СИСТЕМА ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ
VIBRATION ISOLATION SYSTEM OF SUBMARINE NUCLEAR REACTOR

Изобретение относится к энергетическому оборудованию подводных лодок.
Известны конструкции виброизолирующих устройств трубопроводов в виде сильфонных компенсаторов, резинокордных рукавов, например, описанные на стр. 66-68 книги «Унифицированные гибкие элементы трубопроводов».- М.: Изд-во стандартов, 1988 г. Авторов А.П. Гусенкова, Б.Ю. Лукинаи В.С. Шустова, в которой описаны уравновешенные (разгруженные) конструкции сильфонных компенсаторов.
Недостатком указанных конструкций является невозможность их применения в системе аварийного расхолаживания ядерного реактора из-за высоких давлений и температур рабочей среды, подаваемой в трубопроводы в аварийной ситуации, т.к. не существует компенсаторов на эти параметры.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является активная виброизолирующая система трубопроводов аварийной системы расхолаживания ядерного реактора подводной лодки, состоящая из установленного на корпусе на виброизоляции ядерного реактора, трубопроводов аварийной системы расхолаживания, соединенных с ядерным реактором, проходящих через корпус подводной лодки, соединенных с забортным теплообменником и создающих динамические силы от вибрации реактора, вызывающие вибрацию корпуса и забортного теплообменника, на корпусе вблизи крепления к нему трубопроводов аварийной системы расхолаживания установлены исполнительные устройства, создающие компенсирующие динамические силы, а на трубопроводах аварийной системы расхолаживания, ядерном реакторе и корпусе установлены датчики вибрации, датчики динамических сил, соединенные через систему управления и усилители мощности с исполнительными элементами, измеряющие вибрацию трубопроводов ядерного реактора, и динамические силы, действующие от трубопроводов на корпус и забортный теплообменник и выдающие сигналы, пропорциональные величине вибрации динамических сил, через систему управления и усилители мощности на исполнительные устройства, обработанные системой управления таким образом, чтобы компенсирующие динамические силы от исполнительных устройств уменьшали динамические силы от трубопроводов аварийной системы расхолаживания по патенту RU №2556867 - прототип.
Недостатком виброизолирующей системы является сравнительно невысокое демпфирование колебаний в резонансных режимах работы виброизоляторов 5 виброизолирующей системы.
Технический результат - создание высокоэффективной виброизоляции ядерного реактора по линии трубопроводов аварийной системы расхолаживания и повышение тем самым акустической скрытности подводной лодки.
Это достигается тем, что в системе виброизоляции ядерного реактора подводной лодки, состоящей из установленного на корпусе, на виброизолирующей системе, ядерного реактора, трубопроводов аварийной системы расхолаживания, соединенных с ядерным реактором, проходящих через корпус подводной лодки, соединенных с забортным теплообменником и создающих динамические силы от вибрации реактора, вызывающие вибрацию корпуса и забортного теплообменника, на корпусе вблизи крепления к нему трубопроводов аварийной системы расхолаживания установлены исполнительные устройства, создающие компенсирующие динамические силы, а на трубопроводах аварийной системы расхолаживания, ядерном реакторе и корпусе установлены датчики вибрации датчики динамических сил, соединенные через систему управления и усилители мощности с исполнительными элементами, измеряющие вибрацию трубопроводов, ядерного реактора и динамические силы, действующие от трубопроводов на корпус и забортный теплообменник и выдающие сигналы, пропорциональные величине вибрации динамических сил, через систему управления и усилители мощности на исполнительные устройства, обработанные системой управления таким образом, чтобы компенсирующие динамические силы от исполнительных устройств уменьшали динамические силы от трубопроводов аварийной системы расхолаживания, виброизолятор виброизолирующей системы выполнен в виде цилиндрической пружины, которая состоит из двух частей с встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении,  мас. %:
смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)
28÷34
волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)
12÷9
графит
7÷18
модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния
7÷15
баритовый концентрат
20÷35
тальк
1,5÷3,0
На фиг. 1 приведена компоновочная схема виброизолирующей системы ядерного реактора, на фиг. 2 - вариант выполнения виброизолятора 5 виброизолирующей системы.
Система виброизоляции ядерного реактора подводной лодки содержит ядерный реактор 1, установленный на корпусе 4 на виброизоляции 5, соединенные с ядерным реактором 1 трубопроводы 2 аварийной системы расхолаживания, проходящие через корпус 4 к забортному теплообменнику 3. На корпусе 4, на ядерном реакторе 1, на трубопроводах 2 аварийной системы расхолаживания установлены датчики вибрации 6, измеряющие вибрацию корпуса и реактора, и датчики динамических сил 10, измеряющие динамические силы Qк, действующие на корпус 4 со стороны трубопроводов 2 аварийной системы расхолаживания. На корпусе 4 рядом с трубопроводами 2 установлены исполнительные устройства 9, создающие компенсирующие динамические силы Qк, соединенные через усилители мощности 8 с системой управления 7.
Система виброизоляции ядерного реактора подводной лодки работает следующим образом.
Сигнал от датчиков динамической силы 10 и/или датчиков вибрации 6 поступает в систему управления 7, которая формирует сигнал на усилители мощности 8, питающие исполнительные устройства 9 таким образом, чтобы компенсирующие динамические силы Qк от исполнительных устройств 9 уменьшали бы динамические силы от трубопроводов Qк от вибрации ядерного реактора 1, установленного на виброизоляции 5, передаваемые на корпус 4 и забортный теплообменник 3 трубопроводами 2 аварийной системы расхолаживания.
Благодаря использованию найденного технического решения обеспечивается надежная высокоэффективная виброизоляция ядерного реактора от корпуса, в результате чего повышается акустическая скрытность подводной лодки.
Возможен вариант выполнения виброизоляторов 5 (фиг. 2) виброизолирующей системы в виде цилиндрической пружины со встроенным демпфером сухого трения, которая содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей 13 и 14 со встречно направленными концами 16 и 15 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 11 и 12 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.
Первая часть винтовой пружины 13 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 14 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 16 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 15, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 12, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (не показана).
В полости второй части 14 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 13 пружины, зазоры 17 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 13 и 14 пружины.
Для лучшей регулировки жесткости пружины (без задиров, заминов и заеданий) зазоры 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины заполнены антифрикционной смазкой, например вязкой типа «солидол», при этом на конце 15 второй части пружины установлена уплотнительная манжета (не показана) для предотвращения утечки (потери) смазки. Такая конструкция представляет собой своеобразный демпфер «вязкого трения» с протяженным дроссельным элементом в виде зазоров 17 сегментного профиля контактирующих частей 13 и 14 пружины, которые в этом случае будут являться аналогами системы соответственно «поршень-цилиндр».
Первую часть 13 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, например полиуретана, которая создает в системе виброзащиты трение, величина которого повышается при подходе системы к резонансному режиму, что и является аналогом демпфера «сухого трения».
Зазоры, в первой части 13 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 18 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (не показано).
Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении,  мас. %:
смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных
смол в соотношении 1:(0,2-1,0)
28÷34
волокнистый минеральный наполнитель, содержащий
стеклоровинг или смесь стеклоровинга и
базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0)
12÷19
графит
7-18
модификатор трения, содержащий технический углерод
в виде смеси с каолином и диоксидом кремния
7÷15
баритовый концентрат
20÷35
тальк
1,5÷3,0
Цилиндрическая пружина со встроенным демпфером сухого трения работает следующим образом.
Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 11 и 12 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.
Таким образом, пружина благодаря избирательным свойствам обеспечивает эффективную пространственную виброизоляцию оборудования по всем шести направлениям колебаний (по трем осям Х, У, Z и поворотные колебания вокруг этих осей) с демпфированием колебаний на резонансе и при различных условиях работы.