[发明专利]一种用于极端环境下舰船表面低耗能电热防/除冰系统

说明书

本发明提供一种用于极端环境下舰船表面低耗能电热防/除冰系统，包括：船体基底，电绝缘、隔热材料、低耗能快速升温电热层和微纳米防冰涂层，本发明一方面彻底解决了传统微纳米涂层，因表面结冰，冰与基体的粘接力会增大的弊端，另一方面在低温工作环境下(0℃～‑40℃)，低耗能快速电热层具有在40V以下低电压，在30s时间内，消耗能量小于2.0W/cm2下使得微纳米防冰涂层加热至液滴形成冰核的温度，并具有低温电热材料的稳定性，低耗能快速升温电热层和微纳米防冰涂层的协同作用，减小水滴在舰船表面的粘滞力，有效降低了舰船表面的结冰程度，达到高效、低耗能的舰船表面防/除冰目的。

技术领域

本发明涉及一种除冰系统，尤其涉及一种用于极端环境下舰船表面低耗能电热防/除冰系统。

背景技术

低纬度寒区航行的水面舰艇甲板上浪以后很容易结冰，最终在舰艇表面形成覆冰现象，这会给舰船安全带来极大危害并使得舰船战斗力完全丧失。2015年，韩国海军DDH981“崔莹号”导弹驱逐舰访问俄罗斯符拉迪沃斯托克港，因遭遇低温而舰体严重结冰，被称为“冻冰棍”，震惊了全世界海军。目前，各国对北极地区的开发越来越重视，极地航线的开通也成为了可能，然而，在寒区航行的舰船、船舶等会存在严重的覆冰现象，严重覆冰甚至改变了舰船、船舶的重心造成倾斜，并面临倾覆的危险。舰船、船舶在低纬度寒区航行，特别是在极地地区，覆冰是长期存在的问题，目前已有的除冰方式并不适合于舰船、船舶表面，且消耗大量人力并且效率低下。

目前，除冰系统主要有机械除冰系统、化学液防/除冰系统和热力防/除冰系统。机械除冰系统包括膨胀管除冰和电脉冲除冰，膨胀管除冰是利用飞机部件前缘表面上膨胀管的膨胀作用，使其外表面冰层脱落，由于舰船、船舶结冰面积较大，在舰船、船舶全表面布置膨胀管是不现实的，这种除冰方式不适合于舰船、船舶。电脉冲除冰是采用电容器组向线圈放电，进而产生一个幅值高，持续时间极为短暂的机械力，使蒙皮在弹性范围内振动，进而冰发生破裂而脱落，这种除冰方式只是针对薄蒙皮有效，但并不适用于舰船、船舶等厚钢板材料。化学液防/除冰系统是利用化学防冰液和飞机部件上所收集的水相混合，使得混合液的冰点温度低于表面温度，使水不致在飞机表面上结冰，这种除冰方式仅仅可以保持几分钟，并且需要考虑防冰液对表面的化学腐蚀。热力防/除冰系统包括气热防/除冰和电热防/除冰，气热防/除冰一般从喷气式飞机发动机内引热的气流做热源，通过控制阀门输入蒙皮表面的加热器，对表面进行加热以达到除冰，该技术工作可靠，但热量利用率低，管线的布置较比复杂。电热防/除冰是利用电能转化为热能，阻止结冰或除冰，这种除冰方式能源浪费较大。上述的除冰系统多为飞机表面的除冰来设计的，但对于低温多湿环境下航行的舰船、船舶并不完全适用，基于上述技术来构造适合于舰船、船舶的除冰系统不但复杂，且成本昂贵。