深海双层保温电池舱设计及温度场数值模拟

吴俊飞， 王 豪，赵文捷

(青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061)

近年来，随着人口剧增，环境恶化，陆上资源逐步匮乏，对海洋资源的探索和开发越来越受到各界的重视[1]。深海低温、缺氧、能见度低以及强大的海水压力等复杂恶劣的工作环境导致无法对其直接观测、获取各种海洋参数数据，此时必须借助各种各样的水下勘测仪器和设备，例如水下机器人、水下施工设备、海洋潜标、浮标、海床基和各类传感器等，这就离不开电池提供能源动力。

海水温度一般随着深度的增加而减小，水深350 m以内减小的速率最大；350～2 000 m减小速率较大；2 000～4 000 m减小速率较缓；4 000 m以下基本保持不变。水深1 000 m时，水温约为4～5℃，2 000 m水温约为2～3℃，4 000 m以下水温约为1～2℃。目前深海勘测仪器设备供电电池，在深海低温条件下放电能力只能达到正常放电电量的50%。

付平等[2]以潜标系统供电锂电池为研究对象，分别对加入保温材料石蜡、聚氨酯发泡、气凝胶毡的锂电池以及无保温材料锂电池在海水温度为4℃条件下进行数值模拟与实验研究，对内部温度及放电效率进行分析，得出结论：加入保温材料石蜡、聚氨酯发泡以及气凝胶毡的锂电池与无保温材料锂电池相比，其放电时间分别提高了7.9%、5.9%以及5.1%，无保温材料潜标系统工作时间为90天，加入保温材料可以使工作时间最高提高到99天左右。这证明了保温结构对于深海观测仪器设备供电电池舱的实用性以及重要性。

因此，为提升深海勘测仪器设备供电电池放电电量，延长深海勘测仪器设备的使用周期，设计了一种深海耐压双层保温电池舱。……