УСТРОЙСТВО, ПОВЫШАЮЩЕЕ ПРОПУЛЬСИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДОМЕТНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК B63H11/10 

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов, подводных аппаратов и других подводных плавсредств. Позволяет получить дополнительную тягу (экономию топлива) не менее 15-20% от упора движителя, повысить его КПД.

Известен водометный движитель, содержащий насос в насадке в виде кольцевого крыла соосно с кормовой оконечностью плавсредства (заявка Японии №51-199156, кл. В 63 С 8/12, 1976).

Известен водометный движитель, у которого водовод выполнен в форме кольцевого крыла с осевой протяженностью, равной 2-4 диаметрам рабочего колеса насоса (патент РФ №2057684, 6 МКИ В 63 Н 11/08, 11/02, В 63 G 8/12, 1996).

Недостаток обоих аналогов - сравнительно низкий по сравнению с гребным винтом КПД по причине больших гидравлических потерь в подводе.

Известен водометный движитель, содержащий профилированный водовод, насос и реактивное сопло (С.С.Золотов, В.Б.Амфилохиев, Ю.И.Фадеев. Задачник по гидромеханике для судостроителей. - Л.: Судостроение, 1984, с.100, рис. 7.8). Недостаток аналога тот же.

Известно принятое за прототип “устройство для увеличения упора движителя”, содержащее профилированный водовод, насос и выходное сопло (патент Австралии №543064, МКИ В 63 Н 15/16, 1985 г.).

Недостаток прототипа - тот же, общий для всех водометных движителей подобного типа - низкий КПД по причине значительных гидравлических потерь в водоводе, что делает нерентабельным его использование на плавсредствах.

Технический результат изобретения - получение дополнительной (корпусной) силы тяги судна и увеличение КПД его движителя при неизменной мощности энергетической установки.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем профилированный водовод, насос и выходное сопло, в водоводе, образованном насадкой в кормовой оконечности судна и поверхностью корпуса судна, соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна, входная часть водовода имеет форму конфузора, а в месте установки кольца обшивка водовода спрофилирована по поверхности тока реальной жидкости, при этом нижняя поверхность кольца имеет искусственную шероховатость и пластинчатый интерцептор, размещенный вдоль малого радиуса кольца. При использовании нескольких колец кольцо с наибольшим диаметром выступает вперед в сторону носа судна больше всех, а кольцо с меньшим диаметром меньше других колец. При размещении в водовод кольца крыльевого профиля с некоторым углом атаки возникает подъемная сила, проекция которой на продольную ось судна совпадает с направлением движения и дает дополнительную величину упора. Шероховатость нижней поверхности кольца приводит к снижению скорости обтекания этой поверхности и, следовательно, увеличению давления на эту поверхность. Пластинчатый интерцептор приводит к торможению потока на нижней поверхности кольца и тоже способствует повышению давления на кольцо. Проекция сил давления на направление движения судна дает прибавление силы тяги.

Кольцо (кольца) устанавливается в том районе водовода, где может быть получена наибольшая величина дополнительной силы упора. Для снижения гидродинамического сопротивления в водоводе в районе кольца обшивка спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа следующими признаками:

- в водоводе соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна;

- входная часть водовода выполнена в виде конфузора;

- нижняя поверхность крыльевого профиля имеет искусственную шероховатость;

- на нижней поверхности профиля вдоль малого радиуса кольца установлен пластинчатый интерцептор;

- обшивка водовода в районе размещения кольца (нескольких колец) спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости;

- при размещении в водоводе нескольких колец крыльевого профиля кольцо наибольшего диаметра выступает вперед в нос судна больше остальных, меньшего диаметра, наоборот, выступает меньше всех.

Предлагаемое устройство схематично изображено на чертеже. Устройство располагается в кормовой оконечности судна 1, где 2 - профилированный водовод, 3 - насадок, 4 - водометный движитель насосного типа, 5 - реактивное сопло, 6 - кольцо крыльевого профиля, 7 - пластинчатый интерцептор, 8 - шероховатость на нижней поверхности кольца, 9 - пиллон.

Устройство работает следующим образом. При движении судна забортная вода засасывается в водовод 2. По мере движения воды в водоеме скорость потока в результате уменьшения площади “живого” сечения водовода увеличивается. Поток воды набегает на профилированное кольцо 6, нижняя часть которого имеет пластинчатый интерцептор 7 и искусственную шероховатость 8, укрепленное на пиллонах 9 под углом атаки к вектору скорости потока. На кольце как на крыле возникают подъемная сила Р и сила сопротивления R. Проекция силы Р на продольную ось дает дополнительную силу тяги Т. Ориентировочные расчеты показывают, что дополнительная сила тяги профилированного кольца с учетом силы его сопротивления и силы трения равна не менее 15-20% упора движителя.

При оптимизации конструкции предлагаемого устройства, в частности при использовании решетки из нескольких колец, расположенных таким образом, что обеспечивается максимально возможный коэффициент гидродинамического качества, использовании известных способов снижения сопротивления крыльев положительный эффект может быть существенно повышен.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов, подводных аппаратов и других плавсредств. Устройство содержит профилированный водовод, насадку, насос и выходное сопло. В водоводе, образованном между насадкой в кормовой оконечности судна и поверхностью корпуса, соосно центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля. Выпуклая поверхность кольца направлена в нос судна. Нижняя поверхность кольца имеет искусственную шероховатость и пластинчатый интерцептор, размещенный вдоль малого радиуса кольца. При использовании нескольких колец кольцо большего диаметра выступает вперед в сторону носа больше остальных, кольцо меньшего диаметра, наоборот, выступает меньше других колец. На кольце, установленном с некоторым углом атаки к потоку, при его обтекании потоком воды возникает подъемная сила, проекция которой на ось судна, направленная по ходу движения, дает дополнительную тягу. Входная часть водовода имеет форму конфузора. При этом в районе установки кольца (колец) обшивка водовода спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости. Технический результат заключается в получении дополнительной тяги не менее 15-20% от упора движителя, повышении его КПД. 1 ил.

Устройство, повышающее пропульсивные показатели водометных движителей, содержащее профилированный водовод, насос и выходное сопло, отличающееся тем, что в профилированном водоводе, образованном насадкой в кормовой части судна и поверхностью корпуса, соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна, входная часть водовода имеет форму конфузора, а в районе установки кольца обшивка водовода спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости, при этом нижняя поверхность кольца имеет искуственную шероховатость и пластинчатый интерцептор, размещенный вдоль малого радиуса кольца, при использовании нескольких колец кольцо наибольшего диаметра выступает вперед в сторону носа судна больше остальных, а с меньшим диаметром выступает меньше других колец.