一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置的制作方法

本发明涉及浮力调节系统领域，尤其涉及一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置。

背景技术：

浮力调节系统是水下潜器的子系统之一，潜器在水下航行和工作时，众多因素会影响潜器的浮力或重力，如不同水域海水密度的变化，潜器大压力下的变形，抛载或者取样引起重力的增减等。为了补偿潜器浮力变化或调整潜器水下的深度或姿态，浮力调节系统非常重要。

常用的浮力调节系统主要分为可调压载式和可变体积式，前者通过调节自身的压载质量(通常是海水)来调节浮力，通过柱塞泵吸入或者排水海水实现，后者通过调节自身的排水体积来调节浮力，一般分为油囊式浮力调节和温差相变式浮力调节。温差相变式浮力调节装置中的感温工质吸收或释放热量，引起固液/液固相变，体积膨胀/收缩，改变排水体积，调节潜器浮力。而温差相变式浮力调节系统由海水温差提供能量，但是必须在温差适宜的海域工作，局限性较大；例如专利号为cn201710342887.6、专利名称为温度主动控制的相变浮力引擎的发明专利提出利用电热丝加热石蜡的主动温控相变浮力调节技术，但是由于石蜡的熔化热较高，对普通的蓄电池供能方式造成很大的负担，此相变浮力调节较难实现。

技术实现要素：

本技术人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置，本发明不受工作海域限制，也不会对潜器供能造成额外负担，具有更加宽阔的应用前景。

本发明所采用的技术方案如下：

一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置，包括刚性腔体，所述刚性腔体的上表面封闭，在所述刚性腔体的下表面开设多个开口；隔热弹性腔体置于所述刚性腔体的内部并与所述刚性腔体的内表面紧密胶合，于所述隔热弹性腔体内部腔体充满感温工质；还包括热交换管路，所述热交换管路除管口以外处均布置于感温工质内，所述热交换管路的两端管口均贯穿隔热弹性腔体并分布于刚性腔体的两侧。

其进一步技术方案在于：

所述刚性腔体采用钢材料制成；

各开口的总面积占所述刚性腔体下表面面积的60～80％；

所述感温工质的相变膨胀率为10％～15％，相变温度为5.5-65.5℃。

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以完全避免高压海水的泵噪声问题，提高潜器的隐蔽性，同时利用本发明可以解决传统相变浮力调节装置能量供给的问题，从而提高相变式浮力调节装置的适用性，根据本发明内部储存的感温工质对浮力调节量进行调节，提高浮力调节的精度，易于后期的维护。

附图说明

图1为本发明中循环水加热或冷却相变材料过程示意图。

图2为本发明的剖视图。

其中：1、反应堆二回路热源；2、热循环水管路；3、冷循环水管路；4、反应堆循环水冷却系统；5、三向阀；6、水泵；7、相变浮力调节装置；701、刚性腔体；702、热交换管路；703、隔热弹性腔体；704、感温工质；705、开口。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置包括刚性腔体701，刚性腔体701的上表面封闭，刚性腔体701采用钢材料制成扁平状。在刚性腔体701的下表面开设多个用于给隔热弹性腔体703提供膨胀空间的开口705，本实施例中开口705为4个，各开口705的总面积占刚性腔体701下表面面积的60～80％。隔热弹性腔体703置于刚性腔体701的内部并与刚性腔体701的内表面紧密胶合，于隔热弹性腔体703内部腔体充满感温工质704，感温工质704的相变膨胀率为10％～15％，相变温度为5.5-65.5℃。感温工质704采用有机烷烃类相变材料，比如正十五烷和正十六烷等，此种相变材料相变温度合适，相变潜热较小，导热性能较好，固相密度大于液相密度，具有较大的相变体积变化和较强的抗压能力，性能稳定，不易燃，不易爆，无毒，无腐蚀的优点。还包括热交换管路702，热交换管路702除管口以外处均蜿蜒布置于感温工质704内，热交换管路702的两端管口均贯穿隔热弹性腔体703并分布于刚性腔体701的两侧，上述热交换管路702用于提高热交换效率，提高浮力调节相应速度。

如图1所示，本发明的热交换管路702并连于反应堆二回路冷却水循环管路中，该反应堆二回路冷却水循环管路包括热循环水管路2和冷循环水管路3，如图1所示，本发明中热交换管路702的一端通过水泵6与三向阀5的c口连接，热交换管路702的另一端与热循环水管路2连接，三向阀5的a口也通过管路与热循环水管路2连接，三向阀5的b口通过管路与冷循环水管路3连接。

反应堆二回路热源1通过循环水进行冷却，使冷却后的循环水温度在50℃左右，通过热循环水管路2输出到反应堆循环水冷却系统4，反应堆循环水冷却系统4与外界海水热交换，排出热量，使水温降低至20℃以下，循环水冷却后通入冷循环水管路3最后回到反应堆二回路热源1中，完成整个冷却过程。

如图1所示，加热工况时，三向阀5打开ac通路，水泵6从热循环水管路2中抽出热水，流入相变浮力调节装置7中与感温工质704热交换，此时热水的温度高于感温工质704的温度，感温工质704发生固液相变，体积膨胀，使得隔热弹性腔体703从开口705处膨胀出来，增加了相变浮力调节装置7的排水体积，使浮力增大，随后降温的循环水回到热循环水管路2的末端。冷却工况时，三向阀5打开bc通路，冷循环水的温度低于感温工质704的相变温度，感温工质704发生液固相变，体积收缩、浮力减小，随后升温的循环水回到热循环水管路2的末端。

本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以完全避免高压海水的泵噪声问题，提高潜器的隐蔽性，同时利用本发明可以解决传统相变浮力调节装置能量供给的问题，从而提高相变式浮力调节装置的适用性，根据本发明内部储存的感温工质对浮力调节量进行调节，提高浮力调节的精度，易于后期的维护。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种利用反应堆余热的相变浮力调节装置，包括刚性腔体，所述刚性腔体的上表面封闭，在所述刚性腔体的下表面开设多个开口；隔热弹性腔体置于所述刚性腔体的内部并与所述刚性腔体的内表面紧密胶合，于所述隔热弹性腔体内部腔体充满感温工质；还包括热交换管路，所述热交换管路除管口以外处均布置于感温工质内，所述热交换管路的两端管口均贯穿隔热弹性腔体并分布于刚性腔体的两侧。利用本发明可以避免高压海水的泵噪声问题，提高潜器的隐蔽性，同时利用本发明可以解决传统相变浮力调节装置能量供给的问题，从而提高相变式浮力调节装置的适用性，根据本发明内部储存的感温工质对浮力调节量进行调节，提高浮力调节的精度，易于后期的维护。

技术研发人员：沈琪;白振国;张峰;刘进;胡东森;高岩;胡昊灏;刘璐璐
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所）
技术研发日：2019.03.04
技术公布日：2019.05.10