RU191206U1 - Submarine with ramjet nuclear power plant - Google Patents

Submarine with ramjet nuclear power plant Download PDF

Info

Publication number
RU191206U1
RU191206U1 RU2018139132U RU2018139132U RU191206U1 RU 191206 U1 RU191206 U1 RU 191206U1 RU 2018139132 U RU2018139132 U RU 2018139132U RU 2018139132 U RU2018139132 U RU 2018139132U RU 191206 U1 RU191206 U1 RU 191206U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
nuclear
water
submarine
steam generator
Prior art date
Application number
RU2018139132U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анисимович Романов
Original Assignee
Владимир Анисимович Романов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Анисимович Романов filed Critical Владимир Анисимович Романов
Priority to RU2018139132U priority Critical patent/RU191206U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU191206U1 publication Critical patent/RU191206U1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08Propulsion
    • B63G8/10Propulsion using steam plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00Marine propulsion by water jets
    • B63H11/12Marine propulsion by water jets the propulsive medium being steam or other gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и энергомашиностроению, а именно, к подводным аппаратам с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ) и может быть использована для подводных боевых и гражданских исследовательских или транспортных судов.В прямоточной паровой ядерной установке заборник воды, канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор и сопло выполнены соосно корпусу подводной лодки, а в качестве ядерного источника тепловой энергии для генерации пара в парогенераторе установлена тепловыделяющая сборка (ТВС) с минимальным количеством ТВЭЛов, обеспечивающих генерацию пара с рабочим давлением, обеспечивающим создание требуемой тяги.Прямоточная ЯЭУ обеспечивает максимально низкий уровень гидроакустической шумности, так как процесс генерации пара из морской воды и кавитационные шумы, сопровождающие процесс изменения фазового состояния воды при переходе жидкости в пар и при конденсации в жидкость (скачки давления), происходят внутри АПЛ без передачи возмущений окружающей корпус лодки воде.Создание тяги обеспечивается наиболее эффективным объемным расширением пара по сравнению с использованием кинетической энергии струи пара, выходящей из сопла и создающей силу отдачи при торможении с жидкостью, и, кроме того, обеспечивает более эффективное управление рулями в скоростном потоке жидкости.Бесконтурная прямоточная ЯЭУ с использованием забортной воды и с минимальным количеством тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) обеспечивает высокие тактико-технические характеристики АПЛ, такие как снижение лобового гидросопротивления, бесшумность и высокий уровень радиационной безопасности.The utility model relates to heat power engineering and power engineering, namely, to underwater vehicles with a nuclear power plant (NPP) and can be used for underwater combat and civilian research or transport vessels. In a once-through steam nuclear installation, a water intake, a channel for supplying water to a steam generator, the steam generator and nozzle are aligned with the hull of the submarine, and a fuel assembly (FA) is installed in the steam generator as a nuclear source of thermal energy for generating steam the number of fuel rods that provide steam generation with a working pressure that ensures the creation of the required thrust. Direct-flow nuclear power unit provides the lowest possible level of hydroacoustic noise, since the process of generating steam from sea water and cavitation noises accompanying the process of changing the phase state of water during the transition of liquid to steam and at condensations into the liquid (pressure surges) occur inside the nuclear submarine without transmitting disturbances to the water surrounding the boat’s hull. Traction is provided by the most efficient volumetric flow expansion of steam compared to using the kinetic energy of a steam jet exiting the nozzle and generating a recoil force when braking with a liquid, and, moreover, provides more efficient control of the rudders in a high-speed liquid flow. Non-linear direct-flow nuclear power plants using outboard water and with a minimum amount of heat elements (TVEL) provides high tactical and technical characteristics of nuclear submarines, such as lowering frontal hydraulic resistance, noiselessness and a high level of radiation safety.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и энергомашиностроению, а именно, к подводным аппаратам с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ) и может быть использована для подводных боевых и гражданских исследовательских или транспортных судов.The utility model relates to heat power engineering and power engineering, namely, to underwater vehicles with a nuclear power plant (NPP) and can be used for underwater combat and civilian research or transport vessels.

В сложных по конструкции, тяжеловесных, габаритных и, значительно снижающих объем для полезной нагрузки энергетических установках известных АПЛ, осуществляется многоконтурный замкнутый цикл генерации рабочего тела водяного пара и многократный цикл преобразования его потенциальной энергии: в механическую в паровой турбине, механической 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 толкания для движения АПЛ.In complex, heavy-weight, large-sized and significantly reducing the volume of the payload power plants of the known nuclear submarines, a multi-loop closed cycle for generating the working fluid of water vapor and a multiple cycle of converting its potential energy is carried out: into mechanical in a steam turbine, mechanical steam turbine into electric an electric generator, an electric electric generator into a mechanical one in an electric motor, which is then used to rotate the screw through a reduction gear, propulsive pushing force for the movement of nuclear submarines.

Сброс пара из турбины и его конденсация осуществляется в конденсаторе, охлаждаемом забортной водой, протекающей по трубкам, рассчитанным на полное забортное давление. Прокачка забортной воды осуществляется циркуляционным насосом.Steam is discharged from the turbine and condensed in a condenser cooled by outboard water flowing through pipes designed for full outboard pressure. Outboard water is pumped by a circulation pump.

Известна упрощенная ядерная энергетическая установка для подводных лодок с бесконтурным атомным реактором для АПЛ с использованием в качестве рабочего тела забортной воды, содержащая канал для подачи воды в парогенератор, в качестве источника тепла для генерации пара ядерный реактор, тепловыделяющие элементы и, управляющие реакцией стержни которого, установлены в парогенераторе, а потенциальная энергия пара, выходящего через сопло, используется для создания толкающей пропульсивной силы для движения. (Патент РФ №2380563 - прототип).Known is a simplified nuclear power plant for submarines with a nuclear submarine loopless reactor using outboard water as a working fluid, containing a channel for supplying water to a steam generator, a nuclear reactor as a heat source for generating steam, fuel elements and which control rods, installed in the steam generator, and the potential energy of the steam exiting through the nozzle is used to create a propulsive propulsive force for movement. (RF patent No. 2380563 - prototype).

При создании технического решения защищаемого полезной моделью ставились задачи - резкое упрощение конструкции атомной энергетической установки АПЛ, уменьшение ее веса и занимаемого объема, снижение лобового гидросопротивления при движении АПЛ, уровня гидроакустической шумности, а так же повышение уровня радиационной безопасности и снижение затрат на ее производство и эксплуатацию.When creating a technical solution protected by a utility model, the tasks were: to drastically simplify the design of the nuclear power plant of a nuclear submarine, to reduce its weight and occupied volume, to reduce its frontal hydroresistance when moving the nuclear submarine, the level of hydroacoustic noise, and also to increase the level of radiation safety and reduce the cost of its production and operation.

Поставленные задачи решены тем, что заборник воды, канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор и сопло выполнены соосно корпусу подводной лодки, а в качестве ядерного источника тепловой энергии для генерации пара в парогенераторе установлена тепловыделяющая сборка (ТВС) с минимальным количеством ТВЭЛов, обеспечивающих генерацию пара с рабочим давлением, обеспечивающим создание требуемой пропульсивной толкающей силы.The tasks are solved in that the water intake, the channel for supplying water to the steam generator, the steam generator and the nozzle are made coaxial to the hull of the submarine, and as a nuclear source of thermal energy for generating steam in the steam generator, a fuel assembly (FA) with a minimum number of fuel elements ensuring generation steam with a working pressure that ensures the creation of the required propulsive pushing force.

Указанные выше отличительные признаки обеспечивают решение поставленных задач намеченных при создании данной полезной модели.The above distinguishing features provide a solution to the tasks identified when creating this utility model.

Канал для забортной воды от заборника до парогенератора имеет небольшой диаметр и практически не снижает полезный объем АПЛ, при этом объем, занимаемый по всей длине в центральной части АПЛ водой и паром, повышает степень ее плавучести, обеспечивает наименьшую осадку корабля, снижает объемы балластных штатных цистерн и требования по балластированию.The channel for sea water from the intake to the steam generator has a small diameter and practically does not reduce the effective volume of the nuclear submarines, while the volume occupied by the water and steam along the entire length in the central part of the nuclear submarine increases its buoyancy, provides the least draft of the ship, and reduces the volume of standard ballast tanks and ballast requirements.

Толкающее подводную лодку усилие создается разностью сил, создаваемых перепадом давления пара на площади поперечного сечения канала подачи воды в парогенератор и на площади поперечного сечения парогенератора.The force pushing the submarine is created by the difference in forces created by the pressure drop of the steam over the cross-sectional area of the water supply channel to the steam generator and over the cross-sectional area of the steam generator.

Процесс генерации пара из морской воды и кавитационные шумы, сопровождающие процесс изменения фазового состояния воды при переходе жидкости в пар и при конденсации в жидкость (скачки давления), происходят внутри АПЛ без передачи возмущений окружающей корпус лодки воде и, соответственно, дальнейшего их распространения с возможностью фиксации гидроакустическим оборудованием, что в свою очередь повышает маневренность при управлении АПЛ рулевыми средствами, так как процесс конденсации пара завершается в цилиндрическом канале сопла.The process of generating steam from sea water and cavitation noises accompanying the process of changing the phase state of water during the transition of a liquid into steam and during condensation into a liquid (pressure surges) occur inside the nuclear submarine without transmitting disturbances to the water surrounding the boat’s hull and, consequently, their further propagation with the possibility fixation with hydroacoustic equipment, which in turn increases maneuverability when controlling nuclear submarines with steering gear, since the process of vapor condensation is completed in the cylindrical channel of the nozzle.

Создание тяги обеспечивается наиболее эффективным объемным расширением пара по сравнению с использованием кинетической энергии струи пара, выходящего из сопла и создающего силу отдачи при торможении с жидкостью, и обеспечивается более эффективное управление рулями в скоростном потоке жидкости.The creation of traction is ensured by the most effective volume expansion of the steam in comparison with the use of the kinetic energy of the steam jet exiting the nozzle and creating a recoil force when braking with the fluid, and more efficient control of the rudders in the high-speed fluid flow is provided.

При использовании АПЛ в гражданском исполнении помещения (каюты) для экипажа и пассажиров, грузовые отсеки для размещения перевозимого груза, и при использовании в качестве носителя различных видов боевого оружия - торпедные аппараты для торпед и шахты для крылатых и межконтинентальных боевых ракет (МБР) размещаются в цилиндрическом объеме вокруг осевого канала по всей ее длине.When using nuclear submarines in civilian execution of the room (cabin) for the crew and passengers, cargo compartments for accommodating the transported cargo, and when using various types of military weapons as torpedo tubes for torpedoes and mines for cruise and intercontinental missiles (ICBMs) are located in cylindrical volume around the axial channel along its entire length.

Мощность ЯЭУ определяется водоизмещением АПЛ и требуемой скоростью хода, при этом ТВС должна обеспечивать генерацию насыщенного пара с температурой исключающей его конденсацию при различной глубине погружения.The power of a nuclear power plant is determined by the displacement of the nuclear submarine and the required speed, while the fuel assembly should ensure the generation of saturated steam with a temperature excluding its condensation at various depths of immersion.

Бесконтурная прямоточная ЯЭУ с использованием забортной воды и с минимальным количеством тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) обеспечивает высокие тактико-технические характеристики АЛЛ, такие как снижение лобового гидросопротивления, бесшумность и высокий уровень радиационной безопасности.The direct-flow direct-flow nuclear power plant using outboard water and with a minimum amount of fuel elements (TVEL) provides high tactical and technical characteristics of ALL, such as reduced frontal hydraulic resistance, noiselessness, and a high level of radiation safety.

Для обеспечения максимальной боеспособности АПЛ в качестве боевого заряда для МБР целесообразно использовать газопаровой заряд повышенной мощности по патенту № 177942.To ensure maximum combat effectiveness of the nuclear submarines as a warhead for ICBMs, it is advisable to use a gas-vapor charge of increased power according to patent No. 177942.

Claims (1)

Подводная лодка с паровой атомной энергетической установкой, с использованием в качестве рабочего тела забортной воды, содержащая канал для подачи забортной воды в парогенератор, парогенератор с источником ядерной тепловой энергии для генерации пара и сопло, отличающаяся тем, что канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор и сопло выполнены соосно корпусу подводной лодки, в качестве ядерного источника тепловой энергии для генерации пара в парогенераторе установлена тепловыделяющая сборка (ТВС) с минимальным количеством ТВЭЛов, обеспечивающих генерацию пара для создания требуемой тяги.A submarine with a steam nuclear power plant, using seawater as a working fluid, comprising a channel for supplying seawater to a steam generator, a steam generator with a source of nuclear thermal energy for generating steam and a nozzle, characterized in that the channel for supplying water to the steam generator, steam generator and nozzle are made coaxial to the hull of the submarine; as a nuclear source of thermal energy for generating steam, a fuel assembly (FA) with a minimum amount of fuel elements is installed in the steam generator c, providing steam generation to create the required thrust.
RU2018139132U 2018-11-06 2018-11-06 Submarine with ramjet nuclear power plant RU191206U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139132U RU191206U1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Submarine with ramjet nuclear power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139132U RU191206U1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Submarine with ramjet nuclear power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU191206U1 true RU191206U1 (en) 2019-07-29

Family

ID=67586007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018139132U RU191206U1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Submarine with ramjet nuclear power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU191206U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3252281A (en) * 1962-09-17 1966-05-24 Fairchild Hiller Corp Rocket system and method
RU2380563C2 (en) * 2007-07-23 2010-01-27 Владимир Анисимович Романов Method of operating rocket engine and romanov's rocket engine
RU2435699C1 (en) * 2010-06-07 2011-12-10 Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" Power unit of submarine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3252281A (en) * 1962-09-17 1966-05-24 Fairchild Hiller Corp Rocket system and method
RU2380563C2 (en) * 2007-07-23 2010-01-27 Владимир Анисимович Романов Method of operating rocket engine and romanov's rocket engine
RU2435699C1 (en) * 2010-06-07 2011-12-10 Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" Power unit of submarine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU185128U1 (en) Unmanned underwater vehicle with once-through steam nuclear power plant
Ragheb Nuclear naval propulsion
RU2380563C2 (en) Method of operating rocket engine and romanov's rocket engine
RU2494004C1 (en) Nuclear submarine
CN111301604A (en) Underwater cavitation load reduction rod structure for underwater vehicle throwing
CN114394217B (en) Long-endurance underwater vehicle and control method thereof
JP2016523769A (en) High speed surface boats and submersibles
US3148508A (en) Closed cycle power plant
RU191206U1 (en) Submarine with ramjet nuclear power plant
Ragheb Nuclear marine propulsion
US3069527A (en) Vapor generator utilizing heat of fusion
US3722445A (en) Underwater molten salt heat storage boiler
RU193220U1 (en) Steam ship power plant generating steam from sea water with a laser heat source
US2247595A (en) Marine propulsion system
CN101891012A (en) Novel power plant of nuclear submarine
CN111584101A (en) Cooling device of deep sea nuclear energy system
RU191201U1 (en) Direct-flow steam engine with a nuclear heat source for ships.
RU192381U1 (en) Marine steam direct-flow steam engine with a nuclear heat source and a rotary nozzle
RU2501705C1 (en) Submarine and submarine propulsion system
RU191945U1 (en) Romanov's marine direct-flow steam engine
RU2488517C1 (en) Nuclear submarine and marine-version liquid-propellant rocket engine
CN106628199A (en) Self-circulating fluid propeller
RU2166456C1 (en) Submarine aft extremity
RU2700518C1 (en) Device for hydrocarbons delivery in arctic basin
RU27917U1 (en) SUBMARINE ON A SUBSET REACTIVE SKI

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20191107