ВОДОМЕТНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК B63H25/42 

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам активного управления судов.

Известно водометное подруливающее устройство (ВПУ), выполненное в виде Г-образного водопроточного канала с размещенными внутри него неподвижными направляющими лопатками. Лопатки устанавливаются для снижения гидравлического сопротивления изогнутого канала и имеют кривизну в одной плоскости. Данная конструкция лопаток приводит к постоянству угла между касательной к входящей кромке лопатки и осью гребного винта по размаху лопатки.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность (тяга) из-за повышенного сопротивления лопаток в Г-образном канале, связанная с обтеканием их закрученным потоком, выходящим от гребного винта и приводящая к работе лопаток с ударными углами натекания.

Устранение указанного недостатка возможно за счет установки за гребным винтом спрямляющего аппарата, однако это приводит к значительному увеличению габарита, массы, стоимости ВПУ, и применения в реальных конструкциях не находит.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности ВПУ. Технический результат, получаемый при использовании изобретения улучшение управляемости и увеличение скорости движения судна при работе ВПУ.

Для этого в ВПУ, содержащем гребной винт, установленный в Г-образном канале, имеющем неподвижные направляющие лопатки, входящая кромка по крайней мере одной из них изогнута навстречу направлению вращения гребного винта. Кроме того, для каждой точки входящей кромки угол между касательной к контуру сечения лопатки плоскостью поворота потока и проекцией на последнюю оси гребного винта определяется по формуле
γ_bx=arctg(cosα˙ tg ϕ ) ±5^o, где α угол между направлением радиуса к расчетной точке и перпендикуляром к плоскости поворота потока;
ϕ угол закрутки потока за гребным винтом на радиусе расчетной точки.

Направляющие лопатки с изгибом входящей кромки, обеспечивающие безударные углы натекания потока, заменяют в этом отношении действие спрямляющего аппарата после гребного винта.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема ВПУ; на фиг. 2 то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, при засасывании воды снизу; на фиг. 4 то же, при засасывании воды сверху.

ВПУ содержит водозаборник 1, в котором размещен гребной винт (или рабочее колесо осевого насоса) 2 с гребным валом 3. За гребным винтом начинается Г-образный канал 4, содержащий одну или несколько направляющих лопаток 5.

Входящая кромка по крайней мере одной из направляющих лопаток подкручена в сторону, противоположную направлению вращения гребного винта (показано на фиг. 1 и 2 стрелкой).

При этом лопатки становятся изогнутыми в двух плоскостях.

Изогнутая часть Г-образного канала (или весь он) может быть выполнена поворотной с помощью отдельного привода 6.

При работе ВПУ вода засасывается гребным винтом 2 (снизу для схемы на фиг. 3 или сверху для схем на фиг. 1, 4), проходит через диск винта и при этом закручивается по направлению его вращения на угол между векторами абсолютной и осевой скорости потока.

Далее поток попадает в Г-образный канал с направляющими лопатками 5, на которых происходит утилизация энергии закрученного гребным винтом потока и его поворот на максимальный относительно вертикали угол для создания наибольшей возможной тяги устройства.

Направление этой тяги регулируется поворотом сопловой части Г-образного канала 4 или всего устройства относительно оси вращения гребного винта 2.

Использование: судостроение. Сущность изобретения: водометное подруливающее устройство содержит гребной винт 2 в Г-образном канале 4, имеющем неподвижные направляющие лопатки 5, установленные за гребным винтом 2. Входящая кромка по крайней мере одной из направляющих лопаток 5 изогнута навстречу вращению гребного винта 2 на угол, определяемый угловым положением каждой расчетной точки входящей кромки относительно оси Г-образного канала 4 и углом закрутки потока за гребным винтом 2 в этой точке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ВОДОМЕТНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее гребной винт, установленный в Г-образном канале, имеющем неподвижные направляющие лопатки, отличающееся тем, что входящая кромка по крайней мере одной направляющей лопатки изогнута навстречу направлению вращения гребного винта. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для каждой точки входящей кромки направляющей лопатки угол между касательной к контуру сечения лопатки плоскостью поворота потока и проекцией на последнюю ось гребного винта определяется соотношением
γ_вх= arctg(cosα·tgϕ) ± 5^°,
где α угол между направлением радиуса к расчетной точке и перпендикуляром к плоскости поворота потока;
v угол закрутки потока за гребным винтом на радиусе расчетной точки.