CN1481315A - 潜水艇 - Google Patents

Abstract

本发明潜艇包括布置在强固躯体内的涡轮和涡轮发电机的动力装置以及包括水蒸汽冷凝器和泵送冷凝水的导管的冷凝装置。为了提高潜艇的使用特征，降低其噪声水平，涡轮发电机型式的动力装置设有使用易挥发性工作液体的封闭冷却回路和设在潜艇躯体之外通过所说封闭冷却回路与水蒸汽冷凝器在热动力上联系的工作液体冷凝器，其中涡轮发电机和水蒸汽冷凝器设在动力装置涡轮的排气支管内，从而造成一个真空空腔，该空腔可减少声振动传送到结构元件上。涡轮发电机装置的冷却是由于其热量被在封闭冷却回路内循环的工作液吸收，而工作液的热量又被船外水吸收，所说船外水依靠重力自流到轻质船体内。在动力装置的工作制式选用小功率工作时，由于在冷却系统内可不需船外水的导管系统和循环泵，可显著地降低噪声水平。

Description

潜水艇

本发明涉及造船业，可被应用来制造潜水艇，由于改善动力装置的冷却系统而可改善噪声特性。

已知有这样的舰艇，其动力装置包括在半封闭回路内工作的燃气涡轮和燃气发生器，其中热空气的热交换器和预冷器都被装在有压力的容器内，而燃气涡轮装在容器的基础上，这样可确保有效地抑制噪声(欧洲专利申请0302508号，B63G8/12，1989.02.08公布)，该已知构造的缺点可能是其应用有局限性，只能用于燃气涡轮装置，不可能用于涡轮发电机型的动力装置。

已知有这样的热力液压型水下运输工具用的发动机，它有部分充以液体的膨胀室，充有这种液体的容积可变的隔舱，及将该膨胀室和容积可变隔舱联合的置换系统。该置换系统可应用于液流使液流流入和从舱室流出，其时流入和流出液体的耗量接近相等(法国专利2227763号，B63G8/08，1974.12.27公布)。尚有结构近似的发动机具有几个容积可变的隔舱，可相互相对移动，在发动机工作部分周期的行程中，这些隔舱中有两个可与膨胀室连通(法国专利2227766号，B63G8/08，1974.12.27公布)。这些已知技术决定性的缺点是可能会增大发动机的噪声，这是因为在负载改变时液流改变其耗量的扰动伴随着液流从层流转向紊流所致。

已知有这样的舰艇，即在冰间航行的船，其设在船体内的涡轮发电机型动力装置的冷却装置包括冷凝器和循环泵及在其间连通的泵送凝结水的导管，设有填充和加热导管的压载舱通过海底阀舱互相连通，装有冷却装置循环泵的支管，而压载舱的填充和加热导管则与泵送凝结水的导管的排出支管连通(前苏联CCCP专利a.c.1050957，B63B13/00，1983，10，30刊出)，这个已知的构造能提高舰艇动力装置的经济性，因为在冷却回路内的热交换已被优化。但在冷却使用过的蒸汽时会产生多余的水，要移走这些多余的水会导致整个导管系统的附加振动，从而增大动力装置所造成的总噪声水平。其时涡轮发电机型动力装置的基本噪声源可以是由涡轮发电机发出而在周围介质中传播的空气噪声。还有激发船体构造而引起的各工作机构的振动，其中有来自循环泵的振动，冷凝器管束的振动，此外在采用船外水的场合，水从船外空间进入船内会引起水流在循环线路上的扰动。因此，尽管传统构造的涡轮发电机装置的冷却系统已被改善，但就噪声水平而言，装在水下运输工具上的这些装置还不能满足对它们提出的要求。

已知有这样的舰艇，它具有设在船体内的涡轮发电机型的动力装置，包括涡轮和涡轮发电机，还具有冷却装置，包括冷凝器和泵送凝结水的导管，它被选作与本发明最为接近的相关技术。

本发明的任务在于改善潜水艇的使用特性，目的是要降低涡轮发电机型动力装置的噪声水平。

任务是这样解决的。在已知的一种舰艇内，在船体内设有涡轮发电机型的动力装置，包括涡轮和涡轮发电机，以及冷凝装置包括水蒸汽冷凝器和泵送凝结水的导管。按照本发明，设有使用工作液的附加的封闭冷却回路和设在上述船体内的工作液冷凝器，该冷凝器通过附加的封闭冷却回路在热动力上与水蒸汽冷凝器联系，其时涡轮发电机和水蒸汽冷凝器安置在动力装置涡轮的排气支管内。

此外，作为工作液选用易挥发的液体。

此外，该舰艇具有两种船体即强固的船体和轻质易穿透的船体，上述动力装置和冷却装置安置在强固的船体内。

本发明的技术效果在于可不需吸水的导管系统和潜艇涡轮发电机装置的冷却系统中的循环泵，因此不会使来自涡轮发电机的噪声信号转移到船体构造上，同时可保证使用过的水蒸汽的冷却，这是通过热交换和在附加的封闭冷却回路中的易挥发的工作液的凝结，加上船外水的吸热来做到的，其时船外水自流地进入到易穿透的轻质船体内。因此可在总体上在广阔的频谱范围内降低潜水艇(或其他水下运输工具)的噪声。

图1说明本发明的实质，在该图上示出按照本发明完成的潜水艇动力装置冷却系统的原理图。在强固的船体1内布置有构成舰艇动力装置的涡轮2和涡轮发电机3，及冷却装置；冷却装置包括：水蒸汽的冷凝器4，连同泵5，及将凝结水泵出用的导管6；冷却工作液的封闭回路7，该回路穿过潜艇的强固船体1，从而保证水蒸汽冷凝器4和工作液冷凝器8之间的热接触(热交换)；工作液冷凝器8设在强固的的船体1和可穿透的轻质船体10之间的空间9内，而船舷外的水通过轻质船体10上的孔进入到舷间的空间9内。涡轮发电机3和水蒸汽凝结器4安置在涡轮2的排气喷管内，从而形成真空空腔11。

潜水艇上的涡轮发电机型动力装置的冷却系统按下列方式工作。当设在涡轮2的排气喷管的真空空腔11内的涡轮发电机3工作时，工作过的蒸汽来到水蒸汽冷凝器4内与附加的冷却回路7的管壁接触。回路内的工作液可用易挥发的物质如液化气体(特别是氨)替代。工作液从水蒸汽上吸取热，将热耗费在自身形成的蒸汽上，其时水蒸汽凝结。由于沿着冷却回路7循环，工作液及其蒸汽会进入到工作液冷凝器8内被船舷外的水所冲刷。在工作液凝结时，其气相转变成液相，释放出相当数量的热被船舷外的水吸收，工作液继续沿着附加的冷却回路循环，再度与水蒸汽冷凝器4内的水蒸汽热接触。水蒸汽的凝结水在泵送导管6内被泵5泵出。

在真空空腔11内的涡轮发电机3工作时所产生的声振动不会传送到隔断的大气中来，也不会激发船体，因此可减小声振动传送到水蒸汽冷凝器，而热交换过程并不伴随物质的质量转移和在导管内液体的显著流动。

这样，由于引入附加的使用工作液的冷却回路并在水蒸汽、工作液和船外水之间保证有热动力的联系(热交换)，因此可以不需有这样的循环线路，即引入船外水将动力装置冷却并将船外水引出的导管，而且当选用的动力装置不大时在这样的工作制式下也可不需设置船外水的循环泵。

由于这个原因可以改善整个舰艇的噪声发射特性(根据评估，噪声发射水平可降低到数十分贝)，因为一方面排除了涡轮发电机的空气噪声对强固船体的激发，而对轻质船体的激发，由于吸水构造是在实际上不能感觉出来的小噪声制式下使船外水环流，噪声显然比反复激发轻质船体所引起的要小得多。除此以外，由于简化了对动力装置工作的管理和控制，在整体上显著地改善了潜艇的使用特性。

Claims (3)

1.一种舰艇，其中包括潜水艇，具有设在船体内的涡轮发电机型的动力装置，包括涡轮和涡轮发电机，以及冷却装置，包括水蒸汽冷凝器和泵送凝结水的导管，其特征在于：设有采用工作液的附加封闭冷却回路和工作液的冷凝器，该冷凝器设在所说船体内，并通过所说封闭冷却回路与水蒸汽冷凝器成热动力联系，其中涡轮发电机和水蒸汽冷凝器设在动力装置涡轮的排气支管内。

2.权利要求1的舰艇，其特征在于，选用易挥发的液体作为工作液。

3.权利要求1的舰艇，其特征在于，具有两种船体即强固的船体和易穿透的轻质船体，所说动力装置和冷却装置设在强国船体内。