[发明专利]一种流体活塞及应用该流体活塞的热力压喷艇用推进系统

说明书

本发明公开了一种流体活塞及应用该流体活塞的热力压喷艇用推进系统，该热力压喷艇用推进系统包括工质气体发生器和热力压喷装置，工质气体发生器中所用的原始形态的工质为碳酸氢铵水溶液，工质气体发生器与一热源连接，所述流体活塞设于热力压喷装置中，热力压喷装置还包括海水喷嘴和冷凝器，流体活塞与工质气体发生器通过工质循环管道连接，冷凝器与气腔、工质气体发生器均通过工质循环管道连接且冷凝器与气腔间设有排气控制阀，海水喷嘴与所述喷水口连接。本发明改变了传统模式的动力转换路径，使推进动力不再依赖于螺旋桨或机械水泵，可有效降低核潜艇噪声。

技术领域

本发明涉及一种流体动力装置及应用该装置的核动力潜艇推进、动力转换系统，更具体地说，它涉及一种流体活塞及应用该流体活塞的低噪声的热力压喷艇用推进系统。

背景技术

噪声控制是核动力潜艇战场生存能力的基本问题，为解决这个问题，业界作了很多努力，例如，以泵喷推进技术替代螺旋桨推进技术，增加反应堆冷却剂系统的自然循环能力，必要时可以停止冷却剂主循环泵，主汽轮发电机组采用柔性隔振支撑。但由于机械加工技术以及材料技术的局限，噪声的降低程度仍然难以满足用户需求。核动力潜艇噪声的主要来源，一是大型转动设备的机械振动，如主汽轮发电机组，螺旋桨及其减速齿轮系统，反应堆主冷却剂循环泵，二是推进螺旋桨的水力噪声。由于传统的推进技术依赖于反应堆的热能转换为汽轮机的机械能，再通过螺旋桨转换为水流的速度能这一路径，上述振动和噪声是难以避免的。而目前实际应用的核潜艇泵喷推进器本质上仍属于机械式有轴泵喷推进器，这一推进系统由于仍然依赖潜艇艇体内的驱动轴提供动力，因此并没有根本解决传统“螺旋桨-轴系-艇体”耦合振动引起的潜艇低谱噪声。公开号为CN105329428A的发明专利于2016年2月17日公开了一种喷射机与蒸汽射流泵推进高温气冷堆静音核潜艇，用高温气冷核反应堆提供950摄氏度进行温差发电，电能驱动喷射机的电动机，将吸水管置于艇首正中央，出水口置于艇尾接至单个或多水喷射管，水射流驱动潜艇行驶及调整方向及姿态，用核反应堆二回路的蒸汽驱动蒸汽射流水泵，再将发出噪音的设备及消音基础置于真空中，这样也可又可以阻止对流将温度导入人员的工作区域，泵的吸水管及出水管内部也经过消音处理，在潜艇中，只有电动喷射机是动设备，这些设备又是在真空中设备基础也经过消音处理。喷射机与喷射机可以共同工作，这样就可以使喷射机与蒸汽射流泵推进高温汽冷堆静音核潜安静高速地行驶。但该发明主要是通过优化发电方式取得降噪效果，而由于推进方式仍未摆脱蒸汽驱动有轴射流泵的模式，转动设备的机械振动仍会对静音效果产生较大影响。

发明内容

现有核潜艇采用螺旋桨推进或有轴泵喷推进方式，都依赖潜艇艇体内的驱动轴提供动力，难以消除机械振动引发的噪声，为克服这一缺陷，本发明提供了一种改变传统模式的动力转换路径，将热力工质的膨胀压力能转换为海水的动能的流体活塞，以及应用该流体活塞，使推进动力不再依赖于螺旋桨或机械水泵的热力压喷艇用推进系统。

一种流体活塞，包括活塞壳体，活塞壳体内设有柔性隔膜分隔而成的气腔和水腔，柔性隔膜的周缘固定在球形活塞壳体的腔壁上，气腔的腔壁上设有气压入口和排气口，水腔的腔壁上设有喷水口和进水口。柔性隔膜可以随压力大小改变凹凸方向，实现流体活塞上气腔和水腔容积比的变换，从而完成流体活塞进水和排水的反复循环。当流体活塞的气压入口封闭，同时排气口打开时，外部的水从进水口进入水腔，气腔中的气体则从排气口排出，当流体活塞的气压入口通入高压气体，同时排气口、进水口封闭时，高压气体挤压柔性隔膜，气腔扩大，水腔收缩，将水腔中的水从喷水口快速排挤而出，形成高速水流。本流体活塞可作为一种水-气压力转换式动力装置，在水下使用。