專利名稱：不依賴空氣的潛艇推進裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通運輸技術(shù)，尤其涉及到一種不依賴空氣的潛艇推進裝置。
背景技術(shù)：
潛艇是一種即能在水面，又能在水下一定深度航行，并進行戰(zhàn)斗的艦艇。 潛艇是現(xiàn)代海戰(zhàn)中十分重要的高技術(shù)主戰(zhàn)兵器，是人類在走向海洋深處的艱苦探索中所 取得的杰出成果之一。
第一次世界大戰(zhàn)中，德國潛艇在海戰(zhàn)中大顯神威，令各國海軍刮目相看。此后，世界各 主要海軍大國加快研制潛艇的步伐。
第二次世界大戰(zhàn)中，各交戰(zhàn)國都將潛艇作為一支重要海上力量投入使用，使得地球上各 大洋深處充滿殺機，潛艇也就名副其實地被稱為"水下幽靈"。
眾所周知，當今世界上，大約有40多個國家和地區(qū)擁有800艘左右的潛艇，其中常規(guī)動 力潛艇有700余艘。與核動力潛艇相比，常規(guī)動力潛艇機動靈活、噪音小、造價低。但是， 它有一個致命的弱點不能在水下作長時間的航行，必須經(jīng)常浮至海面"呼吸"，即在通氣管 狀態(tài)下使用柴油機為蓄電池充電。這樣很容易被對方雷達偵察到，同時，柴油機為蓄電池充 電時的噪聲，也極易被對方水聲器材探測到，因而大大增加了常規(guī)動力潛艇的暴露率，使其 生存能力受到嚴重的威脅。
為減少常規(guī)動力潛艇的暴露率，增加隱蔽性，早在二戰(zhàn)期間，德國和前蘇聯(lián)就開始研究 不依賴空氣推進裝置(Air Independent Propulsion),簡稱AIP裝置，裝備不依賴空氣推進裝 置的潛艇，稱為AIP潛艇。進入21世紀以來，不同結(jié)構(gòu)和工作原理的多種AIP潛艇陸續(xù)研 發(fā)成功，世界主要海軍大國幾乎都己裝備了 AIP潛艇，使現(xiàn)代常規(guī)動力潛艇的攻防作戰(zhàn)能力 得到大幅提升。
在亞洲，在2007年中，韓國海軍的214級潛艇"孫元一"號下水，韓國成為亞洲第一個 裝備AIP常規(guī)潛艇的國家。韓國214級潛艇的AIP系統(tǒng)，是利用德國的燃料電池獲得電能， 供潛艇使用。在2007年末，日本海上自衛(wèi)隊"蒼龍"號潛艇下水，其AIP系統(tǒng)采用了瑞典的 "斯特林"發(fā)動機。
為了建設(shè)一支強大的中國海軍，我國對常規(guī)動力潛艇的AIP裝置的研究，已進行多年， 并取得了一些重要成果。但是， 一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破，建成我國自己的高性能的AIP潛 艇，尚需時日。
6目前，國內(nèi)外常規(guī)動力潛艇的AIP裝置，主要有以下四種
一、 閉式循環(huán)柴油機裝置
閉式循環(huán)柴油機裝置的主要技術(shù)特點潛艇使用普通柴油機，潛艇不僅自帶柴油，而且 自帶氧氣，燃燒后的廢氣從柴油機排出后，進入廢氣吸收處理裝置。 該裝置的優(yōu)點柴油機技術(shù)成熟、壽命長，燃料通用，耗油率低。
該裝置的缺點廢氣二氧化碳吸收和排除的難度很大，需要設(shè)備多；柴油機運動部件多， 機械噪音大。
二、 "斯特林"發(fā)動機裝置
"斯特林"發(fā)動機裝置的主要技術(shù)特點它使用閉式循環(huán)的熱氣機工作，由外部熱源加 熱，潛艇自帶柴油與氧氣。
該裝置的優(yōu)點燃燒過程平穩(wěn)，發(fā)動機的噪音和振動較??；燃燒壓力高，廢氣排放比較 容易。
該裝置的缺點"斯特林"發(fā)動機的功率較低，發(fā)動機部件的加工難度大。
三、 閉式循環(huán)汽輪機裝置
閉式循環(huán)汽輪機裝置的主要技術(shù)特點潛艇自帶的燃料與氧氣在高壓下燃燒，通過熱交 換器，使水加熱變成高溫高壓蒸汽，蒸汽推動汽輪機做功。潛艇自帶的燃料通常是乙醇。
該裝置的優(yōu)點功率大；可靠性好；燃燒壓力高，廢氣排放比較容易，也可將廢氣冷凝 存在艇內(nèi)。
該裝置的缺點閉式循環(huán)汽輪機裝置體積龐大，輔助設(shè)備多，燃料乙醇所占容積大。
四、 燃料電池裝置
燃料電池裝置的主要技術(shù)特點燃料電池裝置是用電化學方法，將反應(yīng)物質(zhì)氫和氧的化 學能直接轉(zhuǎn)換為電能，燃料電池本身沒有機械運動部件。
該裝置的優(yōu)點能量轉(zhuǎn)換效率高；對外熱輻射較少；工作過程安靜，噪音低；不產(chǎn)生廢
氣；過載能力強。
該裝置的缺點燃料電池用純氫作燃料，純氫貯存難度大，純氫泄漏危險大；燃料電池 工作壽命短，價格高。
上述有關(guān)潛艇推進裝置的背景技術(shù)，在以下專著中有詳細描述
1、 張海波，楊金成，現(xiàn)代潛艇技術(shù)，哈爾濱哈爾濱工程大學出版社，2002
2、 謝祚水，羅廣恩，現(xiàn)代潛艇，哈爾濱哈爾濱工程大學出版社，2007
3、 邵開文，馬運義，艦船技術(shù)與設(shè)計概論，北京國防工業(yè)出版社，2005說明書第3/19頁

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種適用于常規(guī)動力潛艇的不依賴空氣的潛艇推進裝置，該裝置結(jié) 構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長、造價低、功率大、噪音小。
為達到上述目的，本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置，它包括主機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、傳 動系統(tǒng)、螺旋槳、廢氣冷凝器等五部分。它的主機系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽噴水裝置和水 輪機。蒸汽發(fā)生器由液氧貯箱、乙醇貯箱、給水箱、蒸汽鍋爐和一些管路組成。蒸汽噴水裝 置由蒸汽噴水器、蒸汽噴水控制器、背壓器、循環(huán)水箱和一些管路組成。電力系統(tǒng)包括發(fā)電 機、整流器、配電盤和推進電機。廢氣冷凝器包括冷凝器和冷凝貯箱。水輪機和發(fā)電機的組 合，又稱作水輪發(fā)電機裝置。
在本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置中，基本的工作過程是給水箱向蒸汽鍋爐供水， 在蒸汽鍋爐的高壓爐膛中，乙醇在高壓氧氣中燃燒；燃燒對鍋爐水管加熱，產(chǎn)生高壓高溫蒸 汽；蒸汽進入蒸汽噴水裝置膨脹做功，使循環(huán)水箱的水進入蒸汽噴水器，并使水加壓，從蒸 汽噴水器出口輸出高壓水；高壓水經(jīng)過背壓器進入水輪機，推動水輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；水輪機 帶動發(fā)電機，發(fā)電機輸出通過整流器，整流器給出直流電驅(qū)動推進電機，推進電機通過傳動 系統(tǒng)帶動潛艇螺旋槳；從鍋爐排出的煙氣，可以直接排出艇外，也可以進入廢氣冷凝器，水 蒸氣和二氧化碳凝結(jié)，存入冷凝貯箱，未被凝結(jié)的氣體重新送回鍋爐爐膛再次參與燃燒。
蒸汽噴水器是本發(fā)明的一個核心設(shè)備，在蒸汽噴水器中實現(xiàn)蒸汽與水的能量轉(zhuǎn)換，蒸汽 的熱能轉(zhuǎn)換成水的壓能和動能。蒸汽噴水器可以看作是一個特殊的三通管， 一個進汽口， 一 個進水口， 一個出水口，每個進出口上都有電磁閥，蒸汽噴水控制器控制電磁閥的開閉。蒸 汽進入蒸汽噴水器膨脹做功，使進入蒸汽噴水器的水增壓后，再經(jīng)過背壓器，輸出給水輪機。
在蒸汽噴水控制器內(nèi)部，有控制蒸汽噴水器的熱水閥、蒸汽閥、進水閥和出水閥等四個 電磁閥開閉的控制電路，四個電磁閥開閉的順序是固定的，每個電磁閥開閉時間的長短，可 根據(jù)實際情況，通過改變電路中元件參數(shù)進行調(diào)整。
當使循環(huán)水箱的水進入蒸汽噴水器后，向蒸汽噴水器內(nèi)的水體上表面供給少量熱水，在 水體上表面形成熱水薄層。當蒸汽進入蒸汽噴水裝置膨脹做功，由于水體上表面與蒸汽間熱 水層的隔離作用，僅有少量蒸汽溶入水中，大部分高溫高壓蒸汽對蒸汽噴水器中的水體做功， 使水體產(chǎn)生高壓，并推動高壓水體從蒸汽噴水器出口流出，經(jīng)過背壓器，到達水輪機。
蒸汽噴水裝置供給的高壓水，依次進入水輪機的蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)，流經(jīng)轉(zhuǎn)輪，完成能量 傳遞，推動水輪機做功。
本發(fā)明的優(yōu)點是
1、本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的設(shè)備大部分都是耐用的通用設(shè)備，例如蒸汽鍋爐、水泵、水輪機、發(fā)電機、整流器、推進電機。所以，本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置 工作可靠、使用壽命長。
2、 本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的設(shè)備中，專用設(shè)備是液氧貯箱、乙醇C箱、給水 箱、蒸汽噴水裝置、廢氣冷凝器，它們都是由管子、閥門和壓力容器所構(gòu)成，大部分是常用 材料。所以，本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的結(jié)構(gòu)簡單、造價比較低。
3、 本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置，利用蒸汽膨脹過程，蒸汽直接推動水體，帶動水 輪機做功，與國外的閉式循環(huán)汽輪機裝置相比，同樣具有功率大的特點，但本發(fā)明不依賴空 氣的潛艇推進裝置的重量輕、體積小。
4、 本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的主要設(shè)備中，蒸汽鍋爐的燃料燃燒及進燃料、進 水、輸出蒸汽和排放煙氣都是定壓而連續(xù)的，水泵、熱水泵、水輪機及發(fā)電機都是勻速旋轉(zhuǎn) 的，沒有往復(fù)運動的機械裝置。所以，本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的工作噪音較小。


圖1是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的總體組成圖； 圖2是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽發(fā)生器的組成圖； 圖3是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的液氧貯箱的結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的乙醇貯箱的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽鍋爐的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水裝置組成圖； 圖7是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水器的結(jié)構(gòu)圖； 圖8是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水器工作原理圖； 圖9是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水控制器電路圖； 圖10是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的背壓器的結(jié)構(gòu)圖； 圖11是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪發(fā)電機裝置結(jié)構(gòu)圖 圖12是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪機的結(jié)構(gòu)圖； 圖13是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖； 圖14是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的推進電機的結(jié)構(gòu)圖； 圖15是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖16是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的廢氣冷凝器的結(jié)構(gòu)圖； 圖17是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例在潛艇中的布置方案。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。
圖1給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的總體組成圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例總體組成由主機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、 螺旋槳、廢氣冷凝器等五部分。
主機系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽噴水裝置和水輪機230。 電力系統(tǒng)包括發(fā)電機210、整流器220和推進電機270。
蒸汽發(fā)生器由液氧貯箱l、乙醇貯箱2、給水箱3、蒸汽鍋爐4和幾個泵組成。 蒸汽噴水裝置由第一個蒸汽噴水器IOO、第二個蒸汽噴水器IOI、蒸汽噴水控制器102、 背壓器250和循環(huán)水箱103組成。
水輪發(fā)電機由水輪機230和發(fā)電機210組成。 廢氣冷凝器由冷凝器301和冷凝貯箱302組成。 基本的工作過程是-
給水箱3通過給水泵11，向蒸汽鍋爐4供水；在蒸汽鍋爐4的高壓爐膛中，乙醇在氧氣 中燃燒；乙醇通過乙醇泵9，來自乙醇貯箱2，氧氣通過液氧泵8，來自液氧貯箱l;燃燒對 鍋爐水管加熱，產(chǎn)生高壓高溫蒸汽；
高壓高溫蒸汽輪流進入第一個蒸汽噴水器100和第二個蒸汽噴水器101，并膨脹做功， 使循環(huán)水箱103的水進入蒸汽噴水器，并使水加壓，第一個蒸汽噴水器100和第二個蒸汽噴 水器101輪流通過出口輸出高壓水，經(jīng)過背壓器250后，進入水輪機；
高壓水進入水輪機，通過蝸殼和導(dǎo)水機構(gòu)，推動水輪機230的轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，水輪機230帶 動發(fā)電機210，發(fā)電機210輸出交流電，通過整流器220變成直流電，用以驅(qū)動推進電機270。 推進電機270通過螺旋槳軸274等傳動機構(gòu)，帶動潛艇螺旋槳280。螺旋槳280在水中旋轉(zhuǎn)， 產(chǎn)生推力，推動船舶前進；
通過水輪機做過功的水，進入尾水管235，再流入尾水槽240。在尾水槽240內(nèi)有一個盤 管式散熱器239，帶走由于蒸汽凝結(jié)給予動力循環(huán)水的熱量，使動力循環(huán)水維持常溫，然后， 動力循環(huán)水通過連通管241進入循環(huán)水箱103。
鍋爐煙氣可以直接向艇外排出；鍋爐煙氣也可以進入廢氣冷凝器，水蒸氣和二氧化碳在 冷凝器301中凝結(jié)，存入冷凝貯箱302，未被凝結(jié)的氣體重新送回鍋爐爐膛再次參與燃燒。
圖2給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽發(fā)生器組成圖。
蒸汽發(fā)生器由液氧貯箱l、乙醇貯箱2、給水箱3、蒸汽鍋爐4、高壓氣瓶5和幾個泵組成。
在高壓氣瓶5內(nèi)，裝有壓力為20MPa、處于常溫的氮氣。在啟動蒸汽發(fā)生器之前，先要給液氧貯箱l增壓，具體作法是打開啟動閥6，高壓氣瓶5輸出的高壓氮氣通過啟動閥6， 再通過減壓器7后，氮氣壓力變?yōu)?.5MPa，從液氧貯箱l的上部進口進入，使原來為常壓的 液氧貯箱l產(chǎn)生并保持0.5MPa的表壓力。給液氧貯箱增壓的目的，是為了防止液氧泵8工 作時，發(fā)生泵的氣蝕。
乙醇貯箱2內(nèi)的乙醇處于常溫常壓，乙醇在常壓下的沸點為78.4°C，乙醇泵9工作時不會 發(fā)生泵的氣蝕。
液氧從液氧貯箱l的下部出口流出，通過液氧泵8，到達加熱器12。加熱器12位于蒸汽 鍋爐4的煙道內(nèi)，液氧受熱蒸發(fā)汽化，隨后，氣態(tài)的氧氣進入燃燒器10。乙醇從乙醇貯箱2 的下部出口流出，經(jīng)過乙醇泵9，也進入燃燒器IO。乙醇和氧氣在燃燒器10中混合后，向蒸 汽鍋爐4的高壓爐膛內(nèi)噴射并燃燒，生成火焰加熱蒸汽鍋爐4的受熱面后，煙氣進入煙道17。 進入煙道17的煙氣，可以通過排放管13直接向艇外排放，或進行冷凝處理。若煙氣進行冷 凝處理，處理后剩余少量不凝氣體是氧氣、 一氧化碳、碳氫化合物等，這些氣體經(jīng)過煙氣泵 15，注入到蒸汽鍋爐4的高壓爐膛內(nèi)重新參加燃燒。蒸汽鍋爐4的前后水冷壁等受熱面中的 水，被加熱產(chǎn)生蒸汽，匯入到汽包14，汽包14上有蒸汽輸出管。供水箱3輸出管通過供水 泵ll，接到蒸汽鍋爐4的省煤器16，向蒸汽鍋爐4供給補給水。
圖3給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的液氧貯箱的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例中的燃料是乙醇，氧化劑是氧氣。為了能在液 氧貯箱中的有限的空間，儲存盡可能多的氧氣，又不希望儲氧容器承受過高的壓力，需要低 溫儲存液態(tài)氧。在常壓下，氧氣的沸點是-183t;,因此，對儲氧容器的要求是能耐受低溫、 絕熱保持低溫、抗氧化，同時，也要有足夠的強度。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的液氧貯箱的外形是一個橫放的圓筒形壓力容 器，殼體及兩端封頭的材質(zhì)選用不銹鋼板，而且，均為雙層不銹鋼板，雙層不銹鋼板中間填 充絕熱材料。
經(jīng)過計算，如果乙醇與氧氣按化學反應(yīng)計量進行完全燃燒，所消耗的氧氣與乙醇的質(zhì)量 比為2.09,消耗的液氧與乙醇的容積比為1.47。關(guān)于如何決定液氧貯箱與乙醇貯箱的容積大 小，要考慮工程上的需要，并參照、借鑒有關(guān)資料的實際數(shù)據(jù)。閉式循環(huán)蒸汽輪機裝置與本 發(fā)明同屬蒸汽動力循環(huán)，當兩者的蒸汽參數(shù)相同時，兩者的熱效率應(yīng)該很接近。因此，閉式 循環(huán)蒸汽輪機裝置與本發(fā)明具有可比性，在用的國外閉式循環(huán)蒸汽輪機裝置的實際數(shù)據(jù)可以 借鑒。
巳知國外200kW閉式循環(huán)蒸汽輪機裝置，每小時消耗乙醇燃料144kg，若3周即21天 連續(xù)運轉(zhuǎn)，所消耗乙醇為
11144*24*21=72576 (kg) 乙醇的密度為789kg/m3 ，則其容積為
72576/789=92 (m3 ) 所需液氧容積為
92*1.47=135 (m3 )
功率為200kW的發(fā)動機，連續(xù)工作21天消耗液氧的容積為135m3 。借鑒這些數(shù)據(jù)，圓 筒形液氧貯箱的內(nèi)徑確定為1.6m，長度為34m，每個液氧貯箱的容積為68 m3 ，選用兩個液 氧貯箱，總?cè)莘e為136m3，液氧貯箱殼體內(nèi)部受壓，抗壓強度為0.5MPa。
液氧貯箱1的具體結(jié)構(gòu)如本圖3所示橫放的圓筒形液氧貯箱1的上部有加注口 31、加 壓口 32、排氣口 33，底部有液氧的輸出口 34、泄液口 37。液氧貯箱1的殼體外圓上，等距 離地固定有加強環(huán)板36。液氧貯箱1有支架35，依靠多個這樣的支架，兩個相同的液氧貯箱 并排橫放在基礎(chǔ)平面上。
加注口 31用于加注液氧；加壓口 32與高壓氣瓶的輸出管相連，接受高壓氮氣對液氧貯 箱增壓，使液氧貯箱內(nèi)由原來的O表壓力，產(chǎn)生并維持0.5MPa表壓力；排氣口33及時排除 因受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的氧氣，防止液氧貯箱超壓。液氧貯箱l的下部，有液氧的輸出口34、泄液 口37，泄液口 37用于排放無用的廢液。
圖4給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的乙醇貯箱的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例中的燃料用的是乙醇，在常壓下，乙醇的沸點 是78.4。C，因此，在常溫下，乙醇是液態(tài)。
對乙醇忙箱的要求是能耐受乙醇作用，絕熱保持常溫，同時，也要有足夠的強度。乙 醇貯箱在潛艇上的安裝位置，是在潛艇的耐壓殼體的外側(cè)，當潛艇的外殼體進水，乙醇貯箱 要承受海水的壓力。所以，乙醇貯箱的抗壓強度設(shè)計，要考慮潛艇的最大下潛深度，乙醇貯 箱外部受壓，其抗壓強度設(shè)計可以與潛艇的耐壓殼體抗壓強度設(shè)計相同，定為6MPa。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的乙醇貯箱的外形是一個橫放的圓筒形壓力容 器，殼體及兩端封頭的材質(zhì)均選用不銹鋼板，而且，均為雙層不銹鋼板，雙層不銹鋼板中間 填充絕熱材料。
如上所述，參照有關(guān)資料，與本發(fā)明具有可比性的國外200kW閉式循環(huán)蒸汽輪機裝置， 每小時消耗乙醇燃料144kg，若3周即21天連續(xù)運轉(zhuǎn)，所消耗乙醇為72576kg，其容積為92m 3。所以，本發(fā)明潛艇推進裝置實施例的乙醇貯箱的內(nèi)徑確定為1.6m，長度為23m，每個乙 醇C箱的容積為46m3，選用兩個乙醇貯箱，總?cè)莘e為92m3。
乙醇貯箱2的具體結(jié)構(gòu)如本圖4所示橫放的圓筒形乙醇貯箱2的上部有加注口 51、排氣口53，底部有乙醇的輸出口54、泄液口57。乙醇貯箱2的殼體外圓上，等距離地固定有 加強環(huán)板56。乙醇貯箱2有支架55，依靠多個這樣的支架，兩個相同的乙醇貯箱并排橫放在 基礎(chǔ)平面上。
加注口 51用于加注乙醇；排氣口 53是在加注口 51加注乙醇時，用于排除乙醇貯箱內(nèi)殘 存氣體。乙醇貯箱2的下部，有乙醇的輸出口54、泄液口57，泄液口 57用于排放無用的廢 液。
圖5給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽鍋爐的結(jié)構(gòu)圖。 本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽鍋爐，向蒸汽噴水裝置供應(yīng)蒸汽。所述
蒸汽鍋爐包括省煤器、汽包、燃燒器、爐膛、受熱管、過熱器和蒸汽管，受熱管包括對流
管和水冷壁。
蒸汽鍋爐4的給水泵11，連接在供水箱3和蒸汽鍋爐的省煤器16之間，負責向蒸汽鍋 爐提供給水。蒸汽鍋爐4的受熱管73的水，被加熱產(chǎn)生蒸汽，匯入到汽包14，汽包14輸出 的飽和蒸汽進入過熱器91，從過熱器91出口得到的過熱蒸汽經(jīng)過蒸汽管92輸出。所說的受 熱管73包括了對流管和前后水冷壁。
燃燒器10向鍋爐高壓爐膛93內(nèi)噴進火焰，燃料乙醇在氧氣中燃燒。燃燒器10是由外套 管85和內(nèi)管86組成。由液氧貯箱來的液氧，經(jīng)過位于煙道17內(nèi)的加熱器變成氣態(tài)氧氣，再 經(jīng)過氧氣管88進入內(nèi)管86。由乙醇貯箱來的乙醇，經(jīng)過乙醇管89進入燃燒器10的外套管 85。在燃燒器10的出口87內(nèi)，燃燒器10內(nèi)管86噴出高速氧氣流，將外套管85中的乙醇流 吹散并霧化，從燃燒器10的出口 87高速噴進鍋爐高壓爐膛93并燃燒。
乙醇在氧氣中燃燒時，鍋爐高壓爐膛93內(nèi)有6MPa的壓力，這個壓力最終傳遞到蒸汽鍋 爐的外殼80和蒸汽鍋爐的上下封頭83、 78，因此，蒸汽鍋爐的外殼和上下封頭的抗壓強度 為6MPa。
蒸汽鍋爐的排煙有兩個去向可供選擇， 一個去向是通過煙道17到達廢氣冷凝器，經(jīng)過廢 氣冷凝器未凝結(jié)的氣體，通過煙氣泵15加壓，再通過復(fù)燃器79進入鍋爐高壓爐膛93再次參 加燃燒；另一個去向是通過煙道17，再通過直排管13后，經(jīng)過一個氣泡分裂裝置處理后， 排到海水中。由于鍋爐爐膛93內(nèi)有6MPa的壓力，同樣壓力的煙氣，可以直接排到潛艇外面 的海水中。
蒸汽鍋爐的供水箱3上，有水位計90，供水箱3的進水管上，有進水泵75。 '下面具體說明蒸汽鍋爐的額定容量如何確定。
蒸汽鍋爐4生產(chǎn)過熱蒸汽，壓力為20MPa，溫度為50(TC，鍋爐出口的新蒸汽的焓值為 3239kJ/kg，新蒸汽在蒸汽噴水裝置內(nèi)絕熱膨脹到背壓器壓力，背壓器內(nèi)的壓力為0.02MPa。每千克蒸汽可逆絕熱焓降為1224kJ，按絕熱膨脹效率為90%計算，每千克蒸汽可實際做功 1102kJ。
前已說明，本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置的基本能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是蒸汽膨脹推動水， 水再推動水輪機。因此，實質(zhì)上，水輪機是依靠蒸汽做功。
用本發(fā)明建立一個潛艇電站，用于驅(qū)動潛艇螺旋槳，其輸出電功率為200kW，水輪機效 率85%，發(fā)電機效率90%，則水輪機輸入功率N應(yīng)為
N=200/ (0.85*0.90) =261 (kW) 每秒鐘需要做功的蒸汽量m為
m=261/l 102=0.237 (kg) 該潛艇電站的水輪發(fā)電機每小時需要的蒸汽量M為 M=0.237*3600=853 (kg) 蒸汽鍋爐4的額定容量設(shè)定為每小時生產(chǎn)1噸過熱蒸汽，過熱蒸汽壓力為20MPa，溫度 為500°C。
圖6給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水裝置的組成圖。
蒸汽噴水裝置由五部分組成第一個蒸汽噴水器IOO、第二個蒸汽噴水器IOI、蒸汽噴水
控制器102、背壓器250、循環(huán)水箱103。
蒸汽噴水裝置包括第一個蒸汽噴水器IOO和第二個蒸汽噴水器101等兩個蒸汽噴水器， 兩個蒸汽噴水器豎立于循環(huán)水箱103上，其下端的進水口，位于循環(huán)水箱103的水面下，在 蒸汽噴水控制器102的控制下，鍋爐蒸汽和循環(huán)水箱103的水輪流從上下進入兩個蒸汽噴水 器，水被蒸汽加壓后從蒸汽噴水器出口流出，經(jīng)過背壓器250，輸送到水輪機。
第一個蒸汽噴水器100的外形是由一個豎管和一個水平管構(gòu)成的一個三通管，水平管與 豎管垂直相接。水平管上有出水116閥和出水口 117。豎管上有進水閥111和進水口 113。豎 管上頭的端板外接兩個管， 一個是熱水管109，其上有熱水閥，另一個蒸汽管IIO，其上有蒸 汽閥。
第二個蒸汽噴水器101與第一個蒸汽噴水器100的結(jié)構(gòu)完全相同，是兩個具有同樣功能 的能量轉(zhuǎn)換器件。第一個蒸汽噴水器100與第二個蒸汽噴水器101在出水口 117之前相連通， 即，兩個蒸汽噴水器有一個共同的出水口 117。
蒸汽噴水控制器102用來控制第一個蒸汽噴水器100與第二個蒸汽噴水器101。蒸汽噴 水控制器102的輸出信號，分別控制第一個蒸汽噴水器100與第二個蒸汽噴水器101的蒸汽 閥、熱水闊、進水閥和出水閥的開閉時序。
背壓器250有一個入水口和一個出水口，它的入水口連接兩個蒸汽噴水器的共同的出水
14口 117，背壓器250的出水口連接水輪機的入水口。背壓器250的具體結(jié)構(gòu)和功能，后面有 詳細說明。
循環(huán)水箱103是一個裝水的箱體，箱體內(nèi)部裝有動力循環(huán)用水，箱體上部有一開口與環(huán) 境大氣相通。第一個蒸汽噴水器100與第二個蒸汽噴水器101被固定在循環(huán)水箱103中，兩 個蒸汽噴水器彼此平行，與水面垂直。進水口 113深入循環(huán)水箱103水面以下，進水閥111 及水平管位于箱體上表面上方。
在水輪機的尾水槽和循環(huán)水箱103之間，有水管連通，在壓差作用下，動力循環(huán)用水連 續(xù)地從尾水槽流向循環(huán)水箱103。
圖7給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水器結(jié)構(gòu)圖。
本圖中的7-l圖的說明如下
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的第一個蒸汽噴水器100的本體由一個豎管和 一個水平管構(gòu)成，水平管的一頭與豎管垂直相接，水平管的另一頭是出水口 117，水平管上 有出水116閥。豎管上，靠近下端有進水閥lll，豎管的下端口是進水口 113，進水口113深 入到循環(huán)水箱的水面以下。豎管上端板外接出兩個管，一個是熱水管109，另一個蒸汽管110。 熱水管109上設(shè)有熱水閥43，蒸汽管110與蒸汽鍋爐連通，該管上設(shè)有蒸汽閥41。
豎管上的進水閥111，其上緣緊貼水平管與豎管的垂直接口，進水閥111將豎管上下分 成兩部分豎管的端板115到進水閥111，稱作豎管上段；從進水閥111到進水口113，稱作 豎管下段。
第二個蒸汽噴水器101與第一個蒸汽噴水器100的結(jié)構(gòu)完全相同，蒸汽噴水器是成對設(shè) 置的，對應(yīng)一個水輪發(fā)電機，有兩個或兩組相同的蒸汽噴水器輪流供水發(fā)電。第一個蒸汽噴 水器100與第二個蒸汽噴水器101被固定在循環(huán)水箱中，兩個蒸汽噴水器彼此平行，并與水 面垂直。兩個或兩組蒸汽噴水器在出水口 117之前相連通，它們共用一個出水口 117。
從豎管的端板115到進水閥111，即豎管上段，是蒸汽噴水器的進水管道兼貯水空間。 在此管道中，設(shè)有擊水器47。熱水閥、蒸汽閥、進水閥、出水閥都是電磁閥，都有全開和全 閉兩個狀態(tài)，都受蒸汽噴水控制器102控制。當出水閥處于全開狀態(tài)時，闊孔內(nèi)通流面積與 閥孔前后管道通流面積相等。
蒸汽噴水器豎管上段的內(nèi)徑及長度，是蒸汽噴水器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸，它與蒸汽噴水器的 貯水容積有關(guān)，需要根據(jù)蒸汽噴水器的輸出功率和蒸汽參數(shù)來計算。豎管下段長度約為 1.0m 1.5m，豎管內(nèi)的進水閥lll距離循環(huán)水箱的水面的高度約為0.5m。水平管的內(nèi)徑不能
過細，以免影響出水時間；水平管的長度不要 過長，由現(xiàn)場情況決定。蒸汽噴水器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸如何決定，說明如下
前面提到，用本發(fā)明建立一個潛艇電站，蒸汽鍋爐生產(chǎn)過熱蒸汽，壓力為20MPa，溫度 為500°C ，絕熱膨脹到0.02MPa壓力，輸出電功率為200kW,每秒鐘需要做功的蒸汽量m為 0.237kg。
每一個蒸汽噴水器的噴水過程和上水過程是交替的，設(shè)定噴水過程為3秒， 一個噴水過 程需要的蒸汽量a為
a=0.237*3=0.711(kg)
查表得知，壓力為20MPa，溫度為50(TC的過熱蒸汽的比容vl是0.0148m3/kg, —個3 秒鐘的噴水過程需要的蒸汽量a的體積b為 b=0.0148*0.711=0.0105(m3)
壓力為20MPa，溫度為50(TC的過熱蒸汽，可逆絕熱膨脹到0.02MPa壓力，此時的比容 v2為5.8m3/kg，膨脹比為
v2/vl=5.8/0.0148=392 3秒鐘的噴水過程消耗的蒸汽量，可逆絕熱膨脹到O.lMPa壓力時的體積c為
c=b*392=0.0105*392=4.11(m3) 這也是蒸汽噴水器3秒鐘噴水過程的噴出水的總體積。
從豎管的端板115到進水口 113，全部豎管是等截面的圓管，豎管上段是貯水有效容積。 蒸汽噴水器3秒鐘噴水過程的噴水體積4.11m3,在蒸汽噴水器的豎管上段貯水有效容積內(nèi)， 需要容納3秒鐘的噴水體積，也就是貯水有效容積為4.11m3 ，確定采用蒸汽噴水器的豎管的 內(nèi)徑為l,2m，豎管上段長度為3.64m，需用兩個相同的蒸汽噴水器輪流噴水。
兩個蒸汽噴水器的結(jié)構(gòu)完全相同，兩個蒸汽噴水器的各個閥門開閉時序，由蒸汽噴水控 制器102分別控制，兩個蒸汽噴水器有一個共同的出水口 117，輪流交替噴水3秒鐘。蒸汽 噴水器利用蒸汽水擊上水，進水閥lll的閥孔較大，其所用上水時間不到3秒鐘。
本圖中的7-2圖的說明如下
擊水器47由固定桿112及其上垂直固定的多個擊水盤構(gòu)成。擊水盤114是帶孔圓盤，圓 盤上均勻分布直徑為30 50mm的通孔，通孔總面積占圓盤表面積的三分之一。圓盤外徑等 于蒸汽噴水器豎管內(nèi)徑的三分之一，圓盤沿固定桿112上下均勻設(shè)置，圓盤間距等于蒸汽噴 水器豎管內(nèi)徑。固定桿112在蒸汽噴水器豎管上段中心線上固定，其長度從進水閥lll， 一直 端板到115。固定桿112從全部擊水盤中心穿過，并相固定。
圖8給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水器的工作原理圖。 第一個蒸汽噴水器100的工作原理可分解為四個過程來說明，對應(yīng)地用8-l、 8-2、 8-3、8-4等四個圖來表示。
8-1圖表示的是啟動第一過程，關(guān)閉出水闊116，打開進水閥lll，再打開蒸汽閥41，蒸 汽管110向第一個蒸汽噴水器100內(nèi)注入高溫高壓蒸汽，吹掃蒸汽噴水器的豎管內(nèi)的積水和 漏入的空氣，通過進水閥111，從蒸汽噴水器的進水口 113排出。然后，關(guān)閉進水閥111和 蒸汽閥41。在進水口 113處，進水口 113內(nèi)的高溫蒸汽迅速溶入進水口 113下邊的常溫水， 進水口 113下邊的水向進水口 113內(nèi)涌入，很快就占據(jù)了從進水口 113到進水閥111的管內(nèi) 空間。
8-2圖表示的是啟動第二過程，打開出水閥116，打開蒸汽閥41，向蒸汽噴水器內(nèi)注入高 溫高壓蒸汽，吹掃蒸汽噴水器的水平管內(nèi)的積水和漏入的空氣，從出水口 117排出。然后關(guān) 閉出水閥116，關(guān)閉蒸汽閥41。
8-3圖表示的是蒸汽噴水器做功兩沖程的進水沖程打開熱水閥43，同時打開進水閥111。 進水閥111下面是常溫水，進水閥111內(nèi)部是高溫蒸汽，蒸汽溶于水，蒸汽噴水器內(nèi)蒸汽壓 力下降，水迅速涌入進水閥111。由于蒸汽與水之間的溶解與進水過程的循環(huán)促進，很快就 激起強烈的蒸汽水擊，進水閥111以外的水迅速沖進蒸汽噴水器。蒸汽噴水器的豎管內(nèi)設(shè)置 的擊水器，與進水相撞擊，加強了蒸汽水擊過程，從進水閥111進來的水，幾乎瞬間就占據(jù) 了豎管內(nèi)的全部空間，然后關(guān)閉進水閥111。在上述蒸汽噴水器的豎管內(nèi)進水期間，通過熱 水閥43，熱水管109向蒸汽管110上蒸汽閥41到豎管端板的末端蒸汽管段內(nèi)，注入少量高 溫熱水后，關(guān)閉熱水閥43。
8-4圖表示的是蒸汽噴水器做功兩沖程的做功沖程打開出水閥116,同時打開蒸汽閥41。 高溫高壓蒸汽通過蒸汽閥41，先將上述被注入末端蒸汽管段內(nèi)的高溫熱水推進蒸汽噴水器的 豎管內(nèi)，再向蒸汽噴水器的豎管內(nèi)注入定量高溫高壓蒸汽后，關(guān)閉蒸汽閥41。蒸汽噴水器豎 管內(nèi)的高溫熱水，在蒸汽與常溫水之間形成一個熱水層，由于熱水層的阻礙作用，高溫高壓 蒸汽基本不會溶入豎管內(nèi)的常溫水。在豎管內(nèi)，高溫高壓蒸汽的進汽和膨脹過程做功，推動 熱水層和豎管內(nèi)的常溫水加壓、加速流動，通過出水閥116，沖過出水口 117。當流動水體全 部從出水口117流出時，關(guān)閉出水閥116。
啟動后的第一個蒸汽噴水器100反復(fù)進行兩沖程循環(huán)，即進水沖程和做功沖程。
第二個蒸汽噴水器101與第一個蒸汽噴水器100的結(jié)構(gòu)及工作原理完全相同，但是，兩 者在工作的時間相位上相差180度。即當?shù)谝粋€蒸汽噴水器100從進水口進水時，第二個蒸 汽噴水器101從出水口向外噴水，而當?shù)诙€蒸汽噴水器101從進水口進水時，第一個蒸汽 噴水器IOO從出水口向外噴水。正是由于兩個蒸汽噴水器的連續(xù)交替噴水，確保兩者共同的 出水口 117不間斷地向外噴水。兩個蒸汽噴水器這種精確地配合噴水動作，是由蒸汽噴水控制器來控制完成的。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水器的進水閥、出水閥、蒸汽閥、熱 水閥等閥門都是依靠電磁力動作的電磁閥，通電時開啟，斷電時關(guān)閉。啟動的第一過程和第 二過程是利用手動電開關(guān)控制闊門進行的，而進入循環(huán)做功時，兩個蒸汽噴水器各自兩沖程 循環(huán)的啟停時序及其配合是由蒸汽噴水控制器自動控制相關(guān)閥門來完成的。
圖9給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的蒸汽噴水控制器的電路圖。
這是利用一個四級時序定時器，按順序驅(qū)動四個磁力電開關(guān)，控制兩個(分別稱作第一 個和第二個)蒸汽噴水器的八個電磁閥的電路。采用四個555集成電路，產(chǎn)生四個順序脈沖， 第四個555集成電路的輸出端接到第一個555集成電路的觸發(fā)端，實現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)工作。
第一個555集成電路120，為了能可靠復(fù)位，防止干擾的影響，其復(fù)位端(管腳4)和電 源端(管腳8)都直接與V+電源相接。集成電路120的接地端(管腳1)接地，控制端125 (管腳5)通過一個電容接地，防止干擾信號影響脈沖的脈寬。其觸發(fā)端122 (管腳2)的觸 發(fā)信號，來自第四個555集成電路.150的輸出信號，經(jīng)由電阻121和電容124所組成的微分 電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，脈寬約1微秒，下跳沿起作用。當觸發(fā)端122 (管腳2)被觸發(fā)，且脈 沖電壓低于V+Z3時，內(nèi)部觸發(fā)比較器翻轉(zhuǎn)，輸出端(管腳3)輸出高電平。放電端127 (管 腳7)內(nèi)部開路，電源V+開始通過定時電阻128向定時電容129充電。定時電容129上充電 到2V+/3時，閾值端126 (管腳6)內(nèi)部的閾值比較器翻轉(zhuǎn)，定時電容129迅速放電到地電位， 輸出端回到低電平。定時時間約為1.1*定時電阻*定時電容。定時電阻128為1兆歐姆，定時 電容129為1微法拉，定時時間約為1秒。其輸出端123的輸出信號通過電阻162接到電流 放大管160的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中，有一個磁力電開關(guān)161，控制 第一個蒸汽噴水器100的熱水閥，進熱水1秒鐘；同時控制第二個蒸汽噴水器101的蒸汽閥， 進蒸汽1秒鐘。
第二個555集成電路130，其觸發(fā)端132 (管腳2)的觸發(fā)信號，來自第一個555集成電 路120的輸出信號，經(jīng)由電阻和電容所組成的微分電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。定時時間取2秒。
第一個555集成電路120的輸出端123和第二個555集成電路130的輸出端 133分別通過整流管后，合并連接到電阻167的一端，而電阻167的另一端接到電流放大管 165的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中，有一個磁力電開關(guān)162，用于同時控制 第一個蒸汽噴水器100的進水閥和第二個蒸汽噴水器101的出水閥，其定時時間等于第一和 第二兩個集成電路定時時間之和，即為3秒。也就是第一個蒸汽噴水器IOO通過進水閥，進 水3秒鐘；同時，第二個蒸汽噴水器101通過出水閥，向外噴水3秒鐘。
第三個555集成電路140，其觸發(fā)端142 (管腳2)的觸發(fā)信號，來自第二個555集成電路130的輸出信號，經(jīng)由電阻和電容所組成的微分電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。定時時間取l秒。 其輸出端143的輸出信號通過電阻177接到電流放大管175的基極，這是一個3DK4管，它 的集電極回路中，有一個磁力電開關(guān)172控制第一個蒸汽噴水器100的蒸汽閥，進蒸汽1秒 鐘；同時，控制第二個蒸汽噴水器101的熱水閥，進熱水1秒鐘。
第四個555集成電路150，其觸發(fā)端152 (管腳2)的觸發(fā)信號，來自第三個555集成電 路140的輸出信號，經(jīng)由電阻和電容所組成的微分電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。定時時間取2秒。
第三個555集成電路140的輸出端143和第四個555集成電路150的輸出端 153分別通過整流管后，合并連接到電阻182的一端，而電阻182的另一端接到電流放大管 180的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中，有一個磁力電開關(guān)181，用于同時控制 第一個蒸汽噴水器100的出水閥和第二個蒸汽噴水器101的進水閥，其定時時間等于第三和 第四兩個集成電路定時時間之和，即為3秒。也就是第一個蒸汽噴水器100通過出水閥，向 外噴水3秒鐘；同時，第二個蒸汽噴水器101通過進水閥，進水3秒鐘。
圖10是本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的背壓器的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的背壓器250的主體結(jié)構(gòu)由射流器251和抽氣 器261兩部分組成。
射流器251的外觀是一段短管，它由一個外管和外管內(nèi)設(shè)置的一個噴管和一個擴壓管組 成。射流器251的一端是入口法蘭253，另一端是出口法蘭252。從入口法蘭253向里看，是 一個漸縮的噴管254。沿著從進口到出口方向，漸縮的噴管254的出口正對著的是縮放的擴 壓管257的進口，在噴管254出口、擴壓管257進口和射流器251的外管之間是一有限空間， 擴壓管257的出口與出口法蘭252相接。
抽氣器261是一個壓力容器，它位于射流器251的上方，兩者之間有一個垂直的連通管 262。在抽氣器261內(nèi)有一個冷卻盤管262，在抽氣器261的上封頭接一個抽氣管，抽氣管上 有一個抽氣泵263。
背壓器250的工作原理是蒸汽噴水器的出口輸出的高壓水，從背壓器250的入口進入， 經(jīng)過噴管254形成高速射流，穿過背壓器250內(nèi)的有限空間后，進入擴壓管257。在擴壓管 257的出口，也就是背壓器250的出口，水流壓力恢復(fù)到接近背壓器250的入口，即噴管254 的入口的壓力。水流在穿越背壓器250內(nèi)的有限空間時，水流中的水蒸汽和空氣擴散出來， 通過連通管264向抽氣器261內(nèi)流動，水蒸汽在冷卻盤管262的表面凝結(jié)下來，滴落并流回 射流器251,空氣則被抽氣泵263抽出，排往大氣。蒸汽噴水器輸出的高壓水進入背壓器250 時，其中所含的水蒸汽和空氣的量都很少，冷卻盤管262的熱負荷很小，抽氣泵263的功率 消耗也很小。通過冷卻盤管262和抽氣泵263的連續(xù)工作，背壓器250的有限空間內(nèi)可以維持較低的 絕對壓力，當然不會低于水流水溫對應(yīng)的飽和蒸汽壓。本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實 施例的背壓器250內(nèi)絕對壓力為0.02MPa。在蒸汽噴水器的出口，設(shè)置背壓器250的目的， 就是為了高溫高壓的蒸汽在蒸汽噴水器內(nèi)膨脹做功時，有一個較低的背壓，以獲得較大的洽 降、較大的功率和較大的效率。
圖11給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪發(fā)電機裝置結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪發(fā)電機裝置由水輪機和發(fā)電機兩部分組 成，水輪機的主軸與發(fā)電機的主軸連接，并傳遞動力。
水輪發(fā)電機的水輪機是臥軸的混流式水輪機，混流式水輪機的主要部件有水輪機主軸 231、轉(zhuǎn)輪232、導(dǎo)葉233、蝸殼234、尾水管235等。其工作過程是水流經(jīng)過蝸殼234引 入，再經(jīng)過導(dǎo)葉233調(diào)整流量，流過轉(zhuǎn)輪232的葉片，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，水的流動能量轉(zhuǎn)變 成轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的機械能，帶動水輪機主軸231旋轉(zhuǎn)。
水輪發(fā)電機裝置的發(fā)電機是交流無刷同步發(fā)電機，主要有發(fā)電機轉(zhuǎn)子211、發(fā)電機定子 212和發(fā)電機主軸215。
發(fā)電機轉(zhuǎn)子211主要包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子磁極繞組。發(fā)電機定子212主要包括機座、定 子鐵心、定子電樞繞組。
發(fā)電機的主軸215被水輪機的主軸231帶動旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子磁極的磁場掃過定子繞 組，亦即掃過電樞繞組。由于轉(zhuǎn)子磁場與定子繞組導(dǎo)線的相對運動，導(dǎo)線切割磁力線，定子 的電樞繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，向外輸出電流。
圖12給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪機的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的水輪機結(jié)構(gòu)的選型依據(jù)，主要考慮水頭的大小。
前已說明，利用本發(fā)明建設(shè)一個200kW的潛艇電站。蒸汽鍋爐生產(chǎn)過熱蒸汽，壓力為 20MPa，溫度為500°C，蒸汽膨脹做功時，絕熱膨脹到0.02MPa壓力。利用蒸汽驅(qū)動蒸汽噴 水器，蒸汽噴水器3秒鐘噴水體積為4.11m3。
按照水輪機功率計算式 N=9.81*H*Q
式中，N為水輪機輸入功率，H為水頭，Q為流量。 Q=4.11/3=1.37( m3 /s) N=261(kW)
水頭為H=19.4(m)
水頭為19.4m，流量為1.37mVs，水輪機輸入功率為261kW。根據(jù)這些參數(shù)，査找相應(yīng) 水輪機產(chǎn)品，得到的結(jié)果是可以選擇混流式水輪機，產(chǎn)品型號是HL260-WJA-50，該混流 式水輪機的轉(zhuǎn)輪代號為260，臥軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪公稱直徑為50cm。
混流式水輪機的水流由徑向流入、從軸向流出轉(zhuǎn)輪?；炝魇剿啓C為固定葉片式水輪機， 轉(zhuǎn)輪由上冠、葉片和下環(huán)等三部分構(gòu)成一個整體?；炝魇剿啓C結(jié)構(gòu)簡單，強度高，效率高。 混流式水輪機是利用水流的壓力能和動能做功的反擊式水輪機。
本圖為混流式臥軸水輪機結(jié)構(gòu)簡圖，它由壓力水管、蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、主軸等組 成。從壓力水管237引來壓力水流，進入稱作蝸殼234的引水室，蝸殼234中的水流一方面 作圓周運動，另一方面作徑向運動，使水流均勻地進入水輪機導(dǎo)水機構(gòu)。導(dǎo)水機構(gòu)包括座環(huán) 236和導(dǎo)葉233，它的作用是引導(dǎo)一定量的水流按一定方向進入轉(zhuǎn)輪232。具體的操作就是轉(zhuǎn) 動導(dǎo)葉233到某一角度，改變導(dǎo)葉間的開度，調(diào)節(jié)進入水輪機并通過轉(zhuǎn)輪232的水流的流量。 轉(zhuǎn)輪232又稱工作輪，它是水輪機的核心，其作用是將水流的能量轉(zhuǎn)換為水輪機的旋轉(zhuǎn)機械 能。轉(zhuǎn)輪232的葉片呈復(fù)雜空間扭曲狀，斷面形狀為翼形，在轉(zhuǎn)輪232轉(zhuǎn)動過程中，其葉片 完成與水流間徑向、軸向的能量轉(zhuǎn)換，混流式水輪機的主軸231旋轉(zhuǎn)時，它就帶動聯(lián)軸的發(fā) 電機發(fā)電。流過轉(zhuǎn)輪232的水流，進入水輪機的尾水管235。做完功的水，經(jīng)過尾水管235， 最后返回循環(huán)水箱。
圖13給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明的發(fā)電機是交流無刷旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機，旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機的電樞是固定的， 而磁極是旋轉(zhuǎn)的。磁極繞組在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，電樞繞組均勻分布在整個定子鐵心槽內(nèi)，電樞 繞組輸出的交流電流可直接送往負載。
交流無刷旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機的具體結(jié)構(gòu)主要有發(fā)電機轉(zhuǎn)子211、發(fā)電機定子212和 發(fā)電機主軸215。
發(fā)電機轉(zhuǎn)子211包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子磁極繞組、轉(zhuǎn)軸、勵磁機轉(zhuǎn)子213、旋轉(zhuǎn)整 流器216。
發(fā)電機定子212包括機座、定子鐵心、定子電樞繞組、端蓋、軸承蓋、勵磁機定子214。
交流勵磁機產(chǎn)生的交流電，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流器整流后，供同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子磁極勵磁用。 交流勵磁機的定子為磁極，而轉(zhuǎn)子為電樞。
發(fā)電機運行時會產(chǎn)生多種損耗而引起發(fā)熱，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，裝有風扇217對發(fā)電機進 行通風冷卻，以保證發(fā)電機的溫升控制在允許的范圍內(nèi)。
發(fā)電機的主軸215被水輪機的主軸帶動旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子磁極的磁場掃過定子繞組，亦即掃過電樞繞組。由于轉(zhuǎn)子磁場與定子繞組導(dǎo)線的相對運動，導(dǎo)線切割磁力線，定于的電 樞繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，可以向外輸出電流。
圖14給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的推進電機結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的推進電機是直流電機，它具有一般直流電機 的結(jié)構(gòu)。但是，潛艇的直流電機與一般直流電機相比，它的工作狀態(tài)多，工作環(huán)境條件惡劣。 為此，要求潛艇的直流推進電機功率要大，尺寸要小，重量要輕，調(diào)速范圍要寬，噪音要小， 效率要高，使用方便等。
如圖所示，潛艇的推進電機由兩部分組成，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。
定子部分包括主磁極鐵心285、勵磁繞組286、換向極鐵心292、換向極繞組291、機 座293、電刷289。
轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心287、電樞繞組288、換向器290、轉(zhuǎn)軸295。
定子部分的主磁極鐵心285上的勵磁繞組286接通直流電后，定子部分的主磁極產(chǎn)生固 定的磁場，作用與定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中，而轉(zhuǎn)子部分的電樞鐵心287上的電樞繞組288， 在此磁場的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)軸295旋轉(zhuǎn)。
推進電機的輸出功，用于驅(qū)動螺旋槳，推進電機的電源為從水輪發(fā)電機或柴油發(fā)電機 來的交流電，經(jīng)過整流器，交流電變成直流電，到達配電盤，再到達推進電機；或從蓄電池 組來的直流電經(jīng)過配電盤，再到達推進電機。配電盤上有選擇切換水輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機 來或蓄電池組的開關(guān)。
圖15給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的傳動系統(tǒng)包括螺旋槳軸274、推力軸承273、 中間軸承277、軸系密封278。
在螺旋槳軸274上，在推進電機270到螺旋槳280之間，依次有推力軸承273、中間軸 承277、軸系密封278。推進電機270發(fā)出的動力，通過螺旋槳軸274傳遞到螺旋槳280，螺 旋槳280轉(zhuǎn)動過程中，與水相作用，產(chǎn)生推力，推動船舶前進。
圖16給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的廢氣冷凝器的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的廢氣冷凝器主要由冷凝器301和冷凝貯箱 302組成。冷凝器301位于冷凝貯箱302的上方，兩者之間有連通管。
冷凝器301是一個壓力容器，立放的圓筒，上下兩個封頭，能承受6MPa壓力。冷凝器 301的功能，是對流入冷凝器的鍋爐煙氣中的二氧化碳和水蒸氣進行冷凝。它的圓筒壁上方 有一個煙氣導(dǎo)入管306，與鍋爐煙道相連。冷凝器301的內(nèi)部有一個通冷卻水的冷卻盤管303。 冷凝器301的下封頭向下接出連通管305，通到冷凝貯箱302。根據(jù)二氧化碳和水蒸氣的熱物理性質(zhì)，當冷凝器301的內(nèi)部空間壓力為6MPa時，只要冷 卻盤管303的表面溫度不高于2(TC，進入到冷凝器301的二氧化碳和水蒸氣就能陸續(xù)凝結(jié)下 來。凝結(jié)成液態(tài)的二氧化碳和凝結(jié)生成的水，通過連通管305流入到冷凝貯箱302。冷凝器 301的圓筒壁下方有一個氣體導(dǎo)出管304，未凝氣體經(jīng)此管送回鍋爐，再次參加燃燒。
冷凝貯箱302是一個壓力容器，水平橫放的圓筒，左右兩個封頭，內(nèi)側(cè)能承受6MPa壓力。 冷凝貯箱302在潛艇上的安裝位置，是在潛艇的耐壓殼體的外側(cè)，當潛艇的外殼體進水，冷 凝貯箱302的外表面要承受海水的壓力。所以，冷凝貯箱302的外側(cè)抗壓強度設(shè)計，要考慮 潛艇的最大下潛深度，冷凝貯箱302的外側(cè)抗壓強度設(shè)計可以與潛艇的耐壓殼體抗壓強度設(shè) 計相同，定為6MPa。
液態(tài)的二氧化碳和水的密度明顯不同，在2(TC時，二氧化碳與水的密度比為0. 77;此外， 液態(tài)的二氧化碳和水的互溶性很低，在深?？梢詢Υ嬉簯B(tài)的二氧化碳就說明了這一點。所以， 冷凝貯箱302內(nèi)，液態(tài)的二氧化碳和水是分層的，在2(TC時，二氧化碳在上，水在下。
在冷凝貯箱302的圓筒底部有一個排水管307，在冷凝貯箱302的圓筒側(cè)下方，有一個 液態(tài)的二氧化碳的排出管308。流入冷凝貯箱302凝結(jié)水，沉入冷凝貯箱302的底部，可以 隨時通過出水管307排出。但不要過度放水，以免液態(tài)的二氧化碳隨著水流從出水管307 — 同排出。
冷凝貯箱302的圓筒的直徑為1. 6m，圓筒的長度為30m,內(nèi)部容積為60m3 。冷凝貯箱302 能容納液態(tài)二氧化碳的量，相當于本發(fā)明提出的200kW的潛艇電站連續(xù)工作10晝夜，即運轉(zhuǎn) 240小時，蒸汽鍋爐排出的二氧化碳。
冷凝忙箱302有支架309，若干個支架托起冷凝貯箱302的圓筒，水平地布置在潛艇內(nèi)部。
圖17給出了本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例在潛艇中的布置方案。
采用本發(fā)明不依賴空氣的潛艇推進裝置實施例的潛艇，長約70m，高約13m,雙殼體結(jié) 構(gòu)，內(nèi)殼體為耐壓殼體408，耐壓殼體408的直徑為6.5m。
潛艇的作戰(zhàn)中心403位于潛艇中部，作戰(zhàn)中心403的后邊，有兩個壓力容器呈上下布置， 上邊的是高壓氣瓶5，下邊的是冷凝器301。
在冷凝器301下邊，在耐壓殼體408內(nèi)部的最低處，沿潛艇縱向布置的是34m長的液氧 貝亡箱l，它幾乎占據(jù)了潛艇總長的前一半。在耐壓殼體408的下邊，內(nèi)外殼體之間，23m長 的乙醇貯箱2和30m長的冷凝貯箱302，首尾相接，沿潛艇縱向布置。前邊的是冷凝貯箱302， 后邊的是乙醇貯箱2。
在高壓氣瓶5和冷凝器301的后邊，有蒸汽鍋爐4、蒸汽噴水器IOO、水輪機230。蒸汽
23鍋爐4幾乎和耐壓殼體408的內(nèi)部空間等高。水輪機230帶動發(fā)電機，發(fā)電機輸出的交流電， 通過整流器變成直流電，用于驅(qū)動推進電機270，推進電機270帶動潛艇螺旋槳280。
在水輪機230后方的空間中，安放的是潛艇的常規(guī)動力裝置，其中包括柴油發(fā)電機405、 柴油貝i箱404和通氣管409。
有一個電源轉(zhuǎn)換開關(guān)410，用于推進電機270的供電選擇，可以選擇常規(guī)的柴油發(fā)電機， 或選擇具有AIP功能的本發(fā)明閉式蒸汽-水輪發(fā)電機，或選擇潛艇的蓄電池組。
權(quán)利要求
1、一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，它包括主機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、螺旋槳、廢氣冷凝器等五部分，它的主機系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器由液氧貯箱、乙醇貯箱、給水箱、蒸汽鍋爐、高壓氣瓶和幾個泵組成，電力系統(tǒng)包括發(fā)電機、整流器和推進電機，廢氣冷凝器由冷凝器和冷凝貯箱組成，其特征在于(1)所述主機系統(tǒng)還包括蒸汽噴水裝置和水輪機；(2)所述蒸汽噴水裝置由第一個蒸汽噴水器、第二個蒸汽噴水器、蒸汽噴水控制器、背壓器和循環(huán)水箱組成，兩個蒸汽噴水器豎立于循環(huán)水箱上，其下端的進水口，位于循環(huán)水箱的水面下，在蒸汽噴水控制器的控制下，鍋爐蒸汽和循環(huán)水箱的水輪流從上下進入兩個蒸汽噴水器，水被蒸汽加壓后從蒸汽噴水器出口流出，經(jīng)過背壓器，輸送給水輪機。
2、按照權(quán)利要求l所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述液氧貯箱的外形是一個橫放的圓筒形壓力容器，殼體及兩端封頭的材質(zhì)選用不銹鋼板，均為雙層不銹鋼板，雙層不銹鋼板中間填充絕熱材料，圓筒形液氧貯箱的內(nèi)徑為1.6m，長度為34m，每個液氧貯箱的容積為68m3，兩個液氧貯箱，總?cè)莘e為136m3,液氧貯箱殼體內(nèi)部受壓，抗壓強度為0.5MPa;橫放的圓筒形液氧貯箱的上部有加注口、加壓口、排氣口，底部有液氧的輸出口、泄液口，液氧貯箱的殼體外圓上，等距離地固定有加強環(huán)板，依靠多個支架，兩個相同的液氧貯箱并排橫放布置。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述乙醇貯箱的外形是一個橫放的圓筒形壓力容器，殼體及兩端封頭的材質(zhì)均選用不銹鋼板，均為雙層不銹鋼板，雙層不銹鋼板中間填充絕熱材料；乙醇貯箱的內(nèi)徑為1.6m，長度為23m，每個乙醇貯箱的容積為46 m3 ，兩個乙醇貯箱， 總?cè)莘e為92m3，乙醇貯箱殼體外部受壓，抗壓強度為6MPa;橫放的圓筒形乙醇貯箱的上部有加注口、排氣口，底部有乙醇的輸出口、泄液口，乙醇 貯箱的殼體外圓上，等距離地固定有加強環(huán)板，依靠多個支架，兩個相同的乙醇貯箱并排橫 放布置。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于所述蒸汽鍋爐包括省煤器、汽包、燃燒器、爐膛、受熱管、過熱器和蒸汽管，受熱管 包括對流管和水冷壁，燃燒器是由外套管和內(nèi)管組成；蒸汽鍋爐向蒸汽噴水器裝置供應(yīng)蒸汽，給水泵連接在供水箱和蒸汽鍋爐的省煤器之間， 蒸汽鍋爐的受熱管的水，被加熱產(chǎn)生蒸汽，匯入到汽包，汽包輸出的飽和蒸汽進入過熱器，從過熱器出口得到的過熱蒸汽，通過蒸汽管輸出；由液氧貯箱來的液氧，經(jīng)過位于煙道內(nèi)的加熱器變成氣態(tài)氧氣，再經(jīng)過氧氣管進入燃燒 器的內(nèi)管，由乙醇貯箱來的乙醇，進入燃燒器的外套管，高速氧氣將乙醇吹散霧化，從燃燒 器的出口噴進鍋爐高壓爐膛燃燒，鍋爐高壓爐膛內(nèi)有6MPa的壓力；蒸汽鍋爐的排煙一個去向是到達廢氣冷凝器，另一個去向是通過直排管，再經(jīng)過一個氣 泡分裂裝置，排到海水中；蒸汽鍋爐的額定容量為每小時生產(chǎn)1.1噸過熱蒸汽，過熱蒸汽壓力為20MPa，溫度為500 'C，蒸汽鍋爐的外殼和上下封頭的抗壓強度為6MPa。
5、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述蒸汽噴水器的本體由一個豎管和一個水平管構(gòu)成，水平管的一頭與豎管垂直相接，水平管的另一頭是出水口，水平管上有出水閥，豎管上，靠近下端有進水閥，豎管的下端口 是進水口，豎管上端板外接出空氣管和蒸汽管，空氣管上有空氣泵、氣壓罐、空氣閥，蒸汽 管與蒸汽鍋爐連通，該管上設(shè)有蒸汽閥，空氣閥、蒸汽閥、進水閥、出水閥都是電磁閥，由 蒸汽噴水控制器控制；豎管上的進水闊，其上緣緊貼水平管與豎管的垂直接口，進水閥將豎管上下分成兩部分 豎管的端板到進水閥，稱作豎管上段，從進水閥到進水口，稱作豎管下段；蒸汽噴水器是成對設(shè)置的，對應(yīng)一個水輪發(fā)電機，有兩個或兩組相同的蒸汽噴水器輪流 供水發(fā)電，兩個蒸汽噴水器彼此平行，并與水面垂直，被固定在循環(huán)水箱中，兩個或兩組蒸 汽噴水器在出水口之前相連通，它們共用一個出水口；豎管上段是蒸汽噴水器的進水管道兼貯水空間，其中設(shè)有擊水器，擊水器由固定桿及其 上垂直固定的多個擊水盤構(gòu)成，擊水盤是帶孔圓盤，圓盤上均勻分布直徑為30 50mm的通 孔，通孔總面積占圓盤表面積的三分之一，圓盤外徑等于蒸汽噴水器豎管內(nèi)徑的三分之一， 圓盤沿固定桿上下均勻設(shè)置，圓盤間距等于蒸汽噴水器豎管內(nèi)徑，固定桿在蒸汽噴水器豎管 上段中心線上固定，其長度從進水閥， 一直到端板，固定桿從擊水器的全部圓盤中心穿過， 并相固定；豎管下段長度約為1. Om 1. 5m，豎管內(nèi)的進水閥距離循環(huán)水箱的水面的高度約為0. 5m。
6、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述蒸汽噴水控制器是利用一個四級時序定時器，按順序驅(qū)動四個磁力電開關(guān)，控制兩個蒸汽噴水器的八個電磁閥的電路，釆用四個555集成電路，產(chǎn)生四個順序脈沖，第四個集 成電路的輸出端接到第一個集成電路的觸發(fā)端，實現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)工作；第一個集成電路，其復(fù)位端和電源端都直接與V+電源相接。接地端接地，控制端通過一 個電容接地，觸發(fā)端的觸發(fā)信號，來自第四個集成電路的輸出信號，定時時間約為1.1*定時電阻*定時電容，定時電阻為1兆歐姆，定時電容為1微法拉，定時約為1秒，其輸出端通過 電阻接到電流放大管的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中，有一個磁力電開關(guān)，控制第一個蒸汽噴水器的空氣閥，進空氣l秒鐘；同時控制第二個蒸汽噴水器的蒸汽閥，進 蒸汽1秒鐘；第二個集成電路觸發(fā)端的觸發(fā)信號，來自第一個集成電路的輸出信號，定時時間取2秒;第一個集成電路的輸出端和第二個集成電路的輸出端，分別通過整流管后，合并連接到 電阻的一端，而電阻的另一端接到電流放大管的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路 中，有一個磁力電開關(guān)，用于同時控制第一個蒸汽噴水器的進水閥和第二個蒸汽噴水器的出 水閥，其定時時間等于第一和第二兩個集成電路定時之和，即為3秒，第一個蒸汽噴水器通 過進水閥，進水3秒鐘，同時，第二個蒸汽噴水器通過出水閥，向外噴水3秒鐘；第三個集成電路觸發(fā)端的觸發(fā)信號，來自第二個集成電路的輸出信號，定時為1秒，其 輸出端的輸出信號通過電阻接到電流放大管的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中， 有一個磁力電開關(guān)控制第一個蒸汽噴水器的蒸汽閥，進蒸汽1秒鐘，同時，控制第二個蒸汽 噴水器的空氣閥，進空氣l秒鐘；第四個集成電路觸發(fā)端的觸發(fā)信號，來自第三個集成電路的輸出信號，定時時間為2秒；第三個集成電路的輸出端和第四個集成電路的輸出端分別通過整流管后，合并連接到電 阻的一端，而電阻的另一端接到電流放大管的基極，這是一個3DK4管，它的集電極回路中， 有一個磁力電開關(guān)，用于同時控制第一個蒸汽噴水器的出水閥和第二個蒸汽噴水器的進水閥， 其定時時間等于第三和第四兩個集成電路定時時間之和，即為3秒，第一個蒸汽噴水器通過 出水閥出水3秒鐘，同時，第二個蒸汽噴水器通過進水閥進水'3秒鐘。
7、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述背壓器的主體結(jié)構(gòu)由射流器和抽氣器兩部分組成-射流器的外觀是一段短管，它由一個外管和外管內(nèi)設(shè)置的一個噴管和一個擴壓管組成， 射流器的一端是入口法蘭，另一端是出口法蘭，從入口法蘭向里看，是一個漸縮的噴管，沿 著從進口到出口方向，漸縮的噴管的出口正對著的是縮放的擴壓管的進口，在噴管出口、擴 壓管進口和射流器的外管之間是一有限空間，擴壓管的出口與出口法蘭相接；抽氣器是一個壓力容器，它位于射流器的上方，兩者之間有一個垂直的連通管，在抽氣 器內(nèi)有一個冷卻盤管，在抽氣器的上封頭接一個抽氣管，抽氣管上有一個抽氣泵。
8、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 — 所述水輪機為混流式臥軸水輪機，它由壓力水管、蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪等組成；從壓力水管引來壓力水流，進入稱作蝸殼的引水室，蝸殼中的水流，均勻地進入水輪機導(dǎo)水機構(gòu)，改變導(dǎo)葉間的開度，調(diào)節(jié)通過轉(zhuǎn)輪的水流的流量，轉(zhuǎn)輪的葉片呈復(fù)雜空間扭曲狀，斷面形狀 為翼形，轉(zhuǎn)輪完成與水流間的能量轉(zhuǎn)換。
9、 按照權(quán)利要求l所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述電力系統(tǒng)包括發(fā)電機、整流器和推進電機；發(fā)電機是交流無刷旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機，主要結(jié)構(gòu)有發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機定子和發(fā)電 機主軸，發(fā)電機轉(zhuǎn)子包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子磁極繞組、轉(zhuǎn)軸、勵磁機轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)整流器， 發(fā)電機定子包括機座、定子鐵心、定子電樞繞組、端蓋、軸承蓋、勵磁機定子；整流器使交流電變成直流電；推進電機是直流電機，由兩部分組成，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分，定子部分包括主磁極 鐵心、勵磁繞組、換向極鐵心、換向極繞組、機座、電刷，轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞 繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸。
10、 按照權(quán)利要求1所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于 所述傳動系統(tǒng)包括螺旋槳軸、推力軸承、中間軸承、軸系密封；在螺旋槳軸上，在推進電機到螺旋槳之間，依次有推力軸承、中間軸承、軸系密封。
11、 按照權(quán)利要求l所述的一種不依賴空氣的潛艇推進裝置，其特征在于-所述廢氣冷凝器由冷凝器和冷凝貯箱組成，冷凝器位于冷凝貯箱的上方，兩者之間有連通管；冷凝器是一個壓力容器，立放的圓筒，上下兩個封頭，能承受6MPa壓力，冷凝器對鍋爐 煙氣中的二氧化碳和水蒸氣進行冷凝，它的圓筒壁上方有一個煙氣導(dǎo)入管，它的內(nèi)部有一個 通冷卻水的冷卻盤管，冷凝器的下封頭向下接出連通管，通到冷凝貯箱，冷凝器的圓筒壁下 方有一個氣體導(dǎo)出管，未凝氣體經(jīng)此管送回鍋爐，再次參加燃燒；冷凝貯箱是一個壓力容器，水平橫放的圓筒，左右兩個封頭，內(nèi)側(cè)能承受6MPa壓力，冷 凝貯箱在潛艇上安裝在潛艇的耐壓殼體的外側(cè)，冷凝貯箱的外側(cè)抗壓強度也為6MPa;在冷凝IG箱的圓筒底部有排水管，在冷凝貯箱的圓筒側(cè)下方，有液態(tài)的二氧化碳的排出 管，冷凝貯箱的圓筒的直徑為1.6m，圓筒的長度為30m，內(nèi)部容積為60m3，若干個支架托起 冷凝貯箱的圓筒，水平地布置在潛艇內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明給出一種適用于常規(guī)動力潛艇的不依賴空氣的潛艇推進裝置，它包括主機系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、螺旋槳、廢氣冷凝器等五部分。它的主機系統(tǒng)包括蒸汽鍋爐、蒸汽噴水器和水輪機?；镜墓ぷ鬟^程是在蒸汽鍋爐爐膛中，乙醇在氧氣中燃燒；鍋爐生產(chǎn)的高壓高溫蒸汽，進入蒸汽噴水器做功；循環(huán)水箱的水進入蒸汽噴水器，蒸汽使水加壓；蒸汽噴水器輸出的高壓水推動水輪機，水輪機帶動發(fā)電機，發(fā)電機驅(qū)動推進電機，推進電機帶動潛艇螺旋槳；鍋爐排出的煙氣可以直接排出艇外，也可以進入廢氣冷凝器，水蒸氣和二氧化碳凝結(jié)，存入冷凝貯箱。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長、造價低、功率大、噪音小。
文檔編號B63G8/08GK101549748SQ20081008839
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者尚德敏 申請人:尚德敏