后的距离船舱不同距离的外壳体温度，重新生成加热指令，执行S3。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热指令包括加热膜的通电时间和通电强度。
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