ВИБРОИЗОЛИРУЮЩИЙ КОМПЕНСАТОР ТРУБОПРОВОДА АВАРИЙНОЙ СИСТЕМЫ РАСХОЛАЖИВАНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ

Полезная модель относится к энергетическому оборудованию подводных лодок.
Известны конструкции, когда в аварийной системе расхолаживания ядерного реактора, установленного на корпусе на виброизоляции, трубопроводы жестко вварены в корпус подводной лодки (Григорьев Л.Я., «Самокомпенсация трубопроводов», Л., Энергия, 1969 г. 161 с). Виброизоляция ядерного реактора по линии трубопроводов от корпуса подводной лодки осуществляется за счет податливости трубопроводов, которые выполнены с погибами для осуществления самокомпенсации взаимных перемещений ядерного реактора и корпуса. Аварийное расхолаживание производится за счет естественной циркуляции (ЕЦ) теплоносителя между ядерным реактором и забортным теплообменником, также жестко закрепленным на корпусе подводной лодки.
Основным недостатком такой конструкции является повышенная из-за малой податливости трубопроводов передача вибрации по трубопроводам аварийной системы расхолаживания от ядерного реактора на корпус подводной лодки и забортный теплообменник, которые переизлучают ее дальше в окружающую среду во все время работы ядерного реактора, что является важным демаскирующим признаком.
Известны конструкции виброизолирующих устройств трубопроводов в виде сильфонных компенсаторов, резинокордных рукавов, например - уравновешенные (разгруженные) сильфонные компенсаторы, описанные на стр. 66-68 книги «Унифицированные гибкие элементы трубопроводов», М., изд-во стандартов, 1988 г. авторов А.П. Гусенкова, Б.Ю. Лукина и В.С. Шустова (прототип).
Недостатком указанных конструкций является невозможность их применения в аварийной системе 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.
Цель полезной модели - создание высокоэффективной виброизоляции ядерного реактора по линии трубопроводов аварийной системы расхолаживания и повышение тем самым акустической скрытности подводной лодки.
Сущность полезной модели заключается в том, что между трубопроводом аварийной системы расхолаживания со стороны ядерного реактора и корпусом установлены два фланца, один из которых закреплен на трубопроводе, соединенном с ядерным реактором, а второй - на трубопроводе, проходящем через корпус к забортному теплообменнику. Между фланцами закреплены несколько расположенных один в другом компенсаторов, внутренний из которых имеет диаметр, равный диаметру трубопровода аварийной системы расхолаживания и образует с ним единую полость, а полости, образованные внешними компенсаторами и фланцами заполнены средой с давлениями, меньшими по сравнению с максимальным давлением внутри основного трубопровода аварийной системы расхолаживания, и убывающими по величине пропорционально числу компенсаторов от трубопровода к внешнему компенсатору. Для двух компенсаторов давление между ними будет равным 0.5 от максимального давления в трубопроводе, при числе компенсаторов три -давление между средним и наружным будет 1/3 максимального, а между средним и внутренним - 2/3 от максимального давления. Это делает возможным применение выпускаемых промышленностью компенсаторов для осуществления высокоэффективной виброизоляции ядерного реактора от корпуса подводной лодки.
Поскольку среда между компенсаторами (например - питательная вода ядерного реактора), несжимаема, для улучшения виброизоляции следует использовать разгруженные компенсаторы, осевой размер которых не изменяется при изменении внутреннего давления, или (что то же самое), при осевых деформациях компенсатора не изменяется его внутренний объем. Конструкции таких компенсаторов известны - это, например, разгруженные сильфонные компенсаторы (см. прототип).
С целью повышения надежности полости между внешними компенсаторами соединены дополнительными трубопроводами с дополнительными забортными теплообменниками для охлаждения находящейся между компенсаторами среды за счет ее протока через каждую из полостей в режиме естественной циркуляции.
С целью повышения надежности в каждом из дополнительных трубопроводов установлены пневмоаккумуляторы с давлениями сжимаемого газа, например - воздуха, равным давлению в соответствующей полости между внешними компенсаторами.
Схема предлагаемого устройства приведена на Фиг. 1. Устройство содержит соединенный с ядерным реактором и отводящий от него охлаждающую воду с давлением p трубопровод 1 с фланцем 2, проходящий через корпус 5 подводной лодки трубопровод 3 с фланцем 4, отводящий охлаждающую воду к забортному теплообменнику, закрепленный между фланцами 2 и 4 внутренний компенсатор 6 с внутренней полостью 8 и диаметром, равным диаметру трубопроводов 1 и 3, расположенный между внешними компенсаторами 7 большего диаметра, которые также закреплены между фланцами 2 и 4 и образуют изолированные друг от друга внешние полости 9, заполненные охлаждающей водой, причем давления воды в полостях 9 обеспечиваются меньшими, чем в центральной полости 8, и убывающими от центра к периферии пропорционально общему числу компенсаторов. С целью повышения надежности компенсаторов 6 и 7 полости 9 выполняются с протоком заполняющей их воды через дополнительные трубопроводы 10 и дополнительные забортные теплообменники 11 с естественной циркуляцией воды. Для поддержания давления воды во внешних полостях 9 постоянным и равным заданному в дополнительных трубопроводах 10 установлены пневмоаккумуляторы 12 с давлениями воздуха, равными заданным давлениям воды во внешних полостях 9.
Устройство работает следующим образом. Вибрация a фланца 2, передаваемая трубопроводом 1 от ядерного реактора гасится компенсаторами 6 и 7 и передается на корпус 5 значительно ослабленной по сравнению с конструкцией, когда трубопровод жестко вварен в корпус. Поскольку компенсаторы 6 и 7 выполнены разгруженными по давлению, вибрация входного фланца 2 не вызывает пульсаций давления во внутренней полости 8 и внешних полостях 9 и не увеличивает передачу вибрации на корпус 5 подводной лодки. Действующее на компенсаторы 6 и 7 давление равно разности давлений внутри и снаружи каждого из компенсаторов 6 и 7 и меньше, чем давление p в трубопроводах 1 и 3, пропорционально числу используемых компенсаторов. Поэтому возможно применение выпускающихся промышленностью серийных компенсаторов, которые не выдерживают полное давление p в трубопроводе. Пневмоаккумуляторы 12 поддерживают давление в каждой из внешних полостей 9 равным заданному, а естественная циркуляция воды по дополнительным трубопроводам 10 через дополнительные забортные теплообменники 11 обеспечивает охлаждение компенсаторов 6 и 7, что повышает надежность их работы.
Благодаря использованию совокупности найденных технических решений обеспечивается надежная высокоэффективная виброизоляция ядерного реактора от корпуса подводной лодки, в результате чего повышается ее акустическая скрытность.