(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954614.8 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国舰船研究设计中心 地址 430064 湖北省武汉市武昌区张之洞 路268号 (72)发明人 余子斌　许治梭　夏伟　吕成娇　 刘义军　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 胡建平　张宇 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) B63G 8/36(2006.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/06(2020.01) (54)发明名称 一种水下载人航行器舱室电子设备冷却要 求的经济性评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种水下载人航行器舱室电 子设备冷却要求的经济性评估 方法， 属于船舶总 体设计领域， 包括： 统计舱室电子设备的布置方 案及各设备电子功耗， 结合舱室环 境特点及舱室 三维数字模型， 针对风冷与水冷及设备开机组 合， 进行舱室热仿真； 统计电子设备的散热量需 求， 分别统计散热量所需的风冷、 水冷平均及峰 值散热辐射空气噪声， 通过舱室三维数字模型， 计算出舱室空气噪声分布； 对采用风冷方案时， 确定为达到舱室舒适度所需的额外空调能耗， 采 用水冷方案时， 明确不同的整体水冷散热方式 时， 统计所需的冷却水量， 进而评估所需的电子 设备整体 冷却水冷保障资源需求。 结合水下载人 航行器环境特点， 用于辅助总体顶层决策， 确定 电子设备整体冷却方案 。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115392003 A 2022.11.25 CN 115392003 A 1.一种水 下载人航行器舱室电子设备冷却要求的经济性评估方法， 其特 征在于， 包括： (1)统计舱室电子设备的布置方案及各设备电子功耗， 结合水下载人航行器舱室环境 特点， 包括舱室的温度、 湿度变化范围、 结合舱室人因舒适性评估标准， 结合舱室三维数字 模型， 分别针对采用风冷与水冷两种情况， 舱室典型任务下的设备开机组合， 进 行舱室的热 仿真， 得到舱室的热分布， 并统计空调系统需要的工作能耗； (2)统计舱室电子设备的散热量需求， 分别统计散热量所需的风冷、 水冷平均及峰值散 热辐射空气噪声， 通过舱室三维数字模型， 计算出舱室空气噪声分布； (3)对采用风冷方案时， 确定为达到舱室舒适度所需的额外空调能耗， 采用水冷方案 时， 明确不同的整体水冷散热方式时， 统计所需的冷却水量， 进而评估所需的电子 设备整体 冷却水冷 保障资源需求。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤(1)包括： 估计舱室内各单电子设备的散热量， 其中， 主要散热设备来自控制台、 电子机柜计算设 备的散热， 其次是照明热、 辐射热方面， 计算设备的散热方面， 考虑到不同工况情况下设备 发热量的不同， 设置同时使用系数h1、 利用系数h2、 负荷工作均匀系数h3， 得到计算设备的 散热量， 照明设备的最终散热量 等于其额定输出功率； 根据各单设备散热量估算方法， 结合数值模拟计算方法及舱室三维数字模型进行舱室 电子设备散热量模拟计算， 并评估热分布， 根据热分布结果， 进一步评估舱室空调风机功 耗 及风管布置位置， 并找到重点热治理电子 设备对象， 以针对性开展高效冷却设计， 评估冷却 资源需求。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 步骤(2)包括： 在电子设备空气噪声辐射方面， 针对非机械动作类电子设备进行数字分析计算， 形成 初步噪声分布， 并结合非机械动作类电子设备现场 实测结果， 对舱室三维数字模型加以修 正反馈； 在得到舱室非机械动作类电子设备的噪声辐射分布后， 结合数值计算分析方法， 进一 步对舱室各设备的空气辐射噪声进行总空间辐射场计算与评估， 从而得出电子 设备采用不 同散热方法所得到的空气噪声辐射场。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115392003 A 2一种水下 载人航行器舱室电子 设备冷却要 求的经济性评估 方法 技术领域 [0001]本发明提出针对水下载人航行器电子设备的水冷需求分析、 效益评估及具体水冷 要求设计方法， 属于船舶总体设计领域， 适用于船舶行业。 背景技术 [0002]水下载人航行器舱室空间狭小、 湿热， 且显控台、 电子机柜布放密集， 当对电子设 备采用传统风冷散热时， 散热能耗大， 电子 设备散发的热量直接通过风扇散发到舱室内， 造 成舱室闷热， 为了对高功耗电子 设备进行主动散热， 要求风扇功 率高， 风冷带来的舱室噪声 嘈杂， 造成人员操控受干扰影响比较大。 这些问题在水下高温、 高湿条件下对使用人员的感 官影响更为 强烈。 若采用舱室空调进 行舱室散热时， 由于空气的比热能远小于水的比热能， 换热效率较低， 带来能源的浪费。 [0003]目前， 统一对水下载人航行器众多电子设备提出水冷散热， 可以通过统筹冷却资 源， 以集约设计的方法降低由于分散设备单独设计所带来的资源重复浪费， 但需要建设额 外的分级换 热设备与管路， 也占用了一定的总体资源。 发明内容 [0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提出了一种适合水下载人航行器特 点的电子设备整体冷却经济性评估分析方法， 结合水下载人航行器环境特点， 用于辅助总 体顶层决策， 确定电子设备整体冷却方案 。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供了一种水下载人航行器舱室电子设备冷却要求的经 济性评估方法， 包括： [0006](1)确定水冷与风冷两种方案下的舱室热环境： 统计舱室主要电子设备的布置方 案及各设备电子功耗， 结合水下载人航行器舱室环境特点， 包括舱室的温度、 湿度变化范 围、 结合舱室人 因舒适性评估标准， 结合舱室三 维数字模型， 分别针对采用风冷与水冷两种 情况， 舱室典型任务下的设备开机组合， 进行舱室的热仿真， 得到舱室的热分布， 并统计空 调系统需要的工作能耗； [0007](2)确定水冷与风冷两种方案下的舱室空气噪声环境： 统计舱室主要电子设备的 散热量需求， 分别统计散热量所需的风冷、 水冷平均及峰值散热辐射空气噪声， 通过舱室三 维数字模型， 计算出舱室空气噪声分布； [0008](3)确定保障资源需求： 对采用风冷方案时， 确定为达到舱室舒适度所需的额外空 调能耗， 采用水冷方案时， 明确不同的整体水冷散热方式时， 统计所需的冷却水量， 进而评 估所需的电子设备整体冷却水冷 保障资源需求。 [0009]在一些可选的实施方案中， 舱室电子设备散热量及整体辐射噪声评估方法计算如 下： [0010]舱室电子设备散热量方面， 主要散热设备来自控制台、 电子机柜计算设备的散热，说　明　书 1/4 页 3 CN 115392003 A 3