Устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта

Изобретение относится к судовым движителям. Устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта содержит водовод, в котором водяной поток создается при помощи гребного винта. Водовод выполнен в виде прикрепленной к корпусу судна трубы в форме усеченной конической поверхности с внутренним сквозным каналом, ось симметрии которого соосна линии оси гребного винта, в сторону которого обращена узкая часть трубы. Широкая часть трубы обращена в сторону свободного водного пространства с возможностью движения по трубе потока воды от гребного винта в свободное водное пространство. В узкой части трубы непосредственно за гребным винтом размещен неподвижно прикрепленный к внутренней стенке трубы лопаточный аппарат из радиальных криволинейных лопаток с возможностью выпрямления закругленного потока воды, созданного гребным винтом, в прямолинейный поток воды, направляемый в трубу и далее в свободное водное пространство. Достигается снижение массы устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к судовым движителям, обеспечивающим возможность создания дополнительной тяги с соответствующим увеличением скорости движения судна с одновременным уменьшением шума от гребного винта, распространяемого в окружающее пространство. Может применяться на любых типах судов.

Известен гребной винт, который является наиболее распространенным судовым движителем. Он имеет ступицу с лопастями, расположенными под некоторым углом к продольной оси вала (см. "Политехнический словарь" под ред. А.Ю.Ишлинского, изд. М.: "Советская энциклопедия", 1980, стр.132). [1]

К недосткам гребного винта относится создаваемый им демаскирующий шум и отсутствие возможности использовать кинетическуе энергию потока воды за винтом для создания дополнительной тяги.

Известен также водометный движитель, содержащий профилированную трубу (водовод), в которой водяной поток ускоряется лопастным механизмом (например, гребным винтом) и обеспечивается направленный выброс струи (см. [1], стр.85/2).

К недостаткам водометного движителя относится создание гребным винтом в водоводе вращающегося потока воды, часть энергии которого в виде действия центробежной силы имеет радиальную направленность, не создающую тягу. Ускоренный в водоводе вращающийся водяной поток при выходе из него создает дополнительный шум.

Предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат, заключающийся в использовании энергии водяного потока за пределами гребного винта для создания дополнительной тяги с одновременным уменьшением шума от гребного винта, распространяемого во внешнее пространство. Применяемое устройство отличается простотой исполнения и имеет малую массу.

Устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта содержит водовод, в котором водяной поток создается при помощи гребного винта. Согласно изобретению водовод выполнен в виде прикрепленной к корпусу судна трубы в форме усеченной конической поверхности с внутренним сквозным каналом, ось симметрии которого соосна линии оси гребного винта, в сторону которого обращена узкая часть трубы, а широкая часть трубы обращена в сторону свободного водного пространства с возможностью движения по трубе потока воды от гребного винта в свободное водное пространство. В узкой части трубы непосредственно за гребным винтом размещен неподвижно прикрепленный к внутренней стенке трубы лопаточный аппарат из радиальных криволинейных лопаток с возможностью выпрямления закрученного потока воды, созданного гребным винтом, в прямолинейный поток воды, направляемый в трубу и далее в свободное водное пространство.

Как вариант исполнения, часть потока воды, созданного гребным винтом, проходит с внешней стороны трубы.

Как вариант исполнения, весь поток воды, созданный гребным винтом, проходит в пределах трубы.

Поверхности стенок трубы выполнены несмачиваемыми водой (гидрофобными).

На приведенном чертеже показано в общем виде устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта, распространяемого во внешнее пространство.

Устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта 1, распространяемого во внешнее пространство, содержит водовод, в котором водяной поток создается при помощи гребного винта. Водовод выполнен в виде прикрепленной к корпусу 3 судна трубы 2 в форме усеченной конической поверхности с внутренним сквозным каналом 4, ось симметрии 0-0 которого соосна линии оси гребного винта 1, в сторону которого обращена узкая часть трубы, а широкая часть трубы обращена в сторону свободного внешнего водного пространства с возможностью движения по трубе потока воды от гребного винта в свободное внешнее водное пространство. В узкой части трубы 2 непосредственно за гребным винтом 1 размещен неподвижно прикрепленный к внутренней стенке трубы лопаточный аппарат из радиальных криволинейных лопаток 5 с возможностью выпрямления закрученного потока водя, созданного гребным винтом, в прямолинейный поток воды, направляемый в трубу и далее в свободное внешнее водное пространство.

Как вариант исполнения, часть потока воды, созданного гребным винтом 1, проходит с внешней стороны трубы 2. Движение этого потока воды на чертеже обозначено стрелками. Труба дана в разрезе фронтальной плоскостью.

Как вариант исполнения, весь поток воды, созданный гребным винтом 1, проходит в пределах канала 4 трубы 22.

Поверхности стенок трубы 2 выполнены несмачиваемыми водой (гидрофобными).

Приведенное выше устройство работает следующим образом.

Известно, что в коротких и широких трубах трение настолько невелико, что им можно пренебречь (см., например, "Элементарный учебник физики", том III, под ред. академика Г.С.Ландсберга, М.: Наука, 1972 г.,стр.390). [2]. Согласно известному закону Бернулли "давление жидкости, текущей по трубе, больше там, где скорость движения жидкости меньше, и обратно: давление меньше там, где скорость больше" (см. [2], стр.391) Это же следует из одного из основных уравнений гидромеханики (интеграл Бернулли), согласно которому при возрастании скорости течения жидкости давление падает, и наоборот (см. "Физический энциклопедический словарь" под ред. А.М.Прохорова, М.: Советская энциклопедия, 1984, стр.50/2).

Исходя из приведенных физических закономерностей, в предложенном устройстве при движении воды по трубе 2 от ее узкой части непосредственно за гребным винтом 1 к широкой части при выходе воды в свободное водное пространство скорость потока уменьшается, а давление на стенки трубы возрастает. Вектор силы давления всегда направлен перпендикулярно к взаимодействующей поверхности (см. [1], стр.136). Труба 2 имеет форму усеченной конической поверхности, в связи с этим указанная выше сила давления F (см. чертеж) на стенку трубы направлена наклонно к линии оси 0-0 гребного винта и трубы и может быть разложена с применением известного правила параллелограмма с выделением силы F₁, направленной в сторону действия тяги, созданной гребным винтом. Эта выделенная сила F₁ является дополнительной тягой, направленной в сторону движения судна.

Вместе с тем с уменьшением скорости потока воды при прохождении по трубе соответственно уменьшается его кинетическая энергия, которая на основе всеобщего фундаментального закона сохранения превращается в тягу. Другой какой-либо возможности превращения этой энергии в данном случае не имеется.

Зона наибольшего шума от вращающегося гребного винта и непосредственно за ним отгорожена от внешнего свободного водного пространства стенками трубы 2, что препятствует свободному распространению шума из этой зоны в окружающее водное пространство. Помимо этого, в пределах трубы при помощи лопаточного аппарата 5 выпрямляется в прямолинейный поток созданное гребным винтом вращательное движение воды, что также способствует уменьшению шума от движителя в целом.

При направлении с повышенной скоростью части потока воды от гребного винта с внешней стороны трубы давление снаружи на внешнюю поверхность трубы уменьшается согласно приведенному выше закону Бернулли, что позволяет повысить эффективность действия сил F и F₁ в направлении этой зоны с пониженным давлениием воды для создания дополнительной тяги.

Возможно также направление всего потока воды непосредственно через трубу 2. При этом вся масса воды от гребного винта 1 будет способствовать созданию указанных выше сил F и F₁.

При установке в узкой части трубы непосредственно за гребным винтом показанного выше лопаточного аппарата 5, закрученный гребным винтом поток воды выпрямляется на прямолинейный вдоль линии оси 0-0 гребного винта и трубы, что способствует повышению создаваемой винтом тяги, поскольку само вращательное движение тяги не создает.

Выполнение поверхностей стенок трубы 2 несмачиваемыми водой способствует в определенной мере уменьшению сил трения о стенки трубы с соответствующим повышением созданной дополнительной тяги.

1. Устройство для повышения тяги судового движителя с одновременным уменьшением шума от гребного винта, содержащее водовод, в котором водяной поток создается при помощи гребного винта, отличающееся тем, что водовод выполнен в виде прикрепленной к корпусу судна трубы в форме усеченной конической поверхности с внутренним сквозным каналом, ось симметрии которого соосна линии оси гребного винта, в сторону которого обращена узкая часть трубы, а широкая часть трубы обращена в сторону свободного водного пространства с возможностью движения по трубе потока воды от гребного винта в свободное водное пространство, в узкой части трубы непосредственно за гребным винтом размещен неподвижно прикрепленный к внутренней стенке трубы лопаточный аппарат из радиальных криволинейных лопаток с возможностью выпрямления закругленного потока воды, созданного гребным винтом, в прямолинейный поток воды, направляемый в трубу и далее в свободное водное пространство.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть потока воды, созданного гребным винтом, проходит с внешней стороны трубы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что весь поток воды, созданный гребным винтом, проходит в пределах трубы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности стенок трубы выполнены несмачиваемыми водой (гидрофобными).