常规潜艇的发动机在水下怎么吸气和排气啊?
1.水下空气筒航行:
深度水下8—15米,潜艇舰桥内升上潜艇水下航行吸气装置——空气筒,提供柴油机燃烧所需空气。由舰桥后端的潜艇水下排气装置排气。这两个装置都是单向的,防止海水倒灌。
2.不依赖空气航行AIP:
不依赖空气推进系统(AIP)是指潜艇在水下不依赖外界的空气也能提供推进动力和其他动力的能源系统。常规潜艇的AIP(Air Independent Propulsion)系统主要利用自身携带的氧气(通常为液氧),为热机或电化学发电装置提供燃烧条件,完成能量转换,提供水下航行所需的推进动力。
目前,常规潜艇的AIP系统主要分为两大类:热机系统和电化学系统。其中热机AIP系统主要包括闭式循环柴油机(CCD/AIP)、斯特林发动机 (SE/AIP)、闭式循环汽轮机(MESMA/AIP)、核电混合推进系统(SSN/AIP);电化学AIP系统主要是聚合物电解质膜燃料电池(PEM /AIP),包括碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池。但目前国外技术较为成熟、或者已进入实用阶段,能够大幅提高常规潜艇水下作战能力的AIP系统主要是闭式循环柴油机、斯特林发动机、闭式循环汽轮机和燃料电池这四种。这些AIP系统有的已经成功进行了试验,有的已经装备新型潜艇。闭式循环柴油机(CCD/AIP)除了进、排气系统与普通柴油机不同外,其工作原理与目前常规动力潜艇所使用的普通柴油机是一样的。其工作原理是:用潜艇自带的氧气代替空气中的氧,将废气中的二氧化碳经过冷却和吸收后排到艇外,部分二氧化碳作为工质参加循环工作;同时用氢气取代空气中的氮气,改善循环气体的燃烧质量。其具体工作流程是:将氧气和氢气按一定比例混合成相当于空气成分的气体输入到柴油机的气缸中,然后柴油与氧气发生燃烧反应,产生的热能推动活塞运动进而带动曲轴运转,产生机械能。燃烧后的废气从柴油机排出,温度大约在350-400℃ 之间,主要成分是二氧化碳、水蒸气、氩气和部分氧气。这些废气经过喷淋冷却器被冷却到100℃左右,其中的水蒸气被冷却成水,剩余废气进入一个吸收器。二氧化碳与吸收器喷淋的海水混合并被吸收,由海水管理系统排出艇外。
万米高空空气稀薄没错,但并不是没有氧气。空气稀薄没关系,只要压缩后供给客舱就可以保证足够呼吸的含氧量。
发动机运转的时候不断吸入外界空气,通过多级压气机的压缩,达到高温高压进入燃烧室。而一部分压缩后的高温高压空气并没有进入燃烧室燃烧,而是通过引气活门和管路,被导入飞机的空调系统,再经过调温调压和过滤,供给客舱,最后通过机身的排气活门排出机外。辅助动力装置(APU)同样具有引气功能。中低压压气机和高压压气机分别有一路引气供给飞机。
平流层因为气流平稳,不存在大气上下对流,非常适合民航飞机的飞行,不容易产生颠簸,有利于乘客保证乘客舒适的飞行体验和保障飞行安全。
简单理解,飞机通常大部分时间都是在云上飞行,这里大气稀薄,人类如果直接暴露在该环境下,很快就会窒息死亡。但飞机不一样,通常的民航飞机,机舱实际上也并非严格密闭。
为了乘客的安全能够得到双重保障,每一架飞机都安装了专业的应急氧气供应系统,用来应对客舱内出现意外失压的情况。一旦有任何意外发生,便携式的氧气瓶和氧气面罩就会发挥它的作用,来保障乘客们的生命安全; 不过,这种紧急措施存在一点缺陷,就是不能为乘客们长时间的提供氧气,大约会维持12-20分钟左右。只是一个应急的作用,出现意外情况的话,最好还是要尽快地降落。
由于飞机的内壁很薄,为了保证飞机的寿命,飞机内外的气压压力差不能相差太大,因此,在给空气加压的时候,并不会把压力加到和地面相同的一个大气压,一般万米高空机舱外是0.2个大气压,机舱内只要加到0.8个大气压即可,并且乘客也能适应。
另外,遇到紧急情况,飞机上有便携式的氧气瓶和氧气面罩来应急,这个就是化学方式造氧,通常飞机只要遇到一点危险,机舱顶部氧气面罩就会自动脱落。当乘客戴上面罩,后,飞机上的氧气发生器工作造氧,保证乘客的安全。
起飞前需要打开氧气储存罐向舱内加压,因此B-29轰炸机的机组成员在10多个小时的飞行中是不需要佩戴氧气罩的,即使飞行高度达到10000米的高空飞行,机舱内的气压也能保持0.6个大气压值(地面上是1个大气压值),现代大型客机依旧采用与B-29轰炸机相同的供氧方法。
而现代战斗机则是通过制氧机为飞行员供氧,即机载制氧系统,制氧机的制氧气源来自飞机外部,入气口通常设置在发动机压缩机内,以分子筛或者膜分离技术从压缩空气中获得氧气,然后通过供氧管道为机舱加压和直接从氧气罩为飞行员供氧
飞机无论飞得有多高,周围其实都还是有氧气存在的,只是随着高度的增加,氧气的量会逐渐减少,气体的温度也会越来越低,所以,其实飞机只要能够把周围的空气压缩,并且适当的加热就可以提供给乘客呼吸了。
完成者操作的就是压气机,它可以把稀薄的空间通过加压的方式,使得含氧量升高,同时气体温度也会被提升,然后再经过一系列的加工之后,通过气体导管导入机舱内部,以此来给乘客提供氧气。
高空只是空气少,氮氧比例和地面差不多,所以把外面的空气增压后就可以供给舱内使用了,舱内空气一部分排到舱外实现新风循环。温度、湿度就靠飞机上空调来调节了,实际上取舱外空气增压、向舱外排废气都是机上空调的一部分。
机上也备有氧气,那是紧急状况下用的,比如动力故障、机舱失压,这时头顶上的氧气面罩就会落下来。
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