БЕЗРЕАКТИВНЫЙ ПОДВОДНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК B63B59/08 B63C11/52 B63H11/08 

Изобретение относится к ремонту судов, в частности к подводной очистке корпусов судов от обрастания гидродинамической или кавитирующей струей. Изобретение также может быть использовано для зачистки подводных стационарных сооружений и трубопроводов от обрастаний и отложений, для местных разрушений бетонных конструкций от битумных покрытий, ржавчины и т.п.

Наиболее близким техническим решением является безреактивный грунторазмывочный ствол, содержащий корпус, соединенный трубопроводом с источником гидропитания рабочей жидкостью, и трубопровод подачи рабочей жидкости к насадку, выполненному с рабочим и контрсоплами для подачи прямой струи и противоположных реактивных струй рабочей жидкости. (Меринов И.В., Смолин В. В. Справочник водолаза. Вопросы и ответы. Л.: Судостроение, 1985, с.174-175, рис. 5.7, а).

В известной конструкции реактивная сила от рабочего сопла парируется (уравновешивается) реактивной силой контрсопла. расположенного на одной прямой с рабочим соплом, но направленного в противоположную сторону.

Подводимая мощность рабочей жидкости в данной конструкции делится пополам. Одна половина мощности тратится на проведение полезной работы (очищение), а другая - на уравновешивание реактивной силы от рабочего сопла. Такое разделение мощности является основным недостатком конструкции. Он усиливается особенно при больших напорах струи рабочей жидкости (P гидростатич. ≥150 кгс/см²). Скорость выброса рабочей жидкости при этом достигает 200 м/с. КПД контрсопла как движителя, создающего упор, очень мал. Приведем сравнительные характеристики упоров на единицу затраченной мощности известного сопла и гребного винта в насадке:
Для реактивного сопла: затраченная мощность N = 1 кВт, упор - P = 1 (кгс (10 Н).

Для винта в насадке: затраченная мощность N = 1 кВт, упор P = 40 кгс (400 H).

Сущность изобретения и достигаемый технический результат.

Безреактивный подводный инструмент содержит корпус, соединенный трубопровод подачи рабочей жидкости к рабочему соплу и контрсоплу реактивной струи, противоположной прямой струе рабочего сопла, отличается тем, что контрсопло образовано профильной обтекаемой насадкой с установленным в ней и приводимым во вращение гидродвигателем гребным винтом с хвостовиком, а инструмент снабжен дроссельным клапаном для регулирования подачи рабочей жидкости к контрсоплу и запорным краном, перекрывающим рабочей жидкости от источника гидропитания к рабочему соплу. В качестве гидродвигателя установлена ковшевая гидротурбина с чашами и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами, укрепленными на дополнительном трубопроводе, расположенном с противоположной стороны от корпуса с рабочим соплом, а на профильной обтекаемой насадке установлены сопла, связанные с каналами трубопроводов-пилонов и подающие рабочую жидкость в чаши гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки. Хвостовик гребного винта выполнен с обтекателем.

Достигаемый технический результат заключается в уменьшении мощности, затрачиваемой на уравновешивание реактивной силы рабочего сопла, возможности регулирования силового воздействия струи на зачищаемую поверхность и мощность реактивной струи, а также в повышении удобства использования инструмента и возможности водолазу перемещаться с помощью инструмента в зоне работы.

На фиг. 1 - показан безреактивный общий вид подводный инструмент; на фиг. 2 - поперечный разрез гребного винта в насадке с гидротурбиной и ковшами по A-A на фиг.1; на фиг. 3 - продольный разрез по Б-Б на фиг. 2.

К корпусу 1 инструмента (фиг. 1) с помощью трубопровода 2 подключается источник гидропитания рабочей жидкостью инструмента (не показан). Через трубопровод 3 корпус 1 связан с рабочим соплом 4. Запорный кран 5 расположен на рукоятке 6 инструмента, укрепленной на корпусе 1, и перекрывает подачу рабочей жидкости от источника гидропитания к трубопроводу 3 и рабочему соплу 4. Дроссельный клапан 7 также установлен на корпусе 1 инструмента и регулирует подачу рабочей жидкости к контрсоплу. Контрсопло выполнено в виде гребного винта 8, установленного в профильной обтекаемой насадке 9 в виде гидротурбины с чашами 10 и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами 11, укрепленными на дополнительном трубопроводе 12, расположенном с противоположной стороны от корпуса 1 с рабочим соплом 4. На профильной обтекаемой насадке 9 установлены сопла 13, связанные с каналами трубопроводов-пилонов 11 и подающую рабочую жидкость в чаши 10 гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта 8 и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки 9. Хвостовик гребного винта 8 выполнен с обтекателем 14. Гребной винт 8 установлен на оси 15, лопасти которого через кольцо 16 жестко связаны с ковшами (чашами 10), равномерно распределенными по диаметру, b кольцевой выемке профильной насадки 9.

Работает инструмент следующим образом. Рабочая жидкость под давлением от источника гидропитания по трубопроводу 2 через запорный кран 5 подается в корпус 1. Из корпуса 1 по трубопроводу 3 рабочая жидкость поступает в рабочее сопло 4 производит полезную работу по очистке поверхности. Одновременно рабочая жидкость через дроссельный клапан 7, трубопровод 12 и трубопроводы-пилоны 11 поступает в сопла 13 и, вырываясь из них, удаляет в сферические поверхности ковшей 10, создавая крутящий момент на гребном винте 8. Гребной винт 8, вращаясь в профильной насадке 9, создает реактивную струю, противоположную прямой струе рабочего сопла 4, которая в свою очередь помогает водолазу перемещаться в зоне работы.

Использование: изобретение относится к технологии ремонта судов и касается конструирования технологического инструмента для подводной очистки корпусов судов от обрастания с помощью гидродинамической или кавитирующей струи. Сущность изобретения: у безреактивного подводного инструмента, содержащего корпус, соединенный трубопроводом с единым источником гидропитания рабочей жидкостью, трубопровод подачи рабочей жидкости к рабочему соплу и контрсопло для реактивной струи, противоположной прямой струе рабочего сопла, контрсопло образовано профильной обтекаемой насадкой с установленным в ней и приводимым во вращение гидродвигателем гребным винтом с хвостовиком, а инструмент снабжен дроссельным клапаном для регулирования подачи рабочей жидкости к контрсоплу и запорным клапаном, перекрывающим подачу рабочей жидкости от источника гидропитания к рабочему соплу. У такого инструмента в качестве гидродвигателя может использоваться ковшовая гидротурбина с чашами и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами, укрепленными на дополнительном трубопроводе, расположенном с противоположной стороны от корпуса с рабочим соплом, на профильной обтекаемой насадке могут устанавливаться сопла, связанные с каналами трубопроводов-пилонов и подающие рабочую жидкость в чаши гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки. Кроме того, у такого подводного инструмента хвостовик гребного винта может быть выполнен с обтекателем. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Безреактивный подводный инструмент, содержащий корпус, соединенный трубопроводом с единым источником гидропитания рабочей жидкостью, трубопровод подачи рабочей жидкости к рабочему соплу и контрсопло для реактивной струи, противоположной прямой струе рабочего сопла, отличающийся тем, что контрсопло образовано профильной обтекаемой насадкой с установленным в ней и приводимым во вращение гидродвигателем гребным винтом с хвостовиком, а инструмент снабжен дроссельным клапаном для регулирования подачи рабочей жидкости к контрсоплу и запорным клапаном, перекрывающим подачу рабочей жидкости от источника гидропитания к рабочему соплу. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидродвигателя использована ковшовая гидротурбина с чашами и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами, укрепленными на дополнительном трубопроводе, расположенном с противоположной стороны от корпуса с рабочим соплом, на профильной обтекаемой насадке установлены сопла, связанные с каналами трубопроводов-пилонов и подающие рабочую жидкость в чаши гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки. 3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что хвостовик гребного винта выполнен с обтекателем.