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前言
反应堆是全船动力的能源,它提供全船推进所需要的全部能量。反应堆是实现核燃料可控裂变反应,将核能转变为热能的设备。所以,反应堆又是全船的放射线源。核燃料裂变放出的热能,由流经堆芯的载热剂带出堆外,而送进一回路系统。
一回路系统是利用反应堆核燃料裂变放出的热产生蒸汽的装置。它是为保证反应堆和蒸汽发生器正常运行及事故工况下安全工作而设的系统和设备的综合,所以,又称为反应堆装置或核蒸汽发生装置。二回路系统是将一回路蒸汽发生器产生的蒸汽转变为推进舰船运动的机械能的装置。典型的二回路装置包括主汽轮机组,蒸汽发生器的二次蒸汽部分(蒸汽发生器本体属于一回路)以及为保证主汽轮机组运行所必要的辅助系统和设备。由于二回路装置的主设备是主汽轮机组,所以又称为汽轮机装置。
冷凝水如果在凝汽器中通过其他措施能够进行有效除氧时,可省去专设的除氧器,从而简化了二回路系统的设备。
另外,为了减小或者节省大容量循环水泵的功耗,在船舶航行过程中,当船舶航速超过某一定值,使舷外水流相对速度构成的自然循环流速能满足凝汽器原循环水泵的供水流速和所需的循环水流量时,可以停闭循环水泵而采用凝汽器的自流循环水工作。舷外水自流进入凝汽器以冷却凝汽器中的乏汽,使之凝结成冷凝水。
自流式凝汽器的冷却水进口或出口需要采用相应的特殊结构,有些结构也许会影响船舶的进坞修理,这些问题在二回路装置的设计时应予以考虑。再者,从舰船用途或从舰船核动力装置性能考虑,主机可以采用饱和蒸汽工作的汽轮机齿轮机组(如美国的核潜艇),也可采用饱和蒸汽工作的汽轮机发电机组(如法国的核潜艇)。
将汽轮机齿轮机组改换成汽轮机发电机组时,需要配合采用电力推进装置,这样可以降低潜艇航行中齿轮机组发出的噪音,有利于提高核潜艇的隐蔽性和增大自身水声声呐系统的作用距离。但是动力装置的重量和尺寸都将因此而有所增加,其结果是相应降低了核潜艇的航速。对于需完成特殊使命的船舶,如核动力破冰船,当然需要采用电力推进装置进行工作。
同样,为了维持饱和汽轮机的安全正常运行,二回路系统也设有若干辅助系统,如主蒸汽排放系统、汽轮机再热系统、凝水给水系统、润滑油系统、水化学处理系统等。
传动轴系是将饱和汽轮机齿轮机组的机械能传递给螺旋桨,以推进船舶前进的装置。按船舶设置的螺旋桨个数,轴系相应地可分为单轴系、双轴系和多轴系三种。船舶采用轴系的多少,由船舶的种类决定。为了不致因一次破损事故而损失船舶推进功率,船舶采用两个以上的轴系比较好。无论何种轴系,主要都由主机机组以后的中间轴、推力轴(或统称主轴)和螺旋桨轴(又称昵轴),以及设置在这些轴上的各种轴承(包括推力轴承和支持轴承),离合器(有时还有齿轮箱)等设备组成。
中间轴都由中间轴承支持,轴承底座与船体连接。因此,船体局部变形将使轴承负荷的变化很大,而轴承负荷过大将会发热和迅速磨损,所以轴承负荷的设计计算及轴承位置和间距的选择是否正确,是轴系运行可靠与否的决定因素。推力轴承上的推力环,承受螺旋桨的有效推力,通过推力轴承将推力传递给船体,以驱动船舶前进或后退「3]0现代船舶所采用的推力轴承大多为单环式。
汽轮机组的主推力轴承可以安装在减速齿轮箱内,也可以单独安装。电力推进船舶的主推力轴承大多单独安装在船体上。除昵轴本身所属的各种设备外,还有用柴油发电机,变流机组或蓄电池组供电的推进电机等设备,这些都是要并车在昵轴上工作的各类专用设备。昵轴及其附属件的重量都由昵管轴承支承。
昵管内至少有两个轴承。由于船体昵部形状和主机位置的限制,船舶轴系往往很长。为了减少机械损失,减轻动力装置轴系这部分重量并降低制造成本,轴系应该尽量短。由此可见船舶传动轴系的设计也是船舶动力装置设计的重要组成部分。船舶核动力推进装置的传动轴系和常规汽轮机动力装置的传动轴系是相同的,区别只在于反应堆舱和主机舱的位置受到限制,很难做到像昵机布置的船那样短的轴系。当然也受到核动力船尤其是核潜艇的昵部线型限制。
结语
当然,上述的动力装置只是指推进船舶运动为主的系统和设备。实际上,为了保证船舶航行、工作和生活的正常进行,作为全船动力源的压水型反应堆还需要提供足够的能量给全船其他一些辅助动力装置。属于这类辅助动力装置的有:保证船舶进行航行、停泊的舵机和锚机装置,保证船舶生命力及进行全船损管工作的消防和排除船体破损时进水的平衡装置,保证全船日常生活用的造水装置,通风机械,照明用电的装置等。