[发明专利]超临界二氧化碳发电故障处理系统及无人潜航器

说明书

本发明提供一种超临界二氧化碳发电故障处理系统及无人潜航器，超临界二氧化碳发电故障处理系统包括上浮控制舱、第一阀门及第二阀门；上浮控制舱内填充有液态金属，并用于容置热管的绝热段；热管的蒸发段与冷凝段位于上浮控制舱外；蒸发段与发热源连接，冷凝段与超临界二氧化碳发电装置连接；第一阀门与第二阀门分别设于上浮控制舱的舱壁，第一阀门用于控制上浮控制舱与超临界二氧化碳发电装置所在的发电舱连通；第二阀门用于控制上浮控制舱与海水环境连通。本发明占用空间小，可确保无人潜航器可靠地上浮，并在液态金属排出的过程中，由高温的液态金属带出热管反应堆的热量，确保了热管反应堆的安全。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳发电故障处理系统及无人潜航器。

背景技术

无人潜航器是一种海洋先进装备，可以代替人员到广阔的海水区域进行资源探测、渔业考察等工作。然而，受限于能源动力的不足，无人潜航器在海洋作业中难以发挥更大的作用。当前，基于微型的热管反应堆与超临界二氧化碳发电装置的结合，可较好地克服无人潜航器动力不足的缺陷，在理论上为无人潜航器提供无限续航的动力。

无人潜航器在水下航行时，若临界二氧化碳发电装置发生故障，不仅无人潜航器会丧失动力，而且热管反应堆也会丧失冷却条件，此时，无人潜航器需要紧急上浮，以在海面上等待救援和处理。为了对超临界二氧化碳发电故障进行应急处理，主要在无人潜航器内设置水舱，并将水舱与高压气瓶连接。在无人潜航器正常航行时，水舱内充满水，而在故障情况下，通过电控系统控制高压气瓶向水舱内充气，以将水舱内的水吹出，使得无人潜航器的浮力变大，从而实现无人潜航器的紧急上浮。

然而，由于无人潜航器的舱室的空间较小，而热管反应堆与超临界二氧化碳发电装置已经占用了大部分舱室空间，舱室内没有过多的空间布置水舱与存储足够的高压气瓶的空间。与此同时，由于无人潜航器能否顺利上浮，取决于对高压气瓶控制的可靠性，若高压气瓶或者与高压气瓶相关的控制系统出现问题，则无人潜航器无法正常上浮，将会带来极大的危害。

发明内容

本发明提供一种超临界二氧化碳发电故障处理系统及无人潜航器，用以解决或改善现有针对超临界二氧化碳发电故障的处置装置存在占用空间大，难以确保无人潜航器上浮的可靠性问题。

本发明提供一种超临界二氧化碳发电故障处理系统，包括：上浮控制舱、第一阀门及第二阀门；所述上浮控制舱内填充有液态金属，并用于容置热管的绝热段；所述热管的蒸发段与冷凝段位于所述上浮控制舱外；所述蒸发段与发热源连接，所述冷凝段与超临界二氧化碳发电装置连接；所述第一阀门与所述第二阀门分别设于所述上浮控制舱的舱壁，所述第一阀门用于控制所述上浮控制舱与所述超临界二氧化碳发电装置所在发电舱的连通状态；所述第二阀门用于控制所述上浮控制舱与海水环境的连通状态。

根据本发明提供的一种超临界二氧化碳发电故障处理系统，所述第一阀门与所述第二阀门当中的至少一者为止回阀；在所述第一阀门与所述第二阀门均为止回阀的情况下，所述第一阀门在所述发电舱与所述上浮控制舱的压差大于零时导通，所述第二阀门在所述上浮控制舱与所述海水环境的压差大于零时导通。

根据本发明提供的一种超临界二氧化碳发电故障处理系统，所述止回阀的阀体与阀片之间通过可溶物密封连接；所述可溶物用于在所述液态金属的温度小于预设值的情况下呈固态，在所述液态金属的温度大于或等于预设值的情况下融化。

根据本发明提供的一种超临界二氧化碳发电故障处理系统，所述液态金属包括镓合金液态金属，所述可溶物包括铝。

根据本发明提供的一种超临界二氧化碳发电故障处理系统，还包括：温度传感器与控制模块；所述第一阀门与所述第二阀门当中的至少一者为电控阀；所述温度传感器与所述控制模块连接，所述控制模块与所述电控阀连接；所述温度传感器用于检测所述上浮控制舱内液态金属的温度；所述电控阀在常态下处于闭合状态，所述控制模块用于在所述液态金属的温度大于预设值的情况下控制所述电控阀打开。