РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТЫЙ ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК B63H11/08 B63H25/46 

Изобретение относится к области судостроения, а конкретнее к движителям транспортных средств: подводных и надводных судов, а также может использоваться в качестве подруливающего устройства, позволяющего снизить энергозатраты при создании движущей силы на транспортном средстве.

Известен роторно-пластинчатый водометный движитель (см. патент США N 4030442, опубликованный в 1977 году), содержащий водопроточный канал, имеющий форму плоской щели, цилиндрическую нишу в одной из стенок водопроточного канала, ротор, установленный в цилиндрической нише и водопроточном канале, и по крайней мере одну пластину, установленную в роторе, причем ротор с пластиной установлены перекрывающими водопроточный канал. Это устройство принято в качестве прототипа.

Как следует из описания к изобретению-прототипу, при вращении ротора пластина, проходящая в водопроточном канале, перемещает воду, посредством чего вода засасывается через входное отверстие канала и нагнетается через выходное отверстие, создавая движущую силу на транспортном средстве. В прототипе поток в канале создается в момент прохождения пластины в водопроточной части канала. В то же время при прохождении пластины в цилиндрической нише работы по созданию потока в канале не производятся, хотя при этом затрачивается мощность на преодоление сил сопротивления взаимодействия пластины с водой в цилиндрической нише.

Целью предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при создании движущей силы на транспортном средстве путем создания потока в водопроточном канале посредством пластины, взаимодействующей с водой в цилиндрической нише при вращении ротора.

Цель достигается тем, что в роторно-пластинчатом водометном движителе, содержащем водопроточный канал, имеющий форму плоской щели, цилиндрическую нишу в одной из стенок водопроточного канала, ротор, установленный в цилиндрической нише и водопроточном канале, и по крайней мере одну пластину, установленную в роторе, причем ротор с пластиной установлены перекрывающими водопроточный канал, согласно предлагаемому техническому решению ротор установлен с минимальным технологическим зазором к стенке водопроточного канала, противоположной цилиндрической нише, в роторе выполнена продольная прорезь, а пластина установлена с возможностью перемещения в прорези ротора, причем ометаемая поверхность, образованная продольными кромками пластины при вращении ротора, имеет такую геометрию, что длины ее хорд, проходящих через ось вращения ротора, равны ширине пластины, а сама ометаемая поверхность эквидистантна стенке цилиндрической ниши и имеет с ней минимальный технологический зазор.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - продольный разрез роторно-пластинчатого водометного движителя;
фиг. 2 - изометрическое изображение принципиальной схемы работы варианта устройства, обеспечивающего перемещение пластины.

Роторно-пластинчатый водометный движитель содержит водопроточный канал 1, имеющий форму плоской щели (фиг. 1). В одной из стенок канала 1 выполнена цилиндрическая ниша 2. В канале 1 и нише 2 установлен ротор 3 круглого сечения. Ротор 3 установлен с минимальным технологическим зазором δ_p к стенке канала 1, противоположной нише 2. В роторе 3 выполнена продольная прорезь 4. В прорези 4 установлена пластина 5 с возможностью перемещения в прорези 4. Ротор 3 с пластиной 5 установлены перекрывающими водопроточный канал 1. При вращении ротора 3 продольные кромки пластины 5 образуют ометаемую поверхность 6 (штриховая линия на фиг. 1). Длины хорд ометаемой поверхности 6, проходящие через ось вращения ротора 3, равны ширине пластины 5. Ометаемая поверхность 6 эквидистантна стенке ниши 2 и имеет с ней минимальный технологический зазор δ_п.
Принципиальная схема устройства, обеспечивающего перемещение продольных кромок пластины 5 по траектории ометаемой поверхности 6, показана на фиг. 2. Пластина 5 на каждом торце жестко крепится к штоку 7. На шток 7 установлены два колесика 8, которые имеют возможностью обкатываться по ободу 9. Обод 9 эквидистантен ометаемой поверхности 6.

Стрелками U показано направление потока внутри водопроточного канала 1, стрелкой ω - направление вращения ротора 3, а стрелкой n - направление перемещений пластины 5 со штоками 7 в прорези 4 при вращении ротора 3.

Роторно-пластинчатый водометный движитель работает следующим образом. Для создания поступательного движения транспортного средства привод (на чертежах не указан) вращает ротор 3 в направлении стрелки ω (фиг. 1). При вращении ротора 3 пластина 5 вращается вместе с ротором 3, а также перемещается в прорези 4 в направлениях n. Продольные кромки пластины 5, перемещаясь, образуют ометаемую поверхность 6. Причем при вращении ротора 3 циклически одна часть пластины 5 выходит из ротора 3 в цилиндрической нише 2, в то время как ее другая часть у стенки водопроточного канала 1, противоположной нише 2, убирается в прорезь 4.

Принципиальная схема работы устройства, обеспечивающего перемещение продольных кромок пластины 5 по ометаемой поверхности 6 при вращении ротора 3, показана на фиг. 2. Это обеспечивается за счет жесткого соединения пластины 5 на каждом торце со штоками 7, каждый из которых посредством двух колесиков 8 обкатывается по ободу 9, эквидистантному траектории ометаемой поверхности 6.

Выступающая пластина 5 из ротора 3 в цилиндрической нише 2 при своем перемещении взаимодействует с окружающей водой. В результате на входящей плоскости пластины 5 создается избыточное давление, а на выходящей - разрежение, создающее перепад давления. Тем самым вода засасывается через входное отверстие канала 1 и нагнетается через выходное отверстие канала 1. Образуется поток в водопроточном канале 1, показанный стрелками U на фиг. 1, реализующий движущую силу на транспортном средстве.

Необходимо обеспечить, чтобы при вращении ротора 3 обе продольные кромки пластины 5 перемещались бы по одной и той же траектории ометаемой поверхности 6. Поэтому длины хорд ометаемой поверхности 6, проходящие через ось вращения ротора 3, будут равны ширине пластины 5. Причем для эффективного создания перепада давления необходимо, чтобы траектория ометаемой поверхности 6 и стенка цилиндрической ниши 2 были бы эквидистантны и имели бы минимальный технологический зазор δ_п. Минимальный технологический зазор δ_п между продольными кромками пластины 5, перемещающимися по траектории ометаемой поверхности 6, и стенкой цилиндрической ниши 2 позволит минимизировать потери на создание перепада давления в канале 1 от перетекания воды в зазоре δ_п между продольными кромками пластины 5 и стенкой ниши 2, что позволит создать движущую силу на транспортном средстве с минимальным энергозатратами.

Следует отметить, что при вращении ротора 3, установленного с минимальным технологическим зазором δ_p к стенке канала 1, противоположной нише 2, получатся минимальные потери перепада давления между засасывающей и нагнетающей частями канала 1 от перетекания воды в зазоре δ_p.
Кроме того, целесообразно изготовить ротор 3 круглого сечения, так как при вращении ротор 3 такой формы будет испытывать в воде минимальное сопротивление трения вращения. Поток в водопроточном канале 1, реализующий движущую силу на транспортном средстве, создается вращающейся частью пластины 5, выступающей в цилиндрической нише 2. При перемещении продольной кромки пластины 5 к стенке водопроточного канала 1, противоположной нише 2, эта часть пластины 5 полностью убирается в прорезь 4 круглого ротора 3, где реализуется только сопротивление трения вращения круглого ротора 3, которое значительно меньше сопротивления взаимодействия пластины 5 с водой, что приведет к снижению энергозатрат при создании движущей силы на транспортном средстве по сравнению с прототипом.

В результате предложенный роторно-пластинчатый водометный движитель за счет эффективного создания перепада давления в водопроточном канале 1 позволит получить движущую силу на транспортном средстве с минимальными энергозатратами по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к движителям подводных и надводных судов. Роторно-пластинчатый водометный движитель содержит водопроточный канал, имеющий форму плоской щели, цилиндрическую нишу в одной из стенок водопроточного канала, ротор, установленный в цилиндрической нише и водопроточном канале, и по крайней мере одну пластину, установленную в роторе. Ротор с пластиной установлены перекрывающими водопроточный канал. Ротор установлен с минимальным технологическим зазором к стенке водопроточного канала, противоположной цилиндрической нише. В роторе выполнена продольная прорезь. Пластина установлена с возможностью перемещения в прорези ротора. Ометаемая поверхность, образованная продольными кромками пластины при вращении ротора, имеет такую геометрию, что длина ее хорд, проходящих через ось вращения ротора, равны ширине пластины. Ометаемая поверхность эквидистантна стенке цилиндрической ниши и имеет с ней минимальный технологический зазор. Достигается снижение энергозатрат при создании движущей силы. 2 ил.

Роторно-пластинчатый водометный движитель, содержащий водопроточный канал, имеющий форму плоской щели, цилиндрическую нишу в одной из стенок водопроточного канала, ротор, установленный в цилиндрической нише и водопроточном канале, и по крайней мере одну пластину, установленную в роторе, причем ротор с пластиной установлены перекрывающими водопроточный канал, отличающийся тем, что ротор установлен с минимальным технологическим зазором к стенке водопроточного канала, противоположной цилиндрической нише, в роторе выполнена продольная прорезь, а пластина установлена с возможностью перемещения в прорези ротора, причем ометаемая поверхность, образованная продольными кромками пластины при вращении ротора, имеет такую геометрию, что длины ее хорд, проходящих через ось вращения ротора, равны ширине пластины, а сама ометаемая поверхность эквидистантна стенке цилиндрической ниши и имеет с ней минимальный технологический зазор.