RU191201U1 - Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла для судов. - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и энергомашиностроению, а именно к судовым энергетическим установкам (СЭУ), и может быть использована для пассажирских, транспортных, промысловых, военных, и научных судов.В прямоточном паровом двигателе качестве рабочего тела используется забортная вода, при этом он содержит установленные ниже ватерлинии вдоль судна соосно заборник воды, выполненный в передней части судна, сообщающийся каналом с парогенератором, в котором установлен ядерный источник тепла, содержащий тепловыделяющую сборку и управляющие реакцией стержни, при этом парогенератор может быть выполнен как с соплом, так и без сопла.Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла реализует при минимальном расходе ядерного топлива новый, максимально эффективный способ генерации пропульсивной силы движущей судно.Двигатель характеризуется простейшей конструкцией, повышенным КПД, высокими габаритномассовыми характеристиками, обеспечивает снижение лобового гидросопротивления при движении судна, низкий уровень шумности и вибраций, ядерный источник тепла пониженной мощности обеспечивает высокий уровень радиационной безопасности, что обеспечивает возможность захода в порты с высокими требованиями по радиационной безопасности, для боевых судов обеспечивается максимальная акустическая скрытность.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и энергомашиностроению, а именно, к судовым энергетическим установкам (СЭУ) и может быть использована для пассажирских, транспортных, промысловых, военных, и научных судов.

В известных паровых СЭУ для судов с химическим источником тепловой энергии или ядерным осуществляется замкнутый цикл генерации водяного пара и многократный цикл преобразования его потенциальной энергии давления в механическую в паровой турбине, механической энергии паровой турбины в электрическую в электрогенераторе, электрической электрогенератора в механическую в электродвигателе, которая за тем, через понижающий редуктор используется для вращения винта, создающего пропульсивную силу для движения судна.

Известна ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) с атомным реактором для атомных подводных лодок и с использованием в качестве рабочего тела забортной воды, содержащая канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор в котором установлены тепловыделяюще элементы и управляющие реакцией стержни ядерного реактора и сопло (Патент РФ №2380563).

В известной ядерной энергетической установке с атомным реактором с использованием в качестве рабочего тела забортной воды для генерации пара и создание его давлением пропульсивной толкающей силы канал подачи воды выполнен не прямоточным, требует использования насосов для подачи в парогенератор и заканчивается на передней перпендикулярной оси стенке парогенератора, при этом поступающий в парогенератор поток воды не ускоряется, а замедляется паром, находящимся под более высоким давлением, что снижает эффективность заполнения полости парогенератора водой и не обеспечивает генерацию пара с более высокими параметрами.

При создании технического решения защищаемого полезной моделью ставились задачи - упрощение конструкции СЭУ, повышение КПД, уменьшение ее веса и габаритов, снижение лобового гидросопротивления при движении судна, уровня шумности и вибрации, для СЭУ с ядерным источником тепловой энергии снижение уровня радиационной опасности, а так же снижение ее себестоимости и эксплуатационных расходов.

Поставленные задачи решены тем, что СЭК содержит соосно установленные вдоль корпуса судна ниже ватерлинии заборник воды, выполненный в передней части судна и сообщающийся каналом с парогенератором, в котором в качестве источника ядерной энергии установлены тепловыделяющая сборка (ТВС) и управляющие реакцией стержни, при этом парогенератор выполнен цилиндрическим без сопла.

В прямоточном паровом двигателе с использованием в качестве рабочего тела забортной воды и упрощенным ядерным источником тепловой энергии реализуется новый, максимально эффективный способ генерации пропульсивной толкающей силы для движения судна.

Пропульсивная толкающая сила создается разностью сил, создаваемых избыточным давлением пара в противоположных направлениях на площади сечения канала подачи воды в парогенератор, имеющего меньший диаметр, чем диаметр парогенератора и на торцевой площади парогенератора имеющего больший диаметр, при этом обеспечивается более эффективное непрерывное объемное расширение пара - эффект «стоячего» избыточного давления пара конденсируемого при контакте с забортной водой в полости парогенератора и непрерывно создающего пропульсивную, толкающую судно силу.

Эффективность использования воды в качестве эффективного рабочего тела доказана в прямоточном, авиационном ГТД, в качестве рабочего тела используется среда, в которой перемещается воздушное судно - атмосферный воздух и для увеличения тяги при взлете - форсажа, в компрессор впрыскивалась вода («Справочник авиатехника», изд. Минобороны СССР, Москва, 1964 г., стр. 368).

По аналогии с ГТД в прямоточной осевой, паровой энергетической установке для судов так же в качестве рабочего тела используется среда перемещения - забортная вода, при этом она меняет свое физическое состояние, переходя в парогенераторе из жидкого состояния в газообразное (пар) и после конденсации забортной водой находящейся в парогенераторе возвращается в жидкое состояние.

Для заднего хода (реверса) или торможения судна, а так же для изменения направления движения за парогенератором могут быть установлены шарнирно с приводом задвижки, изменяющие направление осевого потока воды в требуемом направлении или установленная шарнирно насадка.

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла для судов характеризуется простейшей конструкцией, повышенным эффективным КПД, максимально высокими габаритновесовыми характеристиками, обеспечивает при движении судна снижение лобового гидросопротивления, уровня шумности и вибрации и при ограниченной мощности ядерного источника тепла обеспечивает высокий уровень радиационной безопасности и низкой стоимостью изготовления и эксплуатационных расходов.

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла улучшит ходовые качества судна - увеличится скорость судна и маневренность, увеличится общий дедвейт и доля полезного груза в нем за счет снижения доли массы топлива, масла и технической воды, для боевых судов обеспечивается акустическая скрытность.

Claims (2)

1. Прямоточный паровой двигатель для судов, использующий в качестве рабочего тела забортную воду и ядерный источник тепла для генерации пара и парогенератор, отличающийся тем, что содержит установленные ниже ватерлинии вдоль судна соосно заборник воды, выполненный в передней части судна и сообщающийся каналом с парогенератором, в котором установлен ядерный источник тепла, содержащий тепловыделяющую сборку и управляющие реакцией стержни.

2. Прямоточный паровой двигатель для судов по п.1, отличающийся тем, что парогенератор выполнен цилиндрическим без сопла.