РОТОРНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СУДНА Российский патент 1997 года по МПК B63H1/04 B63H5/16 

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительным комплексам с использованием эффекта Магнуса. Предназначено для создания дополнительной тяги судна, или экономии топлива за счет использования энергии набегающего на носовую оконечность судна потока воды.

Известен принятый в качестве прототипа судовой роторный движитель, состоящий из роторов, установленных симметрично относительно диаметральной плоскости, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна /1/. Недостаток этого движителя возможность применения только на судах с относительно полными носовыми обводами, а также достаточно большое сопротивление движению.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения задачи повышения тяги, создаваемой роторами, улучшения условий эксплуатации движителей. Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем роторы, установленные симметрично относительно диаметральной плоскости, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна, роторы размещены в каналах (туннелях), идущих от носовых входных отверстий к бортовым входным отверстиям, при этом роторы смещены к кормовой стенке канала и находятся в выемках в этой стенке, а на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, установлен пластинчатый интерцептор в плоскости этой стенки.

На фиг.1 дан общий вид; на фиг.2 узел A. Он содержит каналы (туннели) 1, носовые входные 2 и бортовые входные 3 отверстия, роторы Магнуса 4 (приводы не показаны), размещенные в выемках 5, а также пластинчатые интерцепторы 6. Кроме этого, в составе комплекса могут быть другие движители 7 в носовой или кормовой частях канала 1.

Устройство работает следующим образом.

При ходе судна поток поступает в канал 1 через входное отверстие 2, затем набегает на установленные в канале роторы 4, вращаемые по часовой стрелке на правом борту и против на левом. В соответствии с эффектом Магнуса на роторах возникают подъемная сила (здесь сила тяги) и сила сопротивления. При угле натекания, равном 90^o, сила сопротивления будет направлена в плоскости шпангоута, а сила тяги достигать наибольшей величины. Для получения максимального эффекта форма выемки и противоположной стенки, а также прилегающей к выемке части стенки должна соответствовать линиям тока жидкости для определенного отношения окружной скорости точек цилиндра на его поверхности и скорости набегающего потока, например, равного 3-4. Это позволит снизить потери на сопротивление на данном участке канала. Этому способствует и установка пластинчатого интерцептора. При вращении цилиндра (ротора) поток в выемке набегает на интерцептор, тормозится, при этом существенно повышается скорость его движения на выходе из выемки. В первом квадранте цилиндра существенно упадет давление потока, что равносильно появлению дополнительной силы, действующей на цилиндр, т.е. дополнительной тяги к той, которая образуется за счет упомянутого эффекта. Для повышения скорости потока, а следовательно, и подъемной силы роторов, могут быть использованы другие движители водометные, гребные винты и т.п. На фиг.1 показан один ротор в канале, возможна установка нескольких роторов.

При скорости хода судна 10 м/с сила тяги составит оценочно

где Су 4 (с учетом стесненности работы роторов, в изолированном состоянии, безграничной среде он может доходить до 10.15);
S площадь диаметральной плоскости цилиндра, м²;
V_S скорость хода судна, м/сек.

Затраты энергии на вращение цилиндров составят не более 10% Даже при сравнительно небольших габаритах ротора его тяга может достигать существенной величины. В частности, для судна водоизмещением 3000 т при скорости движения 10 м/с сила тяги составляет 338 kH. Половину этой силы тяги можно получить на роторном движительном комплексе из двух роторов при площади диаметральной плоскости каждого 0,25 м². При оптимальном отношении длины цилиндра к диаметру, равном 4,7, получим параметры роторов: длина 1,09 м и диаметр 0,23 м.

Устройство промышленно применимо, технически выполнимо.

Использование: судостроение, а именно движительные комплексы с использованием эффекта Магнуса. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем роторы Магнуса, установленные симметрично относительно диаметральной плоскости судна, роторы размещены в каналах (туннелях), идущих от носовых входных отверстий к бортовым выходным отверстиям, при этом роторы смещены к кормовой стенке канала и находятся в выемках кормовой стенки, а на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, установлен пластинчатый интерцептор в плоскости этой стенки. Использование изобретения приводит к повышению тяги и улучшению условий эксплуатации. 2 ил.

Роторный движительный комплекс судна, содержащий установленные симметрично относительно диаметральной плоскости судна роторы, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна, отличающийся тем, что роторы установлены в каналах с носовыми входными и бортовыми выходными отверстиями, смещены к кормовой стенке канала и размещены в выемках кормовой стенки, при этом на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, в плоскости этой стенки установлен пластинчатый интерцептор.