动力循环与推进系统及水下航行器技术方案

本发明专利技术提供了一种动力循环与推进系统及水下航行器，动力循环与推进系统包括动力循环模块和与动力循环模块连接的推进模块；动力循环模块包括依次连接的冷却单元、压缩单元、热源发生单元和透平单元；冷却单元用于冷却进入压缩单元内的超临界二氧化碳；热源发生单元用于产生热量，以使进入热源发生单元内的超临界二氧化碳在预设时间内达到透平单元入口的温度，透平单元与推进模块连接，透平单元还与冷却单元连接，以使热源发生单元加热后的超临界二氧化碳经透平单元做功排至冷却单元。本发明专利技术提供的动力循环与推进系统，通过将循环介质设置为超临界二氧化碳，减小了循环功耗，提高了热效率。

Power cycle and propulsion system and underwater vehicle

【技术实现步骤摘要】
动力循环与推进系统及水下航行器
本专利技术涉及能源动力与推进
，尤其涉及一种动力循环与推进系统及水下航行器。
技术介绍
水下航行器是一种航行于水下的航行体，包括载人水下航行器和无人水下航行器，它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在，水下航行器越来越得到了各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。出于军事和商业利益的考虑,世界各国都在努力探索和发展水下航行器，并且把无人水下航行器作为重要发展目标。目前，一种以水蒸气为工质的闭式涡轮机动力系统已经在水下航行器上得到应用，其中，水下航行器中锅炉反应器内产生的过热蒸汽送入透平机内膨胀做功，使转子高速旋转，由减速器减速后带动水下航行器中的推进器工作，膨胀做功后的废气排入水下航行器的壳体冷凝器内，在冷凝器中，产生的废气经水下航行器外的海水冷却并凝结成水，然后由供水泵加压后再输入锅炉反应器内，重新加热工作，如此反复循环，便形成了全过程的闭式循环系统。因此，这种闭式涡轮机动力系统的水下航行器的反应物不需要排放，在航行时无航迹、无排气噪声、无污染，功率和航速不受背压影响，控制组件较少，整体性能优于传统的三组元系统，是比较理想的闭式循环系统。但是，这种闭式涡轮系统在循环工作时，需要从外部引入两股海水，一股做功，一股冷却，系统复杂，且水工质在循环中存在多次相变，功耗大，热效率偏低。
技术实现思路
本专利技术提供一种动力循环与推进系统及水下航行器，通过将工作介质设置为超临界二氧化碳，减小了循环功耗，提高了热效率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种动力循环与推进系统，包括动力循环模块和与动力循环模块连接的推进模块；动力循环模块包括依次连接的冷却单元、压缩单元、热源发生单元和透平单元；冷却单元用于冷却进入压缩单元内的超临界二氧化碳；热源发生单元用于产生热量，以使进入热源发生单元内的超临界二氧化碳在预设时间内达到透平单元入口的温度，透平单元与推进模块连接，透平单元还与冷却单元连接，以使热源发生单元加热后的超临界二氧化碳经透平单元做功排至冷却单元。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，推进模块包括电力推进单元；电力推进单元包括电动发电机、与电动发电机输出端连接的第一控制开关、电力负载装置和电力推进组件，第一控制开关可选择性的与电力负载组件连接，以使电动发电机为电力负载组件提供电能；和/或第一控制开关可选择性的与电力推进组件连接，以使电动发电机为电力推进组件提供电能而产生推力；电动发电机的输入端与透平单元连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，推进模块包括热力推进单元；热力推进单元包括传动装置和执行装置，传动装置的输入端与透平单元连接，执行装置与传动装置的输出端连接，传动装置用于为执行装置传递动力。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，推进模块还包括电动发电机和与电动发电机连接的电力负载组件；电动发电机与传动装置连接，电动发电机用于为电力负载组件提供电能。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，推进系统还包括控制单元和热力推进单元；热力推进单元包括传动装置和执行装置，执行装置与传动装置的输出端连接，传动装置用于为执行装置传递动力。控制单元的输入端与透平单元连接，控制单元的输出端可选择性的与电力推进单元连接或与热力推进单元连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，动力循环模块还包括第二控制开关，第二控制开关连接在压缩单元和热源反应单元之间；热源发生单元包括第一热源组件131和第二热源组件132，若第二控制开关与第一热源组件131连接，则控制单元与电力推进单元连接；若第二控制开关与第二热源组件132连接，则控制单元与热力推进单元连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，传动装置包括齿轮组，执行装置包括螺旋桨，齿轮组的输出端与螺旋桨连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，动力循环模块还包括回热单元，回热单元具有相互独立的第一回热通道和第二回热通道，压缩单元和热源反应单元与第一回热通道连接，透平单元和冷却单元与第二回热通道连接。作为一种可选的方式，本专利技术提供的动力循环与推进系统，电力推进组件包括依次连接的电动机控制与驱动结构、电动机和螺旋桨；第一控制开关可选择性的与电动机控制与驱动结构连接，以使电动机为螺旋桨提供电能而使螺旋桨产生推力。本专利技术还提供一种水下航行器，包括上述动力循环与推进系统。本专利技术提供一种动力循环与推进系统及水下航行器，动力循环与推进系统包括动力循环模块和与动力循环模块连接的推进模块；动力循环模块包括依次连接的冷却单元、压缩单元、热源发生单元和透平单元；冷却单元用于冷却进入压缩单元内的超临界二氧化碳；热源发生单元用于产生热量，以使进入热源发生单元内的超临界二氧化碳在预设时间内达到透平单元入口的温度，透平单元与推进模块连接，透平单元还与冷却单元连接，以使热源发生单元加热后的超临界二氧化碳经透平单元做功排至冷却单元。通过将循环介质设置为超临界二氧化碳，减小了循环功耗，提高了热效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的动力循环与推进系统的第一种结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的动力循环与推进系统的第二种结构示意图；图3为本专利技术实施例一提供的动力循环与推进系统的第三种结构示意图；图4为本专利技术实施例一提供的动力循环与推进系统的第四种结构示意图；图5为本专利技术实施例二提供的动力循环与推进系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例三提供的动力循环与推进系统的结构示意图。附图标记说明：10-动力循环模块；11-冷却单元；12-压缩单元；13-热源发生单元；131-第一热源组件；132-第二热源组件；14-透平单元；15-回热单元；151-第一回热通道；152-第二回热通道；16-第二控制开关；20-推进模块；21-电力推进单元；211-电动发电机；212-第一控制开关；213-电力负载组件；214-电力推进组件；2141-电动机控制与驱动结构；2142-电动机；2143-螺旋桨；2144-电动发电机启动电池；22-热力推进单元；221-传动装置；222-执行装置；23-控制单元。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的优选实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力循环与推进系统，其特征在于，包括动力循环模块和与所述动力循环模块连接的推进模块；/n所述动力循环模块包括依次连接的冷却单元、压缩单元、热源发生单元和透平单元；所述冷却单元用于冷却进入所述压缩单元内的超临界二氧化碳；所述热源发生单元用于产生热量，以使进入所述热源发生单元内的所述超临界二氧化碳在预设时间内达到所述透平单元入口的温度，所述透平单元与所述推进模块连接，所述透平单元还与所述冷却单元连接，以使所述热源发生单元加热后的所述超临界二氧化碳经所述透平单元做功排至所述冷却单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种动力循环与推进系统，其特征在于，包括动力循环模块和与所述动力循环模块连接的推进模块；
所述动力循环模块包括依次连接的冷却单元、压缩单元、热源发生单元和透平单元；所述冷却单元用于冷却进入所述压缩单元内的超临界二氧化碳；所述热源发生单元用于产生热量，以使进入所述热源发生单元内的所述超临界二氧化碳在预设时间内达到所述透平单元入口的温度，所述透平单元与所述推进模块连接，所述透平单元还与所述冷却单元连接，以使所述热源发生单元加热后的所述超临界二氧化碳经所述透平单元做功排至所述冷却单元。


2.根据权利要求1所述的动力循环与推进系统，其特征在于，所述推进模块包括电力推进单元；所述电力推进单元包括电动发电机、与所述电动发电机输出端连接的第一控制开关、电力负载组件和电力推进组件，所述第一控制开关可选择性的与所述电力负载组件连接，以使所述电动发电机为所述电力负载组件提供电能；和/或所述第一控制开关可选择性的与所述电力推进组件连接，以使所述电动发电机为所述电力推进组件提供电能而产生推力；
所述电动发电机的输入端与所述透平单元连接。


3.根据权利要求1所述的动力循环与推进系统，其特征在于，所述推进模块包括热力推进单元；
所述热力推进单元包括传动装置和执行装置，所述传动装置的输入端与所述透平单元连接，所述执行装置与所述传动装置的输出端连接，所述传动装置用于为所述执行装置传递动力。


4.根据权利要求3所述的动力循环与推进系统，其特征在于，所述推进模块还包括电动发电机和与所述电动发电机连接的电力负载组件；
所述电动发电机与所述传动装置连接，所述电动发电机用于发电以为所述电力负载组件提供电能。


5.根据权利要求2所述的动力循环与推进系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，张胜龙，张少锋，魏掌来，
申请(专利权)人：上海朝临动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31