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1、1“特种发动机特种发动机”是在动力机的发明和发展过程中，在一定的历史阶段，是在动力机的发明和发展过程中，在一定的历史阶段，对当时流行结构以外的动力机的统称。对当时流行结构以外的动力机的统称。活塞式内燃机活塞式内燃机叶片式发动机叶片式发动机喷气式发动机喷气式发动机火箭发动机火箭发动机常规发动机常规发动机特种发动机特种发动机热气机热气机转子式发动机转子式发动机摆盘式发动机摆盘式发动机第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置第1页/共22页2第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置蒸汽机蒸汽机蒸汽机蒸汽机常规发动机常规发动机第2页/共22页
2、3RD-33喷气发动机第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置常规发动机常规发动机第3页/共22页4火箭发动机火箭发动机第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置常规发动机常规发动机第4页/共22页5火箭发动机火箭发动机第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置常规发动机常规发动机第5页/共22页6火箭发动机火箭发动机第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置常规发动机常规发动机第6页/共22页7第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置斯特林发动机斯特
3、林发动机特种发动机特种发动机第7页/共22页8第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置旋转活塞发动机旋转活塞发动机 二氧化碳发动机二氧化碳发动机 其他特种发动机其他特种发动机 第8页/共22页9第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置涡扇涡扇 涡桨涡桨 涡喷涡喷 第9页/共22页10广广义义特特种种动动力力装装置置水下化学电源水下化学电源热能动力热能动力蓄热式非传统蓄热式非传统能源能源常规充电电池常规充电电池燃料电池燃料电池半燃料电池半燃料电池闭式循环闭式循环SE闭式循环闭式循环D闭式循环闭式循环ST小型核能装置小型核能装置闭式循环闭
4、式循环GT蓄热式热电转换蓄热式热电转换蓄热式蓄热式SE蓄热式蓄热式CCGT第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.1 特种动力装置特种动力装置第10页/共22页11第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统1、不依赖空气动力系统（不依赖空气动力系统（Air Independent Propulsion-AIP）80年代以来，西方国家如德国、英国、荷兰、瑞典等都十分积极地开展应年代以来，西方国家如德国、英国、荷兰、瑞典等都十分积极地开展应用于常规潜艇的不依赖空气、安静、振动小、低红外线辐射的推进系统。即用于常规潜艇的不依赖空气、安静、振动小、低红外线辐射
5、的推进系统。即AIP系统。系统。潜艇在水面和通气管航态航行时，利用柴电机组充电、航行，在水下经航潜艇在水面和通气管航态航行时，利用柴电机组充电、航行，在水下经航状态时除了可应用原有的蓄电池推进外，主要以状态时除了可应用原有的蓄电池推进外，主要以AIP系统提供动力。系统提供动力。比较成熟的比较成熟的AIP系统有：系统有：闭式循环柴油机闭式循环柴油机AIP系统、斯特林发动机系统、斯特林发动机AIP系统和燃料电系统和燃料电池池AIP系统。系统。第11页/共22页12第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统2、闭式循环柴油机工作原理闭式循环柴油机工作原理柴油机
6、工作时，在排气过程中，废气经过冷却后进入柴油机工作时，在排气过程中，废气经过冷却后进入CO2吸收器，在吸收器，在吸收器中废气中的吸收器中废气中的CO2和水蒸气被海水吸收，排出艇外；洗涤过的排气加和水蒸气被海水吸收，排出艇外；洗涤过的排气加入适量的氧气和惰性气体入适量的氧气和惰性气体(诸如氩气、氮气诸如氩气、氮气)，形成人造大气，通过闭路循，形成人造大气，通过闭路循环回到柴油机进口，供新的循环燃烧作功，这种加入氩气的闭式循环柴油环回到柴油机进口，供新的循环燃烧作功，这种加入氩气的闭式循环柴油机通常被称为氩气闭式循环柴油机。机通常被称为氩气闭式循环柴油机。第12页/共22页13第七章第七章 特种动
7、力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统3、闭式循环柴油机的优缺点闭式循环柴油机的优缺点(1)单机功率大，单机功率大，100400kw；(2)易批量生产，研制费用低；易批量生产，研制费用低；(3)与常规柴与常规柴电推进装置相容性好；电推进装置相容性好；(4)振动噪声较大。振动噪声较大。第13页/共22页14第七章第七章 特种动力装置特种动力装置4、关键技术和设备关键技术和设备闭式循环柴油机系统的关键技术有：液氧的储存和闭式循环柴油机系统的关键技术有：液氧的储存和使用、二氧化碳的吸收，舷外高压海水和洗涤使用、二氧化碳的吸收，舷外高压海水和洗涤CO2的低压的低压海水的转换，供
8、氧、供油、供氩气的精确控制等。海水的转换，供氧、供油、供氩气的精确控制等。关键设备有：关键设备有：CO2吸收器，水管理系统、液氧系统、吸收器，水管理系统、液氧系统、控制设备等。控制设备等。7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统第14页/共22页15第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统5、海水管理系统海水管理系统第15页/共22页16第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统介绍介绍3种种AIP装置的组成、工作原理，分析对比各种装置的组成、工作原理，分析对比各种AIP方案特点方案特点 闭式循环柴油机闭式循
9、环柴油机AIP（CCDAIP）斯特林发动机斯特林发动机AIP（SEAIP）燃料电池燃料电池FC（FCAIP）第16页/共22页17第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统 该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴该系统以闭式循环柴油机为发电机原动机。为使柴油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成油机在没有空气供气状况下工作，必须提供模拟空气成份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油份的进气气体，使柴油机发火燃烧工作。为此，将柴油机排出的废气经机排出的废气经CO2吸收器吸收部分吸收器吸收部分CO2气体，废气中气体，废气中未被吸收部分气
10、体再加入适量氧气，即组成人造大气。未被吸收部分气体再加入适量氧气，即组成人造大气。英国、荷兰等已采用英国、荷兰等已采用CCDAIP 闭式循环柴油机闭式循环柴油机AIP（CloseCycleDieselAIP）第17页/共22页18第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统 斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，斯特林发动机是一种外部加热的连续燃烧发动机，它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的它通过外部燃烧的高温气体经加热管加热内部循环的工质，内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动工质，内部循环工质受热膨胀推动活塞作功，使发动机输出轴功率。
11、为了使发动机在无空气条件下连续运机输出轴功率。为了使发动机在无空气条件下连续运行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因行，同样需要连续不断地供应氧气燃烧供应热量，因而而SEAIP也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后也装有较大容量的液氧罐。为了排除燃烧后废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接废气，有两种方法可选择。一种是利用废气压力直接排到舷外海水；另一种是排到舷外海水；另一种是CO2海水吸收器及水管理系海水吸收器及水管理系统。统。斯特林发动机斯特林发动机AIP（SterlingEngineAIP）第18页/共22页19第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力
12、系统不依赖空气动力系统 工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，工作原理是靠氢和氧反应直接产生电能而工作的，它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解它唯一的副产品为水，这个过程正好与通过电解分解水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，水的过程相反。燃料电池必须源源不断地供应氢和氧，为此，为此，AIP装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要装置不仅要有较大容量的液氧罐，而且要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢贮存的低温要有一个较大容量的液氢贮存罐，而液氢贮存的低温要求为零下求为零下250，要比液氧贮存条件苛刻得多。，要比液氧贮存条件苛刻得多。燃料电池燃料电池FC（FuelCellAIP）第19页/共22页20第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统闭式循环蒸汽轮机闭式循环蒸汽轮机第20页/共22页21第七章第七章 特种动力装置特种动力装置7.2 不依赖空气动力系统不依赖空气动力系统闭式循环燃气轮机闭式循环燃气轮机第21页/共22页22感谢您的观看。感谢您的观看。第22页/共22页