CN115103560A - 一种深海潜器用柔性贴壁散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，包括潜器耐压舱壁，所述潜器耐压舱壁的内部设置有水平的耐压舱甲板，所述耐压舱甲板上表面固定有电气设备，潜器耐压舱壁的内壁面焊接有水密的贴壁水箱，所述贴壁水箱与电气设备通过热管连接，所述热管的结构为：包括位于中间位置的绝热段，绝热段的一端设置有蒸发段，所述蒸发段连接至电气设备的内部，所述绝热段的另一端设置有冷凝段，所述冷凝段连接至贴壁水箱内部；所述潜器耐压舱壁的外壁面均匀分布有若干个耐压舱壁外肋骨。通过贴壁水箱、热管、电气设备等部件之间的互相配合工作，可以方便的实现在深海环境下将贴壁水箱内的热量充分接触散发至深海环境中，散热效果好，无噪声，能耗低。

Description

一种深海潜器用柔性贴壁散热系统
技术领域
本发明涉及散热系统技术领域，尤其是一种深海潜器用柔性贴壁散热系统。
背景技术
大型深海潜器由于耐压壳体内电能供应的需求,内部通常需要设置高功率电气设备,如配电柜、直流变换装置、逆变装置等。由于深海潜器耐压壳体内部空间的限制，电气设备高度集成化、小型化以及单个器件功能的不断提升，致使设备的热流密度普遍增高，设备的有效散热成为了亟待解决的问题。
现有技术中的深海潜器电气设备中的散热设备通常采用风冷散热或水冷散热两种方式。风冷散热采用风扇将热量对流至耐压舱内，然后通过舱室内空调将热量散发至外部；水冷散热通过冷却水舱、冷却管路、冷却水泵等将电气设备内的热量传递至冷却水舱然后散发至外部。深海潜器通常运行于几千米的深海，其环境温度低至2-3℃，将电气设备的热量通过耐压壳体直接传导至舱外，充分利用外界环境温度较低的优势是一种可行的选择。
发明内容
本申请人针对上述现有散热设计技术中的缺点，提供一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，从而采用水箱内液体与耐压壳体充分接触的形式，结合螺旋状热管可承受壳体挤压柔性变形，则整个系统结构简单、方便，较传统的风冷、水冷散热方式具有系统简单、运行无噪声、能量消耗低等优势。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，包括潜器耐压舱壁，所述潜器耐压舱壁的内部设置有水平的耐压舱甲板，所述耐压舱甲板上表面固定有电气设备，潜器耐压舱壁的内壁面焊接有水密的贴壁水箱，所述贴壁水箱与电气设备通过热管连接，所述热管的结构为：包括位于中间位置的绝热段，绝热段的一端设置有蒸发段，所述蒸发段连接至电气设备的内部，所述绝热段的另一端设置有冷凝段，所述冷凝段连接至贴壁水箱内部；所述潜器耐压舱壁的外壁面均匀分布有若干个耐压舱壁外肋骨。
其进一步技术方案在于：
所述贴壁水箱直接以潜器耐压舱壁为内箱壁。
所述贴壁水箱的顶面设置有注液孔。
所述热管采用一体式结构。
所述热管采用铜制作。
所述绝热段呈螺旋状。
蒸发段和冷凝段均呈蛇状。
电气设备的内部固定有铝基板，铝基板的前部布置有若干个功率器件，铝基板内部嵌入式连接蒸发段。
单个耐压舱壁外肋骨的截面呈“T”字型结构。
所述潜器耐压舱壁采用高强度钢材料制作。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过贴壁水箱、热管、电气设备等部件之间的互相配合工作，可以方便的实现在深海环境下将贴壁水箱内的热量充分接触散发至深海环境中，散热效果好，无噪声，能耗低。
本发明还具备如下优点：
1)本发明采用螺旋状柔性热管可充分抵抗耐压壳体由于深海高压作用下的收缩变形对散热系统的破坏影响；
2)本发明采用贴壁水箱的形式可充分解决柔性热管与耐压舱壁充分接触的问题；
3)本发明所述的整个散热系统相较于传统的风冷和水冷形式，具有无噪声、低能耗的优势。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明电器设备背面的结构示意图。
图3为本发明热管的分段示意图。
其中：1、潜器耐压舱壁；2、耐压舱壁外肋骨；3、耐压舱甲板；4、电气设备；5、贴壁水箱；6、热管；7、注液孔；8、铝基板；9、功率器件；
601、蒸发段；602、绝热段；603、冷凝段。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的深海用柔性贴壁散热系统，包括潜器耐压舱壁1，潜器耐压舱壁1的内部设置有水平的耐压舱甲板3，耐压舱甲板3上表面固定有电气设备4，潜器耐压舱壁1的内壁面焊接有水密的贴壁水箱5，贴壁水箱5与电气设备4通过热管6连接，热管6的结构为：包括位于中间位置的绝热段602，绝热段602的一端设置有蒸发段601，蒸发段601连接至电气设备4的内部，绝热段602的另一端设置有冷凝段603，冷凝段603连接至贴壁水箱5内部；潜器耐压舱壁1的外壁面均匀分布有若干个耐压舱壁外肋骨2。
贴壁水箱5直接以潜器耐压舱壁1为内箱壁。
贴壁水箱5的顶面设置有注液孔7。
热管6采用一体式结构。
热管6采用铜制作。
绝热段602呈螺旋状。
蒸发段601和冷凝段603均呈蛇状。
电气设备4的内部固定有铝基板8，铝基板8的前部布置有若干个功率器件9，铝基板8内部嵌入式连接蒸发段601。
单个耐压舱壁外肋骨2的截面呈“T”字型结构。
潜器耐压舱壁1采用高强度钢材料制作。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括贴壁水箱5、热管6、铝基板8等重要部件。
潜器耐压舱室内需要散热的电气设备4布置于耐压舱甲板3上，潜器耐压舱壁1上通过焊接的方式设置水密的贴壁水箱5，潜器耐压舱壁1外部设置若干个耐压舱壁外肋骨2，贴壁水箱5以潜器耐压舱壁1为内箱壁，贴壁水箱5上部设置注液孔7，贴壁水箱5内部布置铜质热管6的冷凝段603，贴壁水箱5通过若干个铜质热管6与电气设备4内的铝基板8相连接，铝基板8前部布置若干个功率器件9(IGBT)，铝基板8内部嵌入式设置热管6的蒸发段601，柔性热管6的蒸发段601与冷凝段603通过螺旋状的绝热段602相连接。
实际使用过程中，正常使用之前，通过注液孔7将贴壁水箱5内注满水。
潜器潜入深海环境之后，整个耐压舱完全浸没于深海环境中，潜器耐压舱壁1的外侧结合耐压舱壁外肋骨2与深海环境充分接触。潜器潜入深海环境的过程中，由于高强度钢材料的潜器耐压舱壁1承受深海高压环境的作用，潜器耐压舱壁1会产生收缩变形，贴壁水箱5会随着潜器耐压舱壁1变形挤压热管6，热管6由于采用新型螺旋状形式，具备柔性，可允许一定程度的压缩变形。
柔性贴壁散热系统正常工作时，功率器件9(IGBT)上散发的热量通过铝基板8传导至柔性热管6的蒸发段601，蒸发段601的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升，液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气，蒸气在微小的压力差下通过绝热段602流向另外一端设置在贴壁水箱5内的冷凝段603，并且释放出热量，蒸气在冷凝段603的冷凝下重新凝结成液体，液体再沿柔性热管6内多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段601；贴壁水箱5内的热量由于水与潜器耐压舱壁1的充分接触散发至深海环境中；如此循环不止，热量由柔性热管6的嵌入在铝基板8中的蒸发段601传至贴壁水箱5中的冷凝段603。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，包括潜器耐压舱壁(1)，其特征在于：所述潜器耐压舱壁(1)的内部设置有水平的耐压舱甲板(3)，所述耐压舱甲板(3)上表面固定有电气设备(4)，潜器耐压舱壁(1)的内壁面焊接有水密的贴壁水箱(5)，所述贴壁水箱(5)与电气设备(4)通过热管(6)连接，所述热管(6)的结构为：包括位于中间位置的绝热段(602)，绝热段(602)的一端设置有蒸发段(601)，所述蒸发段(601)连接至电气设备(4)的内部，所述绝热段(602)的另一端设置有冷凝段(603)，所述冷凝段(603)连接至贴壁水箱(5)内部；所述潜器耐压舱壁(1)的外壁面均匀分布有若干个耐压舱壁外肋骨(2)。
2.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述贴壁水箱(5)直接以潜器耐压舱壁(1)为内箱壁。
3.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述贴壁水箱(5)的顶面设置有注液孔(7)。
4.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述热管(6)采用一体式结构。
5.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述热管(6)采用铜制作。
6.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述绝热段(602)呈螺旋状。
7.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：蒸发段(601)和冷凝段(603)均呈蛇状。
8.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：电气设备(4)的内部固定有铝基板(8)，铝基板(8)的前部布置有若干个功率器件(9)，铝基板(8)内部嵌入式连接蒸发段(601)。
9.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：单个耐压舱壁外肋骨(2)的截面呈“T”字型结构。
10.如权利要求1所述的一种深海潜器用柔性贴壁散热系统，其特征在于：所述潜器耐压舱壁(1)采用高强度钢材料制作。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303206A (zh) * 2008-05-23 2008-11-12 三以实业(德清)有限公司 一种节能型通讯基站方舱散热装置
CN201653208U (zh) * 2009-12-25 2010-11-24 三以实业(德清)有限公司 一种互补型热管热交换系统
US20150060010A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Donald P. Bushby Multi-Phase Passive Thermal Transfer for Subsea Apparatus
CN106413351A (zh) * 2016-11-22 2017-02-15 江苏科技大学 一种水冷散热式耐压电子舱

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303206A (zh) * 2008-05-23 2008-11-12 三以实业(德清)有限公司 一种节能型通讯基站方舱散热装置
CN201653208U (zh) * 2009-12-25 2010-11-24 三以实业(德清)有限公司 一种互补型热管热交换系统
US20150060010A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Donald P. Bushby Multi-Phase Passive Thermal Transfer for Subsea Apparatus
CN106413351A (zh) * 2016-11-22 2017-02-15 江苏科技大学 一种水冷散热式耐压电子舱

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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谢坤;雷毅;: "船舶电气设备高效冷却方案设计", 舰船科学技术, no. 23 *

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