Судовой паровой прямоточный реактивный двигатель Романова

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.
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.
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).
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.
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.
Подана заявка на ПМ с аналогичным двигателем, содержащим ЯИТ для надводных судов, который установлен вдоль корпуса судна ниже ватерлинии.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Полость, в которой установлена ТВС, снабжена радиационной защитой, а ее контур перегретого пара, расположенный в парогенераторе, исключает радиационное загрязнение забортной воды, проходящей через двигатель.
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).