Двухрежимный водозаборник для высокоскоростного судна

 

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструированию водометных движителей для высокоскоростных судов с полнонапорным водозаборником, а также может быть использовано и для других судов. Водозаборник содержит проточный трубопровод и цилиндры, установленные внутри него с возможностью вращения, оси которых перпендикулярны диаметральной плоскости судна. При этом цилиндры попарно кинематически связаны охватывающей их замкнутой гибкой лентой и искусственной шероховатостью. Перед нижним цилиндром пары размещен рассекатель потока, а за верхним по потоку цилиндром пары установлен отводитель потока. Изобретение позволяет повысить величину силы тяги судна и кпд водометного движителя. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструированию водометных движителей для высокоскоростных судов с полнонапорными водозаборниками. Может быть использовано для других судов и плавсредств. Позволит повысить величину силы тяги судна для преодоления "горба" сопротивления и увеличить кпд движителя.

Известны водозаборники с регулируемыми характеристиками, обеспечивающими большую площадь входного отверстия водозаборника в процессе разгона и соответственно меньшую для полного хода (1).

Недостатки таких водозаборников: 1) наличие специальных механических приводов для управления объемом поступающей в движитель воды и подвижных деталей, снижающих надежность устройства; 2) возможность появления кавитации с наружной части водозаборника на полном ходу и с внутренней стороны в процессе разгона.

Известен водозаборник с основным входным отверстием (патрубком) для режима полного хода и с дополнительным патрубком при разгоне судна (2).

Известен водозаборник с двумя дополнительными патрубками под днищем судна на боковых поверхностях водовода (3).

Недостатки двух последних водозаборников: 1) наличие специальных механических приводов для закрытия-открытия дополнительных патрубков, что снижает надежность устройств; 2) сравнительная сложность и громоздкость устройств.

За прототип выбран водозаборник судовой движительной установки, содержащий проточный трубопровод, цилиндры с возможностью вращения, оси которых перпендикулярны диаметральной плоскости судна (4). Недостаток прототипа - сравнительно небольшая дополнительная сила тяги, образуемая на вращающемся цилиндре, учитывая, что эта сила пропорциональна площади поперечного сечения цилиндра.

Техническим результатом изобретения является повышение дополнительной силы тяги для преодоления "горба" сопротивления и выхода на крылья, а также увеличение кпд движителя.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, которое содержит проточный трубопровод, цилиндры с возможностью их вращения, при этом оси цилиндров перпендикулярны диаметральной плоскости судна, цилиндры попарно кинематически связаны между собой охватывающей их замкнутой гибкой лентой с искусственной шероховатостью, причем перед нижним цилиндром пары размещен рассекатель потока, а за верхним по потоку цилиндром установлен отводитель потока.

Дополнительная сила тяги возникает на гибкой ленте при вращении приводных цилиндров. Действительно при движении ленты против часовой стрелки в носовой части устройства скорость потока и скорость ленты складываются, при этом давление падает. В кормовой части, наоборот, скорости потока и ленты вычитаются, давление на ленту увеличивается. Разность этих давлений на устройство дает дополнительную силу тяги. Шероховатость поверхности гибкой ленты увеличит массу воды, вовлекаемой в движение вместе с лентой на носовой части устройства, замедлит скорость потока, обтекающего кормовую часть устройства. Все это вместе увеличит дополнительную силу тяги. Рассекатель и отводитель потока имеют цель уменьшить гидравлическое сопротивление устройства и способствовать получению максимальной величины дополнительной силы тяги.

Устройство наряду с силой тяги внесет дополнительное гидродинамическое сопротивление. Однако сила сопротивления будет примерно на порядок меньше дополнительной силы тяги.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от прототипа следующими признаками: 1. Размещенные внутри трубопровода цилиндры попарно кинематически связаны охватывающей их замкнутой гибкой лентой.

2. Гибкая лента выполнена с искусственной шероховатостью.

3. Перед нижним цилиндром пары размещен рассекатель потока.

4. За верхним по потоку цилиндром пары установлен отводитель потока.

Других близких аналогов не обнаружено.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено продольное сечение водозаборника судна с заявляемым устройством.

Устройство включает: 1 - проточный трубопровод, 2 - входной патрубок, 3 - выходное сопло, 4 - насос, 5 - цилиндры с возможностью вращения (приводные двигатели не показаны) размещены внутри трубопровода и попарно кинематически связаны с охватывающей их замкнутой гибкой лентой с искусственной шероховатостью, 6 - замкнутая гибкая лента с искусственной шероховатостью, 7 - рассекатель потока, расположенный перед нижним цилиндром пары, 8 - отводитель потока установлен за верхним по потоку цилиндром пары.

Устройство работает следующим образом. Для движения судна вода засасывается насосом 4 в проточный трубопровод 1 через входной патрубок 2. Рассекатель 7 делит поток на две части: носовую и кормовую. Носовой поток обтекает носовую внутреннюю обшивку трубопровода 1 и гибкую ленту 6 устройства с носовой его части, кормовой поток обтекает гибкую ленту 6 с кормовой стороны устройства. Для преодоления "горба" сопротивления включаются приводные цилиндры 5, при этом на устройстве появляется дополнительная сила тяги, приложенная к устройству, которая передается от него на корпусные конструкции судна. Поток, сходящий с гибкой ленты, с помощью отводителя потока 8 направляется к насосу 4. Форма и размеры рассекателя 7 и отводителя 8 должны обеспечить наименьшее гидродинамическое сопротивление устройства. После насоса поток выбрасывается через выходное сопло 3. После преодоления "горба" сопротивления скорость вращения приводных цилиндров снижается до величины, достаточной для получения постоянной скорости хода судна.

Ориентировочные расчеты показывают, что дополнительная сила тяги, создаваемая предлагаемым устройством, может достигать 25-35%, при этом кпд водометного движителя возрастет по крайней мере до 0,70.

Устройство может быть использовано и для ускоренного торможения. Для этого достаточно изменить направление вращения приводных цилиндров.

Источники информации 1. С.В. Куликов, М.Ф. Храмкин. Водометные движители. - Л.: Судостроение, 1980, с. 41, рис.1.35.

2. М.А. Мавлюдов, А.А. Русецкий, Ю.М. Садовников, Э.А. Фишер. Движители быстроходных судов, 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1982, с. 183, рис.5.27.

3. Авт. свидетельство СССР 548486, МКИ В 63 Н 11/04, 1977.

4. Патент РФ 2079420 от 09.08.1994 г. - прототип.

Формула изобретения

Двухрежимный водозаборник для высокоскоростного судна, содержащий проточный трубопровод и цилиндры, установленные внутри него с возможностью вращения, оси которых перпендикулярны диаметральной плоскости судна, отличающийся тем, что цилиндры попарно кинематически связаны охватывающей их замкнутой гибкой лентой с искусственной шероховатостью, при этом перед нижним цилинром пары размещен рассекатель потока, а за верхним по потоку цилиндром пары установлен отводитель потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1