RU191945U1 - Romanov's marine direct-flow steam engine - Google Patents

Abstract

Судовой паровой прямоточный реактивный двигатель выполнен с одноконтурным ядерным источником тепла, тепловыделяющая сборка (ТВС) которого установлена в отдельной полости генерации перегретого пара, который циркуляционным насосом прокачивается по трубопроводу, установленному в парогенераторе насыщенного пара, и генерирует из поступающей забортной воды насыщенный пар, создающий реактивную тягу.Для исключения выхода насыщенного пара за пределы парогенератора и обеспечения его конденсации внутри, он снабжен каналом, сообщающим его с забортной водой, которая скоростным потоком пара эжектируется и конденсирует пар до выхода его из парогенератора, обеспечивая высокую эффективность создания реактивной тяги.Двигатель с однопоточным ядерным источником тепла (ТВС) исключает радиационное загрязнение забортной воды, проходящей через него, и обеспечивает возможность его использования для судов всех типов, в том числе для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне, (реки, озера).The ship’s steam ramjet engine is made with a single-circuit nuclear heat source, the fuel assembly (FA) of which is installed in a separate cavity for generating superheated steam, which is pumped by a circulation pump through a pipe installed in the saturated steam generator and generates saturated steam from the outboard water generating reactive In order to prevent saturated steam from leaving the steam generator and ensure its condensation inside, it is equipped with a channel that communicates with it abortion water, which is ejected by a high-speed steam stream and condenses the steam before it leaves the steam generator, ensuring high efficiency of jet thrust generation. A engine with a single-threaded nuclear heat source (FA) eliminates radiation contamination of sea water passing through it and makes it possible to use it for ships all types, including for river and lake vessels moving in a limited volume of water basin (rivers, lakes).

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и энергомашиностроению, а именно к судовым прямоточным паровым реактивным двигателям, использующим в качестве рабочего тела забортную воду, и маломощный ядерный источник тепла для генерации пара и может быть использована для пассажирских, транспортных, промысловых, военных, и научных надводных и подводных судов.The utility model relates to thermal power engineering and power engineering, namely to marine direct-flow steam jet engines using outboard water as a working medium, and a low-power nuclear heat source for generating steam and can be used for passenger, transport, field, military, and scientific surface and submarines.

Известны одноконтурные паротурбинные блоки, которые используются только на ТЭС и генерируют в котле перегретый пар высокого давления, который в паровой турбине расширяется, генерируя механическую энергию для электрогенераторов, после чего конденсируется и поступает в котел.Single-circuit steam turbine units are known that are used only at TPPs and generate superheated high pressure steam in the boiler, which expands in the steam turbine, generating mechanical energy for electric generators, after which it condenses and enters the boiler.

В предложенном для водных транспортных средств бесконтурном прямоточном осевом паровом реактивном двигателе в качестве рабочего тела используется забортная вода и пропульсивная тяга для их движения создается прямой реакцией давления генерируемого насыщенного пара, при этом, достаточно генерировать пар небольшого объема, действующего только на всю поверхность плоской стенки парогенератора, для чего не требуется ядерный источник тепла большой мощности и достаточна мощность тепловыделяющих сборок (ТВС), содержащих тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ).In the non-linear axial steam jet engine proposed for water vehicles, outboard water is used as the working fluid and propulsive thrust for their movement is created by the direct reaction of the pressure of the generated saturated steam, and it is enough to generate small volume steam that acts only on the entire surface of the flat wall of the steam generator , which does not require a nuclear source of heat of high power and sufficient power of fuel assemblies (FAs) containing heat cops (FE).

Двигатель использован в торпеде (заявка на ПМ №2018115601, приято решение о выдаче патента) и содержит оосно установленные корпусу торпеды заборник забортной воды, канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор, с установленным в нем ядерным источником тепла (ЯИТ), содержащим тепловыделяющую сборку (ТВС) и цилиндрическое сопло.The engine was used in a torpedo (application for PM No. 2018115601, a decision was issued to grant a patent) and contains an overboard water intake, a channel for supplying water to the steam generator, a steam generator with a nuclear heat source (NIT) installed in it containing a fuel assembly (FA) and a cylindrical nozzle.

Подана заявка на ПМ с бесконтурным прямоточным осевым паровым реактивным двигателем для АЛЛ, содержащим так же соосно выполненные заборник воды, канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор с установленным в нем ядерным источником тепла - тепловыделяющей сборкой (ТВС) и сопло, при этом двигатель установлен ниже ватерлинии АПЛ.An application has been submitted for a PM with an axial ramjet axial steam jet engine for ALL, containing a coaxially made water intake, a channel for supplying water to the steam generator, a steam generator with a nuclear heat source installed in it — a fuel assembly (FA) and a nozzle, while the engine is installed below the submarine waterline.

Подана заявка на ПМ с аналогичным двигателем, содержащим ЯИТ для надводных судов, который установлен вдоль корпуса судна ниже ватерлинии.An application has been submitted for a PM with a similar engine containing NIT for surface vessels, which is installed along the hull below the waterline.

Бесконтурный паровой прямоточный реактивный двигатель по сравнению с устанавливаемыми на крупнотоннажные транспортные и пассажирские суда мощными ядерными реакторами содержит ЯИТ пониженной тепловой мощности, обеспечивающий пониженный уровень радиоактивности, но достаточной для обеспечения высокой эффективности создания реактивной тяги для судов всех известных типов.Compared to powerful nuclear reactors installed on large tonnage transport and passenger ships, a direct-flow direct-flow jet engine contains a nuclear power unit of reduced thermal power, which provides a reduced level of radioactivity, but sufficient to ensure high thrust generation for ships of all known types.

Пониженный уровень радиации используемой в прямоточном двигателе ЯИТ все же приводит к незначительному радиационному загрязнению забортной воды, проходящей через него, что является недостатком, препятствующим использованию двигателя для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера) и возможности захода судов любого тоннажа во все порты.The reduced level of radiation used in the direct-flow engine of YaIT still leads to insignificant radiation contamination of the seawater passing through it, which is a drawback that impedes the use of the engine for river and lake vessels moving in a limited water basin (river, lake) and the possibility of entering ships of any tonnage to all ports.

Кроме того, морская вода содержит соль, которая вызывает коррозию тепловыделяющих элементов с образованием накипи снижающей эффективность передачи тепла проходящей через двигатель воде и генерацию насыщенного пара с более высокими температурой и давлением.In addition, seawater contains salt, which causes corrosion of fuel elements with the formation of scale, which reduces the efficiency of heat transfer through the engine water and the generation of saturated steam with a higher temperature and pressure.

Крупнотоннажные транспортные и пассажирские суда, содержащие мощные атомные энергетические установки из-за повышенной радиационной опасности во многих странах не допускается в акватории портов, что снижает уровень коммерческой эффективности их использования и распространения в морском флоте.Large-tonnage transport and passenger vessels containing powerful nuclear power plants due to increased radiation hazard in many countries are not allowed in the water area of ports, which reduces the level of commercial efficiency of their use and distribution in the navy.

Кроме того, при использовании двигателя на надводных судах, имеющих малую осадку и низкое гидростатическое давление забортной воды, находящейся в проточной части двигателя при большой скорости движения судна возможна задержка конденсации пара в пределах корпуса парогенератора и выход его за пределы двигателя, что снизит управляемость судном рулевыми средствами и понизит эффективный КПД двигателя.In addition, when using the engine on surface vessels with low draft and low hydrostatic pressure of the seawater located in the engine’s flowing part at a high speed of the vessel, steam condensation may be delayed within the steam generator’s hull and out of the engine, which will reduce steering steering means and reduce the effective efficiency of the engine.

Полезная модель решает задачу исключить в паровом прямоточном реактивном двигателе радиационное загрязнение проходящей через него забортной воды, обеспечить длительный ресурс работоспособности ТВСи обеспечить конденсацию пара до выхода из полости парогенератора.The utility model solves the problem of eliminating radiation contamination of outboard water passing through it in a steam ramjet engine, ensuring a long service life of the fuel assembly and providing steam condensation before leaving the cavity of the steam generator.

Задача решена тем, что двигатель выполнен с одноконтурным ядерным источником тепла, тепловыделяющая сборка (ТВС) установлена в отдельной полости генерации перегретого пара, который циркуляционным насосом прокачивается по трубопроводу, установленному в парогенераторе насыщенного пара, и генерирует из забортной воды насыщенный пар, создающий реактивную тягу.The problem is solved in that the engine is made with a single-circuit nuclear heat source, the fuel assembly (FA) is installed in a separate cavity for generating superheated steam, which is pumped by a circulation pump through a pipe installed in the saturated steam generator, and generates saturated steam from outboard water, creating reactive draft .

Для исключения выхода насыщенного пара за пределы парогенератора и обеспечения его конденсации внутри парогенератора он содержит канал, сообщающий его с забортной водой, которая скоростным потоком пара эжектируется в него и конденсирует его до выхода из парогенератора.To prevent saturated steam from leaving the steam generator and to ensure its condensation inside the steam generator, it contains a channel that communicates with overboard water, which is ejected into it by a high-speed steam stream and condenses it before exiting the steam generator.

Судовой паровой прямоточный реактивный двигатель по сравнению с атомными ЭУ используемыми на судах имеет меньший вес, даже выполняя роль части прочного корпуса в АЛЛ и менее прочного канала в надводном, обеспечивает меньшее водоизмещение, повышенную степень плавучести и обеспечивает меньшую осадку, что обеспечивает возможность прохода по воде с малой глубиной.Compared to the nuclear power plants used on ships, a marine direct-flow jet engine is less weight, even acting as part of a sturdy hull in the ALL and a less durable channel in the surface, provides less displacement, increased buoyancy, and less sediment, which allows water passage with shallow depth.

По аналогии с известными винтовыми многовальными энергетическими установками для судов прямоточный паровой реактивный двигатель может быть выполнен, по меньшей мере, двухпоточным, с одним заборником и каналом, разделяющимся на два параллельных канала, содержащих парогенераторы с одноконтурными ЯИТ или энергетическая установка судна может содержать несколько двигателей установленных вдоль судна, реактивная тяга которых суммируется, обеспечивая суммарную максимальную тягу.By analogy with the well-known multi-shaft screw propulsion systems for ships, the direct-flow steam jet engine can be made at least two-threaded, with one intake and a channel divided into two parallel channels containing steam generators with single-loop IIT or the ship’s power plant can contain several engines installed along the ship, the reactive thrust of which is added up, providing the total maximum thrust.

Предлагаемый для использования в качестве судовой энергетической установки паровой прямоточный реактивный двигатель, содержащий одноконтурный ЯИТ реализует максимально эффективный способ создания пропульсивной тяги - реактивной силой прямой реакцией давления насыщенного пара, для генерации которого не требуется мощный ЯИТ и достаточна мощность тепловыделяющих сборок (ТВС), содержащих тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ).Proposed for use as a ship’s power plant, a direct-flow steam engine containing single-loop NIT implements the most efficient way to create propulsive thrust - by reactive force by direct reaction of saturated steam pressure, which does not require a powerful NIT and sufficient power of fuel assemblies (fuel assemblies) containing fuel elements (fuel elements).

Полость, в которой установлена ТВС, снабжена радиационной защитой, а ее контур перегретого пара, расположенный в парогенераторе, исключает радиационное загрязнение забортной воды, проходящей через двигатель.The cavity in which the fuel assembly is installed is equipped with radiation protection, and its superheated steam circuit, located in the steam generator, eliminates radiation pollution of sea water passing through the engine.

Обеспечение высокой радиационной безопасности двигателя делает возможным его использования для судов всех типов, в том числе для речных и озерных, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера).Ensuring high radiation safety of the engine makes it possible to use it for ships of all types, including river and lake, moving in a limited water basin (rivers, lakes).

Claims (2)

1. Судовой паровой прямоточный реактивный двигатель, содержащий соосно установленные заборник забортной воды, канал для подачи воды в парогенератор, парогенератор и ядерный источника тепла, содержащий тепловыделяющую сборку (ТВС), отличающийся тем, что ядерный источника тепла выполнен одноконтурным, при этом тепловыделяющая сборка ядерного источника установлена в отдельной полости генерации перегретого пара, который циркуляционным насосом прокачивается по трубопроводу, установленному в парогенераторе насыщенного пара.1. A marine steam ramjet engine containing a coaxially mounted outboard water intake, a channel for supplying water to a steam generator, a steam generator and a nuclear heat source containing a fuel assembly (FA), characterized in that the nuclear heat source is single-circuit, while the nuclear fuel assembly the source is installed in a separate cavity for generating superheated steam, which is pumped by a circulation pump through a pipeline installed in a saturated steam generator. 2. Судовой паровой прямоточный реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что парогенератор насыщенного пара снабжен каналом, сообщающим его с забортной водой.2. Marine direct-flow jet steam engine according to claim 1, characterized in that the saturated steam generator is provided with a channel communicating with sea water.