Полнонапорный водозаборник водометного движителя

 

Использование: изобретение относится к судостроению, в частности к водозаборникам быстроходных судов с водометными и гидрореактивными движителями, преимущественно с глубокопогруженной приемной частью. Сущность изобретения: в полнонапорном водозаборнике, содержащем водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами, внутри проточного трубопровода размещены одно или несколько крыльев с элементами механизации или без них, закрепленных к боковым стенкам трубопровода, при этом засасывающая поверхность крыльев обращена в сторону водоприемного патрубка. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к водозаборникам быстроходных судов с водометными и гидрореактивными движителями, и может быть использовано для увеличения силы тяги и КПД движителей. Устройство может быть применено также на водозаборниках атомных энергетических установок подводных лодок для обеспечения их хода в аварийных ситуациях или в качестве резервного движителя.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водозаборник, состоящий из водоприемного патрубка и проточного трубопровода с поворотными коленами. Недостатком его является большое внешнее сопротивление и гидравлические потери (Русецкий А.А. Движители судов с динамическими принципами поддержания. - Л.: Судостроение, 1979 г., с. 188, 189).

Для компенсации сопротивления водозаборника и гидравлических потерь и тем самым увеличения силы тяги и повышения КПД движителя в известном устройстве внутри проточного трубопровода размещены одно или несколько крыльев с элементами механизации или без них, закрепленных к боковым стенкам трубопровода, при этом засасывающая поверхность крыльев обращена в сторону водоприемного патрубка.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено продольное сечение водозаборника с сечением а-а.

Устройство содержит проточный трубопровод 1, входной патрубок 2, нижнее 3 и верхнее 4 поворотные колена, крылья 5 и 6 с закрылками 7 и 8, а также насос 9.

Устройство работает следующим образом.

При работе насоса 9 и под действием скоростного напора вода поступает во входной патрубок 2, а затем в прямую часть трубопровода 1. На крыльях 5 и 6 с закрылками 7 и 8 при обтекании их водой появляется подъемная сила, направленная в сторону движения судна. Выполним оценку эффекта изобретения на примере судна с водометным движителем с глубокопогруженной приемной частью. Скорость судна 34 узла, упор движителя 81,4 кН, диаметр насоса 0,91 м, расход воды 6 м³/с. Примем "живое" сечение трубопровода в районе установки крыльев в виде прямоугольника 1х6,0 м и длину между поворотными коленами 4,5 м, скорость потока в трубопроводе 10 м/с.

Разместим в трубопроводе три крыла с закрылками (или с интерцепторами на задней кромке) по потоку NАСА-15 длиной 0,6 м и хордой 1,2 м. При угле атаки 10^o и угле перекладки закрылка 10^o (Су =0,3 для λ = 0,5)) подъемная сила крыла равна и трех - 32400 кН. Примем, что стесненность потока в трубопроводе с крыльями, пограничный слой на крыльях в местах крепления крыльев уменьшат подъемную силу на 10%. Тогда получил подъемную силу, равную 32,4 х 0,9 = 29,16 кН. Допустим, что изменение характера движения потока в трубопроводе с крыльями вызовет дополнительное сопротивление, вносимое крыльями, равное 1/10 подъемной силы, т.е. 3,24 кН (коэффициент гидродинамического качества крыла 1/10). Тогда дополнительная сила тяги от установки крыльев составит при вертикальном трубопроводе 29,16 кН - 3,24 кН = 25,92 кН или 31,8% от упора движителя без крыльев в трубопроводе. Дополнительная тяга даст около 3,2 узлов приращения скорости и повышение КПД движителя на 9-10%.

Указанный пример далеко не оптимален. В принципе могут быть использованы крылья с существенно более высоким коэффициентом гидродинамического качества, использованы различные способы снижения сопротивления трения крыльев и т.п.

Устройство сравнительно простое в реализации, может быть применено на существующих и проектируемых кораблях с водометными движителями.

Формула изобретения

Полнонапорный водозаборник водометного движителя, содержащий водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами, отличающийся тем, что внутри проточного трубопровода размещены одно или несколько крыльев с элементами механизации или без них, закрепленных к боковым стенкам трубопровода, при этом засасывающая поверхность крыльев обращена в сторону водоприемного патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1