[发明专利]利用硼氢化钠水解制氢推动的水下运载工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下高速运载的装置，更具体地说，本发明涉及一种利用硼氢化钠水解制氢，产生氢气通过喷射器产生强大推力高速行进的水下运载工具。

背景技术

海洋中无论是水面航行的船只还是水下的潜艇，基本上都采用螺旋桨推进方式，螺旋桨通过推进轴直接由发动机驱动，当螺旋桨旋转时，将水流推向运载工具后方。根据作用与反作用原理，水便对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即称为螺旋桨的推力。然而正如人类历史上航空器的发展那样，由于螺旋桨产生的推力相对较弱，所以螺旋桨飞机的速度相对较慢。而喷气式飞机，由于发动机中的燃料燃烧，膨胀的燃气高速向后喷出，发动机便得到与燃气喷出方向相反的推力而向前高速运动。因此，喷气飞机的速度远远比螺旋桨飞机快得多。

喷气发动机分为两大类：一是空气喷气发动机，它是利用大气来产生喷气射流的喷气发动机。例如：以大气中的氧气作为氧化剂，燃烧燃料产生燃气射流；或在热交换器中加热空气，然后由喷管排出； 二是火箭发动机，它是自身携带全部喷射物质的喷气发动机。例如：带有氧化剂和燃烧剂以产生燃气射流。火箭发动机所达到的推力和速度远远超过了一般的推进方法。这种发动机不依赖周围介质条件，在空间环境也能工作，这一特点，保证了在不同飞行速度下，发动机产生的推力不受空气接受能力的影响，而是恒定的，这也使得火箭（发动机）所能达到的飞行速度比其它任何类型发动机要高得多；其次，由于是直接反作用运动，没有中间机构，在主要的喷射通道中不存在限制工作温度的运动机构，这就决定了火箭发动机的结构简单，所产生的推力却很大。

硼氢化钠是含氢量较高的络合氢化物（含氢量10.8wt%），是一种白色的固体。美国专利（US 6 358 488）报道了采用镍、钴或储氢合金粉末催化硼氢化钠水解发生氢气的方法。反应方程式如下：

NaBH₄+ 2H₂O→4H₂ +NaBO₂

在常温常压下硼氢化钠能够在催化剂的作用下发生水解反应获得氢气，与其他储氢方式相比，燃料的储氢量高，是常规金属氢化物储氢的5倍；在反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH₄及水中的氢释放出来。发明专利（CN101157441A）提出了一种利用硼氢化钠水解的管式反应器，实现了为燃料电池的连续供氢。近年来，虽然将硼氢化钠作为储氢材料用于燃料电池的供氢技术引起了科学家和企业的广泛关注，但将硼氢化钠水解产生的氢气射流应用于水下运载工具的推进系统尚无报道。

本发明借鉴前人的发明创造，发明设计了一种水下高速运载的方法及装置，大幅度提高水下运载工具的航行速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，利用水下便利的供水条件，提供一种利用硼氢化钠水解制氢推动的水下运载工具。

为解决技术问题，本发明的方案是：

提供一种利用硼氢化钠水解制氢推动的水下运载工具，包括推进系统与设有机翼和尾舵的船体；所述推进系统包括设于船体头部的进水口、船体尾部的气体喷管、船体内的硼氢化钠容器和锥形反应器；进水口与部分伸入硼氢化钠容器前端的管路相连，且该管路在伸入部分的管壁上开有小孔，硼氢化钠容器后部为滤网；锥形反应器的前端经开设多个通孔的隔板与硼氢化钠容器后部相接，锥形反应器的后部通过管路连接至气体喷管；所述硼氢化钠容器中装填有硼氢化钠粉末，所述锥形反应器中装填有多孔三维结构的镍催化剂、钴催化剂或钴镍合金催化剂。

本发明中，所述锥形反应器后部与气体喷管之间的管路上设置单向阀和电磁阀。

本发明中，所述进水口与硼氢化钠容器之间的管路上设置单向阀和电磁阀。

本发明中，所述锥形反应器后部与进水口之间通过管路上连接，并设置单向阀和电磁阀。

本发明中，所述气体喷管呈喇叭形，气体喷射口设有整流罩。

本发明中，所述进水口呈喇叭形，进水口设有整流罩。

本发明中，所述船体的外表面粘覆有憎水性的面膜。

本发明中，所述船体的外表面粘覆有羽状憎水纤维构成的微气泡吸附层；所述羽状憎水纤维为聚四氟乙烯纤维，直径为1～1000纳米；聚四氟乙烯纤维的植入方向与船体运行方向一致，根端在前尾端在后。

本发明中，所述船体尾部设置能够弹射出的缓冲伞。

本发明中，所述机翼上设调节翅片，尾舵上设调节舵片。

本发明中的水下快速运载工具的使用方法是：