專利名稱：以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下運(yùn)載器，尤其是一種以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，屬于船舶工程技術(shù)領(lǐng)域中水下居住或作業(yè)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前已有的水下運(yùn)載器都需要攜帶能源以驅(qū)動前進(jìn)。由于攜帶能源所需占用的容積和本身重量的限制，使攜帶能源的數(shù)量受到限制，以至束縛了水下運(yùn)載器的運(yùn)行時間和航程。攜帶能源的消耗也提高了運(yùn)行成本和制造成本。
已有技術(shù)中，專利號為94217757.6的全潛式自航旅游潛艇實(shí)用新型專利，在首尾部安裝了垂直輔推裝置和水平輔推裝置以實(shí)現(xiàn)自航，但動力裝置需要電力或液力驅(qū)動，受限于自帶能源或蓄電池的儲量，束縛了運(yùn)行時間和航程，提高了運(yùn)行成本和制造成本。專利號為01820965.3的潛水艇發(fā)明專利，采用了布置在強(qiáng)固軀體內(nèi)的熱力發(fā)動機(jī)的動力裝置以及布置在潛艇軀體之外的冷凝器和泵送水導(dǎo)管，達(dá)到了降低噪聲水平的目的，但是無自帶能源該熱力發(fā)動機(jī)就無法運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不能持久遠(yuǎn)程運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有水下運(yùn)載器需要攜帶能源以驅(qū)動前進(jìn)、制造成本和運(yùn)行成本高昂、航行時間和航程有限的缺陷，本發(fā)明提供了一種以機(jī)翼為換熱器的水下自行運(yùn)載器。
本發(fā)明包括運(yùn)載器外殼、熱力發(fā)動機(jī)、泵、推進(jìn)器、垂直尾翼、溫水層換熱器、冷水層換熱器、上襟翼、下襟翼、上支承管、下支承管、高壓來流管、高壓回流管、低壓回流管、低壓來流管、驅(qū)動軸、主推進(jìn)軸、噴嘴。
運(yùn)載器外殼是一流線型中空殼體，外殼的頂部和底部通過上下兩根支承管分別與上方的溫水層換熱器、下方的冷水層換熱器連接，兩個換熱器的外型都呈薄板狀，二者構(gòu)成運(yùn)載器的上、下機(jī)翼。熱力發(fā)動機(jī)和泵安置在殼體內(nèi)的中部。上支承管和下支承管均是橫截面為流線型的中空管。高壓來流管和高壓回流管安裝在上支承管內(nèi)。低壓回流管和低壓來流管安裝在下支承管內(nèi)。高壓來流管的兩端分別與溫水層換熱器出口和噴嘴進(jìn)口相連。噴嘴出口與熱力發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口相連。高壓回流管的兩端分別與溫水層換熱器進(jìn)口和泵出口相連。低壓回流管的兩端分別與冷水層換熱器進(jìn)口和熱力發(fā)動機(jī)出氣口相連。低壓來流管的兩端分別與冷水層換熱器出口和泵進(jìn)口相連。熱力發(fā)動機(jī)通過驅(qū)動軸與泵軸連接；熱力發(fā)動機(jī)通過主推進(jìn)軸與推進(jìn)器軸連接。垂直尾翼安裝在外殼尾部上方，用來控制運(yùn)載器本身姿態(tài)和前進(jìn)方向。上襟翼和下襟翼分別鉸接在溫水層換熱器和冷水層換熱器的后沿，用來調(diào)整運(yùn)載器向上或向下的運(yùn)動方向。溫水層換熱器、冷水層換熱器、上支承管、下支承管和外殼組成工字型結(jié)構(gòu)，以保持運(yùn)載器的水平方向的平衡和向前運(yùn)動。
在熱力發(fā)動機(jī)、溫水層換熱器和冷水層換熱器中充有R-22制冷工質(zhì)。當(dāng)運(yùn)載器運(yùn)行于海洋中的溫躍層時，作為運(yùn)載器機(jī)翼的溫水層換熱器和冷水層換熱器，成為蒸發(fā)器和冷凝器，使工質(zhì)在其中吸熱蒸發(fā)和放熱冷凝。溫水層換熱器內(nèi)的工質(zhì)，吸取溫海水層的熱量，達(dá)到或接近溫海水的溫度而蒸發(fā)。蒸發(fā)了的工質(zhì)經(jīng)過高壓來流管和噴嘴，進(jìn)入熱力發(fā)動機(jī)膨脹作功，再經(jīng)低壓回流管，工質(zhì)流入冷水層換熱器，受到冷海水的冷卻而凝結(jié)，通過低壓來流管到達(dá)泵。經(jīng)泵加壓后，工質(zhì)又進(jìn)入高壓回流管，完成一個完整的熱力循環(huán)。熱力發(fā)動機(jī)由于工質(zhì)的膨脹而對外作功，拖動泵工作，也驅(qū)動運(yùn)載器尾部的推進(jìn)器，使運(yùn)載器獲得前進(jìn)的動力。上下兩層海水的溫差明顯，成為熱機(jī)的熱源和冷源，向運(yùn)載器內(nèi)的熱力發(fā)動機(jī)源源不斷提供能量，水下運(yùn)載器得以長期在水下游弋而無需自行攜帶能源。
本發(fā)明的有益效果是，運(yùn)載器可以長期在水下運(yùn)行而無需補(bǔ)充能源，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，運(yùn)行成本低廉，在涉及海洋水下工作的各個領(lǐng)域有重大實(shí)用價值。


圖1是本發(fā)明水下運(yùn)載器的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明水下運(yùn)載器的前視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括運(yùn)載器外殼1、熱力發(fā)動機(jī)2、泵3、推進(jìn)器4、垂直尾翼5、溫水層換熱器6、冷水層換熱器7、上襟翼8、下襟翼9、上支承管10、下支承管11、高壓來流管12、高壓回流管13、低壓回流管14、低壓來流管15、驅(qū)動軸16、主推進(jìn)軸17、噴嘴18。
運(yùn)載器外殼1是中空的流線型殼體。熱力發(fā)動機(jī)2和泵3安置在殼體1內(nèi)的中部。上支承管10的下端與外殼1的頂部焊接，上端與溫水層換熱器6焊接；下支承管11的上端與外殼1的低部焊接，下端與冷水層換熱器7焊接。上支承管10和下支承管11均是橫截面為流線型的中空管。高壓來流管12和高壓回流管13安裝在上支承管10內(nèi)。低壓回流管14和低壓來流管15安裝在下支承管11內(nèi)。高壓來流管12的兩端分別與溫水層換熱器6出口和噴嘴18進(jìn)口相連。噴嘴18出口與熱力發(fā)動機(jī)2的進(jìn)氣口相連。高壓回流管13的兩端分別與溫水層換熱器6進(jìn)口與泵3出口相連。低壓回流管14的兩端分別與冷水層換熱器7進(jìn)口和熱力發(fā)動機(jī)2出氣口相連。低壓來流管15的兩端分別與冷水層換熱器7出口和泵3進(jìn)口相連。熱力發(fā)動機(jī)2通過驅(qū)動軸16與泵3軸連接；熱力發(fā)動機(jī)2通過主推進(jìn)軸17與推進(jìn)器4軸連接。垂直尾翼5安裝在外殼1尾部上方，用來控制運(yùn)載器本身姿態(tài)和前進(jìn)方向。上襟翼8和下襟翼9分別鉸接在溫水層換熱器6和冷水層換熱器7的后沿，用來調(diào)整運(yùn)載器向上或向下的運(yùn)動方向。溫水層換熱器6和冷水層換熱器7的外形呈薄板狀。二者構(gòu)成了上、下機(jī)翼，溫水層換熱器6、冷水層換熱器7、上支承管10、下支承管11和外殼1組成工字型結(jié)構(gòu)，以保持運(yùn)載器的水平方向的平衡和向前運(yùn)動。
在熱力發(fā)動機(jī)2、溫水層換熱器6和冷水層換熱器7中都充有R-22制冷工質(zhì)。當(dāng)運(yùn)載器運(yùn)行于海洋中的溫躍層時，作為運(yùn)載器機(jī)翼的溫水層換熱器6和冷水層換熱器7，成為蒸發(fā)器和冷凝器，使工質(zhì)在其中吸熱蒸發(fā)和放熱冷凝。溫水層換熱器6內(nèi)的工質(zhì)，吸取溫海水層的熱量，達(dá)到或接近溫海水的溫度而蒸發(fā)。蒸發(fā)了的工質(zhì)經(jīng)過高壓來流管12和噴嘴18，進(jìn)入熱力發(fā)動機(jī)2膨脹作功，再經(jīng)低壓回流管14，工質(zhì)流入冷水層換熱器7，受到冷海水的冷卻而凝結(jié)，再通過下支承管中的低壓來流管15到達(dá)泵3。經(jīng)泵3加壓后，工質(zhì)又進(jìn)入高壓回流管13，完成一個完整的熱力循環(huán)。熱力發(fā)動機(jī)2由于工質(zhì)的膨脹而對外作功，拖動泵3工作，也驅(qū)動運(yùn)載器尾部的推進(jìn)器4，使運(yùn)載器獲得前進(jìn)的動力。上下兩層海水的溫差明顯，成為熱機(jī)的熱源和冷源，向運(yùn)載器內(nèi)的熱力發(fā)動機(jī)2源源不斷提供能量，水下運(yùn)載器得以長期在水下游弋而無需自行攜帶能源。
權(quán)利要求
1.一種以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，包括殼體(1)、熱力發(fā)動機(jī)(2)、泵(3)、推進(jìn)器(4)、垂直尾翼(5)、驅(qū)動軸(16)、主推進(jìn)軸(17)、噴嘴(18)，其特征在于還包括溫水層換熱器(6)、冷水層換熱器(7)、上襟翼(8)、下襟翼(9)、上支承管(10)、下支承管(11)、高壓來流管(12)、高壓回流管(13)、低壓回流管(14)、低壓來流管(15)，運(yùn)載器外殼(1)是一流線型中空殼體，外殼(1)的頂部和底部分別通過上支承管(10)和下支承管(11)與溫水層換熱器(6)和冷水層換熱器(7)連接，熱力發(fā)動機(jī)(2)和泵(3)安置在外殼(1)內(nèi)的中部，高壓來流管(12)和高壓回流管(13)安裝在上支承管(10)內(nèi)，低壓回流管(14)和低壓來流管(15)安裝在下支承管(11)內(nèi)，高壓來流管(12)的兩端分別與溫水層換熱器(6)出口和噴嘴(18)進(jìn)口相連，噴嘴(18)出口與熱力發(fā)動機(jī)(2)的進(jìn)氣口相連，高壓回流管(13)的兩端分別與溫水層換熱器(6)進(jìn)口與泵(3)出口相連，低壓回流管(14)的兩端分別與冷水層換熱器(7)進(jìn)口和熱力發(fā)動機(jī)(2)出氣口相連，低壓來流(15)的兩端分別與冷水層換熱器(7)出口和泵(3)進(jìn)口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，其特征是所述的上支承管(10)和下支承管(11)都是橫截面為流線型的中空管，上支承管(10)和下支承管(11)與溫水層換熱器(6)、冷水層換熱器(7)、外殼(1)的連接采用釬焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，其特征是所述的溫水層換熱器(6)和冷水層換熱器(7)的外形呈薄板狀，二者與上支承管(10)、下支承管(11)、外殼(1)組成工字型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，其特征是在熱力發(fā)動機(jī)(2)、溫水層換熱器(6)和冷水層換熱器(7)中都充有R-22制冷工質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，其特征是所述的上襟翼(8)和下襟翼(9)分別鉸接在溫水層換熱器(6)和冷水層換熱器(7)的后沿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，其特征是所述的熱力發(fā)動機(jī)(2)通過驅(qū)動軸(16)與泵(3)軸連接；通過主推進(jìn)軸(17)與推進(jìn)器(4)軸連接。垂直尾翼(5)安裝在外殼(1)尾部上方。
全文摘要
以機(jī)翼為換熱器獲取海水熱能驅(qū)動的工字型水下運(yùn)載器，包括殼體、熱力發(fā)動機(jī)、泵、推進(jìn)器、垂直尾翼、溫水層換熱器、冷水層換熱器、上襟翼、下襟翼、上支承管、下支承管、高壓來流管、高壓回流管、低壓回流管、低壓來流管、驅(qū)動軸、主推進(jìn)軸、噴嘴。外殼的頂部和底部分別通過上支承管和下支承管與溫水層換熱器和冷水層換熱器連接，形成工字型結(jié)構(gòu)。運(yùn)載器運(yùn)行于海洋溫躍層時，兩個換熱器發(fā)揮換熱功能，成為蒸發(fā)器和冷凝器，制冷工質(zhì)在其中吸熱蒸發(fā)和放熱冷凝。上下兩層海水的溫差明顯，成為熱機(jī)的熱源和冷源，向運(yùn)載器內(nèi)的熱力發(fā)動機(jī)源源不斷提供能量，水下運(yùn)載器得以長期在水下游弋而無需自行攜帶能源。
文檔編號F03G7/05GK1618696SQ200410089280
公開日2005年5月25日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者馬捷, 張建棟, 戴斌, 倪園芳, 杜樂樂 申請人:上海交通大學(xué)