ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК B63H11/08 B63H1/20 

Описание патента на изобретение RU2427498C1

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания водометных движителей (ВД) всех типов судов и кораблей.

Известны водометные движители, содержащие водовод и размещенное в нем рабочее колесо с лопастями, имеющими профилировку сечений с плавным контуром (М.А.Мавлюдов, Ю.М.Садовников и др. Движители быстроходных судов, Л.: Судостроение, 1973).

Известен также водометный движитель (являющийся прототипом настоящего предложения) с рабочим колесом, установленным в водоводе, имеющим лопасти с профилем сечений NACA-66 с сегментной формой контура и с цилиндрическим, периферийным сечением лопастей (см. там же, стр.94).

Недостатком известного ВД является наличие в процессе его работы перетекания жидкости со стороны нагнетающей поверхности лопастей в область их засасывающей поверхности под некоторым углом, имеющее место в щелевом канале, образованном между стенками водовода и торцевым сечением лопастей рабочего колеса. В процессе течения жидкости в указанном месте, она испытывает достаточно сильное разрежение. В результате наличия таких концевых (торцевых) течений вблизи стенок водовода на определенном диапазоне режимов эксплуатации ВД из-за резкого снижения местного давления возникает разрыв сплошности жидкости или так называемая щелевая кавитация, которая ухудшает акустические качества ВД и вызывает, кроме того, эрозионные повреждения стенок водовода в области рабочего колеса.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение интенсивности образования щелевой кавитации в щелевом зазоре, образованном между концевыми сечениями лопастей рабочего колеса и стенкой водовода ВД, путем уменьшения течения в указанном зазоре.

Это достигается тем, что у известного ВД, содержащего размещенное в водоводе и установленное на валу рабочее колесо, имеется ступица с закрепленными на ней лопастями. В теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном сечении, выполнена простирающаяся по их ширине лопасти полость. Она сообщена с набегающим потоком с помощью образованных в теле лопасти входных каналов с водозаборными отверстиями, расположенными на нагнетающей поверхности лопасти. На периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие, простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности. При этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8, от оси рабочего колеса.

Кроме того, входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы по направлению вращения рабочего колеса.

Выполнение в теле каждой лопасти рабочего колеса полости указанным образом позволяет подать в область щелевого зазора, между торцом лопасти и стенкой водовода, часть жидкости из упомянутой полости в лопастях рабочего колеса и обеспечить снижение тем самым интенсивности течения, имеющего место обычно в указанном зазоре. А ориентация выхода упомянутого щелевого отверстия в сторону нагнетающей поверхности лопасти, то есть навстречу набегающему потоку, позволяет притормозить течение в зазоре и тем самым существенно умерить образование щелевой кавитации в нем.

Размещение водозаборных отверстий входных каналов на относительном радиусе, равном 0,55 - 0,8 от оси рабочего колеса, объясняется тем, что в этом месте повышенное давление по сравнению с давлением на засасывающей стороне лопасти, способствует наиболее эффективному перетеканию попадающей в полость жидкости в область периферийного сечения лопасти.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид фрагмента ВД; на фиг.2 - часть рабочего колеса; на фиг.3 - сечение А-А, показанное на фиг.2, и на фиг.4 - результаты сравнительных модельных испытаний.

Водометный движитель содержит водовод 1, в котором на валу установлено рабочее колесо 2 (фиг.1), имеющее ступицу 3 (фиг.2) с закрепленными на ней профилированными лопастями 4 (фиг.1 и 2). В теле лопастей 4, в их периферийном участке по радиусу выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость 5. Она сообщена с набегающим на нагнетающую поверхность 6 лопастей 4 потоком жидкости с помощью образованных в теле лопастей 4 входных каналов 7. Входные каналы 7 имеют водозаборные отверстия 8, выполненные на нагнетающей стороне 6 лопастей 4 (фиг.2). Указанная полость 5 сообщена с щелевым отверстием 9, образованным на периферийном (концевом) сечении лопастей 4 и простирающимся по их ширине (фиг.3). Выход щелевого отверстия 9 ориентирован в сторону нагнетающей поверхности 6 лопастей 4, то есть против набегающего на рабочее колесо 2 потока (фиг.2). Между концевыми сечениями лопастей 6 рабочего колеса 2 и стенкой водовода 1 имеется щелевой зазор 10. Водозаборные отверстия 8 входных каналов размещены по ширине лопасти 4 на относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса 2 (фиг.2).

Кроме того, входные сечения водозаборных отверстий 8 ориентированы по направлению вращения рабочего колеса для более эффективного захвата жидкости набегающего потока.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При вращении рабочего колеса 2 на его лопастях 4 возникает перепад давления, направленный со стороны нагнетающей поверхности 6 на засасывающую противоположную поверхность лопасти 4. В результате этого в щелевом зазоре 10 образуется направленное течение потока жидкости и на определенных режимах работы ВД возникает разрыв сплошности жидкости между стенками водовода 1 и концевыми сечениями 9 лопастей 4. Наряду с этим в образованных в теле лопастей 4 полостях 5 под действием набегающего потока и центробежной силы в упомянутых щелевых зазорах образуется течение, направленное в противоположную набегающему потоку сторону, то есть течение, обратное описанному выше, а именно со стороны засасывающей поверхности лопастей к нагнетающей 6. В итоге результирующее течение в щелевом зазоре 10 уменьшается, что и приводит к умерению или исключению образования в упомянутой области щелевой кавитации.

На фиг.4 представлены результаты сравнительных испытаний в кавитационной трубе. По оси ординат приведены значения критических чисел кавитации , а по оси абсцисс - относительная поступь J, являющаяся функцией скорости набегающего потока, оборотов и диаметра рабочего колеса. Обозначения относятся соответственно: ■ - к рабочему колесу с обычными лопастями и - к рабочему колесу с лопастями, имеющему полость 5 с каналами 7 и водозаборными отверстиями 8. Как видно из представленных результатов, значение критического числа кавитации у лопастей с лопастями уменьшается. Это объясняется созданием направленного течения в щелевом зазоре 10, приводящего к уменьшению перетекания потока с нагнетающей поверхности на засасывающую поверхность лопастей. Это, в свою очередь, в результате приводит к снижению критического числа кавитации, при котором возникает щелевая кавитация в зазоре, то есть к снижению интенсивности образования кавитации в указанном месте, приводящей, как было отмечено выше, к ухудшению акустических качеств ВД и к механическим повреждениям стенок водовода.

Похожие патенты RU2427498C1

название год авторы номер документа
Лопастная система водометного движителя 2020
  • Сухоруков Андрей Львович
  • Чернышев Игорь Александрович
RU2735155C1
ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС 2015
  • Бушковский Владимир Александрович
  • Маринич Николай Владимирович
  • Багаев Дмитрий Владимирович
RU2617622C1
ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ 2004
  • Мавлюдов М.А.
  • Салазкин И.В.
  • Пустошный А.В.
  • Пашин В.М.
  • Данилов Е.В.
  • Кильдеев Р.И.
  • Яковлева О.В.
  • Калистратов Н.Я.
  • Штефан В.В.
  • Лебедев В.Г.
RU2266231C2
АКТИВНОЕ ПОДВОДНОЕ КРЫЛО 1999
  • Бойцов Е.Н.
RU2176609C2
ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ 1992
  • Желтухин И.Д.
  • Анчиков С.Л.
  • Куликов С.В.
  • Сизов И.И.
  • Удачин В.М.
  • Храмкин М.Ф.
RU2057684C1
Водометный движитель 2018
  • Благирев Алексей Вячеславович
  • Воробьев Сергей Евгеньевич
  • Родионов Валерий Андреевич
  • Валеев Хаджи-Мурат Магзамович
RU2689900C1
ВОДОМЕТ ДЛЯ ПОДВЕСНОГО ЛОДОЧНОГО МОТОРА 2008
  • Капустин Андрей Анатольевич
RU2401218C2
Водометный движитель судна 1980
  • Рыжов Константин Яковлевич
  • Кукушкин Станислав Евгеньевич
SU981098A1
СУДОВОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2018
  • Тараненко Александр Александрович
  • Воронков Максим Сергеевич
  • Найденов Роман Владимирович
RU2700080C1
РЕВЕРСИВНО-РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО ВОДОМЕТНОГО ДВИЖИТЕЛЯ 2006
  • Леонтьев Артем Юрьевич
  • Попов Александр Николаевич
  • Азовцев Валерий Александрович
  • Тусов Павел Андреевич
RU2324621C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 427 498 C1

Реферат патента 2011 года ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

Изобретение относится к области судостроения, касается вопросов создания водометных движителей всех типов судов и кораблей. Водометный движитель содержит размещенное в водоводе (1) и установленное на валу рабочее колесо (2), имеющее ступицу (3) с закрепленными на ней лопастями (4). В теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном сечении, выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость (5). Полость сообщена с набегающим потоком с помощью образованных в теле лопасти входных каналов (7) с водозаборными отверстиями (8). Отверстия расположены на нагнетающей поверхности (6) лопасти. На периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие (9), простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности. При этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса. Входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы по направлению вращения рабочего колеса. Достигается снижение интенсивности образования щелевой кавитации в щелевом зазоре (10), образованном между концевыми сечениями лопастей рабочего колеса и стенкой водовода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 427 498 C1

1. Водометный движитель, содержащий размещенное в водоводе и установленное на валу осевое рабочее колесо, имеющее ступицу с закрепленными на ней лопастями, отличающийся тем, что в теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном участке, выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость, которая сообщена с набегающим на нагнетающую поверхность лопасти потоком с помощью образованных в ее теле входных каналов, имеющих водозаборные отверстия, расположенные на нагнетающей поверхности лопасти, а на периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие, простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности, при этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса.

2. Водометный движитель по п.1, отличающийся тем, что входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы навстречу направлению вращения рабочего колеса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2427498C1

Водометный движитель 1982
  • Данилов Евгений Васильевич
  • Чернов Евгений Наумович
  • Мамедов Эльхан Мир Давуд Оглы
  • Хвостов Владимир Александрович
  • Васильев Валентин Федорович
  • Родионов Валерий Андреевич
SU1081072A1
Водометный движитель 1984
  • Васильев Валентин Федорович
  • Данилов Евгений Васильевич
  • Чернов Евгений Наумович
  • Родионов Валерий Андреевич
SU1255514A1
DE 3231823 A1, 01.03.1984
US 6354804 B1, 12.03.2002.

RU 2 427 498 C1

Авторы

Мавлюдов Марат Абдрахманович

Кильдеев Равиль Исмаилович

Вишневский Леонид Иосифович

Салазкин Игорь Викторович

Афонин Борис Григорьевич

Пустошный Александр Владимирович

Яковлева Ольга Васильевна

Кортунова Елена Леонидовна

Даты

2011-08-27Публикация

2010-06-09Подача