JPH0718324B2 - ランキンサイクル型エンジンを備えた水中航走体の起動方式 - Google Patents

ランキンサイクル型エンジンを備えた水中航走体の起動方式

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JPH0718324B2
JPH0718324B2 JP19343388A JP19343388A JPH0718324B2 JP H0718324 B2 JPH0718324 B2 JP H0718324B2 JP 19343388 A JP19343388 A JP 19343388A JP 19343388 A JP19343388 A JP 19343388A JP H0718324 B2 JPH0718324 B2 JP H0718324B2
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JP
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water supply
water
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valve
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武吉 中野
誠治 江口
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防衛庁技術研究本部長
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はランキンサイクル型エンジンを備えた水中航走
体の起動方式に関する。
[従来の技術] 従来はこの種の起動方式として確立されたものはなく、
第3図に示すように構想のみが存在していた。第3図に
おいて、1はアキュムレータ,2は電磁弁,3はボイラチュ
ーブ,4は燃料タンク4aおよび供給弁4bからなる燃料供給
源、5は燃料制御弁,6は電磁弁,7はタービン,8は減速
機,9はプロペラ,10はコンデンサ,11は給水ポンプ,12は
水制御弁である。
アキュムレータ1内に封圧されている給水は、電磁弁2
が「開」になるとボイラチューブ3内に噴射される。こ
れとほぼ同時に電磁弁6が「開」になると燃料がボイラ
チューブ3内に噴射されかつ点火される。その結果、ボ
イラチューブ3から蒸気が発生する。この蒸気はタービ
ン7を駆動させ、コンデンサ10により凝縮されて液化さ
れ、給水ポンプ11へいく。そしてボイラチューブ3へ戻
りクローズドサイクルとなる。なおタービン7の出力
は、減速機8を介して水中航走体のプロペラ9および給
水ポンプ11へ伝達されて自立運転となる。ボイラチュー
ブ3の出口における蒸気出口温度T(℃)は燃料制御弁
5によりコントロールされ、プロペラ9の回転数N(rp
m)は水制御弁12によりコントロールされる。
[発明が解決しようとする課題] アキュムレータ1又は系内に空気が混入するおそれが
あり、そのためプロペラ軸の回転数の立上がりが悪い。
初期においては、コンデンサ10の出口から給水ポンプ
11の入口へ水が到達する前に給水ポンプ11が動作を開始
する為、給水不足による給水ポンプ11の吸込み不足が発
生し、自立運転の立上がりが滑らかでない。
アキュムレータ1からの給水噴射とほぼ同時に燃料が
供給され、蒸気発生が急激に行われる為、蒸気温度およ
びプロペラ9の回転数のオーバシュートが大きく、ロー
タ構成部材等の金属材料における負担が大きい。
そこで本発明は、アキュムレータ内に空気を混入させず
に給水を貯蔵することができ、かつ系内への空気混入も
防止できるプロペラ軸の、回転数の立上がりがよい上、
給水ポンプの初期の吸込み不足を解消でき、滑らかな自
立運転が可能となり、さらに蒸気温度,プロペラ回転数
のオーバシュートを最小限に抑制でき、ロータ構成部材
等の金属材料の負担を軽減することのできるランキンサ
イクル型エンジンを備えた水中航走体の起動方式を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決し目的を達成するために次のよ
うな手段を講じた。
アキュムレータ内を初期において真空引きしたのち給
水の充填を行なうことにより、噴射給水中に空気を入れ
ないようにする。
コンデンサ出口よりクローズドサイクル内を真空引き
することにより、系内に空気を入れないようにする。
初期においてアキュムレータから給水ポンプ入口への
給水補給を行なう。
水制御弁を起動初期における所定期間だけ一定開度に
保持し、その後、定常の回転数に保つためのPIDコント
ロールを行なう。
燃料制御弁を起動初期における所定期間だけ一定開度
にして、設定温度より低い温度から蒸気温度のコントロ
ールをする。
[作用] 上記手段を講じたことにより次のような作用を呈する。
前記手段,によってアキュームレータおよび系内
が真空引きされるので、アキュームレータ内の水を系に
必要な規定量だけ噴出させることが容易となる上、混入
空気による弊害が生じないので、プロペラ軸の回転数の
立上がりがよくなる。
前記手段によって、給水ポンプが駆動される前に、
給水ポンプ入口がアキュムレータからの水で満されるの
で、給水ポンプが吸込不足を起こさずにすみ、ボイラチ
ューブへの給水が安定に行われ、自立運転が滑らかとな
る。
前記手段,によって、タービン入口圧力および加
熱量の急上昇が抑制されるので、プロペラ回転数および
蒸気温度のオーバシュートを最小限に抑え得る。
[実施例] 第1図は本発明の一実施例の構成を示す系統図である。
なお第1図中、第3図と同一部分には同一符号を付し、
詳細な説明は省略する。第1図において、A,B,C,D,Eは
本発明の特徴的な構成が付加された部分である。図中13
a,13bおよび20はチェック弁、14a,14bはオリフィス、1
5,16は手動弁、17,18および19はクイックカプラ(クイ
ックカプラは対象物が接続されれば「開」となり、外せ
ばチェック弁で「閉」となるように構成されてい
る。)、21は温度検出器、22はコントローラ、23は回転
数検出器、24はコントローラ、25は真空ポンプである。
次に上記の如く構成された本実施例の作用を、ブロック
A〜Eの部分を中心に、第2図に示す動作波形図(起動
シーケンス)を適時参照しながら説明する。
(A)アキュムレータ1内への給水充填 手動弁15を「開」にしてアキュムレータ1の押圧側を大
気開放状態にする。そして手動弁16を「閉」にした状態
でクイックカプラ18に真空ポンプ(後述する真空ポンプ
25を用いてもよいし、別個のものを用いてもよい)を接
続し、アキュムレータ1内を真空引きする。しかるのち
クイックカプラ18から真空ポンプを外す(この時電磁弁
2は「閉」の状態である)。次に手動弁16の先端をバケ
ツ内の給水につけ、手動弁15を「閉」にして、クイック
カプラ17に真空ポンプを接続し、押圧側を真空引きしな
がら手動弁16を開ける。そうすると給水がアキュムレー
タ1内に空気を含まずに充填されていく。アキュムレー
タ1内の水量か系に必要な水量になったら手動弁16を
「閉」にする。そしてクイックカプラ17から真空ポンプ
を外し、手動弁15から必要な圧力になるまでガスを入
れ、しかるのち手動弁15を「閉」にしてガス封圧を終了
する。
(B)クローズドサイクル内の真空引き コンデンサ10の出口側に設けてあるクイックカプラ19に
真空ポンプ25を接続して真空引きを行なう。そうする
と、給水ポンプ11の入口11a〜オリフィス14a〜チェック
弁13a〜電磁弁2までのラインおよび電磁弁2〜チェッ
ク弁13b,オリフィス14b〜ボイラチューブ3〜タービン
7〜コンデンサ10までのラインすなわち全てのクローズ
ドサイクル内の真空引きが短時間で行われる。
(C)給水ポンプ11の入口11aの給水補給 第2図に示す時点t1で電磁弁2を「開」にすると、給水
は給水ポンプ11の入口11aおよびボイラチューブ3の入
口に供給される。この時タービン7はまだ回転していな
いので、給水ポンプ11も駆動されていない。蒸気給水に
より給水ポンプ入口11aに必要な容量分だけ水がたまっ
た後、残りの水はボイラチューブ3へ噴射される。なお
給水ポンプ11とボイラチューブ3への給水流量分配比は
オリフィス14a,14bにより決定される。また、上記給水
時にはチェック弁20が閉じているためアキュムレータ1
から噴射された給水がコンデンサ10へ逆流入することは
ない。
電磁弁2が「開」となった直後の時点t2にて電磁弁6が
「開」になると、ボイラチューブ3内へ燃料が噴射さ
れ、かつ点火される。このためボイラチューブ3内へ噴
射された給水は蒸気となって送出され、タービン7を回
動させる。タービン7から出た蒸気は、コンデンサ10に
て海水との熱交換により凝縮され、液化されて給水ポン
プ11へ到達する。このとき既に給水ポンプ11は、タービ
ン7からの動力を減速機8を介して伝達され、動作を開
始している。つまり給水ポンプ11はコンデンサ10を介し
ての給水が入口11aに到達する以前に動作を始めてい
る。しかるに、給水ポンプ入口11aへは、前述したよう
にアキュムレータ1からの給水補給が既に行われている
ので、給水ポンプ11の吸込み不足が生じない。コンデン
サ10の出口からの水が給水ポンプ11の入口11aに達した
後は、自立運転を始める。
(D)燃料制御弁5の制御 蒸気出口温度Tが時点t3においてある温度Tout1(℃)
に達すると、温度検出器21からコントローラ22へ信号が
与えられる。その結果、燃料制御弁5への制御が一定値
開度制御からPIDコントロールへと切換えられる。給水
流量とのバランスで蒸気出口温度Tが時点t1から一定時
間Ts1(秒)経過した時点t4に至っても規定温度Tout1
(℃)まで上昇しない場合は、時点t4にてPIDコントロ
ールに切換えて蒸気出口温度Tを上昇させるようにして
いる。かくして蒸気出口温度Tの急上昇が抑制される。
(E)水制御弁12の制御 水制御弁12は初期においては一定開度に設定されてい
る。このため、タービン入口7aの蒸気圧のピーク値が吸
収される。すなわちタービン入口7aの蒸気圧が上昇する
と、ボイラチューブ3の給水入口圧も同時に上昇する。
そうすると可変オリフィス型の水制御弁12を介して上記
圧力に比例した給水量が給水ポンプ11をバイパスして供
給されることになり、結果的にタービン入口7aの蒸気圧
のピーク値を吸収できる。時点t1から所定時間tw1
(秒)経過した時点t5に至るとコントローラ24によるPI
Dコントロールに切換えられる。かくしてプロペラ回転
数Nは回転数検出器23の検出信号に応じ設定回転数に調
節される。
なお本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
[発明の効果] 本発明によれば、アキュムレータ内に空気を混入させず
に給水を貯蔵することができ、かつ系内への空気混入も
防止できるので、プロペラ軸の回転数の立上がりがよ
く、しかも給水ポンプの初期の吸込み不足を解消できる
ので、滑らかな自立運転が可能となり、さらに蒸気温
度,プロペラ回転数のオーバシュートを最小限に抑制で
きるので、ロータ構成部材等の金属材料の負担を軽減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例を示す図で、第
1図は本方式の構成を示す系統図、第2図は本方式の動
作波形(動作シーケンス)を示す図である。第3図は従
来の起動方式の構成を示す系統図である。 1……アキュムレータ、2……電磁弁、3……ボイラチ
ューブ、4……燃料供給源、5……燃料制御弁、6……
電磁弁、7……タービン、8……減速機、9……プロペ
ラ、10……コンデンサ、11……給水ポンプ、12……水制
御弁、13a,13b,20……チェック弁、14a,14b……オリフ
ィス、15,16……手動弁、17,18,19……クイックカプ
ラ、21……温度検出器、22,24……コントローラ、23…
…回転検出器、25……真空ポンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】起動前においてアキュムレータ及び全給水
    ラインを真空引きする手段と、この手段による真空引き
    を行なったのち給水ポンプの入口へアキュムレータより
    初期給水を行なう手段と、起動後の所定期間は水制御弁
    および燃料制御弁を一定開度に保ちその後PIDコントロ
    ールに切替える手段とを具備したことを特徴とするラン
    キンサイクル型エンジンを備えた水中航走体の起動方
    式。
JP19343388A 1988-08-04 1988-08-04 ランキンサイクル型エンジンを備えた水中航走体の起動方式 Expired - Lifetime JPH0718324B2 (ja)

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WO2002043441A1 (fr) 2000-11-24 2002-05-30 Ibiden Co., Ltd. Element chauffant en ceramique et procede de production
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