| 舰船知识特稿：常规潜艇动力装置的排进气系统 | ||||
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| http://jczs.sina.com.cn 2003年5月20日 16:12 舰船知识网络版 | ||||
  编者按：5月8日出版的《舰船知识》杂志刊登了“常规潜艇动力装置的排进气系统”一文，详细介绍的系统的工作原理，是一篇难得的潜艇技术科普文章。 潜艇上的柴油机有一套比较复杂的进排气系统新的进排气系统已有所简化和改进。为了说明，我们还是选了一型比较复杂的设计作介绍，也就可以更好地了解技术的进步和潜艇设计改进之处。(文中的数字参见图1、图2)
进气系统分为水上进气系统和通气管状态进气系统。 水上进气系统的进气围井16，位于指挥室围壳后部。在围壳的两侧有进气口，空气从这里进入围井，然后沿指挥室围壳下部左右两舷的管道14进入机舱。柴油机在水上状态工作时舌阀17的上部开启，通往柴油机的阀11开启。当柴油机停止工作时，舌阀17上部和下部的阀11都处于“关闭”状态，不过此时舌阀17壳体下部的孔口却处于开启状态。在潜艇下潜时，海水就从这些孔口进入管路，使围井内充满海水。这一段排气管道和舷外海水内外压力平衡，因此就做成非耐压的。当潜艇上浮时，海水就会从舌阀17下部的孔口流入上层建筑，排出舷外。 如果由于操作不慎或者上浪的影响而使进气口暂时堵住，柴油机就不得不从机舱内吸气，舱内空气就会变稀薄，形成所说的“真空度”。若天气状况良好，海上风浪不大，还可允许在水上状态航行时打开通往柴油机舱的舱门，空气就可以通过出入舱口，经过机舱前面的几个舱室进入柴油机舱。这样，柴油机舱的空气状况就会好些。 在通气管状态航行时，柴油机就通过由浮阀20、固定进气围井21、活动的升降围井19和进气管道组成的通气管进气系统吸入空气。在通气管进气管道上，有通气管进气管道舌阀18。这时柴油机就通过舌阀11和机舱内的进气轻围井吸入空气。注意这时水上进气管道中的舌阀17是关闭的。 在通气管状态航行时，浮阀20是升起高出水面的，活动升降围井19处于升起状态。这时空气就通过浮阀20，进入通气管活动进气围井19进入进气管道，因此必须保持浮阀20高出水面一定高度才能吸入空气。如果由于操作不慎或者上浪影响，浮阀被海浪淹没，就有可能将海水吸入进气管道内，进入围井的海水可用防水阀22防入舱内。图中21为通气管固定进气围井，23为控制活动进气围井升降的操纵器，24为升降装置基座。 在通气管状态航行时，要求操舵人员有较高的业务水平，使潜艇保持在潜望深度做定深航行，使浮阀高出水面，不致淹没到水下。而浮阀更是一个巧妙的设计，能使空气通过浮阀进入进气管道，而不让海水进入。 从吸气的角度考虑，使用通气管装置时，浮阀离水面高些好，但这对潜艇的隐蔽性不利。因为，升起的浮阀容易被敌雷达发现。在潜望深度使用通气管装置时，通常为潜望镜顶部高出水面0.5～1.0米。具体高出水面多少则要根据潜艇的类型和当时的海况而定。 浮阀有多种不同的形状，有带杠杆式的，也有不带杠杆的浮子式的。图所示为一种带环状浮子式的浮阀。 在正常情况下，如箭头所示，空气经孔口3进入进气围井，海水不会进入。如果因未能控制住航行深度而使浮阀沉入水下或被波浪淹没，则环装浮子5就会浮起而上升，一直升到橡皮密封环4处。同时浮子5的上部也将孔口3堵住。此时，空气无法进入进气围井，海水也无法进入围井。如果柴油机仍在工作，则只能从舱室中吸取空气，形成舱室的“真空度”。这时在舱内的艇员会感到低气压带来的难受感。不过波浪过去，浮子又会落下，恢复进气。 在浮子5的下部有一些孔(图上未画出)。这些孔的尺寸大小是按一定的要求选定的。当浮子被海水淹没时，海水就从这些孔中进入浮子内腔，浮子内的空气就形成气垫。到一定的程度，进入海水的重量就不会使浮子下沉，海水就又会从孔口3进入围井。不然的话，如果深度继续加大，海水还不能进入围井，就有可能将浮子压坏。一般可取潜深25米时进入浮子的海水重量(按艇上的深度计，不是浮阀潜到25米水深处)来确定这些孔的尺寸。到这时候艇员就应及时关闭通气管的进气舌阀18。 二战后早期的潜艇柴油机一般有2个排气系统：水上排气系统和通气管排气系统。 在水上状态时用水上排气系统。废气经过排气内舌阀4、水上排气外舌阀3和排气消声器2。有些艇不设排气消声器。最后经排气口1排出艇外。 每台柴油机都有本机的排气内舌阀，在耐压舱室内，手动或液压开启与关闭，带有经研磨的金属密封面。排气外舌阀3有橡胶圈密封的阀盘，用液压开启与关闭。当阀开启时，阀盘就会落在舌阀壳体内下部的水槽里，槽内有从冷却系统来的海水冷却阀盘，以防高温废气烧坏橡皮密封圈。 在通气管状态航行时，柴油机的废气通过通气管道排出。排气喷口15位于指挥室围壳尾端的上部。通气管状态航行时，此喷口在水面上的深度为1.5～2米。为了减少排气产生的水花和降低排气噪声，有的潜艇将其设计成“鸭尾巴”形，如本文题图R级潜艇就是这样的。 在通气管排气管道上有止回操纵舌阀6、通气管排气外舌阀10和低压废气吹除舌阀13。 通气管外舌阀10起主要闭锁作用。这舌阀用橡胶密封圈进行密封，用液压开启与关闭。在水下状态时，柴油机不工作，从通气管排气口15到舌阀10之间都充满海水，因此这一段管道是非耐压的。而在舌阀10之后排气管道承受海水的压力，因此是耐压的。在通气管状态启动柴油机时，废气要通过阀6和阀10之间并将阀10、阀13、排气口15之间的海水排除掉，因此，启动时排气背压是很高的。 止回操纵舌阀6没有橡胶密封圈，是不能完全密封的。这一舌阀有手动传动装置，可使阀处于“关闭”、“止回”和“开启”的状态。 在水上状态时，舌阀6处于“关闭”状态，废气经水上排气外舌阀3排出。 在通气管状态时，舌阀6处于“止回”状态。废气经这舌阀流向通气管排气管道的排气喷口15排出。如果柴油机突然停车，而艇员又来不及关闭舌阀10时，海水就会从通气管排气管路倒流向柴油机。这时舌阀6就会自动关闭，挡住大量海水。这就是废气可以通过，而海水却不让倒流，称为“止回”。这样艇员还来得及关闭机舱内的排气内舌阀4。 当潜艇处于抛锚或靠岸停泊时，虽不使用柴油机，但有的潜艇却要使用柴油压缩机，给艇上的高压气瓶充气。这是一种用柴油机机动力的空气压缩机。这时舌阀6就处于“开启”状态。从阀8来的柴油压缩机的废气就可以经此，通过水上排气外舌阀3和排气口1排出。这时阀10是关闭的。还有的潜艇接有排气通风机的阀式操纵器9，可将舱内空气经此抽出艇外，进行换气。 柴油机排出的废气可以用来吹除主压载水舱的水。对于双壳体大储备浮力的艇，用高压空气先吹除中组主压载水舱的水后，艇就从水下状态上浮，转入半潜状态。这时可以启动柴油机航行，并用废气吹除首、尾组主压载水舱的水，使艇完全上浮到水上状态。用废气吹除，可以节约艇上的高压空气，称为“低压吹除”。低压吹除舌阀13，在通气管排气管道上，它和止回操纵舌阀6一样，也没有橡胶密封圈，也是不能完全密封的。从阀的壳体上接有管路与主压载水舱的“低压吹除集管”25相接。阀13关闭时，废气就不进入排气围井的通道而转入低压吹除集管，再由此集管分往首、尾组主压载水舱。 柴油机的排气系统有多种不同的形式，但排气原理是一样的。现代潜艇的排气系统已大为简化，因为不用柴油压缩机而用电动压缩机，所以取消了阀8。因为不用柴油机废气吹除，而取消了低压吹除集管25。更为简化的是，既然通气管排气管道(阻力大)可以排除在通气管状态工作的柴油机废气，为什么不能用来排除水上状态工作的柴油机废气呢？于是把水上排气系统也取消了，把水上状态和通气管状态的排气系统合并为一个。既然小猫可以走大洞，就不必为大猫开一个大洞、小猫再开一个小洞，开两个洞了。(作者：王子聿、袁仲)
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