[發明專利]超臨界二氧化碳發電故障處理系統及無人潛航器

有效

• 申請號: 202111444340.X
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114313174B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 戴春輝;趙振興;勞星勝;宋蘋;馬燦;王葦;鄭偉;郭曉杰;廖夢然
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 沈軍

本發明提供一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統及無人潛航器，超臨界二氧化碳發電故障處理系統包括上浮控制艙、第一閥門及第二閥門；上浮控制艙內填充有液態金屬，并用于容置熱管的絕熱段；熱管的蒸發段與冷凝段位于上浮控制艙外；蒸發段與發熱源連接，冷凝段與超臨界二氧化碳發電裝置連接；第一閥門與第二閥門分別設于上浮控制艙的艙壁，第一閥門用于控制上浮控制艙與超臨界二氧化碳發電裝置所在的發電艙連通；第二閥門用于控制上浮控制艙與海水環境連通。本發明占用空間小，可確保無人潛航器可靠地上浮，并在液態金屬排出的過程中，由高溫的液態金屬帶出熱管反應堆的熱量，確保了熱管反應堆的安全。

技術領域

本發明涉及船舶與海洋工程技術領域，尤其涉及一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統及無人潛航器。

背景技術

無人潛航器是一種海洋先進裝備，可以代替人員到廣闊的海水區域進行資源探測、漁業考察等工作。然而，受限于能源動力的不足，無人潛航器在海洋作業中難以發揮更大的作用。當前，基于微型的熱管反應堆與超臨界二氧化碳發電裝置的結合，可較好地克服無人潛航器動力不足的缺陷，在理論上為無人潛航器提供無限續航的動力。

無人潛航器在水下航行時，若臨界二氧化碳發電裝置發生故障，不僅無人潛航器會喪失動力，而且熱管反應堆也會喪失冷卻條件，此時，無人潛航器需要緊急上浮，以在海面上等待救援和處理。為了對超臨界二氧化碳發電故障進行應急處理，主要在無人潛航器內設置水艙，并將水艙與高壓氣瓶連接。在無人潛航器正常航行時，水艙內充滿水，而在故障情況下，通過電控系統控制高壓氣瓶向水艙內充氣，以將水艙內的水吹出，使得無人潛航器的浮力變大，從而實現無人潛航器的緊急上浮。

然而，由于無人潛航器的艙室的空間較小，而熱管反應堆與超臨界二氧化碳發電裝置已經占用了大部分艙室空間，艙室內沒有過多的空間布置水艙與存儲足夠的高壓氣瓶的空間。與此同時，由于無人潛航器能否順利上浮，取決于對高壓氣瓶控制的可靠性，若高壓氣瓶或者與高壓氣瓶相關的控制系統出現問題，則無人潛航器無法正常上浮，將會帶來極大的危害。

發明內容

本發明提供一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統及無人潛航器，用以解決或改善現有針對超臨界二氧化碳發電故障的處置裝置存在占用空間大，難以確保無人潛航器上浮的可靠性問題。

本發明提供一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統，包括：上浮控制艙、第一閥門及第二閥門；所述上浮控制艙內填充有液態金屬，并用于容置熱管的絕熱段；所述熱管的蒸發段與冷凝段位于所述上浮控制艙外；所述蒸發段與發熱源連接，所述冷凝段與超臨界二氧化碳發電裝置連接；所述第一閥門與所述第二閥門分別設于所述上浮控制艙的艙壁，所述第一閥門用于控制所述上浮控制艙與所述超臨界二氧化碳發電裝置所在發電艙的連通狀態；所述第二閥門用于控制所述上浮控制艙與海水環境的連通狀態。

根據本發明提供的一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統，所述第一閥門與所述第二閥門當中的至少一者為止回閥；在所述第一閥門與所述第二閥門均為止回閥的情況下，所述第一閥門在所述發電艙與所述上浮控制艙的壓差大于零時導通，所述第二閥門在所述上浮控制艙與所述海水環境的壓差大于零時導通。

根據本發明提供的一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統，所述止回閥的閥體與閥片之間通過可溶物密封連接；所述可溶物用于在所述液態金屬的溫度小于預設值的情況下呈固態，在所述液態金屬的溫度大于或等于預設值的情況下融化。

根據本發明提供的一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統，所述液態金屬包括鎵合金液態金屬，所述可溶物包括鋁。

根據本發明提供的一種超臨界二氧化碳發電故障處理系統，還包括：溫度傳感器與控制模塊；所述第一閥門與所述第二閥門當中的至少一者為電控閥；所述溫度傳感器與所述控制模塊連接，所述控制模塊與所述電控閥連接；所述溫度傳感器用于檢測所述上浮控制艙內液態金屬的溫度；所述電控閥在常態下處于閉合狀態，所述控制模塊用于在所述液態金屬的溫度大于預設值的情況下控制所述電控閥打開。