Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом Российский патент 2024 года по МПК B63G8/10 B63G8/08 F01K25/10 F02G1/04 

Описание патента на изобретение RU2823395C1

Изобретение относится к энергетическим системам, предназначенным для подводных лодок и глубоководных аппаратов.

Известно устройство энергетической установки с паротурбинным контуром и очисткой отработанных газов, эффективность (кпд) которой составляет около 42%, при этом очистка отработанных газов от углекислого газа и соединений серы производится водным раствором известкового молока с последующим удалением выпадающих в осадок карбоната кальция и гипса (Патент на полезную модель №59734, опубл. от 27.12.2006, Бюл. № 36).

Известно, что для поглощения углекислого газа используется гранулированный (с различным диаметром зерен по фракциям) химический поглотитель известковый (ХПИ). Стандартный материал, предназначенный для использования в народном хозяйстве и снаряжения средств химической защиты, изготовлен из маломагнезиальной извести и гидроксида, содержит не менее 96% гидроксида кальция и 4% гидроксида натрия (ГОСТ 6755-88. Поглотитель химический известковый ХП-И. М.: Издательство стандартов, 1988 г. ).

Известен состав химического поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида кальция, включающего также гидроксид натрия, модифицирующую добавку, воду и хлорид лития в качестве модифицирующей добавки (Патент РФ № 2104774, опубл. от 1998.02.20).

Известно устройство энергетической системы на основе органического цикла Ренкина, включающее в себя масляный котел со встроенным контуром промежуточного теплоносителя, соединяющим котел и установку на основе органического цикла Ренкина, представляющую собой замкнутый контур с органическим рабочим телом, который содержит турбину на валу с электрогенератором, испаритель, конденсатор, теплообменник-рекуператор и насос, систему охлаждения установки на основе органического цикла Ренкина (Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице: передовые технологии в области использования местных видов топлива // Журнал «Энергетическая Стратегия», № 2(20), 2011. стр. 57-59). Однако данная энергоустановка предназначена для работы на твердой биомассе и не может быть использована для работы на подводном техническом средстве.

Известно устройство паровой энергетической установки для подводного технического средства, содержащей в корпусе подводного технического средства систему хранения и подачи горючего и окислителя, камеру сгорания высокого давления, паровой контур с паровой турбиной, электрогенератором и конденсатором пара, магистраль отвода отработанных газов, магистраль забортной охлаждающей воды с насосом и емкость для растворения отработанных газов в забортной воде (Патент РФ № 2443597, опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6). Однако в качестве рабочего тела паровой турбины используется вода, что приводит к необходимости поддержания высокого давления в контуре паровой турбины, коррозии турбины и большому количеству вспомогательного оборудования.

Известна энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом, содержащая в корпусе подводной лодки емкости для хранения горючего и окислителя, соединенных с камерой сгорания линиями подачи окислителя и горючего, промежуточный контур с диатермическим маслом и насосом для его циркуляции, паровую установку с органическим рабочим телом, выполненную в виде замкнутого парового контура и содержащую теплообменник-испаритель органической жидкости, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, теплообменник-конденсатор пара и насос подачи органической жидкости, магистраль для отвода отработанных газов, магистраль забортной охлаждающей воды с насосом, проходящую через теплообменник-конденсатор пара замкнутого парового контура, байпасную линию для возврата части отработанных газов в камеру сгорания, при этом в качестве окислителя применяется кислород, а промежуточный контур с диатермическим маслом проходит через топочное пространство камеры сгорания и теплообменник-испаритель органической жидкости паровой установки (Патент РФ № 2573540, опубл. от 20.01.2016, Бюл. № 2). В качестве органического рабочего тела могут быть использованы различные органические жидкости, например, пентан, толуол и др.

Недостатком данного технического решения является необходимость отведения части отработанных газов паровой установки за борт, предварительно растворенного в забортной воде, что приводит к появлению теплового следа за подводной лодкой и пузырькового следа от нерастворившегося кислорода отработанных газов в забортной воде при ее движении под водой. Также данное техническое решение предназначено только для работы в подводном положении без связи с окружающей атмосферой, что ограничивает возможность применения данной энергетической системы при всплытии подводной лодки и движения на поверхности воды. Кроме этого в данном техническом решении не используется теплота отработанных газов, что уменьшает энергетическую эффективность паровой установки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в создании единой энергетической системы, предназначенной для работы подводной лодки, как в надводном, так и в подводном положении, возможности работы энергетической системы на искусственной газовой смеси из кислорода и отработанных газов (углекислого газа), а также увеличении энергетической эффективности паровой установки и исключения образования теплового и пузырькового следа при движении подводной лодки под водой.

Для достижения данного технического результата энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом, содержащая в корпусе подводной лодки емкости для хранения горючего и окислителя, соединенных с камерой сгорания линиями подачи окислителя и горючего, промежуточный контур с диатермическим маслом и насосом для его циркуляции, паровую установку с органическим рабочим телом, выполненную в виде замкнутого парового контура и содержащую теплообменник-испаритель органической жидкости, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, теплообменник-конденсатор пара и насос подачи органической жидкости, магистраль для отвода отработанных газов, магистраль забортной охлаждающей воды с насосом, проходящую через теплообменник-конденсатор пара замкнутого парового контура, байпасную линию для возврата части отработанных газов в камеру сгорания, при этом в качестве окислителя применяется кислород, а промежуточный контур с диатермическим маслом проходит через топочное пространство камеры сгорания и теплообменник-испаритель органической жидкости паровой установки, снабжена теплообменником-перегревателем пара, размещенным между теплообменником-испарителем органической жидкости и паровой турбиной, через который проходит магистраль для отвода отработанных газов, смесительной емкостью, установленной на линии подачи окислителя между емкостью с окислителем и камерой сгорания, магистралью подачи атмосферного воздуха с запорно-регулирующим клапаном и компрессором подачи атмосферного воздуха, магистралью для отвода отработанных газов за корпус подводной лодки при надводном положении, при этом между смесительной емкостью и емкостью с окислителем на линии подачи окислителя размещен запорно-регулирующий клапан, байпасная линия подсоединена через запорно-регулирующие клапаны к магистралям подачи атмосферного воздуха и отвода отработанных газов и включает в себя теплообменник-охладитель отработанных газов, соединенный с емкостью конденсата водяных паров отработанных газов, фильтр-осушитель, компрессор подачи осушенных отработанных газов и блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов, а через теплообменник-охладитель отработанных газов проходит магистраль подачи забортной воды для охлаждения отработанных газов с расположенным на ней насосом.

Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом снабжена в качестве химического поглотителя углекислого газа сухим гранулированным химическим поглотителем известковым.

Введение в состав энергетической системы для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом теплообменника-перегревателя пара, размещенным между теплообменником-испарителем органической жидкости и паровой турбиной, через который проходит магистраль для отвода отработанных газов, смесительной емкости, установленной на линии подачи окислителя между емкостью с окислителем и камерой сгорания, магистрали подачи атмосферного воздуха с регулирующим клапаном и компрессором подачи атмосферного воздуха, магистрали для отвода отработанных газов за корпус подводной лодки при надводном положении, при этом между смесительной емкостью и емкостью с окислителем на линии подачи окислителя размещен запорно-регулирующий клапан, байпасной линии, подсоединенной через запорно-регулирующие клапаны к магистралям подачи атмосферного воздуха и отвода отработанных газов и включающей в себя теплообменник-охладитель отработанных газов, соединенного с емкостью конденсата водяных паров отработанных газов, фильтр-осушитель, компрессор подачи осушенных отработанных газов и блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов, при этом через теплообменник-охладитель отработанных газов проходит магистраль подачи забортной воды для охлаждения отработанных газов с расположенным на ней насосом позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности создания единой энергетической системы, предназначенной для работы подводной лодки, как в надводном, так и в подводном положении, при этом работа энергетической системы в надводном положении обеспечивается за счет подвода атмосферного воздуха для сжигания топлива в камере сгорания и обеспечения тепловой энергии паровой установки по магистрали подачи атмосферного воздуха и отвода отработанных газов из камеры сгорания по магистрали для отвода отработанных газов за корпус подводной лодки при надводном положении, а работа энергетической системы в подводном положении обеспечивается за счет перепуска частично очищенных от углекислого газа отработанных газов по байпасной линии, подсоединенной через запорно-регулирующие клапаны к магистралям подачи атмосферного воздуха и отвода отработанных газов и включающей в себя блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов, с образованием искусственной газовой смеси из отработанных газов и кислорода, а также исключения образования теплового и пузырькового следа при движении подводной лодки под водой за счет того, что при подводном движении не происходит выброса отработанных газов за корпус подводной лодки в виду связывания части углекислого газа и его хранения в блок химического поглотителя углекислого газа, при этом установка теплообменника-перегревателя пара, размещенного между теплообменником-испарителем органической жидкости и паровой турбиной, через который проходит магистраль для отвода отработанных газов, позволяет увеличить энергетической эффективности паровой установки, и энергетической системы подводной лодки в целом, за счет передачи дополнительной тепловой энергии от отработанных газов пару органического рабочего тела для увеличения его температуры и давления перед паровой турбиной, что повышает мощность и коэффициент полезного действия паровой турбины.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема энергетической системы для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом, где:

1 - корпус подводной лодки;

2 - камера сгорания;

3 - промежуточный контур с диатермическим маслом;

4 - циркуляционный насос промежуточного контура;

5 - паровая установка с органическим рабочим телом;

6 - теплообменник-испаритель органической жидкости;

7 - паровая турбина с электрогенератором на одном валу;

8 - теплообменник-конденсатор пара;

9 - циркуляционный насос паровой установки;

10 - емкость с окислителем;

12 - емкость с топливом (горючим);

12 - линия подачи окислителя, соединяющая емкость с окислителем и камеру сгорания энергетической системы;

13 - камера смешения на линии подачи окислителя;

14 - линия подачи горючего, соединяющая емкость с горючим и камеру сгорания;

15 - запорно-регулирующий клапан на линии подачи окислителя;

16 - теплообменник-перегреватель пара органической жидкости;

17 - магистраль для отвода отработанных газов;

18 - запорно-регулирующий клапан на магистрали для отвода отработанных газов;

19 - магистраль подачи атмосферного воздуха;

20 - запорно-регулирующий клапан магистрали подачи атмосферного воздуха;

21 - компрессор подачи атмосферного воздуха на магистрали подачи атмосферного воздуха;

22 - байпасная линия отработанных газов;

23 - запорно-регулирующий клапан;

24 - запорно-регулирующий клапан;

25 - теплообменник-охладитель отработанных газов байпасной линии;

26 - емкость конденсата водяных паров отработанных газов,

27 - фильтр-осушитель;

28 - компрессор подачи осушенных отработанных газов;

29 - блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов;

30 - магистраль забортной охлаждающей воды;

31 - насос магистрали забортной охлаждающей воды;

32 - магистраль подачи забортной воды для охлаждения отработанных газов;

33 - насос магистрали подачи забортной воды для охлаждения отработанных газов.

Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом работает следующим образом.

Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом представляет собой единую энергетическую систему, предназначенную для работы подводной лодки, как в надводном, так и в подводном положении.

Работа энергетической системы в надводном положении подводной лодки обеспечивается следующим образом. Предварительно закрывают запорно- регулирующий клапан 15 линии подачи окислителя 12, а также запорно-регулирующие клапаны 23 и 24 байпасной линии отработанных газов 22.

Поэтому, работа энергетической системы для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом в надводном положении подводной лодки обеспечивается счет подвода атмосферного воздуха для сжигания топлива в камере сгорания 2 по магистрали подачи атмосферного воздуха 19, отвода отработанных газов из камеры сгорания 2 по магистрали для отвода отработанных газов 17 за корпус подводной лодки 1 и передача тепловой энергии из камеры сгорания 2 через промежуточный контур 3 паровой установки 5.

Для этого из емкости с топливом 11 по линии подачи горючего 14 в камеру сгорания 2 подается горючее, например, природный газ или дизельное топливо. Одновременно по магистрали подачи атмосферного воздуха 19 через открытый запорно-регулирующий клапан 20 с помощью компрессора 21 атмосферный воздух подается в камеру смешения 13, расположенной на линии подачи окислителя 12. Через камеру смешения 13 в камеру сгорания 2 подается атмосферный воздух, который выступает в качестве окислителя для обеспечения горения горючего в камере сгорания 2 при надводном положении подводной лодки.

За счет сгорания горючего в камере сгорания 2 образуется тепловая энергия с высокой температурой, которая передается рабочему телу - диатермическому маслу промежуточного контура 3. Диатермическое масло циркулирует по промежуточному контуру 3 за счет работы циркуляционного насоса 4. Современные виды диатермических масел могут нагреваться до температуры 400°С.

Полученная тепловая энергия по промежуточному контуру 3 через - теплообменник-испаритель органической жидкости 6 передается паровая установка с органическим рабочим телом 5. В качестве органического рабочего тела может применяться различные органические жидкости, например, пентан или толуол. Органическое рабочее тело в теплообменнике-испарителе органической жидкости 6 кипит и переходит в парообразное состояние. Затем пар органической жидкости поступает в теплообменник-перегреватель пара 16, где он дополнительно догревается с повышением температуры и давления за счет передачи ему тепловой энергии от отработанных газов, идущих из камеры сгорания 2 по магистрали для отвода отработанных газов 17.

При этом установка теплообменника-перегревателя пара 16, размещенного между теплообменником-испарителем органической жидкости 6 и паровой турбиной 7, через который проходит магистраль для отвода отработанных газов 17, позволяет увеличить энергетической эффективности паровой установки 5, и энергетической системы подводной лодки в целом, за счет передачи дополнительной тепловой энергии от отработанных газов пару органического рабочего тела и увеличению его температуры и давления перед паровой турбиной 7, что увеличивает мощность и коэффициент полезного действия паровой турбины 7.

Далее, в паровой турбине 7 с электрогенератором на одном валу происходит расширение и падение давления пара с последующим превращением тепловой энергии в механическую энергию вращения вала турбины 7, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе паровой турбины 7, которая в дальнейшем используется для провода винта (на рис. не показан) подводной лодки. После турбины 7 пар низкого давления попадает в теплообменник-конденсатор пара 8, где охлаждается и переходит в жидкое состояние. Жидкое органическое рабочее тело, после теплообменника-конденсатора пара 8, вновь подается в теплообменник-испаритель 6 с помощью циркуляционного насоса 9 паровой установки 5.

Для обеспечения охлаждения паровой установки 5 охлаждающая забортная вода с помощью насоса 31 по магистрали забортной охлаждающей воды 30 подается в теплообменник-конденсатор пара 8 для конденсации пара органической жидкости паровой установки 5, что обеспечивает работу данного контура и выработку электроэнергии в турбине 7 с электрогенератором на одном валу. Вода, проходящая через теплообменник-конденсатор пара 8, нагревается и сбрасывает обратно за борт подводной лодки.

Отработанные газы из камеры сгорания 2 удаляются по магистрали для отвода отработанных газов 17 за пределы корпуса подводной лодки 1 в окружающую среду.

Работа энергетической системы в подводном положении подводной лодки обеспечивается следующим образом. Предварительно закрывают запорно-регулирующий клапан 20 магистрали подачи атмосферного воздуха 19 и запорно-регулирующий клапан 18 магистрали отвода отработанных газов 17, а также открывают запорно-регулирующие клапаны 23 и 24 байпасной линии отработанных газов 22 и запорно-регулирующий клапан 15 линии подачи окислителя 12.

Работа энергетической системы в подводном положении обеспечивается за счет перепуска частично очищенных от углекислого газа отработанных газов по байпасной линии 22, подсоединенной через запорно-регулирующие клапаны 23 и 24 к магистралям подачи атмосферного воздуха 19 и отвода отработанных газов 17 и включающей в себя блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов 29. Это позволяет также исключить образования теплового и пузырькового следа при движении подводной лодки под водой за счет того, что при подводном движении не происходит выброса отработанных газов за корпус подводной лодки 1 в виду связывания части углекислого газа и его хранения в блок химического поглотителя углекислого газа 29.

Для работы энергетической системы в подводном положении подводной лодки из емкости с топливом 11 по линии подачи горючего 14 в камеру сгорания 2 подается горючее, например, природный газ или дизельное топливо. Одновременно из емкости с окислителем 10 по линии подачи окислителя 12, через открытый запорно-регулирующий клапан 15 и камеру смешения 13 в камеру сгорания 2 подается смесь кислорода и частично очищенных отработанных газов, в соотношении 20-25% кислорода и 80-75% отработанного газа (состоящего в основном из углекислого газа). Эта искусственная газовая смесь на основе отработанных газов смесь образуется за счет поступления в камеру смешения 13 кислорода из емкости 10 и частично очищенных отработанных газов от углекислого газа, поступающих из блока химического поглотителя 29 по байпасной линии отработанных газов 22 через открытый запорно-регулирующий клапан 24. Эта смесь выступает в качестве окислителя для обеспечения горения горючего в камере сгорания 2.

За счет сгорания горючего и указанной смеси окислителя в камере сгорания 2 образуется тепловая энергия с высокой температурой, которая передается рабочему телу - диатермическому маслу промежуточного контура 3.

Полученная тепловая энергия по промежуточному контуру 3 через - теплообменник-испаритель органической жидкости 6 передается паровая установка с органическим рабочим телом 5. Органическое рабочее тело в теплообменнике-испарителе органической жидкости 6 кипит и переходит в парообразное состояние. Затем пар органической жидкости поступает в теплообменник-перегреватель пара 16, где он дополнительно догревается с повышением температуры и давления за счет передачи ему тепловой энергии от отработанных газов, идущих из камеры сгорания 2 по магистрали для отвода отработанных газов 17.

Далее, в паровой турбине 7 с электрогенератором на одном валу происходит расширение и падение давления пара с последующим превращением тепловой энергии в механическую энергию вращения вала турбины 7, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе паровой турбины 7, которая в дальнейшем используется для провода винта (на рис. не показан) подводной лодки. После турбины 7 пар низкого давления попадает в теплообменник-конденсатор пара 8, где охлаждается и переходит в жидкое состояние. Жидкое органическое рабочее тело, после теплообменника-конденсатора пара 8, вновь подается в теплообменник-испаритель 6 с помощью циркуляционного насоса 9 паровой установки 5.

Для обеспечения охлаждения паровой установки 5 охлаждающая забортная вода с помощью насоса 31 по магистрали забортной охлаждающей воды 30 подается в теплообменник-конденсатор пара 8 для конденсации пара органической жидкости паровой установки 5, что обеспечивает работу данного контура и выработку электроэнергии в турбине 7 с электрогенератором на одном валу. Вода, проходящая через теплообменник-конденсатор пара 8, нагревается и сбрасывает обратно за борт подводной лодки.

Очистка отработанных газов из камеры сгорания 2 и осуществление работы энергетической системы подводной лодки в подводном положении без связи с воздушной атмосферой происходит следующим образом.

Отработанные газы из камеры сгорания 2 по магистрали отвода отработанных газов 17 (при закрытых клапанах 18 и 20 и открытых клапанах 23 и 24) поступают в теплообменник-перегреватель пара 16, где первоначально отдают часть тепловой энергии рабочему телу паровой установки 5, и поступают в теплообменник-охладитель отработанных газов 25 байпасной линии 22. В теплообменнике-охладителе 25 отработанные газы охлаждаются забортной водой, поступающей по магистрали подачи забортной воды 32 с помощью насоса 33 и удаляющейся затем снова за борт подводной лодки.

При охлаждении отработанных газов до температуры забортной воды из них конденсируются водяные пары, которые удаляются в емкость конденсата водяных паров отработанных газов 26. На данном этапе отработанные газы охлаждаются и очищаются от сажи и паров воды.

Затем отработанные газы окончательно осушаются в фильтре-осушителе 27 и с помощью компрессора подачи осушенных отработанных газов 28 подаются в блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов 29.

При контакте между отработанными газами и химическим поглотителем, например, на основе гранулированного химического поглотителя известкового (гидроксида кальция), происходит реакция нейтрализации СО2 с образованием осадка карбоната кальция по реакции:

При этом следует отметить, что количество химического поглотителя в блоке 29 является расчетной величиной, для нейтрализации и удаления определенного (неполного) объема углекислого газа из отработанных газов, поступающих в блок 29.

Частично очищенные от СО2 отработанные газы по байпасной линии 22 через открытый клапан 24 подаются в магистраль подачи атмосферного воздуха 19, а затем в камеру смешения 13, где смешиваясь с кислородом образуют искусственную газовую смесь в соотношении 20-25% кислорода и 80-75% углекислого газа (отработанного газа), используемую в качестве окислителя при работе в подводном положении.

Работа энергетической системы в подводном положении происходит без выброса отработанных газов энергетической системы за корпус подводной лодки 1, что исключает образования теплового и пузырькового следа при движении подводной лодки под водой. Исключение выброса отработанных газов в подводном положении обеспечивается за счет связывания части углекислого газа из отработанных газов в блоке химического поглотителя углекислого газа 29, а также использования оставшейся части отработанных газов после блока химического поглотителя 29 для образования искусственной газовой смеси из отработанных газов и кислорода в камере смешения 13.

После возвращения на базу производят пополнение кислородом емкости с окислителем 10 и замену использованного блока химического поглотителя 29 на новый блок химического поглотителя.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Патент на полезную модель № 59734, опубл. от 27.12.2006, Бюл. № 36.

2. ГОСТ 6755-88. Поглотитель химический известковый ХП-И. М.: Издательство стандартов, 1988 г.

3. Патент РФ № 2104774, опубл. от 1998.02.20.

4. Соболь В.А. Мини-ТЭЦ в Речице: передовые технологии в области использования местных видов топлива // Журнал «Энергетическая Стратегия», № 2(20), 2011. стр. 57-59.

5. Патент РФ № 2443597, опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6.

6. Патент РФ № 2573540, опубл. от 20.01.2016, Бюл. № 2 - прототип.

Похожие патенты RU2823395C1

название год авторы номер документа
Энергетическая система для неатомной подводной лодки с установкой органического цикла Ренкина 2024
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2823394C1
Энергетическая система на основе установки органического цикла Ренкина для подводной лодки 2024
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2823393C1
Энергетическая система с установкой органического цикла Ренкина для подводных технических средств 2024
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2823396C1
ПАРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА 2014
  • Народицкис Александрс
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2573540C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА 2014
  • Народицкис Александрс
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2564193C1
Энергохолодильная система для подземного сооружения, функционирующая без связи с наземной окружающей средой 2022
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2795635C1
Двухконтурная ядерная энергетическая установка для атомоходов 2022
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2804924C1
АНАЭРОБНАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЕМ СТИРЛИНГА ДЛЯ ПОДВОДНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 2001
  • Кириллов Н.Г.
RU2187679C1
Ядерная энергетическая установка для атомоходов 2022
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2805458C1
Судовая газотурбинная установка с утилизацией тепла уходящих газов 2015
  • Народицкис Александрс
  • Кириллов Николай Геннадьевич
  • Зинкевич Ирина Николаевна
RU2613756C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 823 395 C1

Реферат патента 2024 года Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом

Изобретение относится к энергетическим системам, предназначенным для подводных лодок и глубоководных аппаратов. Достигаемый технический результат - создание единой энергетической системы, предназначенной для работы подводной лодки в надводном и подводном положениях, возможность работы энергетической системы на искусственной газовой смеси из кислорода и отработанного газа, исключение образования теплового и пузырькового следа при движении подводной лодки под водой, а также увеличение энергетической эффективности паровой установки. Работа энергетической системы подводной лодки в надводном положении подводной лодки обеспечивается за счет подвода атмосферного воздуха для сжигания топлива в камере сгорания 2 по магистрали подачи атмосферного воздуха 19, отвода отработанных газов из камеры сгорания 2 по магистрали для отвода отработанных газов 17 за корпус подводной лодки 1 и передачи тепловой энергии паровой установки 5 из камеры сгорания 2 через промежуточный контур 3. Работа энергетической системы в подводном положении подводной лодки обеспечивается следующим образом. Предварительно закрывают запорно-регулирующие клапаны 20 и 18, а также открывают запорно-регулирующие клапаны 23 и 24 байпасной линии отработанных газов 22 и запорно-регулирующий клапан 15 линии подачи окислителя 12. Из емкости с топливом 11 по линии подачи горючего 14 в камеру сгорания 2 подается горючее, например природный газ или дизельное топливо. Одновременно из емкости с окислителем 10 по линии подачи окислителя 12, через открытый запорно-регулирующий клапан 15, кислород подается в камеру смешения 13 для образования искусственной газовой смеси с отработанными газами, поступающими из блока химического поглотителя 29 по байпасной линии 22. Данная смесь используется для сжигания топлива в камере сгорания 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 823 395 C1

1. Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом, содержащая в корпусе подводной лодки емкости для хранения горючего и окислителя, соединенные с камерой сгорания линиями подачи окислителя и горючего, промежуточный контур с диатермическим маслом и насосом для его циркуляции, паровую установку с органическим рабочим телом, выполненную в виде замкнутого парового контура и содержащую теплообменник-испаритель органической жидкости, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, теплообменник-конденсатор пара и насос подачи органической жидкости, магистраль для отвода отработанных газов, магистраль забортной охлаждающей воды с насосом, проходящую через теплообменник-конденсатор пара замкнутого парового контура, байпасную линию для возврата части отработанных газов в камеру сгорания, при этом в качестве окислителя применяется кислород, а промежуточный контур с диатермическим маслом проходит через топочное пространство камеры сгорания и теплообменник-испаритель органической жидкости паровой установки, отличающаяся тем, что снабжена теплообменником-перегревателем пара, размещенным между теплообменником-испарителем органической жидкости и паровой турбиной, через который проходит магистраль для отвода отработанных газов, смесительной емкостью, установленной на линии подачи окислителя между емкостью с окислителем и камерой сгорания, магистралью подачи атмосферного воздуха с запорно-регулирующим клапаном и компрессором подачи атмосферного воздуха, магистралью для отвода отработанных газов за корпус подводной лодки при надводном положении, при этом между смесительной емкостью и емкостью с окислителем на линии подачи окислителя размещен запорно-регулирующий клапан, байпасная линия подсоединена через запорно-регулирующие клапаны к магистралям подачи атмосферного воздуха и отвода отработанных газов и включает в себя теплообменник-охладитель отработанных газов, соединенный с емкостью конденсата водяных паров отработанных газов, фильтр-осушитель, компрессор подачи осушенных отработанных газов и блок химического поглотителя углекислого газа из отработанных газов, а через теплообменник-охладитель отработанных газов проходит магистраль подачи забортной воды для охлаждения отработанных газов с расположенным на ней насосом.

2. Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена в качестве химического поглотителя углекислого газа гранулированным химическим поглотителем известковым.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2823395C1

ПАРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА 2014
  • Народицкис Александрс
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2573540C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА 2014
  • Народицкис Александрс
  • Кириллов Николай Геннадьевич
RU2564193C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2010
  • Фаворский Олег Николаевич
  • Леонтьев Александр Иванович
  • Пялов Владимир Николаевич
  • Дорофеев Владимир Юрьевич
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Федоров Владимир Алексеевич
  • Мильман Олег Ошеревич
  • Кирюхин Алексей Владимирович
RU2435699C1
GB 1148511 A, 16.04.1969.

RU 2 823 395 C1

Авторы

Кириллов Николай Геннадьевич

Даты

2024-07-23Публикация

2024-01-09Подача