Водометный движитель



Водометный движитель
Водометный движитель

 


Владельцы патента RU 2540188:

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

Водометный движитель предназначен для привода быстроходных судов, кораблей, яхт. Водометный движитель содержит цилиндрическую ступицу с расположенными на ней лопастями с входными и выходными участками и неподвижный цилиндрический насадок. В насадке расположены неподвижные лопатки. На входе в насадок лопасти имеют осевое направление в районе лопаток рабочего колеса водомета - противоположное с лопатками направление, а на выходе за рабочим колесом плавно переходят в осевое направление. Достигается повышение упора движителя и коэффициента полезного действия, повышение устойчивости работы при попадании воздуха и в кавитационных режимах. 2 ил.

 

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

Известно, что эффективность водометного движителя зависит от параметров помещенной в неподвижный насадок лопастной системы в виде судового винта постоянного или переменного шага и большей густоты l/t, чем у судового винта. Здесь l - длина профиля лопасти на каком либо цилиндрическом сечении, t - шаг в этом же сечении.

Скорость, развиваемая судном, определяется соотношением упора водометного движителя и сопротивления корпуса судна. При постоянной скорости они равны. Как правило, движитель рассчитывается на заданную скорость судна и работает при постоянных оборотах в режиме максимального КПД. При попытке увеличить скорость судна КПД и упор движителя снижаются, поэтому необходимо увеличивать обороты двигателя. При этом ухудшаются кавитационные характеристики движителя, возрастает опасность захвата воздуха. Оба явления приводят к снижению упора винта и не применяются на практике.

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.

Известен также аналог из области насосов «осевихревой насос» - патент РФ 2014509 МПК C1 F04D 3/00 1991 г., при постоянной геометрии рабочего колеса напор насоса - аналог упора для движителя - увеличивается в 1,5-2 раза за счет помещения рабочего колеса-шнека в винтовую втулку.

Прототипом изобретения является «Водометный движитель» по патенту РФ №2266231 МПК В63Н, 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.

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

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

Поставленная задача решается специальным конструктивным исполнением водометного движителя. Рабочее колесо водометного движителя помещается в цилиндрический насадок с лопастями специальной формы, расположенными на внутренней поверхности насадка. На входе и выходе направление лопастей осевое, а над рабочим колесом - с направлением, противоположным направлению лопастей движителя.

расположенных на цилиндрической ступице, и помещенных в насадок.

На фиг.1 показан вид водометного движителя. В насадке 1 размещена ступица 2, на которой закреплены лопасти 3. На внутренней поверхности цилиндрического насадка расположены неподвижные лопатки 4. Стрелкой показано направление потока жидкости.

На фиг.2 тонкими линиями показаны профили лопаток в развертке по трем цилиндрам на диаметрах: около ступицы D1, на среднем диаметре D2, и на периферии D3. Жирными линиями показаны профили лопаток, размещенных на внутренней поверхности насадка.

Технический результат состоит в том, что при постоянной скорости вращения рабочего колеса, помещенного в насадок с лопастями и в гладкий насадок, упор возрастает за счет увеличения расхода, проходящего через водомет. Кроме этого, как показали испытания отдельных рабочих колес, такое исполнение имеет лучшие кавитационные характеристики в широком диапазоне скоростей обтекания и меньшую зависимость упора от количества захваченного воздуха, что обеспечивает большую скорость судна.

Эффект достигается за счет оптимального обтекания лопаток на всех режимах работы движителя по скорости и за счет увеличения потока в выбрасываемой струе.

Водометный движитель работает следующим образом.

Вследствие того, что площадь насадка больше фронтальной площади рабочего колеса, в водомет поступает большее количество среды, которой в районе лопаток передается дополнительная энергия. Осевое направление лопаток на поверхности насадка сводит к минимуму потери и обеспечивает максимальную эффективность, что приводит к увеличению реактивной тяги.

В итоге возрастает упор по сравнению с другими вариантами исполнения лопастной системы. Наличие неподвижных лопастей в насадке не позволяет перетеканию потока на концах лопасти и также способствует подавлению кавитации в зазоре между лопастями и насадком. В случае попадания воздуха упор не падает, а снижается, но водомет продолжает устойчиво работать.

Водометный движитель, содержащий цилиндрическую ступицу и расположенные на ней лопасти с входными и выходными участками, помещенными в неподвижный цилиндрический насадок, отличающийся тем, что в насадке расположены неподвижные лопатки, причем на входе в насадок лопасти имеют осевое направление в районе лопаток рабочего колеса водомета - противоположное с лопатками направление, а на выходе за рабочим колесом плавно переходят в осевое направление.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам. Гребной винт содержит ступицу.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к лопастям гребных винтов судов ледового класса, в том числе и гребных винтов судов ледового класса, работающих в составе винторулевых колонок. Лопасть гребного винта судна ледового класса имеет плавную криволинейную поверхность, а в районе входящей кромки - утолщение. Утолщение лопасти расположено в пределах 0,35-0,85 относительного радиуса гребного винта. Толщина профиля лопасти на удалении от ее входящей кромки, равном 0,025 длины хорды ее профиля, составляет 0,25-0,47 максимальной толщины профиля. На указанном удалении от входящей кромки относительная толщина профиля возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта, а на удалении от входящей кромки лопасти, равном 0,05 длины хорды ее профиля, она составляет 0,3-0,75 максимальной толщины профиля. На удалении от входящей кромки, равном 0,75 длины хорды ее профиля, толщина профиля лопасти составляет 0,6-0,7 максимальной толщины профиля. Достигается повышение эффективности работы гребного винта в ледовых условиях. 2 ил.

Изобретение относится к области моделирования судовых движителей. Гребной винт судна содержит насаживаемую на гребной вал ступицу с лопастями. Лопасти расположены на равных расстояниях одна от другой под углом к продольной оси вала. Каждая лопасть снабжена, по меньшей мере, одним козырьком, который расположен на вогнутой/выпуклой стороне лопасти под углом к ее радиальной оси. Размер козырька увеличивается в направлении движения водного потока. Достигается увеличение тяги гребного винта. 3 ил.

Изобретение относится к области моделирования речных и морских судов гражданского назначения. Корма судна содержит корпус с надводной частью. Надводная часть имеет палубу, румпельное отделение с рулевой машиной и подводную часть, которая имеет двигатель, руль и движитель. Движитель выполнен в виде гусеницы, которая состоит из ведущей и ведомой звездочек и фигурных пластин с выступающими гребнями. Фигурные пластины имеют форму гребных лопастей. Подводная часть корпуса имеет выступ с направляющими для движения фигурных пластин и выемками для размещения звездочек. Ось руля установлена с опорой на выступ. Достигается увеличение тягового усилия движителя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области винтовых движителей. Законцовка лопасти, выполненная в виде концевого крылышка, представляет собой профиль лопасти, разделенный на верхнюю и нижнюю части. Каждая часть концевого крылышка может иметь фиксированный или управляемый угол атаки, независимый от угла атаки другой части. Достигается уменьшение потерь мощности привода винта, улучшение аэродинамики лопасти, увеличение подъемной или тянущей силы и эффективности винта. 1 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам с винтовыми движителями. Предложено транспортное средство, содержащее корпус с двумя рядами рабочих шахт, движитель, рубку, рулевой комплекс, при этом по периметру передней части корпуса транспортного средства с возможностью вращения вокруг передней части корпуса смонтирована пустотелая коническая винтовая рубашка, изготовленная из винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения пустотелой конической винтовой рубашки с образованием по ее периметру многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями и винтовыми канавками с углом наклона относительно оси вращения внутри или снаружи пустотелой конической винтовой рубашки, с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой рубашки от входного к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, причем по наружному периметру винтовой рубашки образованы напуски в виде винтовых лопастей по всей ее длине от входного до выходного отверстия. Достигается расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства. 14 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам с винтовыми движителями. Предложено транспортное средство, содержащее корпус, головку, движитель, рулевой комплекс, при этом по периметру всего корпуса с возможностью вращения вокруг корпуса и собственной оси смонтирована пустотелая цилиндрическая винтовая рубашка с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, изготовленная из трех или более прямоугольных полос одинаковых по ширине и по длине вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке, или винтовая рубашка может быть изготовлена из трех и более винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки, при этом полосы соединены между собой с образованием по периметру винтовой рубашки напусков в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки. Достигается расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства. 11 ил.

Винт содержит плоскую поверхность (13.2), которая проходит вдоль задней поверхности лопасти (13), и ширина которой составляет 1/3 ширины лопасти (13), заднюю закругленную по радиусу поверхность (13.1), которая пересекает плоскую поверхность (13.2) и имеет радиус R, который составляет 2/3 ширины задней поверхности и тем самым дополняет остальную часть задней поверхности. На свободном конце радиуса (13.1) задней поверхности внутренняя контактная поверхность (13.3) с радиусом, равным 1.5 R, пересекает плоскость вращения винта так, что образует угол величиной 3-9 градусов. Закругленная по радиусу поверхность (13.4) выходной кромки, которая имеет радиус 0,5 R пересекает плоскость, расположенную ниже половины толщины края лопасти указанной внутренней контактной поверхности (13.3) и плоской поверхности (13.2), и изогнута в направлении, противоположном внутренней контактной поверхности (13.3). Расстояние от точки пересечения указанных закругленных по радиусу поверхностей (13.1, 13.3), которые имеют радиус R и 1.5 R, до плоскости, где расположена задняя плоская поверхность (13.2), составляет 1/4 и 1/5 ширины в проекции задней поверхности. Диаметр F задней поверхности (13.7) лопасти (13) заключен в диапазоне значений диаметра от R400 до R650. Изобретение направлено на повышение энергетического КПД. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых движителей. Движительно-рулевая колонка содержит основание колонки, баллер, приводной вал, который расположен внутри баллера, механизм поворота колонки, угловой редуктор, обтекаемую гондолу, закрепленную на баллере и закрывающую угловой редуктор. Гребной винт и гребной вал расположены внутри корпуса гондолы, которая примыкает к ступице гребного винта и передает ей крутящий момент. Ступица установлена через подшипники на корпусе гондолы и снабжена торцевым передающим элементом. Передающий элемент скреплен как со ступицей гребного винта, так и с гребным валом. Достигается повышение надежности работы движительно-рулевой колонки и упрощение замены гребного винта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам с лопастными гребными колёсами. Корма судна с лопастными гребными колёсами выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающих секции. На вертикальных стенках водопроточных каналов установлены опоры двух ведущих валов с гребными колёсами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними лопастями, расположенными по нескольким разноудалённым диаметрам. При вращении колёс лопасти двигаются друг за другом группами, переливая воду на более удалённые от вала лопасти, обеспечивая им безударный вход в воду под углом в 45 градусов. При выходе из воды угол наклона лопастей к горизонту обеспечивает им выброс ускоренной воды ниже ватерлинии. Достигается создание судна с движителем, обладающим большим гидравлическим сечением, обеспечивающим безударный вход в воду, отсутствие волны при выходе из воды, создание большого упора судну как при глубокой воде, так и при ограниченной осадке, возможность использования скоростного напора встречного потока воды. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздушных движителей. Корпусный ластово-резонансный клапанный воздушный движитель выполнен из авиамодельной фанеры. Его корпус представляет собой четырехгранный цилиндр, усеченный по диагонали. Внутри него помещен ласт, свободно и плотно перемещающийся от одной стенки к другой. Для облегчения его колебаний ласт сцеплен резонаторными пружинами с корпусом. Приводом служит маломощный электродвигатель с зубчатой передачей. При его работе на корпусе открываются и закрываются впускные клапаны, и воздух под давлением выходит из сопла. Пазушные крышки над клапанами меняют вектор направления втягиваемого воздуха. Достигается увеличение КПД движителя. 2 ил.
Наверх