吹除

用来吹扫时仪器元件表面流动的脏杂物

吹除常用来吹扫时仪器元件表面流动的脏杂物。当潜艇发生舵卡和舱室进水事故后，最有效的方法是通过吹除主压载水舱获取正浮力和校正力矩来挽回潜艇，高压气吹除主压载水舱模型建立的准确与否直接关系到潜艇挽回成功与否。

概念

开展高压气吹除主压载水舱模型的研究时，通过分析潜艇高压气吹除主压载水舱物理模型特征，建立了高压气吹除主压载水舱短路吹除和常规吹除模型，并进行了仿真计算，为开展物理模型实验提供理论依据。结果表明，拉瓦尔喷管流量模型比较适用，压载水舱的排水量主要取决于高压气吹除率和高压气吹除使用方式，相同条件下某型潜艇高压气吹除系统短路吹除的排水量是常规吹除的2倍多。

潜艇肼吹除技术研究

研究背景

当潜艇发生事故需要紧急上浮时，一般采用高压空气吹除，但吹除速度和吹除能力都不能满足潜艇在较大深度下的应急吹除要求，给潜艇的水下航行带来了很大的危险。肼分解应急吹除技术能使潜艇迅速上浮。肼在极短的时间内能分解产生大量稳定的小分子气体，不仅产气效率高，而且能够在较长的时间内保持稳定的浮力。由于肼分解技术的上述特点，肼吹除装置特别适用于大深度时的潜艇应急上浮的需要。如图《装置1∶20原理样机背压排水试验流程框图》所示。

潜艇肼吹除技术原理

研究采用92%的肼在催化剂上的快速反应，产生大量的小分子气体，将压载水舱的海水排到艇外，使潜艇迅速产生浮力。启动装置到产生足够量吹除气体的时间，仅为十几秒钟。催化剂载体作为活性组分的骨架对催化剂性能影响很大。按肼吹除催化剂的使用环境及技术要求，对国内典型的载体的性能进行分析比较后，认为球形型氧化铝具有强度高、耐热性好的优点。

研究结论

在潜艇肼吹除技术研究中研制的关键材料催化剂对肼分解的x值达到0.595，略高于德国同类产品，具备了实艇应用的技术水平。1：20原理样机的设计和制造是成功的，陆地肼分解排水模拟潜艇应急吹除的试验，安全、可控、可靠。该研究为实艇肼吹除装置的设计、制造和装艇使用打下了良好的技术基础。

潜艇高压气吹除主压载水舱系统模型研究

在危及潜艇安全的各类事故中，其中高速航行的潜艇发生尾升降舵大下潜舵角舵卡和低速航行的潜艇发生舱室大量进水(主要是海水管路破损)最为引人注目。潜艇发生尾升降舵舵卡时，由于水动力的作用，潜艇迅速形成大角度下潜纵倾，潜深急剧增加，潜艇将造成大纵倾和超越极限深度而失事。潜艇舱室进水后，舱室进水量取决于舷外海水的压力和破口大小，在一定航速下，潜艇承受剩余静载的能力有限，最终由于舱室大量进水而使潜艇失事。潜艇舱室破损进水后，通常最有效的方法是通过吹除部分或全部主压载水舱的压载水获得正浮力和校正力矩，使潜艇迅速浮至水面，这个过程称为潜艇应急起浮。

当潜艇在水下较高航速发生尾卡大下潜舵角、潜艇舱室通海管路破损进水以及耐压舱室破损进水等重大险情事故时，在现有的应急操纵技术条件下，只能利用高压气吹除主压载水舱获取正浮力和校正力矩实施应急起浮使潜艇上浮至水面。潜艇高压气吹除主压载水舱模型建立的准确与否严重影响潜艇事故时挽回成功与否，影响潜艇应急挽回操纵运动特性研究。因此，有必要开展潜艇高压气吹除主压载水舱的理论研究、仿真研究和物理模型实验研究，通过不同研究手段获取高压气吹除主压载水舱的研究模型。

高压气吹除主压载水舱系统模型

潜艇高压气吹除主压载水舱系统由高压气瓶、管路、阀件以及压载水舱4部分组成。系统模型分成高压气瓶流量、高压气管路流动压降、压载水舱气体膨胀以及压载水舱排水4个部分，如图1所示。

潜艇潜浮系统是潜艇操纵控制系统的重要组成部分，而高压气吹除主压载水舱系统是潜艇潜浮系统的主要组成部分，其主要功能是使潜艇从水下状态上浮至水面状态,具有正常吹除、应急吹除和短路吹除3种工作模式。正常吹除是潜艇正常上浮时利用高压气吹除压载水舱使潜艇由水下上浮至潜势状态，然后再利用低压吹除系统使潜艇上浮至水面巡航状态；应急吹除是直接利用高压气吹除主压载水舱使潜艇从水下上浮至水面巡航状态；短路吹除是应急情况下的大流量吹除，设置专门的高压空气短路吹除系统，专用的高压气瓶不经过高压阀住，直接将高压气吹入首部主压载水舱，可大大提高高压气吹除率。

高压气瓶释放流量模型

为了研究方便，将潜艇上用于吹除的气瓶等效为1个高压空气分路箱，用于控制高压气吹入各主压载水舱。将潜艇上用于吹除的气瓶分为2部分，一部分气瓶高压气直接吹入主压载水舱，即短路吹除；另一部分气瓶高压气需经过高压气控制装置后再吹入压载水舱，即常规吹除。

当短路吹除主压载水舱时，高压气直接流入主压载水舱，由于短路吹除时管路长度相比常规吹除小得多，故可不考虑管路的摩擦和压降，拉瓦尔喷管即先缩后放的缩放喷管，可以使气流从亚声速加速到超声速，因此可将高压气从高压气瓶流向高压管路的流动模拟为拉瓦尔喷管流动模型。

研究结论

通过分析潜艇高压气吹除压载水舱系统特征，建立了高压气吹除主压载水舱短路吹除和常规吹除模型，并通过算例对所建立的模型进行仿真计算，为下一步开展潜艇高压气吹除主压载水舱物理模型实验提供了理论依据并得到以下几点结论：

（1）短路吹除时，等熵模型和指数模型的准确与否主要取决于吹除常数的确定，吹除常数是模型确定的难点，而拉瓦尔喷管模型不受吹除常数限制，只与气瓶和管道特征有关，因此将拉瓦尔喷管模型作为短路吹除研究模型。

（2）高压气吹除率不仅取决于气瓶初始压力、管路直径等系统参数，主要取决于高压气吹除的方式。仿真结果表明，相同条件下使用短路吹除方式时的排水量约为常规吹除的2倍多，建议在潜艇上安装1套高压气短路吹除主压载水舱系统用于应急吹除。

（3）将高压气吹入压载水舱后的膨胀过程假设为气液完全分离并存在气液界面。实验结果表明，压载水舱中高压气膨胀过程是一个气液混合流动模型，因此压载水舱排水模型将利用气液混合流动理论进一步研究。

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