Способ создания водометного движителя судна



Способ создания водометного движителя судна
Способ создания водометного движителя судна

 


Владельцы патента RU 2533952:

Георгиевский Мирослав Георгиевич (RU)

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в качестве движителя надводных и подводных судов различного назначения. Для создания водометного движителя применяют реверсивный шестеренный насос, односекционный или многосекционный. Забортную воду подают к каждой секции насоса через всасывающие каналы в корпусе судна и превращают в водометные при реверсе. Объединяют нагнетательные каналы секций, по крайней мере, в одно водометное сопло и превращают при реверсе во всасывающий канал для забортной воды, и оснащают водометное сопло регулируемой насадкой для изменения вектора реактивной силы водометного потока. Для ускорения выполняемого маневра носовая часть судна имеет дополнительный шестеренный насос, который обладает нагнетательными водометными раструбами перпендикулярно оси судна. Достигается высокая скорость перемещения и маневренность, снижение звуковой мощности, повышение живучести судна. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в качестве движителя надводных и подводных судов различного назначения вместо традиционных гребных винтов для повышения КПД двигателя и движителя, скорости хода судна, маневренности, живучести судна и расширения зоны его плавания.

Принцип действия гребного винта состоит в том, что при вращении винта каждая лопасть захватывает массу воды из набегающего потока и отбрасывает ее назад, сообщая ей дополнительную осевую и окружную скорость. Сила реакции этой отбрасываемой воды и заставляет корабль двигаться вперед или назад, в зависимости от направления вращения гребного винта. Известно, что гребной винт имеет очень низкий КПД из-за больших гидрообъемных и гидродинамических потерь на осевом входе и выходе. Фактически винт работает как движитель только при непрерывном или возрастающем темпе вращения, в остальных случаях - как тормоз. Реально достижимый КПД винта не превышает 45%, идеальный - 75%. Практически невозможно сделать «идеальный» винт ввиду постоянного изменения условий его работы, кроме того, винт подвержен кавитации.

Авторы предлагают рассмотреть в качестве альтернативы гребному винту водометный реактивный движитель гидрообъемного принципа действия в виде шестеренного насоса, в несколько раз меньше винта по габаритам, но способного при меньшей мощности привода создать такой же водяной поток, что и гребной винт, или, при той же мощности, создать водяной поток с большей кинетической энергией.

Для подтверждения этого рассмотрим параметры водяного потока, создаваемого шестеренным насосом особой конструкции, многосекционным моноблочным шестеренным насосом планетарной компоновки, мощностью 28.000 кВт, где центральной или солнечной шестерней является ведущая шестерня, а ведомыми, планетарные, расположенными по окружности от солнечной на равном угловом расстоянии друг от друга, образующими в зацеплении друг с солнечной отдельные независимые по давлению нагнетания и производительности секции в многосекционном моноблочном насосе. Количество ведомых шестерен определяет количество секций в моноблочном насосе.

Рассмотрим пример расчета трехсекционного насоса мощностью 24000-25000 кВт.

Потребляемая мощность шестеренного насоса определяется по формуле:

N=Q х Р х КПД: 612,

где N - мощность в кВт,

Q - производительность в л/мин,

Р - давление нагнетания насоса в кг/см2.

Пример расчета насоса мощностью 28.000 кВт:

Параметры зацепления:

Модуль - 50 мм.

Ведущая шестерня:

Число зубьев - 12. Диаметр вершин зубьев - 70 см. Диаметр впадин зубьев - 50 см.

Ведомая шестерня (3 шт.):

Модуль - 50 мм.

Число зубьев - 8.

Диаметр вершин зуба - 50 см.

Диаметр впадин зубьев - 30 см.

Передаточное отношение между ведущей и ведомыми - 1.5.

Ширина венца шестерни - 25 см.

Удельный рабочий объем зацепления насоса- 141.300 см3/об=141,3 л/об.

Коэффициент гидрообъемной подачи, не менее - 0,94.

Коэффициент механический, не менее - 0.9.

Скорость вращения ведущей шестерни - 2000 об/мин.

Производительность насоса-265.644 л/мин.

Давление нагнетания насоса - 5,0 МПа=50 кг/см2.

Мощность привода - 24.111 кВт.

Чтобы изменить мощность водяного потока в большую или меньшую сторону необходимо или изменить скорость вращения шестерен, или давление нагнетания шестерен, зависимость в этом случае прямо пропорциональная, или изменить параметры зубчатого зацепления шестерен.

Цель предполагаемого изобретения - увеличение скорости перемещения судна, маневренности, снижение звуковой мощности, расширение зоны плавания и повышение живучести судна.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве движителя применяют односекционный или многосекционный шестеренный насос, подводят к каждой секции забортную воду через радиальные всасывающие каналы в корпусе судна, превращающиеся в водометные при реверсе, объединяют нагнетательный канал каждой секции в общее водометное сопло, превращающееся при реверсе во всасывающий канал для забортной воды, оснащают водометное сопла регулируемой насадкой для изменения вектора реактивной силы водометного потока. В носовой части судна можно установить дополнительный шестеренный насос, односекционный или многосекционный, оснастив его перпендикулярно оси судна нагнетательными водометными раструбами для ускорения выполняемого маневра.

Многосекционный шестеренный насос может иметь планетарную компоновку, центральная шестерня которого образует с ведомыми шестернями отдельные секции многосекционного насоса согласно техническому решению по Патенту РФ на изобретение №2300019 «Способ перекачки несмазывающих жидкостей шестеренным насосом).

Общий вид движителя представлен на фиг.1 и 2.

В хвостовом отсеке судна 1 с приводом от силовой установки 2 установлен шестеренный многосекционный моноблочный насос 3 с водозаборными каналами 4 к всасывающим полостям секций насосов и нагнетательными каналами 5 от каждой секции насоса, соединенных в сопло Лаваля 6, снабженное насадкой 7, регулирующей вектор направленности водяного потока.

В носовом отсеке судна может также размещаться дополнительно к маршевому движителю на корме судна аналогичный шестеренный насос, но меньшей мощности с автономным приводом от электродвигателя и с такими же водозаборными каналами и с 4-мя водометными каналами, расположенными диаметрально друг другу и регулируемыми для ускорения горизонтального или вертикального маневров.

Еще один вариант применения многосекционного моноблочного насоса кроме основного маршевого движителя - это дополнительное размещение его водометных каналов по обе стороны судна для создания поперечного перемещения (движения крабом) судна при сложных маневрах, что практически невозможно при винтовых движителях.

Работа движителя.

При вращении ведущей шестерни насоса 3 забортная вода по всасывающим каналам 4 поступает в зону всасывания каждой секции и нагнетается по каналам 5 в объединяющее их водометное сопло, например, Лаваля 6, где ускоряется и направляется регулируемой насадкой 7 для прямолинейного движения или горизонтального маневра судна.

При реверсе, а остановка шестеренного насоса осуществляется при отключении привода мгновенно, т.к. в насосе нет свободно вращающихся инерционных масс, происходит все наоборот. Сопло 6 и входящие в него каналы 5 превращаются в каналы всасывания забортной воды, а каналы 4 становятся, соответственно, водометными.

Таким образом, получается реверсивный водометный движитель реактивного типа совершенно защищенный от внешних разрушающих его воздействий поскольку находится внутри корпуса судна. На этот движитель не влияет скорость забортной воды, нет потерь мощности привода на скольжение. Лодка может ложиться на грунт, передвигаться боком, двигаться задним ходом.

Способ создания водометного движителя, состоящий в том, что в качестве движителя применяют реверсивный шестеренный насос, односекционный или многосекционный, к каждой секции насоса подводят забортную воду через всасывающие каналы в корпусе судна, превращающиеся в водометные при реверсе, объединяют нагнетательные каналы секций, по крайней мере, в одно водометное сопло, превращающееся при реверсе во всасывающий канал для забортной воды, и оснащают водометное сопло регулируемой насадкой для изменения вектора реактивной силы водометного потока, при этом для ускорения выполняемого маневра в носовой части судна может быть установлен дополнительный шестеренный насос, оснащенный нагнетательными водометными раструбами перпендикулярно оси судна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению и авиации и касается создания струйных движителей. .

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии свободного падения под воздействием гравитации и энергии подъема под воздействием выталкивающей силы в водной среде, в частности для преобразования энергии погружений-всплытий подводного аппарата, полный последовательный цикл которых представляет собой растянутые во времени и пространстве колебания подводного судна, схожие с «килевой качкой», в гидрореактивную энергию, в частности в гидрореактивный упор, позволяющий судну продвигаться одновременно вниз-вперед при погружении и вверх вперед при всплытии, не используя энергию аккумуляторов.

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям водометных движителей с полнонапорными водозаборниками, в первую очередь, судам на подводных крыльях.

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям водометных движителей с полнонапорными водозаборниками, в первую очередь, судам на подводных крыльях.

Изобретение относится к авиации и водному транспорту и касается управления воздушными, надводными и подводными судами посредством гидродинамического эффекта для создания потенциала по поверхности судов.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. .

Изобретение относится к области судостроения, а именно к реверсивно-рулевым устройствам (РРУ) водометных движителей. .

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования водоводов водометных движителей. .

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям с центробежным насосом судов и других плавсредств, с использованием роторов Магнуса. .

Изобретение относится к судостроению и, в частности к водометным движителям высокоскоростных судов. .

Изобретение относится к средствам создания тяги для движения судна, в частности к судовым движительно-рулевым комплексам. Судовой движитель содержит открытый с противоположных торцов цилиндрический корпус, внутри которого соосно установлены гребные винты противоположного вращения, реверсивный редуктор, входной вал которого предназначен для связи с приводным валом двигателя.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к установкам для испытания двигательно-движительного комплекса судна преимущественно в условиях дока. Установка для испытания двигательно-движительного комплекса судна содержит камеру с потоконаправляющими каналами.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования кормовой оконечности судна, имеющей водометные движители. Кормовая оконечность судна туннельного типа имеет надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным, по крайней мере, с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом, простирающимся вдоль всего корпуса судна ниже конструктивной ватерлинии.

Изобретение относится к водометным движителям. .

Изобретение относится к судостроению и касается водометных движителей. .

Изобретение относится к судостроению и касается реверсивно-рулевых устройств водометных движителей. .

Изобретение относится к устройствам для преобразования работы двигателя или других источников энергии в работу, обеспечивающую движение транспортных устройств. .

Изобретение относится к области судостроения. .

Изобретение относится к автономным спортивно-туристическим надводным и подводным плавательным средствам. .

Изобретение относится к водным транспортным средствам и может быть использовано для перевозки грузов и пассажиров. .

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки легконагруженных водометных движителей. Легконагруженный водометный движитель состоит из рабочего колеса, спрямляющего аппарата, водовода и центрального тела, выступающего вперед и назад из водовода. Водовод представляет собой кольцо с длиной хорды сечения меньшей или равной диаметру рабочего колеса. Внутренняя поверхность водовода выполнена цилиндрической или конической. Диаметр центрального тела переменен по его длине и имеет максимальную величину на кормовом срезе водовода. Достигается упрощение конструкции, повышение эффективности, повышение экологической чистоты и технологичности движителя, уменьшение потребляемой мощности главного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх