ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СУДНА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ Российский патент 2002 года по МПК B63H11/103 

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. Позволяет получить дополнительную тягу не менее 20-25% от упора пары водометных движителей с центробежным насосом, повысить кпд движительного комплекса.

Известны водометные движители с центробежными насосами [С.В. Куликов, М. Ф. Храмкин. Водометные движители (теория и расчет). Издание третье. - Л. Судостроение, 1980, п.1.2], содержащие насос, водозаборный патрубок и выходное отверстие с соплом.

Недостатки движителей: большие гидравлические потери внутри водоводов и малый кпд (0,5-0,6), а также нерациональное использование кинетической энергии воды в водоводах.

Известна система водометного движителя для средства водного транспорта, в частности для быстроходных и обычных судов [заявка 4105755, В 63 Н 10/08, 11/01, 25/46, Германия, публ. 1993 г.]. Недостатки системы такие же, как перечислено выше.

Известен полнонапорный водозаборник водометного движителя, содержащий водозаборный патрубок, сопло и вставку, кормовая внутренняя обшивка которой выполнена в виде поверхности крыла с выпуклостью в сторону носа судна, а носовая внутренняя обшивка имеет искусственную шероховатость [патент RU 2065375 С1, публ. 20.08.96]. Принят за прототип. Недостатки прототипа: 1) размещение вставки перед насосом в определенной степени отрицательно сказывается на работе насоса. Потребуется принять меры по исправлению неравномерного поля скоростей потока, набегающего на насос, или смириться с некоторым снижением эффективности работы насоса. 2) Использованы далеко не все возможности увеличения дополнительной силы тяги.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения технической задачи повышения силы тяги и кпд движительного комплекса за счет более рационального конструирования водометного центробежного движителя и использования кинетической энергии потока в нем.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем водозаборные патрубки, выходные патрубки с сопловыми отверстиями и вставку, кормовая внутренняя обшивка которой выполнена в виде поверхности крыла с выпуклостью в сторону носа судна, а носовая внутренняя обшивка имеет искусственную шероховатость, упомянутую вставку содержат выходные патрубки, а в месте поворота выходного патрубка на носовой внутренней обшивке расположен вертикальный пластинчатый интерцептор.

Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что:
1. Вставка размещена в выходном патрубке насоса, т.е. после насоса. При этом вставка не влияет на работу насоса, что предпочтительнее ее размещения перед насосом.

2. В месте поворота выходного патрубка на носовой внутренней обшивке установлен вертикальный пластинчатый интерцептор, который увеличивает корпусную силу тяги за счет снижения скорости потока на носовой обшивке вставки.

Других близких аналогов не обнаружено.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема устройства. Устройство размещено в корме 1 судна и содержит центробежный насос 2 с выходным патрубком 3 (водозаборный патрубок не показан) и сопловым отверстием 4, вставку 5 с внутренней кормовой поверхностью 6 в виде крыла и носовой поверхностью 7 с искусственной шероховатостью, пластинчатый интерцептор 8.

Устройство работает следующим образом. С пуском насосов 2 забортная вода засасывается водозаборными патрубками и попадает через выходной патрубок 3 во вставку 5. В ней скорость обтекания крыльевой поверхности 6 обшивки будет существенно выше (соответственно давление меньше), чем скорость обтекания противолежащей части обшивки 7. Искусственная шероховатость будет способствовать еще большему замедлению движения воды (повышению давления) на носовой части поверхности вставки, что в результате даст дополнительную к упору движителя силу тяги, направленную в сторону движения судна. Пластинчатый интерцептор 8 приведет к дальнейшему торможению потока воды на носовой обшивке вставки и тем самым повышению давления со стороны потока на носовую обшивку.

Оценим эффект, который даст предлагаемое устройство.

Возьмем судно с двумя водометными движителями, каждый с тягой Т=40,7 кН. Скорость движения V= 34 узла (16,2 м/с). Расход воды каждого насоса 3 куб. м/с. Поперечное сечение вставки 5 примем следующее: высота h=0,5 м, ширина b= 0,6 м. Длина "крыла" l=1 м, толщина "крыла" t=0,1 м. Скорость потока воды во вставке V_кр=10 м/с.

Величина подъемной силы на обоих "крыльях" комплекса составит

где S_кр - площадь "крыла". С_у=1,2 - коэффициент подъемной силы. При площади искусственной шероховатости, равной площади "крыла", к подъемной силе Р добавится сила давления на носовую часть обшивки вставки в месте нанесения шероховатости пропорционально коэффициенту С_ш=0,1.

Допустим, что установка интерцептора увеличит давление на носовую обшивку в 1,3 раза (на авиационных крыльях получено увеличение в 2 раза). Тогда дополнительная сила тяги составит
Р_сум=Р(1+0,1)•1,3=60(1+0,1)•1,3=85,8 кН.

Предположим, что в результате внесения дополнительного гидравлического сопротивления в водометный движитель за счет образования выпуклости обшивки, гидравлического сопротивления трения во вставке, искусственной шероховатости и установки интерцептора тяга насоса от реактивной струи уменьшилась на 30%. Вычислим прирост скорости движения судна с предлагаемым комплексом но формуле
V_нов=V((Р_сум+0,7•2Т)/2Т)^1/3=19,6 м/с.

В результате вычислений получим прирост скорости движения судна, равный 6,6 узлам. При этом повысится и кпд движительного комплекса.

Таким образом, предложенное устройство дает возможность сравнительно простыми техническими средствами существенно повысить силу тяги судна с водометными движителями (или снизить расход топлива), увеличить кпд движительного комплекса.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. Устройство содержит расположенные в корме (1) судна два центробежных насоса (2) с водозаборными патрубками (не показаны) и выходными патрубками (3) с сопловыми отверстиями (4) и вставками (5). Кормовая внутренняя обшивка (6) вставки выполнена в виде поверхности крыла с выпуклостью в сторону носа судна, а противолежащая ей внутренняя поверхность носовой обшивки (7) имеет искусственную шероховатость. В месте поворота выходного патрубка на носовой внутренней обшивке расположен вертикальный пластинчатый интерцептор (8), что позволяет получить дополнительную тягу, повысить кпд движительного комплекса. 1 ил.

Водометный движительный комплекс судна с центробежными насосами, включающими водозаборные патрубки, выходные патрубки с сопловыми отверстиями и вставку, кормовая внутренняя обшивка которой выполнена в виде поверхности крыла с выпуклостью в сторону носа судна, а внутренняя поверхность носовой обшивки имеет искусственную шероховатость, отличающийся тем, что упомянутую вставку содержат выходные патрубки, а в месте поворота выходного патрубка на носовой внутренней обшивке расположен вертикальный пластинчатый интерцептор.