РОТОРНЫЙ ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК B63H11/08 B63H25/46 

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

Известен роторный насос (см. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике, т. VI, VII, М., "Наука", 1981 г., стр.537, рис.4094), который использован в качестве роторного водометного движителя, содержащий водопроточный канал, имеющий форму плоской щели и всасывающую и нагнетающую полости, две симметрично расположенные цилиндрические ниши поперечно в каждой из стенок водопроточного канала и роторы, вращающиеся вокруг собственных осей, установленные в каждой цилиндрической нише и имеющие по два равных и симметрично расположенных зуба, профили которых образованы участками цилиндрических кривых, причем расстоянием между осями вращения роторов и профилями зубьев обеспечено разделение всасывающей и нагнетающей полостей водопроточного канала. Это устройство принято в качестве прототипа.

Как следует из описания к устройству-прототипу, при вращении роторов жидкость непрерывно перемещается в водопроточном канале. Разделение всасывающей и нагнетающей полостей обеспечивается расстоянием между осями вращения роторов и цилиндрическими профилями зубьев роторов. Привод роторов осуществляется двумя равными зубчатыми колесами, жестко связанными с роторами, обеспечивая синхронность вращения роторов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение КПД движителя при создании движущей силы на транспортном средстве путем выполнения ширины водопроточного канала на выходе, равной 0,2-0,4 расстояния между осями вращения роторов.

Цель достигается тем, что в роторном водометном движителе, содержащем водопроточный канал, имеющий форму плоской щели и всасывающую и нагнетающую полости, две симметрично расположенные цилиндрические ниши поперечно в каждой из стенок водопроточного канала и роторы, вращающиеся вокруг собственных осей, установленные в каждой цилиндрической нише и имеющие по два равных и симметрично расположенных зуба, профили которых образованы участками цилиндрических кривых, причем расстоянием между осями вращения роторов и профилями зубьев обеспечено разделение всасывающей и нагнетающей полостей водопроточного канала, согласно предлагаемому техническому решению, ширина на выходе водопроточного канала равна 0,2-0,4 расстояния между осями вращения роторов.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - продольный разрез роторного водометного движителя;
фиг.2 - вариант роторного водометного движителя, используемый в качестве подруливающего устройства.

Роторный водометный движитель содержит водопроточный канал 1, имеющий форму плоской щели и всасывающую и нагнетающую полости (фиг.1 и 2). В каждой из стенок канала 1 выполнены поперечно симметрично расположенные цилиндрические ниши 2. В канале 1 и нишах 2 установлены роторы 3, вращающиеся вокруг собственных осей. Каждый ротор 3 имеет два равных и симметрично расположенных зуба 4. Профиль каждого зуба 4 образован участками цилиндрических кривых. Роторы 3 с зубьями 4 установлены перекрывающими водопроточный канал 1, делящими канал 1 на всасывающую и нагнетающую полости. При вращении роторов 3 периферийные поверхности зубьев 4 образуют ометаемые поверхности 5 (штриховые линии на фиг. 1). Каждая ометаемая поверхность 5 эквидистантна стенке своей ниши 2 и имеет с ней минимальный технологический зазор 5. Роторы 3 между осями вращения имеют расстояние Н. Водопроточный канал 1 на выходе имеет ширину h.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, встроенного в профилированную насадку 6, которое создает движущую силу на транспортном средстве.

На фиг.2 показан вариант роторного водометного движителя, используемого в качестве подруливающего устройства, встроенного в корпус 7 транспортного средства.

Стрелками V показано направление потока внутри водопроточного канала 1, а стрелками ω - направление вращения роторов 3, причем по потоку, образуемому при вращении роторов 3 в водопроточном канале 1, до роторов 3 образуется всасывающая полость, а после роторов 3 - нагнетающая полость.

Роторный водометный движитель работает следующим образом. Для создания поступательного движения транспортного средства привод (на чертежах не указан) вращает роторы 3 вместе с зубьями 4 в направлении стрелок ω (фиг.1). Привод роторов 3 осуществляется, например, с помощью двух зубчатых колес, жестко связанных с роторами 3, обеспечивая синхронность вращения. При вращении каждого ротора 3 периферийные поверхности зубьев 4 образуют ометаемую поверхность 5. Зубья 4 в цилиндрических нишах 2 при своем перемещении взаимодействуют с окружающей водой. В результате на входящей плоскости зуба 4 создается избыточное (нагнетающее) давление, а на выходящей - разрежение (всасывание), создающее перепад давления. Разделение всасывающей и нагнетающей полостей водопроточного канала 1 обеспечивается профилировкой зубьев 4 роторов 3, образованной участками цилиндрических кривых. Тем самым вода засасывается через входное отверстие канала 1 и нагнетается через выходное отверстие канала 1. Образуется поток в водопроточном канале 1, показанный стрелками V на фиг.1 и 2, реализующий движущую силу на транспортном средстве. Для эффективного создания перепада давления необходимо, чтобы траектории ометаемой поверхности 5 каждого ротора 3 и соответствующей стенки цилиндрической ниши 2 были бы эквидистантны и имели бы минимальный технологический зазор δ. Минимальный технологический зазор δ между зубьями 4, перемещающимися на периферии по траектории ометаемой поверхности 5, и стенками цилиндрических ниш 2 позволит минимизировать потери на создание перепада давления в канале 1 от перетекания воды в зазоре δ между периферийными поверхностями зубьев 4 и стенками ниш 2, что позволит создать движущую силу на транспортном средстве с максимальным КПД движителя.

Следует отметить, что при уменьшении выходного сечения водопроточного канала 1 увеличивается тяга движителя при незначительном увеличении затрачиваемой энергии. При ширине h на выходе канала 1, равной 0,2-0,4 расстояния Н между осями вращения роторов 3, реализуется максимальный КПД движителя при создании движущей силы на транспортном средстве.

Кроме того, целесообразно применить предлагаемый роторный водометный движитель в качестве подруливающего устройства, принципиальная схема которого показана на фиг.2. При этом отмечается, что ширина входного канала практически не оказывает влияния на создание движущей силы до ширины h, также равной 0,2-0,4 расстояния Н между осями вращения роторов 3. Поэтому предлагаемый роторный водометный движитель при такой компоновке может равно эффективно использоваться в обоих противоположных направлениях при создании движущей силы на корпусе 7 транспортного средства.

В результате предложенный роторный водометный движитель за счет эффективного создания перепада давления в водопроточном канале 1 позволит получить движущую силу на транспортном средстве с максимальным КПД движителя по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к движителям транспортных средств: подводных и надводных судов, а также может использоваться в качестве подруливающего устройства. Движитель содержит водопроточный канал, имеющий форму плоской щели, всасывающую и нагнетающую полости, две поперечные симметрично расположенные цилиндрические ниши, в каждой из которых установлены роторы, вращающиеся вокруг собственных осей. Роторы имеют по два равных и симметрично расположенных зуба, профили которых образованы участками цилиндрических кривых. Разделение всасывающей и нагнетающей полостей водопроточного канала обеспечено расстоянием между осями вращения роторов и профилями зубьев. Причем ширина на выходе водопроточного канала равна 0,2-0,4 расстояния между осями вращения роторов. Изобретение позволяет повысить КПД движителя. 2 ил.

Роторный водометный движитель, содержащий водопроточный канал, имеющий форму плоской щели и всасывающую и нагнетающую полости, две симметрично расположенные цилиндрические ниши поперечно в каждой из стенок водопроточного канала и роторы, вращающиеся вокруг собственных осей, установленные в каждой цилиндрической нише и имеющие по два равных и симметрично расположенных зуба, профили которых образованы участками цилиндрических кривых, причем расстоянием между осями вращения роторов и профилями зубьев обеспечено разделение всасывающей и нагнетающей полостей водопроточного канала, отличающийся тем, что ширина на выходе водопроточного канала равна 0,2-0,4 расстояния между осями вращения роторов.