ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2022 года по МПК B63H11/02 F03G7/00 

Россия - единственная страна в мире, где для судоходства могут использоваться более 100 тыс.км. внутренних водных путей. Глубоководная система Европейской части имеет протяженность 6,5 тыс.км. с гарантированной глубиной 3,5 м.

Речному судостроению не уделяется должного внимания. Дноуглубительные работы практически не ведутся. Реки не перевозят как раньше большую часть грузопотока России. Обмеление наблюдается не только на реках, но и в прибрежных зонах и водохранилищах. Морские суда, заходя в речные порты вынуждены перегружать грузы на ж/д транспорт, т.к. диаметр винта не позволяет им заходить в реки. Полнопогружным винтам необходима большая глубина. Замена же и установка нескольких винтов меньшего размера не рентабельна из-за резкого снижения КПД винтов. Суда смешанного река-море плавания ограничены глубиной рек. При всплытии для хода судна порожнем вынуждены заглублять винты, необходимо принимать балласт до 55% их дедвейта. Морские суда также принимают балласт в количестве до 50% их дедвейта. Тысячи тонн балласта на многие километры вынуждены перевозить на протяжении более 50 лет. И это в XXI веке, веке бурного технического прогресса.

Вместе с тем, острая реальная необходимость создания движителя, который бы смог эффективно работать как на глубокой воде, так и на мелководье, назрела уже давно. Вместе с тем, некоторые ученые продолжают утверждать, что последнее слово гребные колеса еще не сказали.

Конкуренцию винтам могли бы составить гребные колеса с поворотными плицами, изобретенные в 1813 г. Робертом Стивенсом в США. За более чем 200 лет было изобретено десятки конструкций гребных колес. Поворотные плицы создали целую эпоху в развитии гребных колес. Они заменили громоздкие радиальные колеса, которые шлепали о воду, создавая ненужное сопротивление. Они позволили уменьшить диаметр колес почти в 2 раза и увеличить их число оборота. Но как показывает статистика колеса с поворотными плицами при той же мощности двигателей в 20 раз тяжелее гребного колеса и дороже его в 50 раз. В настоящее время гребные колеса практически не устанавливаются на новых судах.

Имеющийся речной флот морально и физически устарел и требует замены.

Создавать можно только тогда, когда удастся устранить самый большой недостаток всех изобретений XIX-XXI веков: сложный механизм поворота лопастей сильно перекрывает гидравлическое сечение гребного колеса, не оставляя места для размещения лопастей. Судовой движитель не имеет механизма поворота колес. Он устроен предельно просто и компактно. Он состоит из шестигранной ступицы - 1, насаженной на поперечный гребной вал - 2, см. фиг. 1 и фиг. 2. По бокам ступицы примыкают два больших силовых диска - 3, также закрепленных на гребном валу. Между дисками располагаются шесть длинных лопастей - 4, представляющих собой ломаную линию, изогнутую по дуге в сторону, противоположную направлению вращения дисков. Каждая длинная лопасть составная и состоит из трех частей: головной - 4, водоподающей - 5 и водовыбрасывающей - 6. Функционально представляющих единое целое устройство, ускоряющее поток воды. Головные части лопастей на половину своих длин закреплены на гранях шестигранной ступицы. Второй же, свисающей частью головная лопасть своими торцами крепится к дискам. За головной частью на небольшом удалении от нее под углом 30 градусов за ней следует водоподающая часть, которая принимает и ускоряет воду, выбрасываемую головной частью. Вода, выбрасываемая водоподающей частью, еще раз ускоряется водовыбрасываемой частью длинной лопасти, т.к. они более удалены от вала и имеют еще большую окружную скорость. Короткими сторонами лопасти 6 и 5 крепятся на дисках так, что при вращении дисков они изменяют свой угол наклона к поверхности воды, обеспечивая тем самым свой безударный вход в воду. Безударный вход в воду под углом в 60 градусов головной частью лопастей гарантируется креплением ее на гранях шестигранной ступицы (круг - 360 градусов делится лопастями на 6 частей). Равноотстоящие друг от друга на ступицы лопасти поочередно ритмично входят в воду. Одновременно с выходом одной лопасти из воды с кормы совпадает с входом в воду другой лопасти с носовой части ступицы. Впередиидущие лопасти при входе в воду отклоняют воду вниз, предотвращая удары скоростного потока вводы следом идущей лопасти и уменьшая тем самым сопротивление от ступицы.

Крепление лопастей к дискам осуществляется по длинным сторонам через опорные стержни - 7, - по короткой стороне непосредственным креплением их полос, отогнутых под прямыми углами к дискам.

Движитель устанавливается на подшипники - 8.

Изобретение относится к судостроению, а именно к центробежным движителям. Центробежный движитель состоит из шестигранной ступицы, закрепленной на поперечном гребном валу между двух дисков и шести длинных составных лопастей. Каждая лопасть состоит из трех частей прямоугольной формы и разноудаленных от вала - головной, водоподающей и водовыбрасывающей, образующих ломаную линию, изогнутую по дуге в сторону, противоположную направлению вращения дисков. Головные части лопасти закреплены на гранях шестигранной ступицы и образуют между собой углы в 60 градусов, обеспечивающие им безударный вход в воду и увлечение за собой водоподающих и водовыбрасывающих лопастей по длинной стороне, которые закреплены на опорных стержнях. Опорные стержни своими концами входят в сквозные отверстия на дисках, расположенных так, что обеспечивают лопастям возможность при вращении дисков изменять свое положение относительно поверхности воды и входить в воду в безударном режиме без механизма их поворота. Достигается простота конструкции движителя и его эффективность в работе. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Центробежный движитель, состоящий из шестигранной ступицы, закрепленной на поперечном гребном валу между двух дисков и шести длинных составных лопастей, каждая из которых в свою очередь состоит из трех частей прямоугольной формы и разноудаленных от вала - головной, водоподающей и водовыбрасывающей, образующих ломаную линию, изогнутую по дуге в сторону, противоположную направлению вращения дисков, отличающийся тем, что головные части закреплены на гранях шестигранной ступицы и образуют между собой углы в 60 градусов, обеспечивающие им безударный вход в воду и увлечение за собой водоподающих и водовыбрасывающих лопастей по длинной стороне, которые закреплены на опорных стержнях, которые своими концами входят в сквозные отверстия на дисках, расположенных так, что обеспечивают лопастям возможность при вращении дисков изменять свое положение относительно поверхности воды и входить в воду в безударном режиме без механизма их поворота.

2. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что он имеет большое прямоугольное гидравлическое сечение по ширине судна, в котором вокруг поперечного гребного вала вращаются шесть длинных плоских прямоугольных лопастей, каждая из которых имеет по три разноотстоящих от вала части лопасти, которые равномерно входя в воду по очереди забирают и ускоряют как встреченный поток воды, так и поток, окружающий движитель снизу, создавая большой упор, не закручивая его по винтовой линии и не создавая вихревой поток.

3. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что расположение лопастей по трем разноотстоящим от вала орбитам позволяют ему эффективно создавать упор при любой осадке судна, не требуя заглубления винтов при ходе судна порожнем.

4. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что изогнутость длинных лопастей в сторону валов не только позволяет уменьшить диаметр дисков, но и сделать движитель более компактным и эффективным, т.к. позволяет соединить вместе три составные части функционально единой длинной лопасти.

5. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что водоподающая и водовыбрасывающая части длинных лопастей вращаются по орбитам с наибольшими диаметрами своих орбит и потому имеют большие окружные скорости и способны дополнительно ускорять воду, поступающую на них с лопастей малых орбит.

6. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что вход лопастей в воду с носовой стороны ступицы происходит в нем одновременно с выходом лопастей с другой стороны ступицы, при этом впереди идущие лопасти, находясь в воде, отклоняют встречный поток воды от его удара в ступицу, уменьшая сопротивление движению судна.

7. Центробежный движитель по п.1, отличающийся тем, что выбрасываемый им поток воды ограничен по бокам дисками, что позволяет закреплять на поперечном гребном валу несколько таких движителей, способных совместно создавать большой упор, не достижимый другими движителями.