Легконагруженный водометный движитель

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.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки легконагруженных водометных движителей.

Известен водометный движитель с реверсивно-рулевым комплексом (ВДРК) (патент РФ №2205774, МПК B63H 11/08, 11/10, 11/103, 06.05.2002). В состав ВДРК входит водовод, рабочее колесо с обтекателем ступицы, установленное на валу с подшипниками, спрямляющий аппарат и реверсивно-рулевое устройство с поворотным дефлектором за соплом. За входным круговым сечением сопла его поперечные сечения имеют вытянутую в горизонтальном направлении форму. Отношение ширины к высоте вытянутых в горизонтальном направлении поперечных сечений сопла составляет 2÷10. Профиль поперечных сечений обтекателя рабочего колеса повторяет профиль поперечных сечений внутреннего контура сопла. Спрямляющий аппарат образован стенками сопла, обтекателем и профилированными стойками.

Указанный ВДРК наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, поэтому принят за прототип. Вместе с тем, он имеет ряд недостатков, к которым следует отнести: большие вес и габариты конструкции реверсивно-рулевого устройства; при работе ВДРК на стоповом режиме реверсивная заслонка направляет поток воды вперед вниз, что может приводить к размыву дна водоема, в результате чего может происходить всплытие затопленных предметов; наличие выступающих частей в тракте водовода за рабочим колесом (спрямляющие лопатки, рули) может привести к застреванию на их кромках попавших в движитель предметов (обрывки кабелей, тросов, рыболовных сетей, водорослей и т.д.), в результате засорения гидравлического сечения может возникнуть аварийная ситуация.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в:

- упрощении конструкции водометного движителя из-за отсутствия реверсивно-рулевого устройства;

- повышении эффективности движителя и уменьшении потребной мощности главного двигателя судна;

- повышении технологичности и экологической чистоты водометного движителя.

Для достижения упомянутого технического результата предлагается легконагруженный водометный движитель, состоящий из рабочего колеса, спрямляющего аппарата, водовода, выполненного в виде кольцевого крыла с цилиндрической или конической внутренней поверхностью и центрального тела, образованного носовым обтекателем ступицы рабочего колеса, ступицей рабочего колеса, ступицей спрямляющего аппарата и обтекателем ступицы спрямляющего аппарата.

Рабочее колесо может иметь фиксированный или регулируемый шаг (угол установки) лопастной системы.

Диаметр центрального тела переменен по его длине и имеет максимальную величину на кормовом срезе водовода.

Водовод выполнен в виде кольцевого крыла, образованного вращением плоского крылового профиля вокруг оси движителя с углом установки хорды профиля относительно этой оси в диапазоне от 0° до 17°. Осевая протяженность водовода составляет 0,6-1,0 диаметра рабочего колеса.

Внутренний водопроточный канал образован внутренней поверхностью водовода и поверхностями ступиц рабочего колеса и спрямляющего аппарата и имеет кольцевую форму поперечных сечений, площадь которых уменьшается вдоль оси движителя от носа к корме за счет увеличения диаметра упомянутых ступиц. Выходное отверстие водовода расположено непосредственно за выходящими кромками лопастной системы спрямляющего аппарата, в области кормового среза ступицы, за которой установлен обтекатель.

Применение рабочего колеса с регулируемым шагом (углом установки) лопастной системы позволяет обеспечить быстрое реверсирование движения, а следовательно, уменьшить время реверсирования по сравнению с рабочим колесом фиксированного шага.

Применение водовода, представляющего собой кольцо с длиной хорды сечения от 0,6 до 1,0 диаметра рабочего колеса, позволяет существенно снизить потери на обтекание за счет его малых размеров.

Применение центрального тела с переменным диаметром по его длине, а также расположение выходного отверстия кольцевого канала непосредственно за выходящими кромками лопастной системы спрямляющего аппарата, в районе конца ступицы и установка за ней обтекателя обеспечивают наиболее высокие пропульсивные качества для водометного движителя, тем самым позволяют увеличить КПД движителя и решает задачу уменьшения потребной мощности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображен вариант исполнения легконагруженного водометного движителя и результаты испытаний.

На Фиг.1 изображена схема легконагруженного водометного движителя. На Фиг.2 изображен график зависимости коэффициента полезного действия легконагруженного водометного движителя в свободной воде от его поступи. На Фиг.3 изображен график зависимости потребной мощности Ps от скорости хода Vs судна для различных типов движительно-рулевого комплекса.

Рабочее колесо 2 правого или левого вращения имеет диаметр D, диаметр ступицы Dct больше или равен половине D, длина лопастей меньше или равна 0,25 D. Рабочее колесо 2 вращается внутри водовода 3 с внутренней цилиндрической или конической поверхностью и диаметром Dв, равным 1,01 D. Длина водовода 3 может составлять от 0,6 до 1,0 D. Перед рабочим колесом 2 расположен обтекатель рабочего колеса 1, к которому подведен гребной вал 6. Водовод 3 в продольном сечении выполнен в виде крыльевого профиля с максимальной толщиной порядка 0,05 D, верхняя часть водовода 3 закреплена на корпусе судна 7.

За рабочим колесом 2 правого (левого) вращения располагается неподвижный спрямляющий аппарат 4 левого (правого) направления, имеющий лопасти, соединенные с кольцом водовода 3. Диаметр ступицы спрямляющего аппарата увеличивается от носовой плоскости к кормовой плоскости, причем диаметр ступицы Dст в ее носовой плоскости составляет порядка 0,5 D. Длина лопастей спрямляющего аппарата в его кормовой плоскости составляет порядка 0,15 D. В данном движительном комплексе вода течет в кольцевом зазоре шириной 0,25 D на входе в легконагруженный водометный движитель и порядка 0,15 D на выходе из него. За спрямляющим аппаратом располагается обтекатель спрямляющего аппарата 5, с плавно уменьшающимся диаметром, имеющим значительную протяженность порядка 0,7D.

Наиболее высокие пропульсивные качества достигаются, если отношение площади кольцевого зазора на выходе водопроточного канала к площади кольцевого зазора на его входе составляет от 0,5 до 0,8 при диаметре ступицы рабочего колеса 0,4-0,6 от внутреннего диаметра водовода Dв, причем Dв составляет 1,01 диаметра рабочего колеса D.

Легконагруженный водометный движитель обеспечивает движение судна с разными скоростями на переднем ходу и реверсирование движения. При работе движителя поток воды сначала проходит через рабочее колесо, к которому осуществляется подвод энергии, а затем спрямляется, проходя через спрямляющий аппарат, и отбрасывается в виде струи, поджатой в спрямляющем аппарате. Для реверсирования судна в легконагруженном водометном движителе меняется направление вращения рабочего колеса или регулируется шаг лопастной системы рабочего колеса, при этом поток воды принимает обратное направление - сначала вода проходит через спрямляющий аппарат, а потом попадает в рабочее колесо. На любом режиме работы движителя при обтекании вращающегося рабочего колеса создается упор рабочего колеса и тяга движителя.

Предполагаемый технический эффект легконагруженного водометного движителя основан на результатах модельных испытаний, приведенных на Фиг.3 (график зависимости потребной мощности Ps от скорости хода Vs судна для различных типов движительно-рулевого комплекса).

Результаты испытаний показывают, что наиболее эффективным для грузопассажирского судна является установка легконагруженных водометных движителей. Так,для достижения скорости хода примерно 33 узла потребная мощность двигателей Ps составляет:

- 35766.6 кВт при установке двух ВДРК,

- 33764.4 кВт при установке двух легконагруженных водометных движителей, что на 5% ниже, чем при установке ВДРК.

1. Легконагруженный водометный движитель, состоящий из рабочего колеса, спрямляющего аппарата, водовода и центрального тела, выступающего вперед и назад из водовода, отличающийся тем, что 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.

2. Легконагруженный водометный движитель по п.1, отличающийся тем, что рабочее колесо имеет регулируемый шаг (угол установки) лопастной системы.



 

Похожие патенты:

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.

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 области судостроения и касается вопроса обеспечения эвакуации и спасения персонала, а также экипажей морских объектов, работающих в замерзающих морях, и позволяет осуществить экстренную эвакуацию и спасение персонала и экипажей с морских объектов в ледовых условиях. Спасательная шлюпка свободного падения имеет корпус из огнестойкого материала. Амортизирующая система снижения ударных нагрузок выполнена в виде амортизирующей подушки, расположенной в корпусе шлюпки в районе ее днища. Шлюпка оснащена побортно установленными реактивными соплами-движителями. В корпусе или на корпусе шлюпки установлены баллоны высокого давления, связанные с соплами-движителями посредством трубопроводов с управляемыми задвижками. В шлюпке предусмотрены посадочные средства для персонала. В качестве материала корпуса может быть использован полиэфирный стеклопластик с заполнением из вспененного полиуретана. Амортизирующая подушка может быть выполнена из армированной резины с воздушными полостями. Достигается безопасный для персонала контакт шлюпки со льдом при сбрасывании ее с морских объектов и ее самостоятельное движение по льду для покидания опасной зоны. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности, к способам получения тяги в жидкости, преимущественно в воде. Для получения тяги в водной среде создают направленный поток в жидкости относительно объекта с движителем при сгорании горючих веществ. Осуществляют инжекцию компонентов горючего вещества, а именно горючего топлива и окислителя, раздельно, в управляемом пульсирующем режиме, с одновременным смешиванием горючего топлива и окислителя в жидкости и с получением газового пузыря с горючей смесью в жидкости на активной поверхности движителя. Горючую смесь в пузыре сжигают, например, с помощью электрического разряда. Достигается повышение удельной тяги. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительному агрегату корабля. Движительный агрегат корабля содержит конструкцию (1) оболочки, электрический двигатель (3), замкнутую жидкостную систему (9) охлаждения, которая имеет внутреннее пространство (10). Внутреннее пространство (10) содержит жидкость и частично ограничено цилиндрической наружной поверхностью цилиндрической секции (7) секции (6) размещения двигателя движительного агрегата для обмена тепловой энергией между электрическим двигателем (3), расположенным в цилиндрической секции (7) секции (6) размещения двигателя, и жидкостью во внутреннем пространстве (10). Внутреннее пространство (10) замкнутой жидкостной системы (9) охлаждения частично ограничено конструкцией (1) оболочки движительного агрегата, так что жидкость во внутреннем пространстве (10) находится в непосредственном контакте с конструкцией (1) оболочки движительного агрегата для обмена тепловой энергией между жидкостью во внутреннем пространстве и водой. Вода окружает движительный агрегат через конструкцию (1) оболочки движительного агрегата. Достигается эффективное охлаждение движительного агрегата корабля. 15 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемещения плавающих объектов по воде и под водой. Водометный движитель содержит водометную трубу и движитель. Водометная труба выполнена из соосно соединенных друг с другом обтекателя, цилиндра, конусного переходника и сопла с нагнетательным клапаном. На боковой поверхности конусного переходника водометной трубы установлен патрубок с всасывающим клапаном. Между обтекателем и цилиндром размещена перегородка с центральным отверстием. Движитель включает установленные в обтекателе аккумуляторную батарею и закрепленный на перегородке соленоид с сердечником, который соединен с расположенным в цилиндре подпружиненным сильфоном поршнем. Один конец сильфона герметично соединен с перегородкой, а другой - с поршнем. Поршень снабжен головкой в форме полого усеченного конуса с заглушенным малым основанием. Достигается упрощение конструкции и снижение шума при работе водометного движителя. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции высокомореходных быстроходных судов. Предложено быстроходное судно, содержащее корпус, в килеватом днище которого выполнена выемка для образования искусственной газовой каверны, а также средства подачи в нее газа под избыточным давлением. Расположенная в носовой части корпуса вершина днищевой выемки снабжена поперечным реданом и смонтированным в районе его расположения носовым гидравлическим движителем, который расположен так, чтобы его реактивная струя проходила ниже срывообразующей кромки поперечного редана. Днище судна может быть снабжено цилиндрической вставкой днища, охватывающей днищевую выемку со стороны носа и бортов корпуса судна. Нижняя часть носовой оконечности корпуса может быть снабжена таранообразным выступом. В качестве носового гидравлического движителя могут быть применены угловая поворотно-откидная колонка, подвесной лодочный мотор, водометный движитель и другие движители. Технический результат заключается в повышении эксплуатационно-технических характеристик быстроходного судна. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителей судов и подводных лодок. Движитель подводной лодки включает жестко закрепленную на корпусе подводной лодки кольцевую диафрагму и электрогидравлический насос. Электрогидравлический насос расположен в вакуумной камере с возможностью подачи воды в кольцевую диафрагму, при этом водозаборник насоса расположен в носовой части подводной лодки. Достигается снижение шума при обтекании водой носовой части подводной лодки. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к лопастным движителям. Лопастное колесо состоит из катушки, закрепленной на поперечном гребном валу, двух параллельных между собой дисков, закрепленных по бортам катушки и водоподающих и водовыбрасывающих лопастей. Все лопасти по группам закреплены между дисками и каждая из группы лопасть находится на своем разноудаленном от вала диаметре. Водоподающие лопасти закреплены по наименьшему диаметру диска и изогнуты по дуге в сторону вала, а водовыбрасывающие лопасти закреплены по наибольшему диаметру диска и его лопасти изогнуты по дуге в сторону от гребного вала и при вращении колеса они изменяют свой угол наклона к поверхности воды так, что обеспечивают безударный вход в воду, переливание воды на нижерасположенные лопасти, ускорение и выброс воды в сторону, противоположную направлению движения судна. Достигается создание большого упора судну при небольшой осадке. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а в частности к водометным движительно-рулевым комплексам. Движительно-рулевой комплекс содержит корпус, двигатель, движитель с реверсивно-рулевым устройством. В двигателе основной рабочий поршень камеры сгорания соединен штоками с вспомогательным и водометными поршнями и с двуплечим рычагом. Шток вспомогательного поршня взаимодействует с рычагом через пазы в нем и головку штока. Нижнее основание вспомогательного поршня и соответствующая основанию сторона цилиндра снабжены дисковыми пластинами, и как минимум одна пластина выполнена из металла и соединена с источником высокого напряжения, а также изолирована от частей устройства. Вторая пластина выполнена электретом с высоким удельным зарядом, а движитель выполнен с реверсивно-рулевым устройством в виде цилиндра с водометными поршнями. Цилиндр заканчивается соплом, в котором размещено рулевое устройство, а в стенках цилиндра выполнены боковые заслонки. Достигается уменьшение весогабаритных параметров движителя и двигателя, снижение объема воды в движителе, уменьшение гидродинамического сопротивления, повышение технологичности двигателя и движителя с возможностью работы двигателя в детонационном режиме. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к раме водометного движителя, к водометному движителю, оснащенному рамой водометного движителя, и к компоновке водометного движителя с рамой на судне. Судно содержит корпус (11) и установочное отверстие (14) для водометного движителя (16), содержащего раму. Рама предназначена для установки и герметизации в установочном отверстии (14) для водометного движителя (16) судна (12) и содержит водовод (26) для направления воды в импеллер (24) водометного движителя (16), эксплуатационное отверстие (28) для обслуживания импеллера (24) и уплотнительную поверхность (33), образующую замкнутый контур для плотного присоединения водометного движителя (16) к ответной уплотнительной поверхности (32) судна (12). Кроме этого, рама (15) содержит дополнительную уплотнительную поверхность (34), образующую второй замкнутый контур для обеспечения при присоединении водометного движителя (16) к судну (12) таким образом, что эксплуатационное отверстие (28) рамы (15) располагается либо внутри, либо снаружи кормы (44) судна (12). Достигается легкость обслуживания движителя непосредственно с судна. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

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