CN107672772A - 一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，包括舷外海水管路和淡水循环管路，所述舷外海水管路的结构为：包括中间换热器，所述中间换热器的一端为海水出口，另一端依次通过管子串联第二止回阀、海水泵、第五截止阀和海水滤器，所述海水滤器连接海水入口；所述中间换热器的顶部通过连接管连接第一耐压舱，中间换热器的底部通过连接管链接第二耐压舱，所述第一耐压舱和第二耐压舱内部设置淡水循环管路。安全可靠、节约舱内空间。
Description
技术领域
本发明涉及多体结构的水下平台冷却系统技术领域，尤其是一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统。
背景技术
多体结构的水下平台是一种由多耐压壳体组成、包含各种部件、设备系统 /分系统的复杂水下系统，并且可以携带有多种探测作业设备。多体结构水下平台可以长周期、全天候地在水下进行海洋科学研究、海洋资源勘探与开采、海洋观测网络建设与运行维护等任务。
为了保证多体水下平台众多的发热设备处于良好的工作状态，需要对动力系统、空调柜机、有害气体综合净化装置等多型设备进行冷却。一种常见的冷却方式是在耐压壳上开设通海口，海水由海水泵引入舱内，在中间换热器内冷却淡水管路中的淡水，再由通海口流出艇外。在中间换热器中被冷却的淡水由淡水泵送入各系统的发热设备将其冷却，吸热温升后再循环流入中间换热器中被海水冷却，系统的原理如图1所示。
以上这种将海水引入耐压壳内的多级冷却系统虽然能够满足发热设备的冷却需求，但存在以下不足：
1)多体结构水下平台工作于水下，承受巨大的水压，为了保证结构的可靠，在现有的技术条件下，耐压壳体的尺寸受到一定的限制，因此舱内空间成为总体设计的一个重要限制因素。对于传统的多级冷却系统，海水通过通海口进入耐压壳体内，海水泵、中间换热器以及海水管路等均布置于舱内，需要占用大量舱内宝贵空间，必然影响其他设备的布置。
2)传统的中央冷却系统海水通过通海口进舱内后，然后舱内的海水泵驱动海水通过中间换热器后排至舷外。海水泵运行过程中需要承受高压海水和舱内常压间的巨大压差，这对海水泵的设计和制造提出了较高的要求，海水泵的密封和安全性难以保证。并且，海水泵为了耐压，需要较厚的泵壳等结构，这样导致泵的体积和重量都较大。
3)采用传统的中央冷却系统，海水由舷外先引至舱内再排到舷外，导致舱内海水管路走向复杂，使得海水管路沿程阻力和局部阻力都较高，同时由于海水管路流量一般较大，使得海水泵功耗比较大，增加了系统的能耗；另一方面，传统中央冷却系统导致相对多的管路穿舱，影响结构安全性。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，从而使其具有安全可靠、节约舱内空间、低流阻的优点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，包括舷外海水管路和淡水循环管路，所述舷外海水管路的结构为：包括中间换热器，所述中间换热器的一端为海水出口，另一端依次通过管子串联第二止回阀、海水泵、第五截止阀和海水滤器，所述海水滤器连接海水入口；所述中间换热器的顶部通过连接管连接第一耐压舱，中间换热器的底部通过连接管链接第二耐压舱，所述第一耐压舱和第二耐压舱内部设置淡水循环管路。
其进一步技术方案在于：
所述第一耐压舱内部的淡水循环管路为：包括第一冷却用户，所述第一冷却用户的一端通过管路依次连接第一截止阀、第一球阀和第一舷侧阀，所述第一舷侧阀的出口通过第一穿舱件与中间换热器连接；所述第一冷却用户的另一端通过管路依次串联连接第二截止阀、第一止回阀、第一淡水泵、第四截止阀、第一温控三通阀、第二球阀和第二舷侧阀，所述第二舷侧阀的出口通过第二穿舱件与中间换热器连接；位于第一截止阀出口与第一温控三通阀之间通过支管连通，第二球阀与第一温控三通阀之间的管路通过第三截止阀连接第一水箱。
所述第二耐压舱内部的淡水循环管路为：包括第二冷却用户，所述第二冷却用户的一端通过管路依次串联第八截止阀、第三球阀和第三舷侧阀，所述第三舷侧阀的出口通过第三穿舱件与中间换热器连通；所述第二冷却用户的另一端通过管路依次串联第九截止阀、第三止回阀、第二淡水泵、第七截止阀、第二温控三通阀、第三球阀和第四舷侧阀，所述第四舷侧阀的出口通过第四穿舱件与中间换热器连接，第三球阀和第八截止阀之间通过分支管与第二温控三通阀连通，所述第四球阀和第二温控三通阀之间通过第六截止阀连接第二水箱。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过采用舷外海水冷却系统，由于将换热器和海水泵布置于舷间，在不占用水下平台耐压壳内的宝贵空间的同时，也充分利用了多体结构水下平台多耐压壳体间较大的舷间空间。海水管路不进入舱内，管路以及海水泵均采用非耐压形式，安全可靠。同时，海水管路较短，并且通过低流阻设计减小了对海水泵功率要求，降低了系统的功耗。另外，通过优化设计，舷外海水冷却系统减少了耐压壳体的穿舱数目，对水下平台耐压壳体的结构安全性有很大的益处。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、第一截止阀；2、第二截止阀；3、第一球阀；4、第一舷侧阀； 5、第二舷侧阀；6、第二球阀；7、第三截止阀；8、第一温控三通阀；9、第四截止阀；10、第一淡水泵；11、第一止回阀；12、第一穿舱件；13、第二穿舱件；14、第二止回阀；15、海水泵；16、第五截止阀；17、海水滤器；18、第三穿舱件；19、第四穿舱件；20、第三舷侧阀；21、第四舷侧阀；22、第三球阀；23、第四球阀；24、第六截止阀；25、第二温控三通阀；26、第七截止阀；27、第二淡水泵；28、第三止回阀；29、第八截止阀；30、第九截止阀； 31、第一耐压舱；32、第二耐压舱；33、第一冷却用户；34、第二冷却用户； 35、中间换热器；36、第二水箱；37、第一水箱。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，包括舷外海水管路和淡水循环管路，舷外海水管路的结构为：包括中间换热器 35，中间换热器35的一端为海水出口，另一端依次通过管子串联第二止回阀 14、海水泵15、第五截止阀16和海水滤器17，海水滤器17连接海水入口；中间换热器35的顶部通过连接管连接第一耐压舱31，中间换热器35的底部通过连接管链接第二耐压舱32，第一耐压舱31和第二耐压舱32内部设置淡水循环管路。
第一耐压舱31内部的淡水循环管路为：包括第一冷却用户33，第一冷却用户33的一端通过管路依次连接第一截止阀1、第一球阀3和第一舷侧阀4，第一舷侧阀4的出口通过第一穿舱件12与中间换热器35连接；第一冷却用户33的另一端通过管路依次串联连接第二截止阀2、第一止回阀11、第一淡水泵 10、第四截止阀9、第一温控三通阀8、第二球阀6和第二舷侧阀5，第二舷侧阀5的出口通过第二穿舱件13与中间换热器35连接；位于第一截止阀1出口与第一温控三通阀8之间通过支管连通，第二球阀6与第一温控三通阀8之间的管路通过第三截止阀7连接第一水箱37。
第二耐压舱32内部的淡水循环管路为：包括第二冷却用户34，第二冷却用户34的一端通过管路依次串联第八截止阀29、第三球阀22和第三舷侧阀 20，第三舷侧阀20的出口通过第三穿舱件18与中间换热器35连通；第二冷却用户34的另一端通过管路依次串联第九截止阀30、第三止回阀28、第二淡水泵27、第七截止阀26、第二温控三通阀25、第三球阀23和第四舷侧阀21，第四舷侧阀21的出口通过第四穿舱件19与中间换热器35连接，第三球阀22和第八截止阀29之间通过分支管与第二温控三通阀25连通，第四球阀22和第二温控三通阀25之间通过第六截止阀24连接第二水箱36。
舷外海水冷却系统由舷外海水管路和淡水循环管路组成。
(一)舷外海水管路
舷外海水管路主要由中间换热器35、海水泵15、阀门、进水管路和出水管路五部分组成。
a)中间换热器35
中间换热器35采用管壳式换热器，换热管的材料选用钛合金材质。
换热器纵向布置于两个动力舱耐压壳和潜艇轻外壳之间的舷间位置。换热器的集水室不采用传统的形状规则的圆柱空间，而是采用平滑过渡的变径管的形式，与进出水管路进行一体化设计。
b)海水泵15
海水泵15的型式采用屏蔽离心泵，结构材料选用钛合金材质，布置于进水管路和换热器之间。
c)阀门
阀门主要包括截止阀、止回阀和温控三通阀，主体均采用钛合金材质。截止阀采用低流阻的球阀，布置于换热器的入口处；止回阀采用节能消声型止回阀，布置于海水泵15出口处；温控三通阀可以根据设定值通过调节流入换热器的淡水流量控制淡水泵的入口温度。
d)进水管路
进水管路用于将多体结构水下平台轻外壳以外的海水引入并送至海水泵 15吸入口。管路总体沿潜艇纵向布置，要求管路的长度尽量缩短、弯头的数量和角度尽量较小，管路的入口设置在航行时平台下表面的高压区。
f)出水管路
出水管路用于将舷外换热器流出的海水引出并送到轻外壳以外。管路总体沿多体结构水下平台纵向布置，要求管路的长度尽量缩短、弯头的数量和角度尽量较小，管路的出口设置在航行时平台下表面的低压区。
(二)淡水循环管路
淡水循环管路的原理与现有技术中的多级通海冷却系统淡水管路相同。
多体结构水下平台冷却系统运行时，舷外换热器内管侧海水和壳侧的冷却淡水采用逆向流动的方式进行强迫对流换热。舱内的淡水泵运转，将舱内发热设备流出的高温淡水经贯穿耐压壳的淡水管路送至换热器侧后部的壳侧进口，淡水在换热器内的壳侧向前流动并被海水冷却降温，从壳侧前部的出口流出后，再经过贯穿耐压壳管路流入舱内重新进入发热设备对其冷却。
海水泵15通过进水管路吸入轻外壳外的海水，海水被驱动流过换热器的管侧向后流动时吸热升温，随后流出换热器，经出水管路流到轻外壳以外的空间。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (3)
1.一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，其特征在于：包括舷外海水管路和淡水循环管路，所述舷外海水管路的结构为：包括中间换热器(35)，所述中间换热器(35)的一端为海水出口，另一端依次通过管子串联第二止回阀(14)、海水泵(15)、第五截止阀(16)和海水滤器(17)，所述海水滤器(17)连接海水入口；所述中间换热器(35)的顶部通过连接管连接第一耐压舱(31)，中间换热器(35)的底部通过连接管链接第二耐压舱(32)，所述第一耐压舱(31)和第二耐压舱(32)内部设置淡水循环管路。
2.如权利要求1所述的一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，其特征在于：所述第一耐压舱(31)内部的淡水循环管路为：包括第一冷却用户(33)，所述第一冷却用户(33)的一端通过管路依次连接第一截止阀(1)、第一球阀(3)和第一舷侧阀(4)，所述第一舷侧阀(4)的出口通过第一穿舱件(12)与中间换热器(35)连接；所述第一冷却用户(33)的另一端通过管路依次串联连接第二截止阀(2)、第一止回阀(11)、第一淡水泵(10)、第四截止阀(9)、第一温控三通阀(8)、第二球阀(6)和第二舷侧阀(5)，所述第二舷侧阀(5)的出口通过第二穿舱件(13)与中间换热器(35)连接；位于第一截止阀(1)出口与第一温控三通阀(8)之间通过支管连通，第二球阀(6)与第一温控三通阀(8)之间的管路通过第三截止阀(7)连接第一水箱(37)。
3.如权利要求1所述的一种适用于多体结构的水下平台的舷外海水冷却系统，其特征在于：所述第二耐压舱(32)内部的淡水循环管路为：包括第二冷却用户(34)，所述第二冷却用户(34)的一端通过管路依次串联第八截止阀(29)、第三球阀(22)和第三舷侧阀(20)，所述第三舷侧阀(20)的出口通过第三穿舱件(18)与中间换热器(35)连通；所述第二冷却用户(34)的另一端通过管路依次串联第九截止阀(30)、第三止回阀(28)、第二淡水泵(27)、第七截止阀(26)、第二温控三通阀(25)、第三球阀(23)和第四舷侧阀(21)，所述第四舷侧阀(21)的出口通过第四穿舱件(19)与中间换热器(35)连接，第三球阀(22)和第八截止阀(29)之间通过分支管与第二温控三通阀(25)连通，所述第四球阀(22)和第二温控三通阀(25)之间通过第六截止阀(24)连接第二水箱(36)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180209 |