CN108163173A

CN108163173A - 低噪音无轴泵喷核潜艇

Info

Publication number: CN108163173A
Application number: CN201810047694.2A
Authority: CN
Inventors: 朱幕松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2018-06-15

Abstract

一种低噪音无轴泵喷核潜艇，由无轴泵喷推进器与核潜艇主体组成，无轴泵喷推进器安装在核潜艇尾部，无轴泵喷推进器由轴流式水泵与大功率环形电机一体化组成，大功率环形电机功率密度大，注塑封装的环形电机定子和注塑封装的环形电机转子的密封质量高，前环型轴承和后环型轴承用不锈钢制造，无轴泵喷推进器全面有效地防止海水侵蚀，环形电机定子和环形电机转子之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，由永磁圈的磁力稳定，定子的内圆和转子的外圆在滑动配合状态下安装和分离，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙工作在水润滑状态，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，没有轴承噪音和齿轮噪音，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，叶片搅动噪音小，大功率环形电机的制造和维护容易、成本低。

Description

低噪音无轴泵喷核潜艇

技术领域

本发明涉及一种永磁电机推进的核潜艇，特别涉及一种低噪音无轴泵喷核潜艇。

背景技术

核潜艇是海军最重要的战略军事装备，为了核潜艇更好地隐蔽在大海深处，让敌军的声呐探测仪不容易发现到自己，核潜艇的静音非常重要，现代核潜艇为了减少电动螺旋桨推进器产生的噪音，使用了泵喷射式推进装置，中国专利CN2608418号所公开的“船与潜艇的推进器”,在潜艇前部为进水口,它通过管道与潜艇后部出水口相通,在出水口与进水口之间的管道中安装螺旋桨,螺旋桨转动时,利用与水泵相同的原理,将潜艇前部的水吸入,从后部喷出。该项专利的不足在于潜艇推进器的结构影响潜艇内部的布局,降低潜艇有限空间的利用率。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有核潜艇电动推进器的不足，提供一种低噪音无轴泵喷推进的核潜艇。

所述低噪音无轴泵喷核潜艇的方案是由无轴泵喷推进器与核潜艇主体组成,其特征在于：所述核潜艇主体的尾部圆周等分设置上管架、下管架、左管架、右管架，4个管架安装成斜十字架，上、下管架对称，左、右管架对称，斜十字架前边4端均设置前连接盘，前连接盘前边安装在核潜艇的尾部圆周，斜十字架后边4端均设置后连接盘，后连接盘后边安装无轴泵喷推进器，所述无轴泵喷推进器由轴流式水泵与大功率环形电机一体化组成，所述轴流式水泵设置导流圈定子，导流圈定子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈定子的外圆周为流线型，内圆周为阶梯型，导流圈定子的前端为锥形的圆环端面，圆环端面与斜十字架后边4个后连接盘安装固定，所述导流圈定子内部设置环形电机定子，环形电机定子准确定位在导流圈定子内部中间，与导流圈定子同心，并且与导流圈定子一体化注塑成型，所述导流圈定子既是轴流式水泵定子，又是注塑封装的环形电机定子，所述环形电机定子设置圈式铁芯，圈式铁芯是用硅钢片叠加制造成型，圈式铁芯的内圆设有若干个T形齿牙和齿槽，齿槽内绕制三相线圈，三相线圈连接为Y形式的电路输出，三相输出线合并一股输出电缆，所述下管架的前连接盘设置前出线孔，所述下管架的后连接盘设置后出线孔，输出电缆经过注塑封装，从下管架的前、后出线孔穿出，进入核潜艇内部，与大功率变频控制盒连接，所述轴流式水泵设置导流圈转子，导流圈转子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈转子内圆周前侧连接6个等分的大小相等的叶片，组成轴流式螺旋桨,螺旋桨的每个叶片为渐开线形状，位于导流圈转子中心的叶片小，位于导流圈转子内圆周的叶片大，导流圈转子外圆周为阶梯型，导流圈转子内部设置环形电机转子，环形电机转子准确定位在导流圈转子内部中间，并且与导流圈转子及6个叶片一体化注塑成型，所述导流圈转子既是轴流式螺旋桨，又是注塑封装的环形电机转子，所述环形电机转子设置导磁圈，导磁圈外圆中间设置永磁圈,永磁圈由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的右视图形是梯形，永磁圈的前后端是对称的斜边，方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈,永磁圈吸附在导磁圈外圆，导磁圈为铁类的导磁体；导流圈转子前端外圆紧配合安装前内挡圈，前内挡圈紧靠导流圈转子前台阶，导流圈转子后端外圆紧配合安装后内挡圈，后内挡圈紧靠导流圈转子后台阶，导流圈定子前端内圆紧配合安装前外挡圈，前外挡圈紧靠导流圈定子前台阶，导流圈定子后端内圆紧配合安装后外挡圈，后外挡圈紧靠导流圈定子后台阶，前内挡圈和前外挡圈之间设置前花篮滚珠，组成前环型轴承,后内挡圈和后外挡圈之间设置后花篮滚珠，组成后环型轴承,所述前、后花篮滚珠均设置花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，所述前、后环型轴承的零部件均用不锈钢制造，导流圈转子的外圆与导流圈定子的内圆之间是前后滑动配合，导流圈转子前端外圆对准导流圈定子后端内圆，所述永磁圈的磁力使导流圈转子吸进导流圈定子内圆，前、后环型轴承支撑导流圈的转子和定子准确定位，所述永磁圈的前后端与所述圈式铁芯的前后端对齐，使转子和定子之间形成均匀的环形磁隙，前、后环型轴承既能承受径向力，又能承受向前的轴向力，所述4个管架之间的空间均为轴流式水泵的进水口，4个进水口均设置防护网，导流圈转子后端内圆为轴流式水泵的出水口，所述轴流式螺旋桨转动时，将导流圈内的水推向后方，前、后环型轴承支撑着轴流式螺旋桨向前的反作用力，轴流式螺旋桨转速越快，轴流式水泵喷水的推动力就越大；所述核潜艇主体为流线型，在核潜艇主体内部，由核反应堆、锅炉提供热量加热蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机驱动发电机发出中压三相交流电源，然后将电能输出到综合电力系统，灵活分配到各个战斗部，驱动大功率环形电机的中压三相交流电源连接所述大功率变频控制盒，经过大功率变频控制盒内的启动电路、变频电路、调压电路的一系列控制后驱动大功率环形电机。

所述大功率环形电机属于中压大功率径向磁通的低速永磁同步电机，功率在MW级，磁极为80极，所述注塑封装的环形电机定子内圆设置定子封装面，定子封装面位于所述环形磁隙的外面，定子封装面在保证注塑封装强度可靠前提下尽量薄，以满足定子磁场强度，所述注塑封装的环形电机转子外圆设置转子封装面，转子封装面位于所述环形磁隙的里面，转子封装面在保证注塑封装强度可靠前提下尽量薄，以满足转子磁场强度，所述永磁圈前后端对称的斜边在注塑封装内增强永磁圈的附着力，克服环形电机转子旋转时的离心力，避免永磁圈产生分裂的危险。

所述低噪音无轴泵喷核潜艇的有益效果在于：所述无轴泵喷推进器安装在核潜艇外面尾部，为核潜艇内部节省很大空间，无轴泵喷推进器没有传动轴，没有齿轮减速机构，因此没有齿轮噪音，所述大功率环形电机功率密度大，完全浸泡在海水中，散热条件好，所述注塑封装的环形电机定子和注塑封装的环形电机转子的密封质量高，所述前环型轴承和后环型轴承用耐海水腐蚀的不锈钢制造，无轴泵喷推进器全面有效地防止海水侵蚀，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙很小，环形电机定子的内圆和环形电机转子的外圆在滑动配合状态下安装和分离，环形电机定子和环形电机转子之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，由永磁圈的磁力稳定，当环形电机转子转动时，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，因此不产生轴承噪音，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙工作在水润滑状态，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，因此叶片搅动噪音小，所述大功率环形电机结构简单，制造和维护容易、成本低。

附图说明

图1 为低噪音无轴泵喷核潜艇右视结构示意图。

图2为无轴泵喷推进器右视剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例参照附图进行详细说明。

在图1、图2中，所述核潜艇主体1的尾部圆周等分设置上管架2、下管架3、左管架4、右管架，4个管架安装成斜十字架，上、下管架对称，左、右管架对称，斜十字架前边4端均设置前连接盘5，前连接盘前边安装在核潜艇的尾部圆周，斜十字架后边4端均设置后连接盘6，后连接盘后边安装无轴泵喷推进器7，所述无轴泵喷推进器由轴流式水泵与大功率环形电机一体化组成，所述轴流式水泵设置导流圈定子8，导流圈定子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈定子的外圆周为流线型，内圆周为阶梯型，导流圈定子的前端为锥形的圆环端面，圆环端面与斜十字架后边4个后连接盘安装固定，所述导流圈定子内部设置环形电机定子9，环形电机定子准确定位在导流圈定子内部中间，与导流圈定子同心，所述导流圈定子既是轴流式水泵定子，又是注塑封装的环形电机定子，所述环形电机定子设置圈式铁芯10，圈式铁芯是用硅钢片叠加制造成型，圈式铁芯的内圆设有若干个T形齿牙和齿槽，齿槽内绕制三相线圈11，三相线圈连接为Y形式的电路输出，三相输出线合并一股输出电缆12，所述下管架的前连接盘设置前出线孔13，所述下管架的后连接盘设置后出线孔14，输出电缆经过注塑封装，从下管架的前、后出线孔穿出，进入核潜艇内部，与大功率变频控制盒15连接，所述轴流式水泵设置导流圈转子16，导流圈转子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈转子内圆周前侧连接6个等分的大小相等的叶片17，组成轴流式螺旋桨18,螺旋桨的每个叶片为渐开线形状，位于导流圈转子中心的叶片小，位于导流圈转子内圆周的叶片大，导流圈转子外圆周为阶梯型，导流圈转子内部设置环形电机转子19，环形电机转子准确定位在导流圈转子内部中间，与导流圈转子同心，并且与导流圈转子及6个叶片一体化注塑成型，所述导流圈转子既是轴流式螺旋桨，又是注塑封装的环形电机转子，所述环形电机转子设置导磁圈20，导磁圈外圆中间设置永磁圈21,永磁圈由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的右视图形是梯形，永磁圈的前后端是对称的斜边，方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈,永磁圈吸附在导磁圈外圆，导磁圈为铁类的导磁体；导流圈转子前端外圆紧配合安装前内挡圈22，前内挡圈紧靠导流圈转子前台阶23，导流圈转子后端外圆紧配合安装后内挡圈24，后内挡圈紧靠导流圈转子后台阶25，导流圈定子前端内圆紧配合安装前外挡圈26，前外挡圈紧靠导流圈定子前台阶27，导流圈定子后端内圆紧配合安装后外挡圈28，后外挡圈紧靠导流圈定子后台阶29，前内挡圈和前外挡圈之间设置前花篮滚珠30，组成前环型轴承,后内挡圈和后外挡圈之间设置后花篮滚珠31，组成后环型轴承,所述前、后花篮滚珠均设置花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，所述前、后环型轴承的零部件均用不锈钢制造，导流圈转子的外圆与导流圈定子的内圆之间是前后滑动配合，导流圈转子前端外圆对准导流圈定子后端内圆，所述永磁圈的磁力使导流圈转子吸进导流圈定子内圆，前、后环型轴承支撑导流圈的转子和定子准确定位，所述永磁圈的前后端与所述圈式铁芯的前后端对齐，使转子和定子之间形成均匀的环形磁隙 32，前、后环型轴承既能承受径向力，又能承受向前的轴向力，所述4个管架之间的空间均为轴流式水泵的进水口，4个进水口均设置防护网33，导流圈转子后端内圆为轴流式水泵的出水口34，所述轴流式螺旋桨转动时，将导流圈内的水推向后方，前、后环型轴承支撑着轴流式螺旋桨向前的反作用力，轴流式螺旋桨转速越快，轴流式水泵喷水的推动力就越大；所述核潜艇主体为流线型，在核潜艇主体内部，由核反应堆、锅炉提供热量加热蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机驱动发电机发出中压三相交流电源，然后将电能输出到综合电力系统，灵活分配到各个战斗部，驱动大功率环形电机的中压三相交流电源连接所述大功率变频控制盒，经过大功率变频控制盒内的启动电路、变频电路、调压电路的一系列控制后驱动大功率环形电机。

所述大功率环形电机属于中压大功率径向磁通的低速永磁同步电机，功率在MW级，磁极为80极，所述注塑封装的环形电机定子内圆设置定子封装面35，定子封装面位于所述环形磁隙的外面，定子封装面在保证注塑封装强度可靠前提下尽量薄，以满足定子磁场强度，所述注塑封装的环形电机转子外圆设置转子封装面36，转子封装面位于所述环形磁隙的里面，转子封装面在保证注塑封装强度可靠前提下尽量薄，以满足转子磁场强度，所述永磁圈前后端对称的斜边在注塑封装内增强永磁圈的附着力，克服环形电机转子旋转时的离心力，避免永磁圈产生分裂的危险。

所述无轴泵喷推进器安装在核潜艇外面尾部，为核潜艇内部节省很大空间，无轴泵喷推进器没有传动轴，没有齿轮减速机构，因此没有齿轮噪音，所述大功率环形电机功率密度大，完全浸泡在海水中，散热条件好，所述注塑封装的环形电机定子和注塑封装的环形电机转子的密封质量高，所述前环型轴承和后环型轴承用耐海水腐蚀的不锈钢制造，无轴泵喷推进器全面有效地防止海水侵蚀，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙很小，环形电机定子的内圆和环形电机转子的外圆在滑动配合状态下安装和分离，环形电机定子和环形电机转子之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，由永磁圈的磁力稳定，当环形电机转子转动时，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，因此不产生轴承噪音，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙工作在水润滑状态，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，因此叶片搅动噪音小，所述大功率环形电机结构简单，制造和维护容易、成本低。

Claims

1.一种低噪音无轴泵喷核潜艇，由无轴泵喷推进器与核潜艇主体组成，其特征在于：所述核潜艇主体(1)的尾部圆周等分设置上管架(2)、下管架(3)、左管架(4)、右管架，4个管架安装成斜十字架，上、下管架对称，左、右管架对称，斜十字架前边4端均设置前连接盘(5)，前连接盘前边安装在核潜艇的尾部圆周，斜十字架后边4端均设置后连接盘(6)，后连接盘后边安装无轴泵喷推进器(7)，所述无轴泵喷推进器由轴流式水泵与大功率环形电机一体化组成，所述轴流式水泵设置导流圈定子(8)，导流圈定子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈定子的外圆周为流线型，内圆周为阶梯型，导流圈定子的前端为锥形的圆环端面，圆环端面与斜十字架后边4个后连接盘安装固定，所述导流圈定子内部设置环形电机定子(9)，环形电机定子准确定位在导流圈定子内部中间，与导流圈定子同心，并且与导流圈定子一体化注塑成型，所述导流圈定子既是轴流式水泵定子，又是注塑封装的环形电机定子，所述环形电机定子设置圈式铁芯(10)，圈式铁芯是用硅钢片叠加制造成型，圈式铁芯的内圆设有若干个T形齿牙和齿槽，齿槽内绕制三相线圈(11)，三相线圈连接为Y形式的电路输出，三相输出线合并一股输出电缆(12)，所述下管架的前连接盘设置前出线孔(13)，所述下管架的后连接盘设置后出线孔(14)，输出电缆经过注塑封装，从下管架的前、后出线孔穿出，进入核潜艇内部，与大功率变频控制盒(15)连接，所述轴流式水泵设置导流圈转子(16)，导流圈转子是用高强度塑料注塑成圆环形，导流圈转子内圆周前侧连接6个等分的大小相等的叶片(17)，组成轴流式螺旋桨(18)，轴流式螺旋桨的每个叶片为渐开线形状，位于导流圈转子中心的叶片小，位于导流圈转子内圆周的叶片大，导流圈转子外圆周为阶梯型，导流圈转子内部设置环形电机转子(19)，环形电机转子准确定位在导流圈转子内部中间，与导流圈转子同心，并且与导流圈转子及6个叶片一体化注塑成型，所述导流圈转子既是轴流式螺旋桨，又是注塑封装的环形电机转子，所述环形电机转子设置导磁圈(20)，导磁圈外圆中间设置永磁圈(21)，永磁圈由80块方块形永磁体排列组成,方块形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体,所述方块形永磁体的右视图形是梯形，永磁圈的前后端是对称的斜边，方块形永磁体的极性是径向的,相邻的永磁体极性互为相反,交替排列组成永磁圈,永磁圈吸附在导磁圈外圆，导磁圈为铁类的导磁体，导流圈转子前端外圆紧配合安装前内挡圈(22)，前内挡圈紧靠导流圈转子前台阶(23)，导流圈转子后端外圆紧配合安装后内挡圈(24)，后内挡圈紧靠导流圈转子后台阶(25)，导流圈定子前端内圆紧配合安装前外挡圈(26)，前外挡圈紧靠导流圈定子前台阶(27)，导流圈定子后端内圆紧配合安装后外挡圈(28)，后外挡圈紧靠导流圈定子后台阶(29)，前内挡圈和前外挡圈之间设置前花篮滚珠(30)，组成前环型轴承，后内挡圈和后外挡圈之间设置后花篮滚珠(31)，组成后环型轴承，所述前、后花篮滚珠均设置花篮支架，花篮支架内设置若干滚珠，所述前、后环型轴承的零部件均用不锈钢制造，导流圈转子的外圆与导流圈定子的内圆之间是前后滑动配合，导流圈转子前端外圆对准导流圈定子后端内圆，所述永磁圈的磁力使导流圈转子吸进导流圈定子内圆，前、后环型轴承支撑导流圈的转子和定子准确定位，所述永磁圈的前后端与所述圈式铁芯的前后端对齐，使导流圈转子和导流圈定子之间形成均匀的环形磁隙(32)，前、后环型轴承既能承受径向力，又能承受向前的轴向力，所述4个管架之间的空间均为轴流式水泵的进水口，4个进水口均设置防护网(33)，导流圈转子后端内圆为轴流式水泵的出水口(34)，所述轴流式螺旋桨转动时，将导流圈内的水推向后方，前、后环型轴承支撑着轴流式螺旋桨向前的反作用力，轴流式螺旋桨转速越快，轴流式水泵的喷水推动力就越大；所述核潜艇主体为流线型，在核潜艇主体内部，由核反应堆、锅炉提供热量加热蒸汽驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机驱动发电机发出中压三相交流电源，然后将电能输出到综合电力系统，灵活分配到各个战斗部，驱动大功率环形电机的中压三相交流电源连接所述大功率变频控制盒，经过大功率变频控制盒内的启动电路、变频电路、调压电路的一系列控制后驱动大功率环形电机。

2.根据权利要求1所述的低噪音无轴泵喷核潜艇，其特征在于：所述大功率环形电机属于中压大功率径向磁通的低速永磁同步电机，功率在MW级，磁极为80极，所述注塑封装的环形电机定子内圆设置定子封装面(35)，定子封装面位于所述环形磁隙的外面，定子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足定子磁场强度，所述注塑封装的环形电机转子外圆设置转子封装面(36)，转子封装面位于所述环形磁隙的里面，转子封装面在保证注塑封装强度可靠的前提下尽量薄，以满足转子磁场强度，所述永磁圈前后端对称的斜边在注塑封装内增强永磁圈的附着力，克服环形电机转子旋转时的离心力，避免永磁圈产生分裂的危险。

3.根据权利要求1所述的低噪音无轴泵喷核潜艇，其特征在于：所述无轴泵喷推进器安装在核潜艇外面尾部，为核潜艇内部节省很大空间，无轴泵喷推进器没有传动轴，没有齿轮减速机构，因此没有齿轮噪音，所述大功率环形电机功率密度大，完全浸泡在海水中，散热条件好，所述注塑封装的环形电机定子和注塑封装的环形电机转子的密封质量高，所述前环型轴承和后环型轴承用耐海水腐蚀的不锈钢制造，无轴泵喷推进器全面有效地防止海水侵蚀，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙很小，环形电机定子的内圆和环形电机转子的外圆在滑动配合状态下安装和分离，环形电机定子和环形电机转子之间的位置由前环型轴承和后环型轴承定位，由永磁圈的磁力稳定，当环形电机转子转动时，前环型轴承和后环型轴承由滚动摩擦转换为水润滑摩擦，因此不产生轴承噪音，环形电机定子和环形电机转子之间的环形磁隙工作在水润滑状态，所述轴流式螺旋桨的叶片为渐开线形状，因此叶片搅动噪音小，所述大功率环形电机结构简单，制造和维护容易、成本低。