一种热浮式Kalina潜航器动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热浮式Kalina潜航器动力系统，包括：潜航器机体，所述潜航器机体包括潜航器机翼和内部的动力系统；动力系统包括储热室，储热室的内部设置有柔性管，柔性管的内部设置有动力油，所述柔性管与储热室之间的区域填充有相变蓄热材料，柔性管与动力油腔相连通，所述动力油腔的一端通过活塞与N2蓄能器相连接，动力油腔的另一端通过活塞与内油馕相连接，所述内油馕与外油馕相连接，动力油腔与内油馕之间的连接杆上连接有储液室，所述储液室与蒸发冷凝装置相连接，蒸发冷凝装置与分离器相连接，分离器与低压透平相连接低压透平上连接有螺旋桨，所述储液室还直接与分离器相连接，储液室还通过阀门与分离器相连接。储液室还通过阀门与分离器相连接。储液室还通过阀门与分离器相连接。

【技术实现步骤摘要】
一种热浮式Kalina潜航器动力系统


[0001]本专利技术提出一种热浮式Kalina循环潜航器动力系统，属于海洋热能利用领域。

技术介绍

[0002]海洋是地球生态系统的重要组成部分，同时是世界上最大的资源宝库。随着人们对于资源的需求日益增长，逐年减少的陆地资源也驱使我们把目光着眼于海洋。为了应对能源危机，加速开发海洋资源，勘探水文信息，潜航器及相关技术被提上日程。在相关技术中，自主式潜航器由于具有对环境适应性好，结构简单，性能稳定，灵活机动等优点，得到了快速发展，大量应用于海底探测，深水作业，海洋生物监测，海水数据测量以及自然灾害预警等领域，但因其自身依靠电能驱动，受制于电池容量和性能影响，使得潜航器的续航能力和巡航速度受限。目前采用温差能驱动的潜航器普遍存在巡航速度低、抗涌能力差、易丢失等缺点。

技术实现思路

[0003]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种热浮式Kalina潜航器动力系统，包括：潜航器机体，所述潜航器机体包括潜航器机翼和内部的动力系统；所述动力系统包括储热室，所述储热室的内部设置有柔性管，所述柔性管的内部设置有动力油，所述柔性管与储热室之间的区域填充有相变蓄热材料，所述柔性管与动力油腔相连通，所述动力油腔的一端通过活塞与N2蓄能器相连接，所述动力油腔的另一端通过活塞与内油馕相连接，所述内油馕与外油馕相连接，所述动力油腔与内油馕之间的连接杆上连接有储液室，所述储液室与蒸发冷凝装置相连接，所述蒸发冷凝装置与分离器相连接，所述分离器与低压透平相连接，所述低压透平上连接有螺旋桨，所述储液室还直接与分离器相连接，所述储液室还通过阀门与分离器相连接。
[0004]所述N2蓄能器上设置有锁止机构。
[0005]所述储液室、内油馕和N2蓄能器之间通过活塞组相连接。
[0006]所述蒸发冷凝装置的内部设置有氨水混合工质。
[0007]所述分离器为汽水分离器，当氨水混合工质进入分离器，水由重力作用流入储液室，高压氨气进入低压透平做功并驱动螺旋桨实现推进动作。
[0008]所述潜航器机体和潜航器机翼采用铝合金材质。
[0009]由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种热浮式Kalina潜航器动力系统，该系统充分利用海洋温差能驱动Kalina循环，基于氨水混合工质气液相变较大的相变焓(约为固液相变材料的5倍)，在相同海洋温差条件下，提供更大的功率输出，提升潜航器机动性能和抗涌性能。与现有海洋温差能驱动的潜航器相比，本专利技术去掉了繁杂的传动机构，采用活塞传动，工作原理简单，极大程度上简化了装置的复杂度，使装置的整体结构更为简单、操作方便，提升了装置的稳定性。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。
[0011]图1是一种热浮式Kalina循环动力系统驱动的潜航器外观示意图示意图。
[0012]图2是一种热浮式Kalina循环潜航器动力系统结构示意图图。
[0013]图3是一种热浮式Kalina循环动力系统位于海表工况的工作流程图。
[0014]图4是一种热浮式Kalina循环动力系统位于海底工况的工作流程图。
[0015]图5是一种热浮式Kalina循环动力系统驱动的潜航器工作模式图。
[0016]图6是一种热浮式Kalina循环动力系统锁止机构结构示意图。
[0017]在图中，1潜航器机体、2潜航器机翼、3动力系统、3
‑
1储热室、3
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2相变蓄热材料、3
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3动力油、3
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4柔性管，3
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5动力油腔、3
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6锁止机构、3
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7N2蓄能器、3
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8低压透平、3
‑
9螺旋桨、3
‑
10分离器、3
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11活塞组、3
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12阀门、3
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13氨水混合工质、3
‑
14蒸发冷凝装置、3
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15储液室、3
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16内油馕、3
‑
17外油馕。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
[0019]如图1所示的一种热浮式Kalina潜航器动力系统，包括潜航器机体1，潜航器机翼2和动力系统3。
[0020]如图3所示，动力系统3包括：储热室3
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1、相变蓄热材料3
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2、动力油3
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3、柔性管3
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4，动力油腔3
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5、锁止机构3
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6、N2蓄能器3
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7、低压透平3
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8、螺旋桨3
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9、分离器3
‑
10、活塞组3
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11、阀门3
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12、氨水混合工质3
‑
13、蒸发冷凝装置3
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14、储液室3
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15、内油馕3
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16、外油馕3
‑
17。
[0021]所述储液室3
‑
15用于为氨水混合工质3
‑
13提供低压环境，使做功后的乏汽在低压条件下进入储液室3
‑
15被水吸收。
[0022]所述分离器3
‑
10为汽水分离器，当氨水混合工质3
‑
13进入分离器，水由重力作用流入储液室3
‑
15，高压氨气进入低压透平3
‑
8做功，驱动螺旋桨3
‑
9实现推进动作。
[0023]所述蒸发冷凝装置3
‑
14内部包含蒸发器和冷凝器，在海表时，作为蒸发器，加热氨水混合工质3
‑
13，使氨蒸发，在深层海域，作为冷凝器，使氨水混合工质3
‑
13散热，降温冷凝。
[0024]所述螺旋桨3
‑
9采用铝合金材质，三叶全浸螺旋桨，正桨，用于驱动潜航器向前航行。
[0025]所述储热室3
‑
1包含相变蓄热材料3
‑
2和动力油3
‑
3，所述相变蓄热材料3
‑
2呈现圆筒形附着在储热室3
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1内壁上，以便吸收海洋热能发生形变，相变蓄热材料3
‑
2内部的空腔中插入柔性管3
‑
4，所述动力油3
‑
3填充在柔性管3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热浮式Kalina潜航器动力系统，其特征在于包括：潜航器机体(1)，所述潜航器机体(1)包括潜航器机翼(2)和内部的动力系统(3)；所述动力系统(3)包括储热室(3
‑
1)，所述储热室(3
‑
1)的内部设置有柔性管(3
‑
4)，所述柔性管(3
‑
4)的内部设置有动力油(3
‑
3)，所述柔性管(3
‑
4)与储热室(3
‑
1)之间的区域填充有相变蓄热材料(3
‑
2)，所述柔性管(3
‑
4)与动力油腔(3
‑
5)相连通，所述动力油腔(3
‑
5)的一端通过活塞与N2蓄能器(3
‑
7)相连接，所述动力油腔(3
‑
5)的另一端通过活塞与内油馕(3
‑
16)相连接，所述内油馕(3
‑
16)与外油馕(3
‑
17)相连接，所述动力油腔(3
‑
5)与内油馕(3
‑
16)之间的连接杆上连接有储液室(3
‑
15)，所述储液室(3
‑
15)与蒸发冷凝装置(3
‑
14)相连接，所述蒸发冷凝装置(3
‑
14)与分离器(3
‑
10)相连接，所述分离器(3
‑
10)与低压透平(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东岳，刘天泽，李沐霖，陈贵军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：