Водометный движитель

Авторы патента:

B63H1/26 - Судовые движители и управление судами (движители для подводных лодок, приводимые в действие иначе, чем атомной энергией B63G; для торпед F42B 19/00)

B63H11/08 - вращающегося типа

Владельцы патента RU 2538748:

ООО Научно-производственное объединение "Гидродинамика" (RU)

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям, предназначенным для привода быстроходных судов, кораблей, яхт. Водометный движитель содержит рабочее колесо (винт) с цилиндрической ступицей, на которой расположены лопасти рабочего колеса постоянного или переменного шага с входными и выходными участками, которые помещены в цилиндрический насадок. Диаметр лопастей рабочего колеса (винта) на входе больше диаметра лопастей на выходе так, что фронтальная площадь на выходе меньше площади на входе в 1,5-2 раза. В насадке расположены неподвижные лопатки противоположного направления по сравнению с направлением профиля лопасти рабочего колеса (винта) на входе. Высота лопаток выполнена переменной по ходу потока от минимума до максимума, образуя постоянный зазор с лопастями рабочего колеса. Лопатки плавно изогнуты до осевого направления на выходе. Достигается повышение упора движителя и коэффициент полезного действия, повышение устойчивости работы при попадании воздуха в лопастную систему движителя и в кавитационных режимах. 2 ил.

Водометный движитель предназначен для привода быстроходных судов, кораблей, яхт.

Известно, что эффективность водометного движителя зависит от параметров лопастной системы судового винта постоянного или переменного шага, помещенного в неподвижный насадок. 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 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 патент РФ №2031051 МПК В63Н 11/08, 11/03, 1/14, 1992 г., «Ротор водометного движителя». В конструкции ротора лопастная система размещается на цилиндрической втулке, а площадь входа среды в канал выполнена меньше площади выхода. По мнению автора это приводит к уменьшению скорости реактивной струи и увеличению КПД.

Прототипом изобретения является «Водометный движитель» по патенту РФ №2266231 МПК В63Н, 11/08, 2004 г. Лопасти движителя выполнены с криволинейной линией профиля и расположены на конической втулке, так что площадь на выходе лопастной системы составляет 0,7 площади на входе.

Недостатком этого конструктивного решения является также значительное увеличение потерь от обтекания конической втулки, что приводит к уменьшению упора и низкому КПД, но способствует устойчивой работе при захвате воздуха лопастями движителя.

Задачей настоящего изобретения является повышение упора движителя и коэффициента полезного действия, а также повышение устойчивости работы при попадании воздуха в лопастную систему движителя и в кавитационных режимах.

Поставленная задача решается специальным конструктивным исполнением лопастной системы водометного движителя. Рабочее колесо (винт) имеет цилиндрическую ступицу и помещено в цилиндрический насадок. Конструкция лопасти выполнена постоянного или переменного шага. При этом кольцевая площадь F1, сметаемая лопастью на входе, в 1,5-2 раза больше площади F2, сметаемой лопастью на выходе. Лопасть помещена в цилиндрический насадок диаметра D, внутри которого расположены неподвижные лопатки, причем угол установки неподвижных лопаток на входе β1 равен углу установки лопастей рабочего колеса (винта) α, а на выходе угол установки неподвижных лопаток β2 равен 90°. Такое исполнение неподвижных лопаток обеспечивает больший упор водометного движителя в стоповом режиме и больший упор при максимальных оборотах.

На фиг.1 показан разрез водометного движителя. В насадке 1 размещена ступица 2, на которой закреплены лопасти 3. В корпусе цилиндрического насадка расположены неподвижные лопатки 4. Их высота на входе минимальна (равна нулю) и плавно увеличивается к выходу, обеспечивая постоянный зазор с лопастями рабочего колеса. Стрелкой «А» показано направление набегающего потока.

На фиг.2 в развертке по диаметру D показаны профили лопастей рабочего колеса (винта), а сплошными линиями - профили лопаток в насадке. Стрелкой показано направление вращения лопастей.

Технический результат состоит в том, что такое исполнение водомета 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, так как половина жидкости выбрасывается всегда в осевом направлении и обеспечивает большую реактивную тягу водомета, и за счет лучших кавитационных характеристик позволяет сохранять высокие значения тяги в широком диапазоне скоростей.

Водометный движитель работает следующим образом.

Вследствие большего диаметра лопастей на входе, чем на выходной части лопасти, поток на выходе из неподвижной решетки всегда направлен в осевом направлении. Исполнение профиля лопаток неподвижной решетки обеспечивает увеличение напора рабочего колеса, при этом в стоповом режиме упор возрастает в 1,5-2 раза по сравнению с упором рабочего колеса диаметра D с такой же геометрией лопастей, размещенного в гладком цилиндрическом насадке. Наличие неподвижных лопаток в насадке препятствует перетеканию потока на концах лопасти с нагнетательной стороны на всасывающую и способствует подавлению кавитации в зазоре между лопастями винта и насадка.

Водометный 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.

Водометный движитель, содержащий рабочее колесо (винт) с цилиндрической ступицей и расположенными на ней лопастями рабочего колеса постоянного или переменного шага с входными и выходными участками, помещенными в цилиндрический насадок, отличающийся тем, что диаметр лопастей рабочего колеса (винта) на входе больше диаметра лопастей на выходе так, что фронтальная площадь на выходе меньше площади на входе в 1,5-2 раза, в насадке расположены неподвижные лопатки противоположного направления по сравнению с направлением профиля лопасти рабочего колеса (винта) на входе, высота лопаток выполнена переменной по ходу потока от минимума до максимума, образуя постоянный зазор с лопастями рабочего колеса, и лопатки плавно изогнуты до осевого направления на выходе.

Похожие патенты:

Судовой винт (движитель) // 2538744

Изобретение относится к судовым винтам и может быть использовано как в обычных судах, так и быстроходных, а также в качестве рабочего органа в водометных движителях.

Гребной гусеничный движитель // 2537942

Изобретение относится к судовым гребным движителям гусеничного типа. Движитель содержит ведущий и ведомый шкивы, на которых крепится гибкая бесконечная лента либо цепь.

Способ создания подъемной силы поверхностями второго порядка // 2537935

Изобретение относится к области авиа- и судостроения, в частности к созданию движителей судов и летательных аппаратов. Способ создания подъемной силы заключается в том, что в рабочей аэродинамической или гидродинамической среде подъемную силу создают вращением поверхностей второго порядка, например вращают прямой, круглый, полый конус относительно оси, проходящей через центр окружности основания и вершину.

Способ создания тяги винтом и тяговой винт с приводом (варианты) // 2537895

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтов самолетов. Способ создания тяги винтом заключается в том, что в течение времени совершения винтом поворота на 360° лопасти винта дополнительно совершают маховые движения в направлении, противоположном направлению тяги винта, и по направлению тяги винта, причем в направлении, противоположном направлению тяги винта, мах осуществляют со средней скоростью, большей, чем по направлению тяги винта.

Гидродинамический движитель // 2537477

Изобретение относится к устройствам для создания силы тяги и/или ее повышения и предназначено для установки на транспортных средствах, работающих преимущественно под водой, в атмосфере и в космосе.

Гребной винт судна // 2536612

Изобретение относится к области моделирования движителей для мелких и крупных судов гражданского назначения. Гребной винт судна содержит насаживаемую на гребной вал ступицу с лопастями, которые расположены на равных расстояниях одна от другой под углом к продольной оси вала.

Лопастный судовой движитель (варианты) // 2534490

Изобретение относится к судостроению, а именно к лопастным судовым движителям. Лопастный судовой движитель содержит несколько плоских лопастей, которые соединены двусторонними цепями «галя».

Способ установки гребного винта спиралевидной формы (вариант русской логики - версия 1) // 2534460

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.

Плавающий мускульный транспорт // 2533777

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.

Способ продления срока эксплуатации гребного винта // 2531990

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.

Трансзвуковой водометный движитель судна // 2534155

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. Трансзвуковой водометный движитель судна содержит входной и выходной водовод, ускоритель потока текучей среды.

Центробежное тяговое устройство // 2455525

Водометный движитель // 2455191

Изобретение относится к области водного транспорта. .

Инерционный двигатель богданова // 2449170

Изобретение относится к инерционным двигателям, выполненным с возможностью создания реактивной тяги. .

Водометный движитель // 2427498

Изобретение относится к области судостроения, касается вопросов создания водометных движителей всех типов судов и кораблей. .

Скоростное глиссирующее судно // 2387569

Изобретение относится к судостроению и касается создания скоростных глиссирующих судов, эксплуатируемых в мелководных районах. .

Судовой движитель // 2381953

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации речных и морских судов, преимущественно, типа «Катамаран». .

Способ преобразования центробежной силы в силу тяги // 2381952

Изобретение относится к движителям транспортных средств. .

Судно на воздушной каверне с водометным движителем // 2381131

Двухрежимный водозаборник водометного движителя судна // 2360832

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

Двигательно-движительное водометное устройство // 2555396

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным двигательно-движительным комплексам, и касается вопросов оснащения маломерных плавсредств стационарными водометными установками. Cоединения двигательно-движительного водометного устройства с корпусом судна виброизолированы и гидроизолированы посредством амортизирующих прокладок П-образного профиля, при этом приводной двигатель закреплен на корпусе водовода жестко таким образом, что выходной вал приводного двигателя и гребной вал расположены соосно вертикально или с отклонением от вертикали и жестко соединены между собой. Корпус водовода содержит полости, одна из которых образует масляный картер, связанный с системой смазки приводного двигателя, а другая образует выхлопной коллектор, связанный с системой выпуска отработанных газов приводного двигателя, а зона высокого давления водовода соединена с системой охлаждения приводного двигателя. Приводной двигатель выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания подвесного лодочного мотора. Технический результат - уменьшение габаритов и значительное упрощение конструкции двигательно-движительного водометного устройства за счет большой взаимной интеграции узлов и систем приводного двигателя и водометного движителя, а также упрощение его монтажа и демонтажа и исключение влияния вибрационных нагрузок, возникающих при работе устройства, на корпус плавсредства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.