基于智能温控表面的舵装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于智能温控表面的舵装置，包括舵叶结构，所述舵叶结构表面设置有热响应性超疏水层，所述舵叶结构内部设置有温控装置，所述温控装置与船体驾驶舱内的控制面板相连接；所述舵叶结构为空心的翼型结构，所述舵叶结构包括舵叶，所述舵叶的内壁面分块设置，所述舵叶的内壁面分块区域内都固定设置温控装置；所述加热板下部固定设置有隔热层，所述隔热层沿着舵叶的轴线方向两侧各设置一层。本发明专利技术操作简单且能耗较小，能够较大程度上节约结构空间，能较好的适用于小型的无人智能航行器，改变传统的操纵方式，进一步提升航行器的智能化程度。的智能化程度。的智能化程度。

【技术实现步骤摘要】
基于智能温控表面的舵装置


[0001]本专利技术涉及船舶操纵领域，更具体地说，涉及一种基于智能温控表面的舵装置。

技术介绍

[0002]传统舵系统由舵叶、舵机、转舵装置、操舵装置和转动装置等五部分组成。当需要转向时，船舶通过操舵装置来转动舵叶，产生一个偏转的角度，使得舵叶两侧的水流不再保持对称。发生偏转的一侧为迎水面，则另一侧为背水面。水流在迎水侧的流速较小，而在背水侧的流速较大，在伯努利效应的作用下，使得水流在舵叶上产生压力差，为船舶提供转动力矩，从而改变船舶航向。此种传统操纵方式中舵叶在转动时受到阻力较大，需要消耗较多的能量，且需配套相关的转动装置，大量的占用船舶的结构空间。因此，改进传统的操纵方式是很有必要的。
[0003]当物体表面产生滑移时，水流不再单纯地与粘附性较大的固壁面接触，而是与阻碍作用较小的气泡接触，此时流经该侧表面的水流速度损失较少；而没有产生滑移一侧的水流与粘附性较大的固壁面接触，水流速度损失较大。此外，边界滑移也能减小其受到的阻力，在表面上形成的滑移长度越长，水流与壁面的滑移速度就越大。(王凯.格子Boltzmann方法的固液滑移边界研究[D].华中科技大学,2018.)一种具有边界滑移效应的热响应性超疏水材料，该材料受温度的影响，可以表现出不同的浸润性。当不对其进行加热处理时，和普通材料表面具有相同的物理性质；当对材料进行加热处理时，材料表面的接触角增大，当加热到一定温度时，接触角达到最大值且保持不变，此时材料表面表现出超疏水和滑移的特性。(江雷.冯琳.仿生智能纳米界面材料[M]，化学工业出版社,2007.)
[0004]目前，船舶转向都是通过操舵装置转动舵叶来实现的。当船舶在航行过程中偏离既定航线时，进行小角度修正时，需要操纵驾驶舱内的船舵，使得配套的舵设备工作来转动舵叶。这种传统的操纵方式较繁琐且在转动的过程中能耗较大。在小型的无人智能航行器领域，传统的操纵方式所需要的配套装置较多，会过多的占用航行器的结构空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种基于智能温控表面的舵装置，其操作简单且能耗较小，缩短船舶转向所需的时间，提高转舵效率，能够不配备相关的转舵装置，能够较大程度上节约结构空间。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于智能温控表面的舵装置，包括舵叶结构，所述舵叶结构表面设置有热响应性超疏水层，所述舵叶结构内部设置有温控装置，所述温控装置与船体驾驶舱内的控制面板相连接；
[0007]所述舵叶结构为空心的翼型结构，所述舵叶结构包括舵叶，所述舵叶的内壁面分块设置，所述舵叶的内壁面分块区域内都固定设置温控装置；
[0008]所述温控装置包括设置在舵叶的内壁面中部的U型支撑架，所述U型支撑架的U型内部设置有热敏磁体，所述U型支撑架的U型底部为可断开的金属板，所述U型支撑架的U型
底部的断点处设置有金属片，所述金属板上端设置有磁体，所述金属板下端设置有杠杆，所述杠杆通过接线柱与电源连接；所述U型支撑架左右两边设置有加热板，所述加热板包括板面，所述板面的上表面固定设置有发热管，所述发热管内设置有导电发热剂，所述发热管的首端为正电极，所述发热管的末端为负电极，所述发热管的正电极通过固定槽与U型支撑架连接，所述发热管的负电极固定设置在板面尾部且通过导线连接至控制面板处，发热管的正电极和负电极形成闭合的回路。所述加热板下部固定设置有隔热层，所述隔热层沿着舵叶的轴线方向两侧各设置一层。
[0009]按上述方案，所述舵叶内壁面的内壁上设置有固定孔，所述加热板上表面设置有固定卡扣，所述固定卡扣卡设在固定孔内实现加热板与舵叶内壁面的固定连接。
[0010]按上述方案，所述舵叶结构由钢材制成。
[0011]按上述方案，所述杠杆由金属材料制成。
[0012]按上述方案，所述发热管通过固定架固定设置在板面的上表面。
[0013]实施本专利技术的基于智能温控表面的舵装置，具有以下有益效果：
[0014]1、本专利技术基于调控舵叶表面滑移分布来实现操纵船舶，不借助相关的配套装置就可以实现船舶的转向。
[0015]2、本专利技术利用热响应性超疏水材料的特性，将热响应性超疏水材料涂覆到舵叶两侧表面且在舵叶内部配置温控装置；当需要转向时，根据该材料的特性将温度加热至一定温度，使得水流与舵叶表面的接触角达到150
°
，在该侧舵叶上营造超疏水表面，从而产生滑移现象，使得流经该侧的水流速度变大；而对另一侧舵叶不进行任何处理，使得流经舵叶两侧的水流产生速度差和压力差，从而在舵叶两侧产生转向所需的横向作用力。
[0016]3、本专利技术节约了航行器的结构空间，且造价成本不高，有利于改善传统的操纵方式。
[0017]4、本专利技术的操纵方式与传统的舵设备结合，缩短航行器转向所需要的时间，提高转舵效率；当航行器需要小角度改向时，直接通过调控舵叶表面滑移分布来实现，而不需要操动舵设备，有利于降低能耗且提高工作效率。
[0018]5、随着航行器的小型智能化，将本专利技术的操纵方式直接引入到小型航行器中，改变传统的操纵方式，提升航行器智能化的程度。
[0019]6、由于超疏水表面具有减阻、防腐、自清洁等特性，当转向时，本专利技术可以减小舵叶受到的阻力，有利于提高转舵效率，减少转舵所需的能耗；对长期处于水下的舵叶结构起到保护作用，延长工作年限。
附图说明
[0020]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0021]图1是本专利技术基于智能温控表面的舵装置的舵叶结构的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术的不同温度下热响应性超疏水材料对水的浸润性变化示意图；
[0023]图3是本专利技术的温控装置结构示意图；
[0024]图4是本专利技术的加热板横剖面结构示意图；
[0025]图5是本专利技术的通过控制滑移分布使航行器向右转向的控制回路图。
具体实施方式
[0026]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0027]如图1
‑
5所示，本专利技术的基于智能温控表面的舵装置，包括舵叶结构，舵叶结构由钢材制成。舵叶结构表面设置有热响应性超疏水层，舵叶结构内部设置有温控装置1，温控装置1与船体驾驶舱内的控制面板相连接；
[0028]舵叶结构为空心的翼型结构，舵叶结构包括舵叶，舵叶内壁面，舵叶内壁面分块设置，舵叶内壁面分块区域内都固定设置温控装置1；舵叶内壁面的内壁上设置有固定孔4，加热板6上表面设置有固定卡扣5，固定卡扣5卡设在固定孔4内实现加热板6与舵叶内壁面的固定连接。
[0029]温控装置1包括设置在舵叶的内壁面中部的U型支撑架11，U型支撑架11的U型内部设置有热敏磁体8，U型支撑架11的U型底部为可断开的金属板12，U型支撑架11的U型底部的断点处设置有金属片10，金属板12上端设置有磁体，金属板12下端设置有杠杆13，杠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能温控表面的舵装置，其特征在于，包括舵叶结构和温控装置，所述舵叶结构表面设置有热响应性超疏水层，所述舵叶结构内部设置有温控装置，所述温控装置与船体驾驶舱内的控制面板相连接；所述舵叶结构为空心的翼型结构，所述舵叶结构包括舵叶，所述舵叶的内壁面分块设置，所述舵叶的内壁面分块区域内都固定设置温控装置；所述温控装置包括设置在舵叶的内壁面中部的U型支撑架，所述U型支撑架的U型内部设置有热敏磁体，所述U型支撑架的U型底部为可断开的金属板，所述U型支撑架的U型底部的断点处设置有金属片，所述金属板上端设置有磁体，所述金属板下端设置有杠杆，所述杠杆通过接线柱与电源连接；所述U型支撑架左右两边设置有加热板，所述加热板包括板面，所述板面的上表面固定设置有发热管，所述发热管内设置有导电发热剂，所述发热管的首端为正电极，所述发热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨留名，王帅，裴志勇，柳仕成，敖雷，张磊，吴卫国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：