[發明專利]一種流體活塞及應用該流體活塞的熱力壓噴艇用推進系統

有效

• 申請號: 201710964231.8
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107891961B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 楊伯雍;楊子路
• 申請（專利權）人: 楊伯雍
• 主分類號: B63H11/12
• 分類號: B63H11/12;B63H11/16
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;丁昱

本發明公開了一種流體活塞及應用該流體活塞的熱力壓噴艇用推進系統，該熱力壓噴艇用推進系統包括工質氣體發生器和熱力壓噴裝置，工質氣體發生器中所用的原始形態的工質為碳酸氫銨水溶液，工質氣體發生器與一熱源連接，所述流體活塞設于熱力壓噴裝置中，熱力壓噴裝置還包括海水噴嘴和冷凝器，流體活塞與工質氣體發生器通過工質循環管道連接，冷凝器與氣腔、工質氣體發生器均通過工質循環管道連接且冷凝器與氣腔間設有排氣控制閥，海水噴嘴與所述噴水口連接。本發明改變了傳統模式的動力轉換路徑，使推進動力不再依賴于螺旋槳或機械水泵，可有效降低核潛艇噪聲。

技術領域

本發明涉及一種流體動力裝置及應用該裝置的核動力潛艇推進、動力轉換系統，更具體地說，它涉及一種流體活塞及應用該流體活塞的低噪聲的熱力壓噴艇用推進系統。

背景技術

噪聲控制是核動力潛艇戰場生存能力的基本問題，為解決這個問題，業界作了很多努力，例如，以泵噴推進技術替代螺旋槳推進技術，增加反應堆冷卻劑系統的自然循環能力，必要時可以停止冷卻劑主循環泵，主汽輪發電機組采用柔性隔振支撐。但由于機械加工技術以及材料技術的局限，噪聲的降低程度仍然難以滿足用戶需求。核動力潛艇噪聲的主要來源，一是大型轉動設備的機械振動，如主汽輪發電機組，螺旋槳及其減速齒輪系統，反應堆主冷卻劑循環泵，二是推進螺旋槳的水力噪聲。由于傳統的推進技術依賴于反應堆的熱能轉換為汽輪機的機械能，再通過螺旋槳轉換為水流的速度能這一路徑，上述振動和噪聲是難以避免的。而目前實際應用的核潛艇泵噴推進器本質上仍屬于機械式有軸泵噴推進器，這一推進系統由于仍然依賴潛艇艇體內的驅動軸提供動力，因此并沒有根本解決傳統“螺旋槳-軸系-艇體”耦合振動引起的潛艇低譜噪聲。公開號為CN105329428A的發明專利于2016年2月17日公開了一種噴射機與蒸汽射流泵推進高溫氣冷堆靜音核潛艇，用高溫氣冷核反應堆提供950攝氏度進行溫差發電，電能驅動噴射機的電動機，將吸水管置于艇首正中央，出水口置于艇尾接至單個或多水噴射管，水射流驅動潛艇行駛及調整方向及姿態，用核反應堆二回路的蒸汽驅動蒸汽射流水泵，再將發出噪音的設備及消音基礎置于真空中，這樣也可又可以阻止對流將溫度導入人員的工作區域，泵的吸水管及出水管內部也經過消音處理，在潛艇中，只有電動噴射機是動設備，這些設備又是在真空中設備基礎也經過消音處理。噴射機與噴射機可以共同工作，這樣就可以使噴射機與蒸汽射流泵推進高溫汽冷堆靜音核潛安靜高速地行駛。但該發明主要是通過優化發電方式取得降噪效果，而由于推進方式仍未擺脫蒸汽驅動有軸射流泵的模式，轉動設備的機械振動仍會對靜音效果產生較大影響。

發明內容

現有核潛艇采用螺旋槳推進或有軸泵噴推進方式，都依賴潛艇艇體內的驅動軸提供動力，難以消除機械振動引發的噪聲，為克服這一缺陷，本發明提供了一種改變傳統模式的動力轉換路徑，將熱力工質的膨脹壓力能轉換為海水的動能的流體活塞，以及應用該流體活塞，使推進動力不再依賴于螺旋槳或機械水泵的熱力壓噴艇用推進系統。

一種流體活塞，包括活塞殼體，活塞殼體內設有柔性隔膜分隔而成的氣腔和水腔，柔性隔膜的周緣固定在球形活塞殼體的腔壁上，氣腔的腔壁上設有氣壓入口和排氣口，水腔的腔壁上設有噴水口和進水口。柔性隔膜可以隨壓力大小改變凹凸方向，實現流體活塞上氣腔和水腔容積比的變換，從而完成流體活塞進水和排水的反復循環。當流體活塞的氣壓入口封閉，同時排氣口打開時，外部的水從進水口進入水腔，氣腔中的氣體則從排氣口排出，當流體活塞的氣壓入口通入高壓氣體，同時排氣口、進水口封閉時，高壓氣體擠壓柔性隔膜，氣腔擴大，水腔收縮，將水腔中的水從噴水口快速排擠而出，形成高速水流。本流體活塞可作為一種水-氣壓力轉換式動力裝置，在水下使用。