一种原位载人平台温湿度控制系统的制作方法

1.本发明涉及深海载人装备辅助系统技术领域，尤其是一种原位载人平台温湿度控制系统。


背景技术：

2.深海平台属于深海载人装备领域，原位载人平台是科研人员进行深海原位试验的重要载人装备。它由水面母船搭载至目标海域后，经过海面短时备潜后，下潜至目标海底进行海底原位试验。舱内存在实验人员和发热设备，海面备潜工况下，外界环境温度较高(30℃)，舱内易出现高温高湿环境，影响人员舒适性，严重时导致舱内电子设备无法正常工作。海底实验工况下，外界环境温度较低(2℃)，舱内部分区域存在制热的需求。
3.因此，原位载人平台需要配备满足其使用要求的温湿度控制系统，并且该系统应尽可能降低能耗和噪声，以满足节能和舒适性要求。传统温控系统往往能耗和噪音较高。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种原位载人平台温湿度控制系统，从而结合原位载人平台特殊使用工况，能够在低能耗和低噪声的情况下实现载人舱室温湿度控制，大大提高了工作可靠性。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种原位载人平台温湿度控制系统，包括一号水泵，所述一号水泵的一端分支成两路，一路通过管路依次串联蓄冷装置、分水器和集水器，分水器和集水器之间并联安装有换热管和辐射板，所述集水器的出口端返回一号水泵中；另一路连接大功率发热设备，多台大功率发热设备并联设置，大功率发热设备的输出端通过管路与分水器连通，所述蓄冷装置与分水器之间的管路上安装有一号电动阀和一号温度传感器，所述蓄冷装置上并联安装有水面母船制冷机组，所述蓄冷装置还并联安装有空气冷却器，所述蓄冷装置与空气冷却器之间的管路上安装二号水泵，空气冷却器连接风机；一号水泵与空气冷却器之间的管路上安装有压力传感器和二号电动阀，大功率发热设备与分水器之间的管路上安装二号温度传感器和电动三通阀，电动三通阀通过短管连接至一号电动阀和一号温度传感器之间，短管上安装一号温控阀，同时一号温控阀通过管路与集水器出口端连通，所述集水器出口端的管路上还安装有二号温控阀；还包括换热水舱，所述换热水舱的一端与一号水泵连接，换热水舱的另一端与二号温控阀连接；还包括通过电控信号与各水泵、各阀、各传感器和风机连通控制箱。
7.其进一步技术方案在于：
8.所述换热水舱采用圆弧形结构。
9.所述换热水舱的结构为：包括舱壁耐压壳结构，舱壁耐压壳结构的内部设置有与舱壁耐压壳结构平行间隔的舱内焊接板，所述舱内焊接板的两端分别设置有冷却水出口和冷却水入口，所述冷却水出口与一号水泵连通，所述冷却水入口与二号温控阀连通；位于舱
壁耐压壳结构的内壁面间隔分布有多个针肋结构。
10.每个针肋结构相同，均采用直棒型结构。
11.每个针肋结构的长度小于舱壁耐压壳结构与舱内焊接板之间的间隙。
12.所述换热管预敷设于舱室地板或顶板内。
13.所述蓄冷装置上设置有四个端口，其中两个端口连接水面母船制冷机组，另外两个端口连接空气冷却器和二号水泵。
14.本发明的有益效果如下：
15.本发明结构紧凑、合理，操作方便，结合蓄冷技术和辐射供冷/供暖技术等，能够在不设置通海管路的情况下，满足舱内温湿度控制需求，同时满足舱内大功率发热设备的冷却需求，提高工作可靠性和稳定性，安全系数高。
16.本发明无舱内机械压缩部件，辐射供冷/供暖噪声低，舒适性高。
17.本发明能够合理利用舱内废热，无舱内机械压缩部件，能够降低平台能耗。
18.本发明能够在不设置通海管路的情况下，满足原位载人平台载人舱室温湿度控制需求，同时满足舱内大功率发热设备的冷却需求，能提高结构安全性。
19.本发明无舱内机械压缩部件，辐射供冷/供暖噪声低，能提高舱内环境舒适性。
20.本发明能够合理利用舱内废热，无舱内机械压缩部件，能够降低平台能耗。
附图说明
21.图1为本发明的系统结构图。
22.图2为本发明换热水舱的内部结构示意图。
23.其中：1、一号水泵；2、二号水泵；3、蓄冷装置；4、换热管；5、辐射板；6、空气冷却器；7、风机；8、一号温控阀；9、二号温控阀；10、电动三通阀；11、一号电动阀；12、二号电动阀；13、换热水舱；14、大功率发热设备；15、分水器；16、集水器；17、一号温度传感器；18、二号温度传感器；19、压力传感器；20、载冷液管路；21、控制箱；22、水面母船制冷机组；23、电控信号；
24.1301、舱壁耐压壳结构；1302、冷却水出口；1303、焊接板；1304、针肋结构；1305、冷却水入口。
具体实施方式
25.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
26.如图1-图2所示，本实施例的原位载人平台温湿度控制系统，包括一号水泵1，一号水泵1的一端分支成两路，一路通过管路依次串联蓄冷装置3、分水器15和集水器16，分水器15和集水器16之间并联安装有换热管4和辐射板5，集水器16的出口端返回一号水泵1中；另一路连接大功率发热设备14，多台大功率发热设备14并联设置，大功率发热设备14的输出端通过管路与分水器15连通，蓄冷装置3与分水器15之间的管路上安装有一号电动阀11和一号温度传感器17，蓄冷装置3上并联安装有水面母船制冷机组22，蓄冷装置3还并联安装有空气冷却器6，蓄冷装置3与空气冷却器6之间的管路上安装二号水泵2，空气冷却器6连接风机7；一号水泵1与空气冷却器6之间的管路上安装有压力传感器19和二号电动阀12，大功率发热设备14与分水器15之间的管路上安装二号温度传感器18和电动三通阀10，电动三通
阀10通过短管连接至一号电动阀11和一号温度传感器17之间，短管上安装一号温控阀8，同时一号温控阀8通过管路与集水器16出口端连通，集水器16出口端的管路上还安装有二号温控阀9；还包括换热水舱13，换热水舱13的一端与一号水泵1连接，换热水舱13的另一端与二号温控阀9连接；还包括通过电控信号23与各水泵、各阀、各传感器和风机7连通控制箱21。
27.换热水舱13采用圆弧形结构。
28.换热水舱13的结构为：包括舱壁耐压壳结构1301，舱壁耐压壳结构1301的内部设置有与舱壁耐压壳结构1301平行间隔的舱内焊接板1303，舱内焊接板1303的两端分别设置有冷却水出口1302和冷却水入口1305，冷却水出口1302与一号水泵1连通，冷却水入口1305与二号温控阀9连通；位于舱壁耐压壳结构1301的内壁面间隔分布有多个针肋结构1304。
29.每个针肋结构1304相同，均采用直棒型结构。
30.每个针肋结构1304的长度小于舱壁耐压壳结构1301与舱内焊接板1303之间的间隙。
31.换热管4预敷设于舱室地板或顶板内。
32.蓄冷装置3上设置有四个端口，其中两个端口连接水面母船制冷机组22，另外两个端口连接空气冷却器6和二号水泵2。
33.本发明的具体结构和功能如下：
34.一种原位载人平台温湿度控制系统，主要包括一号水泵1、二号水泵2、蓄冷装置3、换热管4、辐射板5、空气冷却器6、风机7、一号温控阀8、二号温控阀9、电动三通阀10、一号电动阀11、二号电动阀12、换热水舱13、大功率发热设备14、分水器15、集水器16、一号温度传感器17、二号温度传感器18、压力传感器19、载冷液管路20、控制箱21、水面母船制冷机组22等。
35.设备与设备或阀件之间通过载冷液管路20连接，控制箱21与设备或电控阀件之间通过电缆连接。
36.换热水舱13是由舱壁耐压壳体和舱内焊接板1303组成的舱内水舱结构，以耐压壳体为冷热流体对流换热面，载冷液从焊接板1303上载冷液入口(即冷却水入口1305)进入换热水舱13后，通过耐压壳体与外部海水换热，然后从载冷液出口(即冷却水出口1302)流出，换热效果好。
37.一号水泵1驱动载冷液循环，由换热水舱13流经大功率发热设备14、蓄冷装置3、分水器15、换热管4、辐射板5、集水器16后返回。一号电动阀11和二号电动阀12控制载冷液是否流经蓄冷装置3。电动三通阀10控制流经大功率发热设备14(若干)的载冷液，流向一号温控阀8或分水器15。一号温控阀8接受一号温度传感器17数据，控制进入分水器15的载冷液温度，二号温控阀9可通过控制进入换热水舱13内载冷液流量控制大功率发热设备14出口温度。
38.蓄冷装置3由水面母船制冷机组22提供冷源，下潜之前断开连接管路，关闭舱口盖。
39.二号水泵2驱动载冷液在蓄冷装置3和空气冷却器6间循环，空气冷却器6连接风机7，风机7可连接主通风管路，抽取部分风进入空气冷却器6，其作用主要为降低舱内空气湿度。
40.换热管4预敷设于舱室地板或顶板内，可向舱内辐射供冷或供暖。
41.辐射板5用于局部区域供冷或供暖。
42.换热管4和辐射板5可根据舱内布置情况和热源分布情况扩展。
43.控制箱21给水泵、电动阀件、风机7、传感器等供电，可控制水泵起停、风机7起停、电动阀动作，并监测系统水温和水压。
44.实际工作过程中：
45.原位载人平台海面备潜工况是短时工况，外界环境温度较高(20℃～30℃)，舱内易出现高温高湿环境，影响人员舒适性，舱内空气需要制冷除湿。布放备潜前，水面母船制冷机组22可为蓄冷装置3制冷，下潜开始前断开连接管路，关闭舱口盖。一号水泵1开启驱动淡水循环，此时一号电动阀11和二号电动阀12开启，载冷液分别进入大功率发热设备14后升温和进入蓄冷装置3后降温，此时电动三通阀10控制大功率发热设备14出口载冷液流经一号温控阀8(由a口流向b口)与蓄冷装置3出口载冷液混合，由分水器15分配至舱内换热管4和辐射板5，一号温控阀8控制进入分水器15的载冷液温度高于室内露点温度约1～2℃，由换热管4和辐射板5控制舱内温度。当舱内湿度较高时，二号水泵2启动，部分载冷液进入空气冷却器6，风机7连接空气冷却器6，抽取主风管部分风进入空气冷却器6可降低舱内空气湿度。系统处于冷却、制冷、除湿模式，可实现舱内设备冷却、舱内空气降温和除湿功能。
46.当原位载人平台处于海底实验工况时，外界环境温度较低(接近0℃)，舱内整体存在制热的需求。此时一号水泵1启动、一号电动阀11和二号电动阀12关闭，电动三通阀10控制大功率发热设备14出口载冷液直接流向分水器15(由a口流向c口)，然后分配至舱内换热管4和辐射板5，二号温控阀9通过控制进入换热水舱13和直接返回一号水泵1的载冷液流量控制大功率发热设备14出口温度(高于30℃)，出口水温度由二号温度传感器18获得。此时，换热管4和辐射板5能够向舱内提供热量，并且利用了舱内设备产生的废热，剩余热量通过换热水舱13排出到外界环境。当舱内湿度较高时，二号水泵2启动，蓄冷装置3内载冷液进入空气冷却器6后返回，风机7连接空气冷却器6，抽取主风管部分风进入空气冷却器6可降低舱内空气湿度。系统处于冷却、制热、除湿模式，可实现舱内设备冷却、舱内空气升温和除湿功能。
47.控制箱21监测一号温度传感器17、二号温度传感器18和压力传感器19的数据，控制箱21向一号水泵1、二号水泵2、一号电动阀11、二号电动阀12、电动三通阀10和风机7等供电。
48.本发明结合蓄冷技术和辐射供冷/供暖技术等，能够在不设置通海管路的情况下，满足舱内温湿度控制需求，同时满足舱内大功率发热设备14的冷却需求，提高工作可靠性和稳定性，安全系数高。
49.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。

技术特征：
1.一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：包括一号水泵(1)，所述一号水泵(1)的一端分支成两路，一路通过管路依次串联蓄冷装置(3)、分水器(15)和集水器(16)，分水器(15)和集水器(16)之间并联安装有换热管(4)和辐射板(5)，所述集水器(16)的出口端返回一号水泵(1)中；另一路连接大功率发热设备(14)，多台大功率发热设备(14)并联设置，大功率发热设备(14)的输出端通过管路与分水器(15)连通，所述蓄冷装置(3)与分水器(15)之间的管路上安装有一号电动阀(11)和一号温度传感器(17)，所述蓄冷装置(3)上并联安装有水面母船制冷机组(22)，所述蓄冷装置(3)还并联安装有空气冷却器(6)，所述蓄冷装置(3)与空气冷却器(6)之间的管路上安装二号水泵(2)，空气冷却器(6)连接风机(7)；一号水泵(1)与空气冷却器(6)之间的管路上安装有压力传感器(19)和二号电动阀(12)，大功率发热设备(14)与分水器(15)之间的管路上安装二号温度传感器(18)和电动三通阀(10)，电动三通阀(10)通过短管连接至一号电动阀(11)和一号温度传感器(17)之间，短管上安装一号温控阀(8)，同时一号温控阀(8)通过管路与集水器(16)出口端连通，所述集水器(16)出口端的管路上还安装有二号温控阀(9)；还包括换热水舱(13)，所述换热水舱(13)的一端与一号水泵(1)连接，换热水舱(13)的另一端与二号温控阀(9)连接；还包括通过电控信号(23)与各水泵、各阀、各传感器和风机(7)连通控制箱(21)。2.如权利要求1所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：所述换热水舱(13)采用圆弧形结构。3.如权利要求1所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：所述换热水舱(13)的结构为：包括舱壁耐压壳结构(1301)，舱壁耐压壳结构(1301)的内部设置有与舱壁耐压壳结构(1301)平行间隔的舱内焊接板(1303)，所述舱内焊接板(1303)的两端分别设置有冷却水出口(1302)和冷却水入口(1305)，所述冷却水出口(1302)与一号水泵(1)连通，所述冷却水入口(1305)与二号温控阀(9)连通；位于舱壁耐压壳结构(1301)的内壁面间隔分布有多个针肋结构(1304)。4.如权利要求3所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：每个针肋结构(1304)相同，均采用直棒型结构。5.如权利要求3所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：每个针肋结构(1304)的长度小于舱壁耐压壳结构(1301)与舱内焊接板(1303)之间的间隙。6.如权利要求1所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：所述换热管(4)预敷设于舱室地板或顶板内。7.如权利要求1所述的一种原位载人平台温湿度控制系统，其特征在于：所述蓄冷装置(3)上设置有四个端口，其中两个端口连接水面母船制冷机组(22)，另外两个端口连接空气冷却器(6)和二号水泵(2)。

技术总结
一种原位载人平台温湿度控制系统，包括一号水泵，其分支成两路，一路通过管路依次串联蓄冷装置、分水器和集水器，分水器和集水器之间并联安装有换热管和辐射板；另一路连接大功率发热设备，多台大功率发热设备并联设置，大功率发热设备的输出端通过管路与分水器连通，蓄冷装置与分水器之间的管路上安装有一号电动阀和一号温度传感器，蓄冷装置上并联安装有水面母船制冷机组和空气冷却器，所述蓄冷装置与空气冷却器之间的管路上安装二号水泵，空气冷却器连接风机；还包括换热水舱，所述换热水舱的一端与一号水泵连接，换热水舱的另一端与二号温控阀连接。能够在低能耗和低噪声的情况下实现载人舱室温湿度控制，大大提高了工作可靠性。靠性。靠性。


技术研发人员：周鑫涛 徐蒙 赵远辉 吴宪 郭杨阳
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/6/28