[发明专利]一种带化学提质蓄热的潜艇多能联供系统

说明书

一种带化学提质蓄热的潜艇多能联供系统，属于能源动力技术领域。本发明所述系统包含四个子系统，分别是柴油动力子系统、化学提质蓄热子系统、制氢储氢子系统和制冷子系统。本发明所述系统除提供常规动力外，还可完成余热的提质及蓄热，并提供氢能、热能和冷能，显著节约了潜艇的燃料和降低了液氧消耗量，从而提高潜艇的巡航里程和隐蔽性，提升了综合能源利用效率，对于潜艇的作战性能有较大的提升。

技术领域

本发明涉及一种带化学提质蓄热的潜艇多能联供系统，属于能源动力技术领域。

背景技术

现代战争中，潜艇由于其高隐蔽性，已经成为现代海军中不可缺少的一环。尤其是核动力潜艇的发展，对常规动力潜艇带来了致命的威胁。而降低暴露率、提高潜艇的隐蔽性一直是潜艇所追求的重要发展目标。除了核动力潜艇可以不局限于燃料和氧气长期在水下巡航，常规动力潜艇都需要在一定时间段内浮出水面补充柴油机燃烧所需要的氧气，这就提高了潜艇暴露的几率。因此如何提高潜艇在水下的巡航时间和隐蔽性就成为了当务之急。

经过不断探索和实践，国内外至今已有多种不依赖空气的动力系统(AIP)。比较成熟的AIP系统有：闭式循环柴油机系统(CCD/AIP)、斯特林发动机系统(SE/AIP)、燃料电池系统(FC/AIP)、闭式循环蒸汽轮机系统(MESMA/AIP)等。其中燃料电池系统又以其效率高、功率范围广、无污染、无噪音、无废弃排放、可模块化设计、使用维修方便等优点，是较为理想的一种常规潜艇AIP系统。常规动力潜艇的动力源为柴油机，在水下航行时，由于需要考虑其隐蔽性，故一般选用燃料电池作为其动力源。而燃料电池按照所用电解质的不同分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。其中PEMFC又因为本身具有工作温度低、比能量高、启动时间短、寿命长的优势，是目前应用最广的燃料电池。质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料是氢气，最理想的氢源是纯氢，而潜艇上的氢气来源有两种方式，分别是储氢和制氢。储氢技术主要包括高压气态储氢、金属储氢；制氢技术主要包括无机氢化物制氢、重整制氢等。储氢对于潜艇的储氢罐的材料性能有很高的要求，一旦氢气泄露将会对潜艇的安全造成极大的威胁，所以在AIP系统工作时制氢便成了比较合适的选择。氢气的制取一般通过燃料重整制氢，这需要一定温度以维持反应进行，一般在潜艇上是通过甲醇或磷酸的燃烧为反应提供热源，这就需要消耗一部分潜艇的液氧和燃料储存量，这将导致潜艇续航里程的下降，并且潜艇的行动力也会受限，现阶段的常规潜艇不可避免地存在这个问题，并且在现役常规动力潜艇上几乎没有能源动力系统用于解决燃料和液氧储存问题，核潜艇很好地解决了燃料问题，但核潜艇造价过于昂贵，所以常规潜艇如何最大限度地节约燃料和液氧就成了必须要解决的难题；此外，常规潜艇的动力源是柴油机，依靠柴油机为潜艇提供动力，在工作过程中，柴油机会产生大量余热，这些余热大部分都没有被利用，而是直接被海水冷却后排入海中，造成了能源较大的浪费。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种带化学提质蓄热的潜艇多能联供系统。本发明所述系统除提供动力外，还可将柴油机产生的余热进行化学提质并蓄热，并利用提质后的热能制冷，同时为潜艇提供动力、氢能、热能和冷能，显著节约了潜艇的燃料和降低了液氧消耗量，从而提高潜艇的巡航里程和隐蔽性，提升了综合能源利用效率，对于潜艇的作战性能有较大的提升。

本发明的技术方案如下：

一种带化学提质蓄热的潜艇多能联供系统，其特征在于：本发明所述系统包含四个子系统，分别是柴油动力子系统、化学提质蓄热子系统、制氢储氢子系统、制冷子系统。

所述柴油动力子系统通过管道与化学提质蓄热子系统连接；所述制氢储氢子系统通过管道与化学提质蓄热子系统连接；所述制冷子系统通过管道与化学提质蓄热子系统连接。