ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ГИДРОРЕАКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2008 года по МПК F03B13/14 B63H19/02 

Изобретение относится к устройствам для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию, в том числе и при штормовых условиях с одновременным уменьшением качки вспомогательного гидрореактивного устройства вместе с устройством, на котором оно установлено, например судна.

Известно вспомогательное гидрореактивное устройство, в частности волновое устройство, содержащее водовод, выполненный в виде двух камер с криволинейными стенками, и выходное сопло, каждая криволинейная стенка выполнена в виде створок, шарнирно закрепленных на горизонтальных осях с возможностью поворота, а длина каждой створки превышает расстояние между смежными осями (см. авторское свидетельство SU №1749121, опубл. 23.07.1992).

Данное устройство позволяет преобразовать энергию волн в гидрореактивную энергию. Однако устройство содержит установленные с возможностью поворота створки, что может привести к выходу устройства из строя при попадании в него посторонних предметов, что снижает надежность работы устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вспомогательное гидрореактивное устройство, содержащее водовод, выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси камер с входными водозаборными отверстиями и горизонтальными криволинейными стенками, образующими сужающиеся по ходу потока сопла с выходными отверстиями, перпендикулярными продольной оси водовода (см. авторское свидетельство SU №982969, опубл. 23.12.1982).

Данное устройство также позволяет преобразовать энергию волн в гидрореактивную энергию. Однако данное устройство не в полной мере использует энергию волн, поскольку содержит только два горизонтально расположенных относительно продольной оси устройства входных водозаборных отверстия, что не позволяет использовать энергию набегающего под небольшим углом к продольной оси устройство потока. Как следствие, эффективность использования устройства сравнительно невелика.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является использование всей энергии волн, независимо от угла набегания потока на устройство вдоль его продольной оси.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение эффективности его использования при преобразовании энергии волк в гидрореактивную энергию.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что вспомогательное гидрореактивное устройство содержит водовод, выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси камер с входными водозаборными отверстиями и горизонтальными в поперечном сечении камер криволинейными стенками, образующими сужающиеся по ходу потока сопла с выходными отверстиями, перпендикулярными продольной оси водовода, при этом устройство содержит одну центральную камеру, две наружных камеры и, по крайней мере, две внутренних камеры, при этом входные водозаборные отверстия наружных камер расположены горизонтально и обращены противоположно друг другу, входные водозаборные отверстия внутренних камер расположены под углом к продольной оси и образуют входными водозаборными отверстиями наружных камер в вертикальном продольном сечении тупой угол, а входное водозаборное отверстие центральной камеры расположено вертикально перпендикулярно продольной оси водовода, причем вертикальные стенки камер образованы плоскими пластинами с образованием прямоугольного поперечного сечения камер водовода, наружная горизонтальная стенка наружной камеры выполнена из плоской пластины, а горизонтальные криволинейные стенки внутренней камеры общие одна с наружной камерой, а другая - с центральной камерой выполнены из плавно изогнутых пластин с выпуклым относительно продольной оси водовода участком со стороны входного водозаборного отверстия и вогнутым относительно продольной оси водовода участком со стороны выходного отверстия сопла.

В ходе проведенных испытаний было установлено, что сочетание горизонтальных, наклонных и вертикального поперечно расположенного входных водозаборных отверстий, расположенных симметрично относительно продольной оси водовода устройства позволяет в полной мере использовать энергию волны и набегающего на устройство потока для их преобразования в гидрореактивную энергию. При установке на судне ниже его ватерлинии устройство позволяет преобразовывать энергии вертикальной и килевой качки судна в гидрореактивную энергию, что в свою очередь позволяет стабилизировать положение судна в штормовых условиях плавания, а также уменьшить качку судна. В результате килевой и вертикальной качки судна устройство преобразует энергию волн в гидрореактивную энергию струи воды, которая при переднем ходе судна способна компенсировать часть потери скорости при движении судна в штормовых условиях при движении судна против волны, без увеличения оборотов винта с целью экономии топлива.

На фиг.1 представлена конструкция вспомогательного гидрореактивного устройства со снятой одной из вертикальных стенок камер водовода (контур снятой вертикальной стенки показан тонкой линией).

На фиг.2 представлен продольный разрез вспомогательного гидрореактивного устройства.

Вспомогательное гидрореактивное устройство содержит водовод, выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси (на фиг.2 показана как осевая линия) камер 1, 2 и 3 с входными водозаборными отверстиями 4, 5 и 6 и горизонтальными в поперечном сечении камер 1, 2, 3 криволинейными стенками 7, 8 и плоской наружной стенкой 9 образующими сужающиеся по ходу потока сопла 10, 11 и 12 с выходными отверстиями 13, 14 и 15, перпендикулярными продольной оси водовода. Устройство содержит одну центральную камеру 1 и, по крайней мере, две внутренних камеры 2 и две наружных камеры 3. Количество внутренних камер 2 может быть увеличено. Водозаборные отверстия 6 наружных камер 3 расположены горизонтально и обращены противоположно друг другу. Входные водозаборные отверстия 5 внутренних камер 2 расположены под углом к продольной оси и образуют входными водозаборными отверстиями 6 наружных камер 3 в вертикальном продольном сечении тупой угол α. Входное водозаборное отверстие 4 центральной камеры 1 расположено вертикально перпендикулярно продольной оси водовода. Вертикальные стенки 16 камер 1, 2 и 3 образованы плоскими пластинами с образованием прямоугольного поперечного сечения камер 1, 2, 3 водовода. Горизонтальные криволинейные стенки 7 и 8 внутренней камеры 2 общие одна с наружной камерой 3, а другая с центральной камерой 1 выполнены из плавно изогнутых пластин с выпуклым относительно продольной оси водовода участком со стороны входного водозаборного отверстия 5 и вогнутым относительно продольной оси водовода участком со стороны выходного отверстия 14 сопла 11.

Площадь входного поперечного сечения камер 1, 2 и 3 превышает на 13-20% площадь выходного поперечного сечения этих камер, соответственно 1, 2 и 3.

Угол α между входными водозаборными отверстиями 6 и 5 наружной и внутренней камер 3 и 2 в продольной вертикальной плоскости сечения указанных камер составляет от 120° до 140°.

Входной участок горизонтальных криволинейных стенок 7 и 8 центральной камеры 1 и внутренних камер 2 загнут внутрь камеры 1 с образованием интерцептора.

Предпочтительно ширина каждой камеры 1, 2 и 3 составляет от 2 до 4 от высоты выходного сечения сопла.

Устройство, как правило, устанавливается ниже ватерлинии, в районе (или вместо) носового бульба, а также в кормовой части судна, по обеим сторонам от дейдвуда, впереди винта и ориентированы в направлении движения судна на переднем ходу.

Вспомогательное гидрореактивное устройство может быть изготовлено из того же материала, из которого изготавливается корпус судна (сталь, легкий сплав, стеклопластик и т.п.), по одинаковым технологиям, на том же оборудовании и тем же составом работников судостроительного или судоремонтного предприятия.

Устройство способно реализовывать свои возможности при колебаниях судна в направлении вертикальной оси (всплывание) и угловых колебаниях вокруг поперечной оси (килевая качка).

Преобразование энергии качки в реактивный упор происходит в результате наполнения камер 1, 2 и 3 устройства водой и проталкивания потоков воды напором набегающей воды через камеры 1, 2 и 3 и сопла 10, 11 и 12 и выхода потоков через выходные отверстия 13, 14 и 15, соответственно сопел 10, 11 и 12 сопел, с большей скоростью, чем при входе в камеры 1, 2 и 3, и в направлении, противоположном движению судна на переднем ходу, создавая гидродинамический упор.

По существу устройство, закрепленное жестко на корпусе судна, работает как дополнительный гидрореактивный движитель, утилизируя энергию колебаний массы судна в набегающей волне и придавая судну дополнительный «упор» при движении передним ходом вразрез волны.

В качестве примера предлагается более подробное описание работы устройства по варианту колебаний судна вокруг поперечной оси (килевая качка) для устройства установленного в районе носовой оконечности судна.

При движении носовой оконечности судна вперед и вверх в толще воды происходит движение установленных на носовой оконечности судна вспомогательных гидрореактивных устройств вперед и вверх. В верхние камеры 3 и 2 и в центральную камеру 1 интенсивно поступает вода. Частично вода поступает в нижние камеры 2 и 3.

При входе в камеры 1, 2 и 3 через входные водозаборные отверстия 4, 5 и 6 потоки воды находятся под напором воды, набегающей на устройство со стороны входных водозаборных отверстий 4, 5 и 6. Интерцепторы выполненные на стенках 7 и 8 и образующие входную поперечную кромку, удерживая поступающую воду на входе центральной камеры 1 и внутренних камер 2, способствуют сохранению напора в центральной камере 1.

Напор набегающей воды обеспечивает прохождение потоков через камеры 1, 2 и 3, которые изменяют в заданном направлении вдоль судна движение потоков воды, а также создавая условия для прохождения потоков воды через сужающиеся (конфузорные) сопла 10, 11 и 12 и поддерживают, вследствие сжатия, более высокую, чем при входе, скорость движения потока на выходе из сопел 10, 11 и 12.

При прохождении потоков воды через камеры 1, 2 и 3 энергия качки судна в сочетании с энергией набегающей волны, обеспечивает продвижение потоков и поддерживание напора, что и позволяет преобразовать энергию волн в гидрореактивную силу, направленную горизонтально, по ходу движения судна.

При движении носовой оконечности судна вперед и вниз происходит движение установленных на носовой оконечности судна вспомогательных гидрореактивных устройств вперед и вниз. В центральную камеру 1, а также в нижние наружную и внутреннюю камеры 3 и 2 интенсивно поступает вода. Частично вода поступает в верхние внутреннюю и наружную камеры 2 и 3. В остальном происходят теже процессы преобразования энергии волн в гидрореактивную энергию на выходе из сопел 10, 11 и 12 устройства.

Такие же образом будут работать вспомогательные гидрореактивные устройства при их установке на кормовой оконечности судна.

Кроме того, вспомогательные гидрореактивные устройства, демпфируя возмущающие силы, раскачивающие судно, способствуют стабилизации положения судна и уменьшению качки судна, особенно в штормовых условиях эксплуатации.

Настоящее изобретение может быть использовано везде, где есть необходимость преобразования энергии волн в гидрореактивную энергию, в первую очередь в судостроительной промышленности.

Устройство предназначено для преобразовния энергии волн, в частности для преобразования энергии колебания судна в гидрореактивную энергию. Вспомогательное гидрореактивное устройство содержит водовод (В), выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси камер (К) с входными водозаборными отверстиями (О) и горизонтальными в поперечном сечении К криволинейными стенками, образующими сужающиеся по ходу потока сопла с выходными (О), перпендикулярными продольной оси В. При этом устройство содержит одну центральную К, две наружных К и, по крайней мере, две внутренних К. Входные водозаборные О наружных К расположены горизонтально и обращены противоположно друг другу. Входные водозаборные О внутренних К расположены под углом к продольной оси и образуют входными водозаборными О наружных К в вертикальном продольном сечении тупой угол. Входное водозаборное О центральной К расположено вертикально перпендикулярно продольной оси В, причем вертикальные стенки К образованы плоскими пластинами с образованием прямоугольного поперечного сечения КВ, наружная горизонтальная стенка наружной К выполнена из плоской пластины, а горизонтальные криволинейные стенки внутренней К общие одна с наружной К, а другая с центральной К выполнены из плавно изогнутых пластин с выпуклым относительно продольной оси В участком со стороны входного водозаборного О и вогнутым относительно продольной оси В участком со стороны выходного О сопла. В результате достигается повышение эффективности его использования при преобразовании энергии волн в гидрореактивную энергию. 2 ил.

Вспомогательное гидрореактивное устройство, содержащее водовод, выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси камер с входными водозаборными отверстиями и горизонтальными в поперечном сечении камер криволинейными стенками, образующими сужающиеся по ходу потока сопла с выходными отверстиями, перпендикулярными продольной оси водовода, отличающееся тем, что оно содержит одну центральную камеру, две наружных камеры и, по крайней мере, две внутренних камеры, при этом входные водозаборные отверстия наружных камер расположены горизонтально и обращены противоположно друг другу, входные водозаборные отверстия внутренних камер расположены под углом к продольной оси и образуют входными водозаборными отверстиями наружных камер в вертикальном продольном сечении тупой угол, а входное водозаборное отверстие центральной камеры расположено вертикально перпендикулярно продольной оси водовода, причем вертикальные стенки камер образованы плоскими пластинами с образованием прямоугольного поперечного сечения камер водовода, наружная горизонтальная стенка наружной камеры выполнена из плоской пластины, а горизонтальные криволинейные стенки внутренней камеры общие одна с наружной камерой, а другая с центральной камерой выполнены из плавно изогнутых пластин с выпуклым относительно продольной оси водовода участком со стороны входного водозаборного отверстия и вогнутым относительно продольной оси водовода участком со стороны выходного отверстия сопла.