CN114489183A - 船用重力仪的温控系统 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种船用重力仪的温控系统，包括：重力仪，重力仪外侧设有温控装置；温控装置连接循环装置，循环装置连接有制冷装置；换热器，换热器连接循环装置和制冷装置，实现冷热交换；循环装置上设有水箱，水箱连接有水泵，水泵将水箱内的水加入温控装置内；水箱还连接有加热器，加热器将循环装置上的水加热并装入水箱内备用；制冷装置上设有微型压缩机，微型压缩机连接冷凝器，冷凝器连接节流阀，节流阀连接换热器的一接口；冷凝器的外侧还设有风扇。重力仪外侧设有温控装置，制冷装置与循环装置实现了制冷、加热两方面的功能，对重力仪进行温度控制，使其在适应的温度中工作，保证其工作的精度。

Description

船用重力仪的温控系统

技术领域

本申请涉及制冷的技术领域，尤其涉及一种船用重力仪的温控系统。

背景技术

动态相对重力仪是开展战场环境建设、提供战略武器系统发射基准信息、实施物理场匹配定位导航的重要军用测量设备之一。然而，目前相对成熟的动态重力仪均为测绘型精密测量仪器，鉴于对精度性能的首要设计目标考虑，其耐环境特性往往无法满足军用装备(尤其船用)的适用性条件，特别是在高、低温及温度冲击过程中其精度几乎无法达到既定的指标要求，从而导致其在军用装备领域难以广泛适用与推广。因此，开展集成小型化、轻量化全温域温控装置设计解决测绘型重力仪的耐环境温度特性，使其早日在军用领域发挥既有效能，变得越来越迫切。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种船用重力仪的温控系统，该温控系统，实现了小型化、轻量化和一体化。

本申请提供一种船用重力仪的温控系统，包括：重力仪，所述重力仪外侧设有温控装置；所述温控装置连接循环装置，所述循环装置连接有制冷装置；换热器，所述换热器连接所述循环装置和所述制冷装置，实现冷热交换；所述循环装置上设有水箱，所述水箱连接有水泵，所述水泵将所述水箱内的水加入所述温控装置内；所述水箱还连接有加热器，所述加热器将所述循环装置上的水加热并装入所述水箱内备用；所述制冷装置上设有微型压缩机，所述微型压缩机连接冷凝器，所述冷凝器连接节流阀，所述节流阀连接所述换热器的一接口；所述冷凝器的外侧还设有风扇。

优选地，所述冷凝器为微通道平行换热器，设计成U型或L型。

优选地，所述换热器设置成双通道，内置蚀刻微通道换热器。

优选地，所述温控装置为柔性包络式换热装置，套设在所述重力仪的外侧。

优选地，所述柔性包络式换热装置内置多个管道层，所述管道层供所述循环装置上水或汽通过，并形成回路。

优选地，所述管道层内设置多个微通道，所述微通道一端供所述循环装置上水或汽进入，另一端供水或汽流回所述循环装置上。

优选地，所述柔性包络式换热装置外侧设置有一层保温层，所述保温层均匀地涂覆在所述柔性包络式换热装置的外侧。

优选地，所述柔性包络式换热装置中内置温度传感器，所述温度传感器连接控制板，所述温度传感器用以检测所述重力仪的工作环境温度，并将检测到的工作环境温度反馈至所述控制板，所述控制板将反馈的信息进行分析处理，并将分析处理后的结果形成指令，并将指令发送给所述制冷装置或者所述循环装置。

优选地，所述柔性包络式换热装置外侧设置有一层保温层，所述保温层为复合保温层，套设在所述柔性包络式换热装置外侧，所述复合保温层内外两面均采用银灰防水隔热布，内装保温材料。

优选地，所述换热器连接半导体制冷片，所述半导体制冷片用以制作冷量并将冷量传输至所述换热器。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：重力仪外侧设有温控装置，制冷装置与循环装置实现了制冷、加热两方面的功能，对重力仪进行温度控制，使其在适应的温度中工作，保证其工作的精度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请实施例示出的船用重力仪的温控系统的结构示意图；

图2是本申请实施例示出的船用重力仪的温控系统的柔性包络式换热装置的部分结构示意图；

图3是本申请实施例示出的船用重力仪的温控系统的柔性包络式换热装置的部分结构剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

针对上述问题，本申请实施例提供一种船用重力仪的温控系统，该温控系统，实现了小型化、轻量化和一体化。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

参见图1，一种船用重力仪的温控系统，包括：重力仪，所述重力仪外侧设有温控装置，所述温控装置连接循环装置，所述循环装置连接有制冷装置。所述温控装置用以对重力仪进行散热处理，本实施例中，该温控装置设于重力仪的外侧，为该重力仪提供冷量或热量，使得重力仪在适应的温度中工作，保证其精度。

换热器，所述换热器连接所述循环装置和所述制冷装置，实现冷热交换。本实施例中，该换热器将循环装置和制冷装置的能量进行交换，制冷装置得到的冷量传输给循环装置，给循环装置降温。循环装置在工作过程中产生的热量传输至制冷装置，该制冷装置将该热量散发并制造冷量，再回流至换热器，提供给循环装置。

所述循环装置上设有水箱，所述水箱连接有水泵，所述水泵将所述水箱内的水加入所述温控装置内，所述温控装置利用水的流动、循环，带走重力仪中产生的热量，并给重力仪的工作环境提供冷量，使得重力仪工作在适应的温度中。所述水箱还连接有加热器，所述加热器将所述循环装置上的水加热并装入所述水箱内备用。当环境温度过低时，使得工作环境温度过低，重力仪收环境温度的影响而使其精度降低，需要给重力仪的工作环境升温，加热器加热循环装置上的水，在流入水箱，水泵将加热后的水泵入温控装置中，该温控装置吸收重力仪的冷量，并给重力仪的工作环境提供热量，使得重力仪工作在适应的温度中。

所述制冷装置上设有微型压缩机，所述微型压缩机连接冷凝器，所述冷凝器连接节流阀，所述节流阀连接所述换热器的一接口。所述冷凝器的外侧还设有风扇，风扇利用风给冷凝器冷却。该微型压缩机为具有抗震性能的压缩机，体积小，性能稳定。

在有了抗震性微型压缩机的基础上，温控系统必须满足体积小、重量轻、功耗低、能效比高等要求。因为温控系统需要兼顾制冷、加热两方面的功能，利用制冷装置制冷，同时在循环装置中内置加热措施，实现了制冷、加热的两方面功能，使得重力仪可以根据环境温度的影响而调节工作环境温度，使其工作在适应的温度，保证其精度。

制冷状态下，通过压缩机带动管道内的制冷剂工质循环，实现将热量从换热器中带走，至冷凝器中通过散热风扇排到外空气中，从而实现低温液体在管道背心中的循环。高温状态下，通过加热方式补偿水温，实现温度的恒温控制，该温控系统实现了小型化、轻量化和一体化，利于使用者背负，降低负重感，增强实用性。

所述冷凝器为微通道3平行换热器，效率高，整体材质为铝，轻便且换热系数高。因为铝的很好的延展性，将冷凝器设计成U型或L型，更好的发挥其换热效果。

所述换热器设置成双通道，用以制冷剂与液体之间的高效换热，同时将换热器小型化设计，使得换热器的体积小、重量轻，利于系统的集成。所述换热器为蚀刻微通道3换热器，该换热器的内部流道是精密三维中空结合技术集成的成千上万微米级通道组成，没有接触热阻，换热系数可达10000W/(m2·K)。它的紧凑度非常高，单位体积换热面积可达3000m2/m3，使得其单位体积换热量高达45W/cm3。

所述温控装置为柔性包络式换热装置1，套设在所述重力仪的外侧。利用流体自有的可自由弯折与变截面特性，针对重力仪的外形结构特点及温控布局设计需求，构建可拆卸式柔性包络导热媒介结构，通过利用单侧高导热、单侧高热阻的界面设计，实现理想化的恒温控制界面条件。同时，利用多物理场仿真技术对导热流体回路的界面形状、流路布局、流体注压阈值以及温控参数优化等，进行有针对性的仿真设计，从而指导流体导热回路的精细化设计与制造。为确保重力仪在现有基础上无需变动和调整，保持产品的继承性，因而考虑在重力仪外侧套上一层柔性包络式换热装置1，柔性包络式换热装置1通过弹性面料包络在重力仪外侧，通过液体循环保持外部温度的恒定。同时在低温下，外部的柔性包络式换热装置1还能起到保温的效果，温控系统通过电加热模式同样将温度控制在精准的范围内，确保系统在宽温度范围内的高效、高精度工作。

在一可选的实施例中，如图2和图3所示，所述柔性包络式换热装置1内置多个管道层2，所述管道层2供所述循环装置内的水或汽通过，并形成回路。在一些实施例中，所述管道层2层叠在一起，所述管道层2贴附在所述重力仪的外表面，与重力仪进行能量交换。重力仪温度过高时，需要对重力仪进行降温，制冷装置进行制冷，将冷量传递给循环装置，循环装置将冷量输入温控装置，进入温控装置的柔性包络式换热装置1的多个管道层2内。内侧的管道层2将冷量传递给重力仪，重力仪将热量传递给内侧的管道层2，内侧的管道层2将热量传递给上一层的管道层2，并吸收上一侧的管道层2的冷量。

在一可选的实施例中，如图2和图3所示，所述管道层2内设置多个微通道3，所述微通道3尽可能的布满在柔性包络式换热装置1上，充分地与重力仪表面接触，更好地进行能量的交换，减少能耗，使得体积更下，便于小型化、轻量化和一体化的设计。所述微通道3一端供所述循环装置的水或汽进入，另一端供水或汽流回所述循环装置上。

在一可选的实施例中，所述柔性包络式换热装置1外侧设置有一层保温层，所述保温层均匀地涂覆在所述柔性包络式换热装置1的外侧。一些实施例中，所述保温层为复合保温层，套设在所述柔性包络式换热装置1外侧，所述复合保温层内外两面均采用银灰防水隔热布，内装保温材料。

在一可选的实施例中，所述柔性包络式换热装置中内置温度传感器，所述温度传感器连接控制板，所述温度传感器用以检测所述重力仪的工作环境温度，并将检测到的工作环境温度反馈至所述控制板，所述控制板将反馈的信息进行分析处理，并将分析处理后的结果形成指令，并将指令发送给所述制冷装置或者所述循环装置。所述控制板中设置一阈值，当工作环境温度大于阈值时，将指令发送给制冷装置，使制冷装置根据指令的要求制作一定的冷量，并将冷量传输至换热器，将冷量传输至循环装置，循环装置将冷量传输至重力仪，并将重力仪中多余的热量带走。当工作环境温度小于阈值时，将指令发送给循环装置，启动循环装置中的加热器，产生热量，并将热量传输至重力仪上，并带走重力仪上的冷量，使得重力仪工作在适应的温度中。具体地，如设定的阈值为20摄氏度，当工作环境温度大于20摄氏度时，控制板根据重力仪的体积、所需的能耗、产生热量与冷量的时间等计算出所需要的冷量，将所需要的冷量的指令发送至微型压缩机，所述微型压缩机制作冷量，并将冷量传输至换热器，所述换热器将冷量传输至循环装置，所述循环装置将冷量传输至重力仪，使得重力仪吸收冷量，使其工作在适应的温度中，保证其工作的精度。如此地，当工作环境温度小于20摄氏度时，控制板根据重力仪的体积、所需的能耗、产生热量与冷量的时间等计算出所需要的热量，将所需要的热量的指令发送至加热器，所述加热器制作热量，并将热量传输至换热器，所述换热器将热量传输至循环装置，所述循环装置将热量传输至重力仪，使得重力仪吸收热量，使其工作在适应的温度中，保证其工作的精度。

在一可选的实施例中，所述换热器连接半导体制冷片，所述半导体制冷片用以制作冷量并将冷量传输至所述换热器。当控制板计算出所需的冷量较小时，所述半导体制冷片可以提供，则将指令发送至所述半导体制冷片，启动所述半导体制冷片工作。所述半导体制冷片所需的能耗低，响应时间短，并且其体积小、重量轻，便于小型化的设计。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种船用重力仪的温控系统，其特征在于，包括：

重力仪，所述重力仪外侧设有温控装置；所述温控装置连接循环装置，所述循环装置连接有制冷装置；

换热器，所述换热器连接所述循环装置和所述制冷装置，实现冷热交换；

所述循环装置上设有水箱，所述水箱连接有水泵，所述水泵将所述水箱内的水加入所述温控装置内；所述水箱还连接有加热器，所述加热器将所述循环装置上的水加热并装入所述水箱内备用；

所述制冷装置上设有微型压缩机，所述微型压缩机连接冷凝器，所述冷凝器连接节流阀，所述节流阀连接所述换热器的一接口；所述冷凝器的外侧还设有风扇。

2.根据权利要求1所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述冷凝器为微通道平行换热器，设计成U型或L型。

3.根据权利要求1所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述换热器设置成双通道，内置蚀刻微通道换热器。

4.根据权利要求1所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述温控装置为柔性包络式换热装置，套设在所述重力仪的外侧。

5.根据权利要求4所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述柔性包络式换热装置内置多个管道层，所述管道层供所述循环装置上水或汽通过，并形成回路。

6.根据权利要求5所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述管道层内设置多个微通道，所述微通道一端供所述循环装置上水或汽进入，另一端供水或汽流回所述循环装置上。

7.根据权利要求4所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述柔性包络式换热装置外侧设置有一层保温层，所述保温层均匀地涂覆在所述柔性包络式换热装置的外侧。

8.根据权利要求4所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述柔性包络式换热装置中内置温度传感器，所述温度传感器连接控制板，所述温度传感器用以检测所述重力仪的工作环境温度，并将检测到的工作环境温度反馈至所述控制板，所述控制板将反馈的信息进行分析处理，并将分析处理后的结果形成指令，并将指令发送给所述制冷装置或者所述循环装置。

9.根据权利要求4所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述柔性包络式换热装置外侧设置有一层保温层，所述保温层为复合保温层，套设在所述柔性包络式换热装置外侧，所述复合保温层内外两面均采用银灰防水隔热布，内装保温材料。

10.根据权利要求1所述的船用重力仪的温控系统，其特征在于：所述换热器连接半导体制冷片，所述半导体制冷片用以制作冷量并将冷量传输至所述换热器。

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