СУДОВАЯ ВОДОМЕТНАЯ УСТАНОВКА "ТАТЬЯНА" Российский патент 1997 года по МПК B63H11/08 B63H5/16 

Изобретение относится к области судового машиносторения, а именно к двигателям и движителям и может быть использовано на транспорте и в спортивных средствах передвижения.

Известна принятая в качестве ближайшего аналога водометная установка "Буран" (Катера, лодки и моторы в вопросах и ответах. Л.Судостроение, 1977, с. 220-222), содержащая двигатель и водометный движитель, состоящий из водовода, водозаборника, ротора, сопла и вмонтированным в него спрямляющим аппаратом (контропропеллером) и валопровода.

Недостатком этой установки является наличие углового редуктора и валопровода, проходящего через водовод, создающего завихрения и добавочное сопротивление потоку. Отсутствует муфта, компенсирующая возможные ударные нагрузки.

Изобретение предназначено для обеспечения высокого КПД, простоты изготовления, удобства в ремонте и эксплуатации. Технический результат достигается тем, что в известной водометной установке двигатель снабжен турбиной отработавшей парогазовой смеси, размещенной на выходном валу двигателя с возможностью зацепления с выходным валом через обгонную муфту, корпуса двигателя и турбины жестко соединены между собой и закреплены на корпусе водометного движителя, при этом выходной вал движителя размещен параллельно оси корпуса водометного движителя и снабжен ведущим шкивом, на поверхности которого выполнены углубления (зубчатым шкивом), а водометный движитель выполнен с ротором в насадке, размещенным в корпусе, причем коренные концы лопастей ротора закреплены на ступице, вал которой размещен в подшипниках внутри ступицы спрямляющего аппарата, а периферийные концы лопастей ротора закреплены на внутренней поверхности насадки, на наружной поверхности которой выполнены углубления (зубья), ведущий шкив с насадкой ротора размещены в общем разъемном кожухе, выполненном заодно с насадкой спрямляющего аппарата, закрепленном с наружной стороны транца судна к торцу корпуса-водовода и кинематически связаны между собой.

Кроме того, в торцевую часть ротора турбины, обращенную к ведущему шкиву, по окружности могут быть вмонтированы сегменты постоянных магнитов, а в торцевой части корпуса турбины, обращенной к ведущему шкиву, с наружной стороны закреплены полюсные башмаки генератора тока с обмотками возбуждения.

В торцевой части ротора турбины, обращенной к корпусу двигателя по окружности могут быть выполнены серпообразные углубления.

Дополнительно технический результат может быть достигнут за счет того, что в торцевой части корпуса турбины, обращенной к ведущему шкиву, выполнен выходной водяной канал, оканчивающийся реактивными соплами, выпоенными с внутренней стороны торцевой части корпуса турбины и направленными наклонно на внутреннюю поверхность ротора в сторону его вращения.

Возможно выполнение водометной установки таким образом, что в торцевую часть ведущего шкива, обращенную к корпусу турбины, по окружности вмонтированы сегменты постоянных магнитов, а в торцевой части кожуха ведущего шкива, по окружности с наружной стороны, обращенной к корпусу турбины закреплены полюсные башмаки генератора с обмотками возбуждения.

На фиг. 1 представлена водометная установка "Татьяна"; на фиг. 2 - турбина; на фиг. 3 ротор турбины; на фиг. 4 вариант размещения вала ротора движителя в ступице контрпропеллера; на фиг. 5 ротор движителя и ведущий шкив двигателя в кожухе, вид по разъему А-А; на фиг. 6 ротор движителя с насадкой и кожухом.

Водометная установка "Татьяна" состоит из водометного движителя 1, и комбинированного двухтактного двигателя 2, размещенного над водометным движителем 1, параллельно его оси.

Водометный движитель 1 содержит корпус-водовод 3 с водозаборником 4, спрямляющий аппарат 5, размещенный в насадке 6, оканчивающийся соплом, ротор 7, вал 8 ступицы 9 которого размещен в ступице 10 спрямляющего аппарата (контрпропеллера) 5, с возможностью вращения относительно своей оси, при этом коренные концы лопастей 11 ротора 7 и лопастей 12 контрпропеллера закреплены соответственно в ступице 9 и ступице 10, периферийные концы лопастей 12 контропропеллера 5 закреплены на внутренней поверхности насадки 6, а периферийные концы лопастей 11 ротора 7 закреплены на внутренней поверхности насадки 13, на наружной поверхности которой выполнены углубления 14 для размещения в них зубьев паса (например резинового) 15.

Комбинированный двигатель состоит из двигателя 2 и ротора турбины отработавшей парогазовой смеси 16, размещенного в корпусе 17 с возможностью сообщать с выходным валом 18 двигателя 2 через обгонную муфту 19. Корпус турбины (ротора) 17 закреплен на торцевой части двигателя 2. При этом квадрат коленчатого вала двигателя входит в квадратное отверстие в части выходного вала 18, размещенной в корпусе турбины 17 на подшипниках качения. На конце вала 18 свободно размещен ведущий шкив 20 с углублениями 14 по окружности, удерживаемый от проворачивания на валу 18 с помощью штифтов 21, концы которых входят в пазы 22 ведущего шкива 20. Ведущий шкив 20 и ведомая насадка 13 кинематически связаны между собой с помощью паса с зубцами и размещены в общем разъемном кожухе 23, выполненном заодно с насадкой спрямляющего аппарата 5 и закрепленной с наружной стороны транца к торцу корпуса водовода 3. Комбинированный двигатель 2 закреплен на фланце 24 проставки 25, м правой по ходу стороны, для доступа к смотровому лючку 26 в корпусе водоводе 3. Цилиндрический ротор турбины 16 выполнен внутри с двумя цилиндрическими пустотами. На внешней поверхности ротора 16 установлены сопла Лаваля или выполнены реактивные сопла 27, сообщенные с пустотами ротора 16. В роторе 16, в торце, обращенном к двигателю 2, по окружности выполнены серпообразные углубления 28. В торцевую часть ротора 16, обращенную к кожуху 23, вмонтированы сегменты постоянных магнитов 29. С наружной стороны торцевой части корпуса 17 по окружности установлены полюсные башмаки генератора тока с обмотками возбуждения 30.

При работе двигателя 2, отработавшие газы из цилиндров двигателя устремляются в выходной канал, смешиваясь с нагретой водой из системы охлаждения двигателя, подаваемой в выходной канал, и образуют парогазовую смесь, которая подается на внутреннюю поверхность ротора 16 с большей скоростью и при высокой температуре, наклонно в сторону его вращения, заставляя ротор 16 вращаться. На внутренней поверхности ротора 16 формируется плоский пароводяной поток, сдвигающее усилие которого также преобразуется в силу вращения ротора 16. Высокоскоростные струи парогазовой смеси из сопел 27, направление движения которых противоположно направлению вращения ротора 16, создают дополнительный вращающий момент ротору 16. При уравнивании ротором 16 собственных оборотов с оборотами выходного вала 18, ротор 16 с помощью обгонной муфты 19 входит в зацепление с выходным валом 18 и создает на выходном валу 18 дополнительный крутящий момент.

Крутящий момент от выходного вала 18, через штифты 21, концы которых размещены в пазах 22 ведущего шкива 20, передается насадке 13 ротора 7 водометного движителя 1 с помощью зубчатого паса 15.

Вращающийся ротор 7 вместе с насадкой 13 забирает воду из под днища судна через водозаборник 4 и корпус водовод 3.

Поток плавно переходит по ступице 9 к ротору 7, который перемещает массу воды, закручивая поток в направлении своего вращения. После лопаток спрямляющего аппарата происходит плавное сужение струи на выходе из движителя.

Масса воды, отброшенная движителем за корму, создает в виде реакции упорное давление, движущее судно вперед.

Водометная установка "Татьяна", в которой использован двухтактный двигатель типа "Вихрь" с турбиной отработавшей парогазовой смеси на выходном валу (комбинированный двигатель) и сообщается с выходным валом, обгонной муфтой и водометный движитель отличается компактностью и небольшой массой.

Использование: судовое машиностроение, судовые водометные установки. Сущность изобретения: водометная установка содержит водометный движитель и комбинированный двухтактный двигатель, размещенный над движителем впускным отверстием вверх. Вал двигателя расположен параллельно оси движения в сторону кормы. Двигатель снабжен турбиной, размещенной на выходном валу с возможностью зацепления с ним, а водометный движитель включает в себя корпус-водовод, спрямляющий аппарат, в ступице которого размещен с возможностью вращения вал ротора в насадке с углублениями на наружной поверхности. Использование изобретения повышает КПД и экстплуатационные свойства движительных установок, 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Судовая водометная установка, содержащая двухтактный двигатель внутреннего сгорания, водометный движитель, содержащий корпус-водовод с водозаборником, спрямляющий аппарат и ротор, размещенный в корпусе, отличающийся тем, что двигатель снабжен турбиной отработавшей парогазовой смеси, размещенной на выходном валу двигателя с возможностью зацепления с выходным валом через обгонную муфту, корпуса двигателя и турбины жестко соединены между собой и закреплены на корпусе водометного движителя, при этом выходной вал двигателя размещен параллельно оси корпуса водометного движителя и снабжен ведущим зубчатым шкивом, а водометный движитель выполнен с ротором в насадке, размещенным в корпусе, причем коренные концы лопастей ротора закреплены на ступице, вал которой размещен в подшипниках внутри ступицы спрямляющего аппарата, а периферийные концы лопастей ротора закреплены на внутренней поверхности насадки, на наружной поверхности которой выполнены зубья, ведущий шкив с насадкой ротора размещены в общем разъемном кожухе, выполненном заодно с насадкой спрямляющего аппарата, закрепленном с наружной стороны транца судна к торцу корпуса водовода и кинематически связаны между собой. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в торцевую часть ротора турбины, обращенную к ведущему шкиву, по окружности вмонтированы сегменты постоянных магнитов, а в торцевой части корпуса турбины, обращенной к ведущему шкиву, с наружной стороны закреплены полюсные башмаки генератора тока с обмотками возбуждения. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в торцевой части ротора турбины, обращенной к корпусу двигателя, по окружности выполнеы серпообразные углубления. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в торцевой части корпуса турбины, обращенной к ведущему шкиву, выполнен выходной водяной канал, оканчивающийся реактивными соплами, выполненными с внутренней стороны торцевой части корпуса турбины и направленными наклонно на внутреннюю поверхность ротора в сторону его вращения. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в торцевую часть ведущего шкива, обращенную к корпусу турбины, по окружности вмонтированы сегменты постоянных магнитов, а в торцевой части кожуха ведущего шкива, по окружности с наружной стороны, обращенной к корпусу турбины, закреплены полюсные башмаки генератора тока с обмотками возбуждения.