Лопастная система водометного движителя



Лопастная система водометного движителя
Лопастная система водометного движителя
Лопастная система водометного движителя

 


Владельцы патента RU 2510357:

Общество с ограниченной ответственностью "НПО "Гидродинамика" (RU)

Изобретение относится к устройствам для перемещения окружающей среды - воды, воздуха. Лопастная система водометного движителя помещена в неподвижный цилиндрический насадок и содержит ступицу и расположенные на ней лопасти. Выходные участки лопасти имеют волнистую структуру выходной кромки. В насадке расположены неподвижные лопатки противоположного направления по сравнению с направлением профиля лопасти. Фронтальная площадь неподвижных лопастей составляет 0,1...0,5 фронтальной площади вращающихся лопастей. Достигается повышение упора движителя и коэффициента полезного действия, а также снижение шума и повышение устойчивости работы. 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится устройствам для перемещения окружающей среды - воды, воздуха и предназначено для повышения эффективности и снижения гидро- и аэродинамического шума.

Лопастная система может быть использована с указанными целями в водометных движителях, а также в вентиляторах, осевых насосах.

Известно, что эффективность водометного движителя зависит от параметров помещенной в неподвижный насадок лопастной системы в виде судового винта постоянного или переменного шага. При возрастании скорости, развиваемой судном, упор водометного движителя снижается, так что движитель работает не в режиме максимального КПД.

Известны способы борьбы с этим явлением - помещение лопастной системы (рабочего колеса) водометного движителя в конический насадок. Однако этот способ приводит к некоторому снижению КПД, так как сопротивление конического насадка при увеличении скорости судна существенно возрастает по сравнению с цилиндрическим насадком.

Аналогом изобретения является «Водометный движитель» по патенту РФ №2266231, МПК B63H 11/08, 2004 г. Лопасти выполнены с криволинейной линией профиля и расположены на конической втулке, так что площадь на выходе лопастной системы составляет 0,7 площади на входе.

Прототипом изобретения является патент US 2010/0266428 A1, F04B 17/00, B64C 27/46, F04D 29/42 от 21.10.2010 г. Лопастная система вентилятора по этому патенту помещена в цилиндрический контур и имеет волнистую выходную кромку лопасти, что является известным техническим решением (патент РФ №2317225, B63H 1/26 от 10.10.2006 г.). Новизна состоит в том, что периферийную часть лопасти предлагается выполнить также волнистой, что способствует вихреобразованию в зазоре между лопастью и насадком, что способствует снижению перетекания воздуха с нагнетающей стороны лопасти на подсасывающую.

Недостатком этого конструктивного решения является также увеличение потерь, что приводит к снижению упора и КПД.

Задачей настоящего изобретения является повышение упора движителя и коэффициента полезного действия, а снижение шума и повышение устойчивости работы, в случае применения лопастной системы в качестве водометного движителя, при попадании воздуха и в кавитационных режимах.

Поставленная задача решается специальным конструктивным исполнением лопастной системы. Лопасти системы расположены на цилиндрической ступице и помещены в цилиндрический насадок, в котором расположены неподвижные лопатки. Лопатки имеют противоположное направление, по сравнению с лопастями рабочего колеса. Лопасти на выходе имеют волнистую выходную кромку, форма которой выполняется вокруг идеального расчетного профиля лопасти путем переменного отклонения угла лопасти относительно расчетного значения по высоте

На фиг.1 показан разрез водометного движителя, на фиг.2 - вид по стрелке А. На ступице 1 закреплена лопастная система, состоящая из лопастей 2. В корпусе цилиндрического насадка расположены неподвижные лопатки 3. На фиг.3 стрелкой Б показано направление потока.

Фронтальная площадь лопастей - F1=π/4(D2-d2), а неподвижных лопаток - F2=π/4(D12-D2).

Технический результат состоит в том, что помещение лопастной системы в насадок, с лопастями обеспечивает более высокий КПД в широком диапазоне скорости судна, что позволяет при той же мощности двигателя развивать большую скорость.

Эффект достигается за счет более оптимального обтекания лопаток на всех режимах работы движителя по скорости и за счет лучших кавитационных характеристик сохранять высокие значения тяги в широком диапазоне скоростей. А наличие неподвижных лопастей способствует исключению перетекания жидкости и снижению гидродинамического шума.

Водометный движитель работает следующим образом.

Вследствие того, что на выходной части лопасти имеются каналы, поток, сбегающий с периферии лопасти, воздействует на поток в неподвижных каналах, за счет чего возрастает полезная энергия, передаваемая потоку. Скорость потока на выходе будет увеличиваться, что приводит к увеличению реактивной тяги. В итоге возрастает упор по сравнению с другими вариантами исполнения лопастной системы. Наличие неподвижных лопастей в насадке способствует подавлению кавитации в зазоре между лопастями и насадком. Величина фронтальной площади неподвижных лопаток позволяет достигать различных соотношений между упором движителя и КПД. Увеличение фронтальной площади F1 свыше 0,5F2 от фронтальной площади подвижных лопастей, как показывают расчеты, не увеличивает положительный эффект.

Движитель предлагаемой конструкции будет иметь расширенный диапазон работы с более высоким значением упора и КПД и устойчиво работать как при захвате воздуха, так и в режимах кавитации, а волнистая выходная кромка и неподвижные лопатки в насадке позволят максимально снизить структуру вихрей в потоке и будут способствовать снижению шума.

Лопастная система водометного движителя, содержащая ступицу и расположенные на ней лопасти с входными и выходными участками, выходные участки лопасти имеют волнистую структуру выходной кромки, помещенная в неподвижный цилиндрический насадок, отличающаяся тем, что в насадке расположены неподвижные лопатки противоположного направления по сравнению с направлением профиля лопасти, и фронтальная площадь неподвижных лопастей составляет 0,1..0,5 фронтальной площади вращающихся лопастей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей. Гребной винт состоит из ступицы и лопастей, закрепленных на внешней поверхности ступицы в шахматном порядке, смещенных относительно друг друга в направлении вала винта на величину (0,05-0,25) внешнего диаметра корпуса ступицы в зоне размещения комлей лопастей.

Изобретение относится к области судовых и авиационных движителей с пропеллерными рабочими колесами. Винт содержит ступицу и лопасти с входными и выходными участками.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции лопастей суперкавитирующих винтов. Лопасть суперкавитирующего гребного винта имеет клиновидный профиль сечения, у которого нагнетающая поверхность вогнутая, а засасывающая прямая.

Изобретение относится к судостроению, в частности к катамаранам. Толчково-реактивный движитель состоит из гибкого, упругого листа, отражателей и двух кулис.

Движитель // 2493019
Изобретение относится к движителям. Движитель выполнен в виде пустотелой цилиндрической многозаходной винтовой рубашки, смонтированной по периметру корпуса транспортного устройства с возможностью вращения вокруг него.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области судовых движителей. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании судовых движительно-рулевых комплексов. .

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости. Шагающий движитель содержит два одинаковых механических тракта, каждый из которых выполнен из двух одинаковых дисков, расположенных на концах одной неподвижной оси. Между дисками на осях установлены опоры. Неподвижные оси трактов соединены муфтами с коленчатой неподвижной осью, на которой установлен дополнительный диск с коленчатыми осями, соединенными муфтами с осями опор. Достигается повышение проходимости транспортного средства. 3 ил.

Изобретение относится к плавающим средствам, а именно к водным велосипедам, предназначенным для активного отдыха и прогулок по водной глади. Водный велосипед содержит поплавки, скрепленные поперечными балками, сиденье и педальный движитель. Педальный движитель снабжен ведущей звездочкой, качающимся кронштейном, комплектом огибающих звездочек, румпелем, консольной осью, втулкой с ведомой звездочкой, обгонной муфтой, гребным винтом и круглозвенной сварной калиброванной цепью. Румпель выполнен с возможностью поворота на оси, которая смонтирована на задней поперечной балке. Качающийся кронштейн связан с румпелем посредством оси и выполнен с возможностью откидывания назад. На консольном участке оси установлена втулка, которая жестко соединена с ведомой звездочкой. Втулка выполнена с возможностью осевого вращения и взаимодействия через обгонную муфту с гребным винтом. Ведущая звездочка установлена на педальном движителе и взаимодействует с круглозвенной сварной калиброванной цепью. Ветви круглозвенной сварной калиброванной цепи перекинуты через комплект огибающих звездочек и замыкаются на ведомой звездочке, которая неподвижна относительно втулки. Огибающие звездочки составляют взаимно перпендикулярные пары, притом две пары огибающих звездочек расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости ведущей звездочки. Достигается улучшение маневренных характеристик. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям, предназначенным для привода быстроходных судов, кораблей и яхт. Водометный движитель содержит цилиндрическую ступицу, лопасти с входными и выходными участками, неподвижный цилиндрический насадок, шаг лопасти и неподвижные лопатки. Шаг лопасти - переменный, однако, шаг лопасти на входе больше шага лопасти на выходе, а в неподвижном насадке расположены неподвижные лопатки противоположного направления по сравнению с направлением профиля лопасти и утопленные в корпусе насадки. Достигается повышение упора движителя и коэффициента полезного действия, повышение устойчивости работы при попадании воздуха и кавитации. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению и авиастроению, а именно к судовым и воздушным винтам, где в качестве двигателей используют винты. Движитель (винт) содержит ступицу, лопасти с входными и выходными участками, амплитуду и шаг отклонения профиля выходной кромки лопасти. Выходные участки лопастей по всей высоте, начиная от 1/2 длины профиля у ступицы и 1/3 длины профиля на периферии, выполнены с периодическими отклонениями угла профиля с образованием волнистой поверхности выходной части лопасти и волнистой выходной кромки относительно расчетного значения угла лопасти в каждом цилиндрическом сечении. Амплитуда и шаг отклонений профиля выходной кромки лопасти от расчетного значения по высоте максимальна у ступицы и минимальна или равна нулю на максимальном диаметре лопасти, и на каждой последующей лопасти начало волнистости у ступицы смещено относительно начала волнистости предыдущей лопасти на величину T/z, где Т - шаг первой волны, a z - число лопастей. Достигается минимальное сбегание или отклонение потока по радиусу, улучшение проточных характеристик лопасти. 2 ил.

Изобретение относится к области кораблестроения и может быть использовано при выполнении маневра подводной лодки. Предложен способ повышения маневренности подводной лодки, включающей корпус подводной лодки цилиндрической конфигурации, на которой устанавливают несколько ходовых винтов с возможностью вращения, при этом несколько ходовых винтов выполняют в виде многовитковой спирали или в виде шнека и позиционно располагают и фиксируют с нижней носовой части корпуса подводной лодки с возможностью вращения в секторе относительно осевой плоскости корпуса подводной лодки. Технический результат заключается в улучшении маневренных характеристик подводной лодки. 3 ил.

Изобретение относится к кораблестроению и может быть использовано в технологическом процессе изготовления гребных винтов для различных судов. Изготовление гребного винта различных судов с минимизированным кавитационным эффектом на его поверхности включает изготовление вала винта с возможностью вращения, на поверхности которого последовательно располагают и фиксируют лопасти гребного винта. Вал винта с возможностью вращения выполняют в виде сектора 180° цилиндрической формы с увеличенной длиной, на котором соосно и последовательно располагают патрубки лопастей винта. При соосном расположении каждого второго патрубка лопасти винта предварительно разворачивают на 180° относительно каждого первого патрубка лопасти винта, которые фиксируют между собой, формируя спиралевидный гребной винт. Достигается повышенная мощность гребных винтов с минимизированным кавитационным эффектом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области судоремонта и может использоваться для всех типов гребных винтов, изготовленных из различных материалов. Продление срока эксплуатации гребного винта включает замер фактических геометрических параметров гребного винта, расчет диапазона отклонений геометрических параметров гребного винта коррекцией эксплуатационных характеристик пропульсивного комплекса. Достигается продление срока эксплуатации гребного винта. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно для активного отдыха на воде. Плавающий мускульный транспорт содержит раму, выполненную П-образной формы, плавательные средства, рабочий орган движения, ножной привод и плавательные средства, стабилизаторы уровня. Плавательные средства установлены в один ряд, на некотором расстоянии один от другого, и закреплены неподвижно на раме, и устроены с возможностью оборудования сидениями для пассажиров. На раме смонтирован рабочий орган движения, состоящий из двух рядов направляющих. На направляющих установлены толкатели. К нижним сторонам толкателей на шарнирах установлены лопасти. Движение транспортного средства осуществляется ножным приводом, состоящим из площадок для установки ног с креплением к обуви, и оборудованных на толкателях. Стабилизаторы уровня выполнены из волнистой формы пластин, гребни которых направлены по ходу движения транспортного средства и которые удерживают транспортное средство в горизонтальном положении массой воды, находящейся над поверхностью и ниже поверхности стабилизаторов уровня. Достигается расширенная возможность для массового использования транспорта в туризме, активного отдыха и для оздоровления организма физической нагрузкой на воде. 2 ил.

Изобретение относится к кораблестроению и может быть использовано для установки гребных винтов, для различных судов. Способ установки гребного винта спиралевидной формы, в котором выполняют вал винта с возможностью вращения, на поверхности которого последовательно располагают лопасти грибного винта. Вал выполняют увеличенной длины, один конец которого шарнирно располагают в пассивном фиксаторе, который закрепляют в верхней части линейной крышки жесткости с круглой поверхностью с одной ее стороны, а другой конец вала шарнирно располагают в активном фиксаторе, который закрепляют на втором конце крышки с ее нижней стороны, и этот конец вала функционально связывают с машиной для передачи ему момента вращения. Лопасти винта выполняют спиралевидной формы в виде шнека для увеличения объема перемещаемой водной среды. Достигается уменьшение скорости вращения ходовых винтов при необходимой силе их тяги. 3 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к лопастным судовым движителям. Лопастный судовой движитель содержит несколько плоских лопастей, которые соединены двусторонними цепями «галя». На валу колес-звездочек цепной передачи с каждого борта установлен двигатель. На концах вала каждой лопасти укреплены перпендикулярно оси вала и под прямым углом к плоскости лопасти направляющие двусторонние рычаги с двусторонними роликами на обоих концах каждого рычага. Ролики размещаются для перемещения в замкнутых по длине пазах-коробках на корпусе судна. Пазы-коробки в нижней своей горизонтальной части между колесами-звездочками однорядные, а в остальной части замкнутого контура двухрядные с переходами из однорядных в двухрядные и наоборот. В верхней части контура между колесами-звездочками пазы параллельны. Устройство реверсивно. Достигается повышение КПД. 4 н.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх