CN104139839B - 潜艇泵推及水力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种潜艇泵推及水力发电装置，该装置分为密封区和半密封区包括推进系统和发电系统，推进系统包括一组船舶液压推进器和两组喷水推进器，发电系统包括水轮机E。本发明的优点在于：水力发电技术能为潜艇提供强大动力，以减少对柴油发电技术的依赖；液压推进（泵推）技术能为潜艇提供强大推力，以满足提升综合功能的需求；大大提升潜艇的巡航能力和静音能力，增加了潜艇的隐蔽性；由于本申请技术的相关设备是在全密封的条件下运行，能耗损失较小，能效比较高。

Description

潜艇泵推及水力发电装置

技术领域

本发明涉及潜艇一种新的泵推进技术和水力发电装置，尤其是将液压推进、喷水推进、水力发电技术融合一体的潜艇泵推及水力发电装置。

背景技术

潜艇所采用的螺旋桨推进方式，其推进过程中动能损失较大，能效比较低，推力有限且提高推力的设计空间很小。据悉，日本已展开潜艇的“泵推”科研。

潜艇是在水面以下航行的舰艇，为了保证对敌人的打击能力和威慑能力，要求潜艇具有隐蔽性和安全性。这就需要能够下潜更深，以躲避敌方的探测和追踪。而下潜越深，受到潜深水压势能的负能量作用越大。这一对矛盾一直困扰着各国潜艇专家。为了克服潜深水压的负面作用，各国专家做出种种努力，探索和寻求耐压强度更高的新材料以制造潜艇壳体，不断优化潜艇的外形设计，将潜艇的浸水面积缩小，以减小摩擦力和航行阻力，改进动力设备以增加功率，改进螺旋桨的尺寸形状以增加推力，为了满足对潜艇的综合功能要求不得不建造代价更高的核潜艇等。无疑，各国潜艇专家为潜艇的“升级换代”做出的各种贡献和努力应予以充分肯定，但是，各种努力都只局限于克服海水水压势能的负面作用，而忽视了对海水水压势能的正面开发利用和正能量作用。

汪洋大海中蕴藏着丰富的取之不尽的水压势能，而潜艇恰恰是开发利用大海水压势能的最有效用具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种为潜艇泵推及水力发电装置，该装置能利用水压势能。

本发明的技术方案为：一种潜艇泵推及水力发电装置，该装置分为密封区和半密封区包括推进系统和发电系统，推进系统包括一组船舶液压往复式推进器和两组喷水推进器，发电系统包括水轮机E，液压推进器H、喷水推进器S设在舰体的尾部，密封区连接舰身，内设有发电机、水轮机E、泵K，半密封区设有液压推进器H的主液压箱、副液压箱和喷水推进器S，半密封区的进水管道与密封区的泵K连通，泵K通过管道与水轮机E连接，水轮机E与主液压箱A、B连接，另主液压箱A、B连接出水管道；水轮机E为圆鼓形，旋转部份为水轮，固定部份为密封水轮的壳体；水轮包括水轮中轴、水轮鼓，水轮叶片，水轮中轴中间串有水轮鼓，水轮鼓边缘设有水轮叶片，水轮中轴上水轮鼓两侧设有圆柱体，圆柱体上设有轴承，水轮中轴的分布为：中间为水轮鼓，两端为连接传动变速箱的链轮，该轮与水轮属一对轮轴关系，水轮与链轮之间为水轮中轴轴承，轴承外缘连接水轮机外壳及支撑支架。

该船舶液压推进器包括两个缸体A、B，两个缸体A、B内设有活塞，缸体的一端设有控制阀R，A、B两个缸体由控制阀彼此连通，A、B两个缸体的另一端连通，两个缸体连通的一边设有副液压箱a、b，副液压箱a、b内设有活塞，副液压箱a、b内的活塞为止逆阀活塞，主液压箱与副液压箱的活塞通过连杆连接。

主液压箱与副液压箱缸体上、下、左、右四面以凹导轨与活塞凸导轮采取滚动接触模式，以定位箱体与活塞保持3毫米间隙的运行轨迹。

水轮直径160厘米，水轮外设有壳体，壳体与水轮间隙3mm，壳体上设有进、出水口，具体壳体右上设进水口如2点位置（以坐标轴30-60度），壳体左下设有出水口如8点位置（以坐标轴210-240度左右）。

链轮可由皮带轮替代。

该喷水推进器S包括导水筒、承压档板、分水锥，导水筒无缝连接承压档板，有缝连接分水锥，形成5厘米宽的圆周排水通道；导水筒内径200厘米×高63厘米，承压档板直径202厘米×厚12厘米，其圆心部位预留内径40厘米的出水管位置,圆心与分水锥尖对齐，挡板圆周外缘设有12厘米宽的导水槽，导水槽为直径12厘米的半圆弧形。

分水锥外径190厘米×高52厘米，外缘壁最薄处2厘米，锥尖端部直径2厘米，分水锥为92厘米半圆弧形绕锥尖旋转360度的曲面锥度，分水锥外缘插入导水槽1厘米的深度。

根据U型管联通原理：在静止条件下，U型管两侧同种液体液面相平。对此现象进行深入分析：在U型管底部，同时受到U型管两侧液体的压力，压力的方向相反，互为平衡。此时，从U型管一侧注入同种液体，无论注入的液体量多或量少，都能使管内的液体产生流动,使U型管另一侧液体液面升高，在新的位置达到新的平衡。管内液体流动的过程，就是利用管内原有水压势能的过程。短暂流动，短暂利用；持续流动、持续利用。

还可以通过稍微复杂的实验来进一步验证对水压势能的利用：选择一台杨程为10米的潜水泵，以管径相同的两条水管垂直连接水泵的进水口和出水口，形成U型联通装置。（进水管在实验时需倾斜45°的自由度）。在出水口水平位置分别安装进出水水压表，以便观察实验结果。以水压表位置为0点，出水管取20米长度，进水爱取12米长度。

实验第1、2、3步骤在地面上进行，第4步骤在水中进行：

1、关闭水泵。从进水管顶端注入水流，水流由上而下，到达潜水泵底端后便改变水流方向，由下向上，是进水管中的水压势能使出水管中的水位不停上升，直达12米高度后注水停止，此时，进出水管液面相平。进出水管水压表均显示在1.2公斤/的刻度上；

2、开启水泵，进水管由上而下，出水管由下向上进行水的流动，当进水管液面下降到7米高度，出水管液面上升到17米高度后，管内水的流动停止，尽管水泵仍在不停运转，出水管水压表维持在1.7公斤/厘米²的刻度上。此时，若将进水管倾斜45°，进水管液面的垂直高度为5.8米，出水管下降的1.2米水量回流到进水管中，进水管中的水量为8.2米的斜长。进水管的水压表显示在0.58公斤/厘米²的刻度，出水管的水压表显示在1.58公斤/厘米²的刻度；

3、将进水管垂直，出水管水位升到17米，进水管下降至7米，重新平衡。关闭水泵，出水管中的水回流进水管，直到12米高度，进出水管的水压表均显示1.2公斤/厘米²的刻度。

将潜水泵沉入水中，使进水管顶端低于水平面1厘米；出水管水位是12.01米，尚有7.99米出水管处水平面以上；

开启水泵，此刻有水流从出水管顶端喷出，水头高度2.01米，喷出的水流可以回流到进水管，形成水路闭合。水泵不停，水流不断。

我们可以将此定义为：水泵U形联通的闭合水路。这个概念对于在潜艇中开发利用海水中的水压势能非常重要。水压势能是可以被开发利用的，在江河中通过人工筑坝提高和积蓄水压势能进行发电。HES技术就是对大海水压势能进行转化开发利用的实用技术。即以水泵的扬程压力与潜深水压进行力的合成，进而泵推和水力发电。水的持续流动是转化开发利用水压势能的必要条件，水泵U形联通的闭合水路能够有效解决这个问题。

以实验的第4步骤，我们可以用数学公式表示水泵U形联通的闭合水路：

F1→＜←（F2+F3），式中：箭头表示力的方向，F1=出水管阻力公斤/厘米²

20米=2公斤/厘米²

F2=进水管水压公斤/厘米² 12米=1.2公斤/厘米²

F3=水泵扬程水压公斤/厘米² 10米=1公斤/厘米²

根据以上公式，我们可以推导出：F2＞F1-F3; F3＞F1-F2。 将实验数据代入公式，F2＞F1-F3=10米（1公斤/厘米²）=20米-10米；F3＞F1-F2=0.8公斤/厘米²（8米）=2公斤-1.2公斤/厘米²，这就是说：如果将F3=1公斤/厘米²作为一个恒量值存在，F2作为一个变量值存在，其数值应大于10米（1公斤/厘米²）；如果将F2= 1.2公斤/厘米²作为一个恒量值存在，F3作为一个变量值存在，其数值应大于0.8公斤/厘米²（扬程），F2、F3二力合成之和必将大于F1，形成水泵U形联通的闭合水路。F2和F3数值的大小，与F2+F3合力之值成正比关系；F2与F3之间互成反比关系。由于水泵的扬程流量与水泵所消耗的动能成正比关系。所以F2取值越大，越能降低对水泵动能的消耗。如果F2取值等于F1，水泵的任意扬程（正值）都能形成水泵U型联通的闭合水路，适用于任何深潜器的潜深范围。

水泵K的扬程和流量与闭合水路中的水流流速、流量成正比关系。因此应根据实际需要来确定水泵的扬程和流量指标。

水泵K是技术实际应用中的关键设备，担负与潜深水压势能进行力的合成，进而转化、开发、利用海水水压势能的重要任务。将潜深海水引入水泵，不仅是将海水充当传递水泵压力的介质，而且是将潜深水压引入系统内，使其与水泵的扬程水压进行力的合成。水泵的初始电源来自柴油发电机或蓄电池。本技术设计以潜艇下潜深度600米，最大推力4000吨为追求目标，要求水泵能够满足400米扬程（40公斤/厘米²），1800m³/小时流量的要求，水泵的密封壳体，水管阀门及其它设备均应满足（潜深水压+水泵扬程水压）×安全系数的耐压能力。

本发明的优点在于：水力发电技术能为潜艇提供强大动力，以减少对柴油发电技术的依赖；液压推进（泵推）技术能为潜艇提供强大推力，以满足提升综合功能的需求；大大提升潜艇的巡航能力和静音能力，增加了潜艇的隐蔽性；由于本申请技术的相关设备是在全密封的条件下运行，能耗损失较小，能效比较高，电力和推力改进设计的空间很大，只要能满足对相关设备的耐压、密封、耐海水腐蚀要求，技术将适用于任意潜深的深潜器；随着对本申请技术的实际运用，并在运用的过程中不断对本申请技术进行改进和完善，我们有理由期待并坚信：有朝一日，中国的常规潜艇能够像美国的核潜艇一样巡航游弋于世界各大洋，捍卫中国的安全利益和战略利益。

附图说明

图1为本发明潜艇泵推及水力发电装置闭合水路流程示意图；

图2为本发明潜艇泵推及水力发电装置结构示意图；

图3为本发明潜艇泵推及水力发电装置左视图；

图4为本发明潜艇泵推及水力发电装置右视图；

图5为本发明潜艇泵推及水力发电装置C-G剖视图；

图6为本发明潜艇泵推及水力发电装置之水轮机结构示意图；

图7为本发明潜艇泵推及水力发电装置之水轮结构示意图；

图8为本发明潜艇泵推及水力发电装置之液压推进器结构示意图；

图9为本发明潜艇泵推及水力发电装置之液压推进器的控制阀液压水流程图;

图10为本发明潜艇泵推及水力发电装置之液压推进器的活塞导轮示意图;

图11为本发明潜艇泵推及水力发电装置之喷水推进器示意图;

图12为本发明潜艇泵推及水力发电装置之喷水推进器I-J剖视图。

具体实施方式

1、一种潜艇泵推及水力发电装置在潜艇尾部设置U形联通闭合水路流程，水泵K、水轮机E、液压推进器H，喷水推进器S均处于U形底部，均受到潜深水压的作用，U形联通闭合水路流程如图1所示。图中箭头表示水流或压力方向。

6台水泵、3台处于运转状态，3台处于备用状态。当备用泵与运转泵形成并联水路时，能够对水轮机的转速和潜艇航速起到速度倍增作用。潜艇的航速可由水泵开启的台数来调节。当水轮机形成飞轮效应后，可开通水轮机的串联流程，以减少对水泵动能的消耗，提高能效比。

为了本系统的安全运转和满足对设备检修要求，水力发电、液压推进、喷水推进各子系统必须及时有效组合或分离，因此，在U形联通闭合水路中共设置了主要阀门进行调控，切换流程，交替开闭,调控设备和流程的组合、分离。

潜艇U形联通闭合水路及其联通的水轮机，船舶液压推进器，喷水推进器、水泵均处于完全封闭的，不依赖任何空气的条件下运行，运行时的水压等于潜深水压+水泵扬程水压+1个大气压；停止运行时，系统内依然保持潜深水压+1个大气压的压力。

潜艇U形联通闭合水路的水流走向是：引进艇外海水，进入水泵进口、经水泵增压后进入水轮机上端进水口，推动水轮绕轴旋转，由水轮机下端出口排出，进入船舶液压往复式推进器主液压箱进水口，推动箱内活塞作往复运动，由另一主液压箱排水口排出，进入喷水推进器，做功后由喷水推进器导水槽排出，进入大海，完成循环。

2、制作水轮机E

水轮机是利用水力冲击水轮叶片，使水轮不断绕水轮中轴旋转以驱使发电机1进行发电的机械，担负将机械能转化为电能的任务。由于潜艇空间较小，本设计为潜艇提供小型水轮机、发电机部分可选择国产既有的发电机配套，发电机所需的转速可由变速(增速)装置达成。水轮机仅为发电机提供强大的驱动力，每台水轮机可驱动2-4台发电机。水轮机如示意图3所示：(由于水轮机的耐压、密封、抗海水腐蚀要求较高，外形壁厚因所选材料不同而不同，本文所述的均为水轮机内腔尺寸)水轮机为圆鼓形状，整机重量约为7000公斤。分为旋转部分和固定部分。旋转部分为水轮。(直径160厘米×厚度40厘米)。水轮由水轮中轴(直径10厘米×长120厘米)水轮鼓(直径83厘米×厚度40厘米)水轮叶片组成(共12片，按∠30°辐射分布，水轮叶片为双曲面锥体，底边为21.73厘米×宽40厘米，顶为锥尖×宽40厘米，水轮叶片凹形曲面NT的弧长42.935厘米，NT弧面的凹形截面积为42.935×宽40＝1717.4厘米²，这个曲面承载着水流的冲击力和压力。推动水轮绕轴旋转。NT弧是以M为圆心，41厘米为半径，∠60°的弧面曲度，形成对进水口的一定倾角。使水轮偏心旋转。MT弧是以D为圆心，23.3厘米为半径，∠124°的弧面曲度，弧长50.43厘米的凸形弧面)图中阴影部分与水轮和壳体之间的间隙组成了水轮机的水流通道。水轮按顺时针方向旋转。

水轮中轴与水轮鼓圆心部位以反向螺旋线稳固联结，并以正向螺旋线插销固定，以避免水轮鼓在中轴上摆动或偏移。水轮鼓与水轮叶片的连接以球墨铸铁整体浇铸完成。

在水轮两侧的中轴上安装两组向心推力轴承，用以安装连接密封水轮的壳体和支撑水轮机的固定支架。

在水轮机中轴两端各安装一个链轮2或皮带轮，以将水轮机获得的机械能传递到上端的变速箱，最终驱动发电机发电。

固定部分为密封水轮的壳体。内腔直径为160.6厘米×宽40.6厘米，使其各部分与水轮留有0.3厘米的间隙。

密封水轮的壳体由两个半圆体组成，水轮中轴中线分界，以法兰的形式连接；在上半圆体∠30°-60°之间设有直径30厘米的进水孔。

在下半圆体∠210°-240°之间设有直径30厘米的出水孔。

在下半圆体底部设立支撑底座，底座截面积为80厘米×120厘米

水轮机的水流通道为半圆的偏心设计，有利于水轮旋转时产生加速度。由于水轮自重约4000余公斤，当水轮的转速达到某一临界点时，能够产生飞轮效应。大大降低水泵所消耗的动能。也就是说，我们可以将水轮机串连运行。以更小的消耗、发更多的电。

水轮机的转速与水轮机的过水流量成正比关系。

水轮机对电机的驱动力与水轮叶片的受力面积、水流压力成正比关系。

水轮机的转速和驱动力可以按以下方法推算：

水轮旋转一圈的需水量=水轮机内腔的全部空隙=∠30°的图中阴影体积×12+密封水轮的壳体内腔与水轮的间隙体积

阴影体积=（MNT的扇形面积+MNO的扇型面积的弓形部分-MTD扇型面积的弓形部分）×12×宽40厘米

MNT的扇形面积=41×41×3.1416×60°/360°=880.17厘米²

MNO扇形中的弓形面积=80×80×3.1416×30°/360°-77×41÷2=1675.52-1578.5=97厘米²

MDT扇形中的弓形面积=23.3×23.3×3.1416×124°/360°-11×41÷2=587.5-225.5=362厘米²

阴影体积=（880+97-362）厘米²×12×宽40厘米=615×12×40=295200厘米³

壳体内腔与水轮间隙体积=（80.3×80.3×40.6-80×80×40）×3.1416=（261792.45-256000）×3.1416=5792×3.1416=18196厘米³

水轮机旋转1圈需水量=295200厘米³+18196厘米³=313396厘米³

水泵流量1800立方米/小时，每分钟流量1800÷60=30立方米=30000000厘米³

水轮机每分钟转速30000000/313396=95.7转/分钟，发电机所需转速1500转/分钟，需要变速器进行16倍增速可达发电机1532转/分钟

水轮机对发电机的驱动力为：水泵扬程压力40公斤/厘米²×水轮叶片受力面积1717.4厘米²=68696公斤÷16倍增速=4293.5公斤/终端负载，每台水轮机可驱动2-4台发电机发电。图示3

3、制作液压推进器H：

船舶液压推进器是援引国家知识产权局2013.11.13公布的专利技术。（专利号：ZL201320239241.2）

液压往复式推进器是将液压机械提供的压力源，经过前置液压箱活塞扩大变换为推力。由活塞连杆传导于后置液压箱活塞，产生反作用力推动船舶前进，同时完成往复过程。

专为我国常规潜艇设计的液压往复式推进器为方箱式，主液压箱有两个箱体A、B，副液压也有两个箱体a、b，主液压箱A、B为密封的六面体，内置300厘米×300厘米的大型活塞。副液压箱a、b为不密封的四面体，两端与大海连通。内置230厘米×230厘米的活塞。A—a活塞与B—b活塞同时同步进行方向相反的运行。A、B主液压箱后部设有连通口，进行A、B之间的压力传递。A、B前部设有进水口和排水口，当压力源由A进水口进入，则关闭A出水口和B进水口、由B出水口排出，如压力源由B进水口进入，则关闭B出水口、A进水口、由A出水口排出、交替进行。A、B进出水口由液压阀自动开闭，并由A、B同步阀控制进排水方向。液压推进的工作原理是：海水具有流动性和不能被压缩的特点，在压力差的作用下，压力高的地方会向压力低的地方进行流动，在密闭的容器内，海水作为传递压力的介质，能够改变流动的方向，而不改变压力的大小。同时，依据帕斯卡定理：力/受力面积=压强，我们可以根据不同的需要，调整三要素之间的关系和配置。

A、B主液压箱，a、b副液压箱与其箱内活塞应保持3毫米间隙，以免直接磨擦，损坏设备。活塞行程为200厘米、活塞在主液压箱A、B的进水口、出水口位置和A与B联通口的位置中间与A、B两端各保持50厘米间距，所以A、B内腔尺寸为300.3厘米×300.3厘米×300厘米，a、b内腔尺寸为230.3厘米×230.3厘米×300厘米。为了避免活塞与液压箱接触，必须对活塞移动轨迹进行精确定位，本设计拟采用凸轮、凹轨接触模式，在液压四壁相应位置设立6条导轨，导轨与箱壁处同一平面，凹导轨横截面为10厘米×6厘米，凹槽为3厘米×3厘米，凸形导轮为直径12厘米宽10厘米的园轮，轮外缘凸出部份为2.9厘米×2.9厘米，插入凹槽，轮轨滚动接触，轮中心设一滚动轴承，导轮与活塞以三角支架稳固联结，液压箱下端箱壁设有2条导轨，承载活塞重量，上端设有2条导轨，左右各1条导轨，以12个或24个导轮精确定位活塞移动轨迹。轮轨接触面仅为72厘米或144厘米，对于液压过程中产生的磨擦热，已由新鲜海水循环移除，避免了磨擦热的不断累积。

a、b副液压箱中的活塞为止逆阀设计，即在活塞上设置4个活门，当活塞向舰尾方向移动时，活门关闭，关闭是为了集合活塞前行时形成的反作用力，反推潜艇前进。活塞回程时，活门在压力差的作用下自行打开，使海水溢流出去，大大减少了回程阻力，无论开启和闭合，a、b箱内的海水流向始终指向舰尾。

主液压箱是全封闭的六面体，箱内压力=潜深水压+泵扬程水压+1个大气压。箱体应满足以上耐压抗压要求。副液压箱因其两端与大海联通，没有耐压抗压要求，因箱壁和活塞虽然受到潜深水压+1个大气压的作用，但其各面均受到方向相反的相同压力的作用，互为抵消，互为平衡，但副液压箱应确保其不变形并与舰体稳固联结。如果主液压箱安置于与大海联通的位置上，其耐压、抗压要求仅需满足泵扬程水压+1个大气压的压力即可。本设计拟采用这个办法将船舶液压往复推进器整体安装。

活塞行程为200厘米，如开启1台水泵，完成行程需时间36秒；开启2台水泵用时18秒，开启3台泵用时12秒，开启4台泵用时9秒，开启5台泵用时7.2秒，开启6台泵用时6秒。

主液压箱A、B的进排水由同步控制阀R1、R2，液压自动阀R3、R5进水，R4、R6排水，自动控制，交替进行。R1、R3、R4与R 2、R5、R6是相互对应的阀门，同开同闭，这些阀门都有一个液压缸，缸内有活塞，R3、R5进水阀由活塞连杆联结阀门升降，当液压水流从R 3液压缸下端进入时推动活塞上升，R3液压缸上端排出的水流进入R5液压缸的上端，推动活塞下降，R5液压缸下端排出的水流进入排水总管，使R 3、R5进水阀处于一开一闭的状态。R4 R6排水阀同理，R1、R2同步控制阀液压缸底部有一水管相互联通，当R 1开通时压迫水流将R2关闭，所谓开通，是同步控制阀活塞中段有一段水槽，当活塞水槽对准液压水管时，会将液压水流引入R3和R6液压缸的下端，使R1、R3、R6同时开启，R2、R4、R5同时关闭，同步控制阀是由主液压箱活塞接近行程终点触碰推动的。

现根据水泵扬程（40公斤/厘米²），A主液箱活塞截面积=300厘米×300厘米=90000厘米²，a活塞截面积=230厘米×230厘米=52900厘米²），船舶液压往复式推进器在潜艇处不同潜深产生的推力推算如下：

以上的数据表明，随着潜艇下潜深度的增加，潜艇前进的阻力随之增加，A—a压力与推力之比呈下降趋势，但潜艇的总推力仍呈上升态势，究其原因，随着潜艇下潜深度的增加，我们更多开发利用了大海之中的水压势能。

4、制作喷水推进器S

喷水推进器是将引入潜艇中海水经泵加压后排入大海的高压水流，利用喷水推进器中的分水锥体，将高压水流的巨大冲击力均匀反射转移到联结于潜艇尾部左右两侧的喷水推进器承力档板上，由设在档板边缘的圆周导水槽导出水流于潜艇外，进入大海。

喷水推进器由三部份组成，导水筒3：由1厘米厚钢板制成的内径200厘米、高63厘米的圆筒，一端无缝联结承压档板，一端有缝联结分水锥体，形成圆周5厘米宽的排水通道。承压档板4：厚12厘米、直径202厘米。圆心部位是直径40厘米的进水口（排水管插入），承压挡板外缘设有一道宽12厘米的导水槽，导水槽形状为直径12厘米的半圆曲面。分水锥外缘插入导水槽中心1厘米处，将导水槽区隔为内外各5厘米；分水锥体5，圆形，直径为190厘米、高52厘米，锥尖对准进水口圆心，锥尖直径2厘米，外壁插入导水槽1厘米处、厚度为2厘米，分水锥度是直径92厘米的半圆形曲面绕圆锥尖旋转360度而成，由钢板将分水锥体与导水筒连接，比如20块 50厘米×5厘米×1厘米的钢板，按∠18度分布，将分水锥体与导水筒水平联结，使三部份合为整体，喷水通道排水截面积为（100×100×3.1416）-（95×95×3.1416）=31416-28353=3063厘米²；喷水推进器承压档板截面积为（100×100×3.1416）-进水口（20×20×3.1416）=31416-1257=30159厘米²，喷水推进器能够产生的推力为：水泵扬程压力40公斤/厘米²×受力截面积30159厘米²=1206360公斤×2组喷水推进器=2412.77吨一组船舶液压往复式推进器与2组喷水推进器在不同潜深的合成推力为：

所有的水力发电设备，水泵，船舶液压推进器，喷水推进器，联结管道均安装于潜艇尾舱，尾舱呈圆锥形，长度为12米，首端为直径9米，尾端为直径7.6米，将潜艇尾舱分割为6米的两个区间，前部为全密封区间，设立一个直径760厘米×600厘米的内圆筒，内外圆筒之间辅设龙骨，建成若干很小密封间，里面充填吸波和消音材料，这样可加强潜艇的抗压能力和提高潜艇的静音性能。在前部密封区间，在舱底沿垂线安装3台水轮机，水轮机两侧各安装3台水泵，在水轮机上方设置7米×6米的操作平台，用以安装增速器和发电机及蓄电，变电设备。后部为半密封区间，6米分2段，前段用于安装主液压箱A、B，在前段取4米×7米×3米空间，A、B周边有潜深海水流入，用以平衡AB箱内压力，后段取3米×6米×3空间，用于整体安装a、b，A-a、B-b活塞连杆与液压箱应处同一中心点水平位置。在潜艇水平中线位置，潜艇尾部a、b两侧安装2台喷水推进器，喷水推进的进水管道与A、B的排水管联通。在a、b上下之间预留总进水通道。除此以外，潜艇尾舱后部都应该密封，铺设龙骨，充填吸波消音材料，这些密封区间还能起到浮箱的作用，用以平衡设备的重力。

在潜艇的尾舱中部6米位置的隔离档板上，须预留液压推进器，喷水推进器、总进水管、排水管的进水，排水通道。由于在此承载着潜艇全部推力，因此须保持可靠的强度。

Claims (4)

1.一种潜艇泵推及水力发电装置，其特征在于：该装置分为密封区和半密封区，包括推进系统和发电系统，推进系统包括一组液压推进器H和两组喷水推进器S，发电系统包括水轮机E，液压推进器H、喷水推进器S设在舰体的尾部，密封区连接舰身，内设有发电机(1)、水轮机E、泵K，半密封区设有液压推进器H的主液压箱A和主液压箱B、副液压箱a、副液压箱b和喷水推进器S，半密封区的进水管道与密封区的泵K连通，泵K通过管道与水轮机E连接，水轮机E与主液压箱A、主液压箱B连接，另主液压箱A、主液压箱B连接出水管道；水轮机E为圆鼓形，旋转部份为水轮，固定部份为密封水轮的壳体；水轮包括水轮中轴、水轮鼓，水轮叶片，水轮中轴中间串有水轮鼓，水轮鼓边缘设有水轮叶片，水轮中轴上水轮鼓两侧设有圆柱体，圆柱体上设有轴承，水轮中轴的分布为：中间为水轮鼓，两端为连接传动变速箱的链轮(2)，该链轮(2)与水轮属一对轮轴关系，水轮与链轮之间为水轮中轴轴承，轴承外缘连接水轮机外壳及支撑支架。

2.根据权利要求1所述潜艇泵推及水力发电装置，其特征在于：该液压推进器H包括缸体A、缸体B，缸体A、缸体B内设有活塞，缸体A、缸体B的一端设有控制阀R，缸体A、缸体B由控制阀R彼此连通，缸体A、缸体B的另一端连通，缸体A连通的一边设有副液压箱a，缸体B连通的一边设有副液压箱b，副液压箱a、副液压箱b内设有活塞，副液压箱a、副液压箱b内的活塞为止逆阀活塞，主液压箱A和副液压箱a及主液压箱B和副液压箱b的活塞通过连杆连接；

主液压箱A和主液压箱B分别与副液压箱a和副液压箱b的缸体上、下、左、右四面以凹导轨与活塞凸导轮采取滚动接触模式，以定位箱体与活塞保持3毫米间隙的运行轨迹。

3.根据权利要求1所述潜艇泵推及水力发电装置，其特征在于：水轮直径160厘米，水轮外设有壳体，壳体与水轮间隙3mm，壳体上设有进、出水口。

4.根据权利要求2所述潜艇泵推及水力发电装置，其特征在于：该喷水推进器S包括导水筒、承压档板、分水锥，导水筒无缝连接承压档板，有缝连接分水锥，形成5厘米宽的圆周排水通道；导水筒内径200厘米×高63厘米，承压档板直径202厘米×厚12厘米，其圆心部位预留内径40厘米的出水管位置,圆心与分水锥尖对齐，挡板圆周外缘设有12厘米宽的导水槽，导水槽为直径12厘米的半圆弧形，分水锥外径190厘米×高52厘米,外缘壁最薄处2厘米,锥尖直径2厘米端部,分水锥为92厘米半圆弧形绕锥尖旋转360度的曲面锥度，分水锥外缘插入导水槽1厘米的深度。