專利名稱：潛水艇的制作方法
技術領域：
本發明涉及造船業，可被應用來制造潛水艇，由于改善動力裝置的冷卻系統而可改善噪聲特性。
已知有這樣的艦艇，其動力裝置包括在半封閉回路內工作的燃氣渦輪和燃氣發生器，其中熱空氣的熱交換器和預冷器都被裝在有壓力的容器內，而燃氣渦輪裝在容器的基礎上，這樣可確保有效地抑制噪聲(歐洲專利申請0302508號，B63G8/12，1989.02.08公布)，該已知構造的缺點可能是其應用有局限性，只能用于燃氣渦輪裝置，不可能用于渦輪發電機型的動力裝置。
已知有這樣的熱力液壓型水下運輸工具用的發動機，它有部分充以液體的膨脹室，充有這種液體的容積可變的隔艙，及將該膨脹室和容積可變隔艙聯合的置換系統。該置換系統可應用于液流使液流流入和從艙室流出，其時流入和流出液體的耗量接近相等(法國專利2227763號，B63G8/08，1974.12.27公布)。尚有結構近似的發動機具有幾個容積可變的隔艙，可相互相對移動，在發動機工作部分周期的行程中，這些隔艙中有兩個可與膨脹室連通(法國專利2227766號，B63G8/08，1974.12.27公布)。這些已知技術決定性的缺點是可能會增大發動機的噪聲，這是因為在負載改變時液流改變其耗量的擾動伴隨著液流從層流轉向紊流所致。
已知有這樣的艦艇，即在冰間航行的船，其設在船體內的渦輪發電機型動力裝置的冷卻裝置包括冷凝器和循環泵及在其間連通的泵送凝結水的導管，設有填充和加熱導管的壓載艙通過海底閥艙互相連通，裝有冷卻裝置循環泵的支管，而壓載艙的填充和加熱導管則與泵送凝結水的導管的排出支管連通(前蘇聯CCCP專利a.c.1050957，B63B13/00，1983，10，30刊出)，這個已知的構造能提高艦艇動力裝置的經濟性，因為在冷卻回路內的熱交換已被優化。但在冷卻使用過的蒸汽時會產生多余的水，要移走這些多余的水會導致整個導管系統的附加振動，從而增大動力裝置所造成的總噪聲水平。其時渦輪發電機型動力裝置的基本噪聲源可以是由渦輪發電機發出而在周圍介質中傳播的空氣噪聲。還有激發船體構造而引起的各工作機構的振動，其中有來自循環泵的振動，冷凝器管束的振動，此外在采用船外水的場合，水從船外空間進入船內會引起水流在循環線路上的擾動。因此，盡管傳統構造的渦輪發電機裝置的冷卻系統已被改善，但就噪聲水平而言，裝在水下運輸工具上的這些裝置還不能滿足對它們提出的要求。
已知有這樣的艦艇，它具有設在船體內的渦輪發電機型的動力裝置，包括渦輪和渦輪發電機，還具有冷卻裝置，包括冷凝器和泵送凝結水的導管，它被選作與本發明最為接近的相關技術。
本發明的任務在于改善潛水艇的使用特性，目的是要降低渦輪發電機型動力裝置的噪聲水平。
任務是這樣解決的。在已知的一種艦艇內，在船體內設有渦輪發電機型的動力裝置，包括渦輪和渦輪發電機，以及冷凝裝置包括水蒸汽冷凝器和泵送凝結水的導管。按照本發明，設有使用工作液的附加的封閉冷卻回路和設在上述船體內的工作液冷凝器，該冷凝器通過附加的封閉冷卻回路在熱動力上與水蒸汽冷凝器聯系，其時渦輪發電機和水蒸汽冷凝器安置在動力裝置渦輪的排氣支管內。
此外，作為工作液選用易揮發的液體。
此外，該艦艇具有兩種船體即強固的船體和輕質易穿透的船體，上述動力裝置和冷卻裝置安置在強固的船體內。
本發明的技術效果在于可不需吸水的導管系統和潛艇渦輪發電機裝置的冷卻系統中的循環泵，因此不會使來自渦輪發電機的噪聲信號轉移到船體構造上，同時可保證使用過的水蒸汽的冷卻，這是通過熱交換和在附加的封閉冷卻回路中的易揮發的工作液的凝結，加上船外水的吸熱來做到的，其時船外水自流地進入到易穿透的輕質船體內。因此可在總體上在廣闊的頻譜范圍內降低潛水艇(或其他水下運輸工具)的噪聲。


圖1說明本發明的實質，在該圖上示出按照本發明完成的潛水艇動力裝置冷卻系統的原理圖。在強固的船體1內布置有構成艦艇動力裝置的渦輪2和渦輪發電機3，及冷卻裝置；冷卻裝置包括水蒸汽的冷凝器4，連同泵5，及將凝結水泵出用的導管6；冷卻工作液的封閉回路7，該回路穿過潛艇的強固船體1，從而保證水蒸汽冷凝器4和工作液冷凝器8之間的熱接觸(熱交換)；工作液冷凝器8設在強固的的船體1和可穿透的輕質船體10之間的空間9內，而船舷外的水通過輕質船體10上的孔進入到舷間的空間9內。渦輪發電機3和水蒸汽凝結器4安置在渦輪2的排氣噴管內，從而形成真空空腔11。
潛水艇上的渦輪發電機型動力裝置的冷卻系統按下列方式工作。當設在渦輪2的排氣噴管的真空空腔11內的渦輪發電機3工作時，工作過的蒸汽來到水蒸汽冷凝器4內與附加的冷卻回路7的管壁接觸。回路內的工作液可用易揮發的物質如液化氣體(特別是氨)替代。工作液從水蒸汽上吸取熱，將熱耗費在自身形成的蒸汽上，其時水蒸汽凝結。由于沿著冷卻回路7循環，工作液及其蒸汽會進入到工作液冷凝器8內被船舷外的水所沖刷。在工作液凝結時，其氣相轉變成液相，釋放出相當數量的熱被船舷外的水吸收，工作液繼續沿著附加的冷卻回路循環，再度與水蒸汽冷凝器4內的水蒸汽熱接觸。水蒸汽的凝結水在泵送導管6內被泵5泵出。
在真空空腔11內的渦輪發電機3工作時所產生的聲振動不會傳送到隔斷的大氣中來，也不會激發船體，因此可減小聲振動傳送到水蒸汽冷凝器，而熱交換過程并不伴隨物質的質量轉移和在導管內液體的顯著流動。
這樣，由于引入附加的使用工作液的冷卻回路并在水蒸汽、工作液和船外水之間保證有熱動力的聯系(熱交換)，因此可以不需有這樣的循環線路，即引入船外水將動力裝置冷卻并將船外水引出的導管，而且當選用的動力裝置不大時在這樣的工作制式下也可不需設置船外水的循環泵。
由于這個原因可以改善整個艦艇的噪聲發射特性(根據評估，噪聲發射水平可降低到數十分貝)，因為一方面排除了渦輪發電機的空氣噪聲對強固船體的激發，而對輕質船體的激發，由于吸水構造是在實際上不能感覺出來的小噪聲制式下使船外水環流，噪聲顯然比反復激發輕質船體所引起的要小得多。除此以外，由于簡化了對動力裝置工作的管理和控制，在整體上顯著地改善了潛艇的使用特性。
權利要求
1.一種艦艇，其中包括潛水艇，具有設在船體內的渦輪發電機型的動力裝置，包括渦輪和渦輪發電機，以及冷卻裝置，包括水蒸汽冷凝器和泵送凝結水的導管，其特征在于設有采用工作液的附加封閉冷卻回路和工作液的冷凝器，該冷凝器設在所說船體內，并通過所說封閉冷卻回路與水蒸汽冷凝器成熱動力聯系，其中渦輪發電機和水蒸汽冷凝器設在動力裝置渦輪的排氣支管內。
2.權利要求1的艦艇，其特征在于，選用易揮發的液體作為工作液。
3.權利要求1的艦艇，其特征在于，具有兩種船體即強固的船體和易穿透的輕質船體，所說動力裝置和冷卻裝置設在強國船體內。
全文摘要
本發明潛艇包括布置在強固軀體內的渦輪和渦輪發電機的動力裝置以及包括水蒸汽冷凝器和泵送冷凝水的導管的冷凝裝置。為了提高潛艇的使用特征，降低其噪聲水平，渦輪發電機型式的動力裝置設有使用易揮發性工作液體的封閉冷卻回路和設在潛艇軀體之外通過所說封閉冷卻回路與水蒸汽冷凝器在熱動力上聯系的工作液體冷凝器，其中渦輪發電機和水蒸汽冷凝器設在動力裝置渦輪的排氣支管內，從而造成一個真空空腔，該空腔可減少聲振動傳送到結構元件上。渦輪發電機裝置的冷卻是由于其熱量被在封閉冷卻回路內循環的工作液吸收，而工作液的熱量又被船外水吸收，所說船外水依靠重力自流到輕質船體內。在動力裝置的工作制式選用小功率工作時，由于在冷卻系統內可不需船外水的導管系統和循環泵，可顯著地降低噪聲水平。
文檔編號B63G8/00GK1481315SQ01820965
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月20日 優先權日2000年12月21日
發明者V·N·皮亞洛夫, V·V·扎穆科夫, Y·Y·西多羅夫, A·F·德米特里夫, A·V·沃龍佐夫, V N 皮亞洛夫, 德米特里夫, 扎穆科夫, 沃龍佐夫, 西多羅夫 申請人:聯邦國營企業“圣彼得堡船舶設計局”, 俄羅斯聯邦司法部長暨聯邦軍事及特殊智力活動成果法律保護局