[發明專利]一種水下無人作戰平臺的供電系統

在審

• 申請號: 202011219355.1
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112537429A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 王金云;王孟軍;可偉
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: B63H21/00
• 分類號: B63H21/00;B63G8/08;B63G8/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發明公開了一種水下無人作戰平臺的供電系統，該系統由海水進水裝置1、過濾器2、電子閥3、流量控制器4、進水管接口5、點火裝置6、金屬燃料7、噴管8、燃燒室9、除塵裝置10、渦輪葉片11、發電裝置12、電器組件13、乏汽處理裝置14等組成。該系統以外界海水為氧化劑，在燃燒室內與納米金屬發生劇烈反應，產生高能熱量，通過發電裝置將燃燒的熱能轉換為電能，從而為水下無人作戰平臺提供能源動力。

技術領域

本發明涉及水下無人作戰平臺能源技術領域，具體涉及一種水下無人作戰平臺的供電系統。

背景技術

隨著未來海軍水下作戰向無人化、自主化、協同化、多樣化方向發展，無人作戰在未來海戰中占有重要的地位。水下無人作戰平臺作為一種新型作戰平臺，具有高隱蔽性、較強機動性、使用靈活多便等優點，是世界各國海軍競相發展的對象，如美軍相繼研制了“曼塔”、“海馬”、噴射式滑翔器等多型水下無人作戰平臺。

現有水下無人作戰平臺一般采用鋰電池、燃料電池、熱機系統、核電池等作為能源動力。現有系統存在價格昂貴、結構復雜、對環境產生污染等一系列問題。

金屬燃料技術的應用將結束化石能源時代，以鎂、鋁輕金屬為典型代表，它們具有很多優勢。首先是技術上：一是無碳清潔，金屬燃料在燃燒時不會釋放二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體及有害物質。二是熱值高，燃料少而精，方便運輸、使用和儲存。三是可永久利用，經加工處理能無數次重復使用，不浪費資源，工業廢渣少甚至沒有。四是安全性好，與煤炭比，金屬燃料的井下生產相對安全，而與核燃料比不會產生污染事故。五是節省資源，節省的化石資源可轉為其它用途，比如生產更高價值的化工產品。六是生產技術成熟，用電解法制造鎂鋁工業產品工藝簡單，技術相當成熟。七是資源豐富，鎂鋁是地球上含量最為豐富的金屬元素，其中金屬鎂可由電解熔融的氯化鎂(取自海水)制得，海水取之不盡。開發新興金屬鎂燃料產業，濃縮海水，副產淡水，不與其它金屬爭奪工業原料，大有前途。其次是應用上：一是可產生高溫強光。鎂鋁燃燒時除提供熱能外，還可通過光纖傳輸光源或光伏發電回收電能。二是鎂能制氫和減碳。鎂能與沸水反應制取氫氣，并配合電解制氫，以氫燃料替代汽油和天然氣。鎂能在二氧化碳中燃燒，奪取氧析出碳，減少二氧化碳的排放。三是鋁能制成鋁熱劑與鋁合金燃料電池。鋁與鐵的氧化物為鋁熱劑，反應后能還原出鐵，并產生大量熱能。隨著高新技術的深入發展，鋁合金燃料電池有望成為新型汽車燃料。四是理想的大容量儲能體。金屬燃料是將太陽能、生物質能、風能、水能以及海洋能等先轉換成電能，再轉換為金屬化學能的一種形式，是一種理想的儲能方法。實際上，金屬燃料是新能源的集合體或中轉站。同時，它也為新興智能電網儲存大容量電能找到了很好的倉庫，可隨時通過燃燒發電還回電能，調劑余缺。而智能電網也為新興金屬燃料產業的生存和發展提供條件。兩者是新能源的整合手段，優勢互補，實現雙贏。

新型金屬燃料發電技術是目前替代火力發電新嘗試之一，它以金屬納米級金屬粉和液態水為燃料，通過一定條件，能夠在燃燒室內發生劇烈反應，同時產生高溫高壓氣體，氣體膨脹推動渦輪做功，從而帶動發電機發電。這種發電系統不依賴于煤炭、汽油、柴油，在資源匱乏或無法供應的情況下具有特別突出的優勢，無污染，屬清潔能源，可以彌補當前燃油能源短缺的不足，在未來具有廣泛的應用前景。

納米金屬燃料做為一種高熱值的新型燃料，其能量密度遠高于煤、石油、天然氣等化石燃料，并且在燃燒的過程中不會產生硫氧化物、氮氧化物等有害氣體。同時，地球上擁有豐富的金屬礦產資源，且金屬冶煉技術成熟，能夠為金屬燃料的應用提供堅實的基礎。屬于一種“零耗油、零污染”的綠色新能源，社會效益和經濟效益非常可觀。

設計一種系統以實現利用納米金屬鋁燃料作為新能源為水下無人作戰平臺供電是目前水下無人作戰平臺的研發方向。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種水下無人作戰平臺的供電系統，能夠以外界海水為氧化劑，在燃燒室內與納米金屬燃料發生劇烈反應，產生高能熱量，通過發電裝置將燃燒的熱能轉換為電能，從而為水下無人作戰平臺提供能源動力。