[实用新型]基于水合物技术的潜艇内斯特林热机供能与废气处理装置

说明书

本实用新型提供了一种基于水合物技术的潜艇内斯特林热机供能与废气处理装置。该装置包括燃烧单元、冷却单元、二氧化碳水合物生成单元和天然气水合物分解单元；其中，所述燃烧单元分别与所述冷却单元、所述二氧化碳水合物生成单元和所述天然气水合物分解单元相连；所述二氧化碳水合物生成单元还分别与所述冷却单元所述天然气水合物分解单元还与所述生成单元相连；所述燃烧单元设有用于和斯特林热机相对接的对接口。本实用新型提供的装置可以将二氧化碳打入水合物笼子中，形成二氧化碳水合物进行封存，避免废气频繁的排出舱外从而在舱外形成气泡尾迹和物理场，使得敌方雷达可以监测到从而暴露潜艇位置。

技术领域

本实用新型涉及一种基于水合物技术的潜艇内斯特林热机供能与废气处理装置，属于斯特林热机供能和潜艇废气处理领域。

背景技术

斯特林热机(StirlingEngine)是一种由外部热源供热的热机，工作过程中两个活塞的往复运动使得工作介质在气缸内高温与低温之间流动，工作介质密闭在气缸中，与外界没有接触，运动过程中动力活塞链接动力设备向外传递动力，由于供热的燃料在气缸的外部燃烧，因而称之为外燃机。相比于内燃机，其主要优点是燃料来源广泛，工作效率高，污染小，噪音低，以及维修方便。斯特林热机的热源是在气缸外部，燃烧环境多样，对燃料的形式没有具体要求；斯特林热机由于燃料没有在气缸这种狭小空间进行剧烈燃烧，因而没有像内燃机那样会产生巨大的噪音。基于以上优点，斯特林热机在军事工业中潜艇动力引擎中具有重要的应用价值。

潜艇的隐蔽性和续航性是衡量一艘潜艇性能优良的标准。传统的潜艇一般在水面上采用柴油发动机提供动力，因而噪音很大，容易暴露目标。斯特林热机的低噪音特点无疑具有很大的优势。但是斯特林热机和柴油机一样，也需要外部热源供热，这就需要氧气。常规的动力系统一般在潜艇浮出水面后用热机提供的动力使发电机对蓄电池进行充电，当潜艇下潜时依靠电池提供动力，这种动力输出方式导致潜艇需要经常浮出水面，因而不利于潜艇的隐蔽性和水下的续航性。后来发展了无需从空气中获得氧气进行动力输出的潜艇常规动力装置，称之为AIP(不依赖空气推进装置)系统，这种系统的关键技术是栽有较大的液氧罐。虽然这可以解决传统潜艇的问题，但是燃烧后的二氧化碳等气体需要在水下排出，这就会在潜艇航行中的尾部形成气泡流从而导致潜艇的踪迹很容易暴露。因此斯特林热机作为潜艇动力输出装置也有需要改良的地方。

目前对于燃料燃烧后的废气排放和处理，一般采用已下几种方式：第一种是将废气冷却至海水温度后，在高压溶解箱中使二氧化碳溶于海水，一般情况下1立方米的海水溶解1.5立方米的二氧化碳气体，然后使用高压泵将溶解有二氧化碳的海水排出舱外，缺点是高压泵的工作压力随下潜深度增加而变大，需要潜艇提供更大的输出动力，降低潜艇的续航能力，且高压泵工作会有额外的噪音，不利于潜艇的隐蔽性；第二种是将废气进行吸收后存储，这属于化学吸收，吸收剂一般使用KOH和乙醇胺，这种发法可以将二氧化碳体积百分比降至2％-4％，缺点是系统的结构复杂，且需要很大的存储空间来存储吸收剂，对于潜艇内部结构的布局造成影响；第三种则是将二氧化碳进行液化后存储，这也需要潜艇提供额外的动力。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于水合物技术的潜艇内斯特林热机供能与废气处理装置，该装置可以将二氧化碳打入水合物笼子中，形成二氧化碳水合物进行封存，避免废气频繁的排出舱外从而在舱外形成气泡尾迹和物理场，使得敌方雷达可以监测到从而暴露潜艇位置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于水合物技术的潜艇内斯特林热机供能与废气处理装置，该装置包括燃烧单元、冷却单元、二氧化碳水合物生成单元和天然气水合物分解单元；其中，

所述燃烧单元分别与所述冷却单元、所述二氧化碳水合物生成单元和所述天然气水合物分解单元相连；

所述二氧化碳水合物生成单元还分别与所述冷却单元和所述天然气水合物分解单元相连；

所述燃烧单元上设有用于和斯特林热机相对接的对接口。