【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶舵板，尤其涉及一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板。
技术介绍
1、船舶尾部舵板是船舶控制航行方向的一个重要设备，如图1所示，船舶尾部舵板分为可动舵板和固定舵板，固定舵板能够固定至船体，其主要起到支撑和固定作用，可动舵板设置在固定舵板的后方，可动舵板能够左右摆动改变方向，控制船舶两侧的水流方向及其产生的阻力，从而来控制航行方向。
2、传统的舵板内部采用十字支撑结构，具有一定的强度，但是当船舶行驶在极地等极端海域，会受到冰块的撞击，需要加强尾部舵板的防撞能力，如果进一步增加舵板内部的厚度等措施，会加重舵板的重量，从而引起重心的改变。
3、另外，船舶在航行的过程中，船舶系统内的功能元件会产生大量热量，为保证这些功能元件能够正常工作，需要借助海水换热器来对这些功能元件进行换热降温处理。在进行冷却处理时，传统的办法是利用海水泵将外界海水泵入海水换热器内部，从而与热源进行热交换。然而，目前的海水换热器采用管壳式换热器，体积大，会占用过多的舱室空间，而且存在换热效率不高，管束振动明显，舱内高压通海管路可靠性低等问题。
4、基于此，有必要开发出一种新的船舶舵板，使其既能够强化舵板的防撞性能，又能够实现冷却换热。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，用以解决现有技术中舵板强度不高，防撞性能不强，以及海水换热器体积大，会占用过多的舱室空间的缺陷。
2、本专利技术提供了一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵
3、所述舵板壳体的内部设置有容纳腔，所述舵板壳体具有冷流体入口、冷流体出口、热流体入口和热流体出口，所述冷流体入口设置在所述舵板壳体的头部，所述冷流体出口设置在所述舵板壳体的尾部，所述热流体入口和所述热流体出口设置在所述舵板壳体的底部，所述热流体入口靠近所述舵板壳体的尾部，所述热流体出口靠近所述舵板壳体的头部；
4、所述抗冲击换热结构设置在所述容纳腔中，所述抗冲击换热结构具有冷流体通道和热流体通道，所述冷流体入口和所述冷流体出口连通至所述冷流体通道，所述热流体入口和所述热流体出口连通至所述热流体通道；
5、所述抗冲击换热结构采取如下方法制造而成：
6、基于隐函数数学表达式构建抗冲击换热结构的初始模型，所述隐函数数学表达式为：
7、f(x,y,z)＝sin(ω1x)cos(ω1y)+sin(ω2y)cos(ω2z)+sin(ω3z)cos(ω3x)-c，
8、其中，ωi表示控制所述抗冲击换热结构的内部空间形状的结构参数，c表示控制所述抗冲击换热结构的整体空隙大小的空隙参数；
9、根据换热需求，得到对应于换热需求的第一空隙参数，根据抗冲击需求，得到对应于抗冲击需求的第二空隙参数；
10、对第一空隙参数和第二空隙参数采取加权平均的方式进行计算，得到加权空隙参数，对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断；
11、如果换热性能和抗冲击性能均符合要求，则输出当前的加权空隙参数，如果换热性能或者抗冲击性能存在不符合要求，则重新对第一空隙参数和第二空隙参数采取加权平均的方式再次计算，得到新的加权空隙参数，并重新进行换热性能判断和抗冲击性能判断；
12、将输出的加权空隙参数代入隐函数数学表达式中，以得到满足要求的抗冲击换热结构的模型；
13、将得到的抗冲击换热结构的模型利用3d打印设备打印出来。
14、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述舵板壳体包括前板、后板和两个侧板，其中，两个所述侧板平行间隔设置，所述前板同时连接至两个所述侧板的前端，所述后板同时连接至两个所述侧板的尾端，所述冷流体入口设置在所述前板上，所述冷流体出口设置在所述侧板靠近所述后板的位置。
15、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述前板构造为横截面呈向外凸出的弧形板结构，所述后板构造为横截面呈向内凹陷的弧形板结构。
16、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述换热性能判断中的判定参数包括：传热学性能参数和压降。
17、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述换热性能判断包括：
18、基于隐函数数学表达式构建的初始模型，并在结构参数确定之后，根据空隙参数，得到抗冲击换热结构的孔隙率，
19、基于孔隙率，得到对应于当前空隙参数的传热学性能参数和压降；
20、如果得到的传热学性能参数和压降满足换热需求中的传热学性能参数和压降，则说明当前空隙参数的换热性能符合要求。
21、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述换热性能判断中还包括：
22、基于隐函数数学表达式构建的初始模型，并在结构参数确定之后，统计不同空隙参数下对应的空隙率，得到孔隙率与空隙参数之间的关系的表达式：
23、d(c)＝m1c2+m2c+m3
24、其中，d为孔隙率，c为空隙参数，mi为常数。
25、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述换热性能判断中还包括：
26、根据流动传热学规律以及达西定律，得到传热学性能参数和压降分别与孔隙率之间的关系表达式：
27、h(d)＝n1d2+n2d＝f(d)
28、
29、其中，h为传热学性能参数，ni为常数，δp为压降，u为流速，μ为介质粘度，k为渗透率。
30、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述抗冲击性能判断的判定参数包括：弹性模量。
31、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述抗冲击性能判断包括：
32、基于隐函数数学表达式构建的初始模型，并在结构参数确定之后，根据空隙参数，得到抗冲击换热结构的弹性模量；
33、如果得到的弹性模量满足抗冲击需求中的弹性模量，则说明当前空隙参数的抗冲击性能符合要求。
34、根据本专利技术提供的一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，所述抗冲击性能判断中包括：
35、通过胡克定律以及不同结构下的形变关系得到空隙参数与抗冲击换热结构的弹性模量之间的关系表达式：
36、e＝f(wi,c)＝g(d)
37、其中，e为减振换热的弹性模量。
38、本专利技术提供的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板包括：舵板壳体和抗冲击换热结构，该抗冲击换热结构设置在舵板壳体中，抗冲击换热结构根据隐函数数学表达式以及设置参数生成，并能够形成曲面多孔结构，该结构中的任意曲面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，包括：舵板壳体和抗冲击换热结构，其中，
2.根据权利要求1所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述舵板壳体包括前板、后板和两个侧板，其中，两个所述侧板平行间隔设置，所述前板同时连接至两个所述侧板的前端，所述后板同时连接至两个所述侧板的尾端，所述冷流体入口设置在所述前板上，所述冷流体出口设置在所述侧板靠近所述后板的位置。
3.根据权利要求2所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述前板构造为横截面呈向外凸出的弧形板结构，所述后板构造为横截面呈向内凹陷的弧形板结构。
4.根据权利要求1所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述换热性能判断中的判定参数包括：传热学性能参数和压降。
5.根据权利要求4所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述换热性能判断包括：
6.根据权利要求5所述的具备抗冲
7.根据权利要求6所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述换热性能判断中还包括：
8.根据权利要求1所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述抗冲击性能判断的判定参数包括：弹性模量。
9.根据权利要求8所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述抗冲击性能判断包括：
10.根据权利要求9所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述抗冲击性能判断中包括：
...【技术特征摘要】
1.一种具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，包括：舵板壳体和抗冲击换热结构，其中，
2.根据权利要求1所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述舵板壳体包括前板、后板和两个侧板，其中，两个所述侧板平行间隔设置，所述前板同时连接至两个所述侧板的前端，所述后板同时连接至两个所述侧板的尾端，所述冷流体入口设置在所述前板上，所述冷流体出口设置在所述侧板靠近所述后板的位置。
3.根据权利要求2所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述前板构造为横截面呈向外凸出的弧形板结构，所述后板构造为横截面呈向内凹陷的弧形板结构。
4.根据权利要求1所述的具备抗冲击换热功能的极地船舶舵板，其特征在于，所述对得到的加权空隙参数分别进行换热性能判断和抗冲击性能判断中，所述换热性能判断中的判定参数包括：传热学性能参数和压降。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，柯志武，柯汉兵，赵振兴，肖颀，陈朝旭，劳星胜，魏志国，黄崇海，刘子平，邹振海，王瑞奇，吴君，杨小虎，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：
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