[發(fā)明專利]一種分布式核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011279145.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN112397212A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙富龍;寧可為;盧瑞博;譚思超;黃笛;趙佳音;何宇豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G21D5/02
• 分類號(hào): G21D5/02;H02K7/14;H02K7/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種分布式核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括固定基座以及安裝在固定基座上的反應(yīng)堆系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及連接管路。所屬反應(yīng)堆系統(tǒng)包括反應(yīng)堆及連接管路，反應(yīng)堆包括壓力容器、堆芯、控制棒、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及堆內(nèi)構(gòu)件。能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括氣輪機(jī)、回?zé)崞?、冷卻器、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)裝置以及連接管路。電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、螺旋槳、電源管理系統(tǒng)以及連接電路。本發(fā)明能夠克服常規(guī)動(dòng)力裝置續(xù)航里程有限、直接循環(huán)核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)造成放射性污染、間接循環(huán)方案重量體積較大且負(fù)荷跟蹤不及時(shí)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分布式核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，屬于核反應(yīng)堆工程技術(shù)、動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

核能擁有極高的能量密度，一克U-235完全裂變釋放出的能量相當(dāng)于2.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所釋放出的能量。能量密度高意味著相同功率下裝置體積小，雖然核反應(yīng)堆本身僅有幾立方米，但其輸出功率可達(dá)幾十甚至上百兆瓦，通過能量轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)變，電能繼而可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、光能等其他形式能量，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)飛行器飛行并帶動(dòng)其他載荷工作。

布雷頓循環(huán)是一種熱力學(xué)循環(huán)，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過該循環(huán)實(shí)現(xiàn)高效動(dòng)態(tài)能量轉(zhuǎn)換。其突出特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高。布雷頓循環(huán)裝置至少包含熱源、壓縮機(jī)、氣輪機(jī)和冷卻器等。通過增加回?zé)崞鳌⒃贌崞鞯妊b置能夠進(jìn)一步完成回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)，提高能量利用效率。理想條件下，工質(zhì)在裝置中完成絕熱壓縮、定壓加熱、絕熱膨脹和定壓放熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)外功率輸出。現(xiàn)實(shí)條件下，存在熱量損失、漏氣、摩擦等因素，無(wú)法做到完全絕熱，但總體而言布雷頓循環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)較高效率，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，適合移動(dòng)式裝備搭載。

分布式能量供應(yīng)系統(tǒng)是以電力產(chǎn)生、儲(chǔ)存、分配為核心，通過電力驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其他載荷。船舶綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)是分布式能量供應(yīng)系統(tǒng)的一種，目前，該系統(tǒng)已經(jīng)得到試驗(yàn)推廣。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)放置更加自由，發(fā)動(dòng)機(jī)與船體之間聲學(xué)解耦，以此減少噪音，并減輕重量和體積。

目前，核動(dòng)力裝置多利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量直接驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而推動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)。典型代表是直接循環(huán)和間接循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，直接循環(huán)核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)具有原理直接、循環(huán)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。其直接對(duì)空氣進(jìn)行加熱，做功后的廢氣直接排出，放射性物質(zhì)直接噴射在大氣中，會(huì)造成飛行區(qū)域內(nèi)嚴(yán)重的放射性污染。間接循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)將反應(yīng)堆系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)分離，反應(yīng)堆與發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成兩個(gè)回路，通過換熱器進(jìn)行能量交換，克服了放射性污染的問題，但負(fù)荷變化需要反應(yīng)堆做出快速響應(yīng)，堆芯反應(yīng)性控制組件頻繁動(dòng)作，有可能對(duì)反應(yīng)堆壽期造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種安全可靠、高效緊湊的分布式核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠克服常規(guī)動(dòng)力裝置續(xù)航里程有限、直接循環(huán)核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)造成放射性污染、間接循環(huán)方案重量體積較大且負(fù)荷跟蹤不及時(shí)的問題。