[发明专利]基于智能温控表面的舵装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及船舶操纵领域，更具体地说，涉及一种基于智能温控表面的舵装置。

背景技术

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。

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.)

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。

发明内容

本发明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。

本发明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；

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。