Устройство для создания струи Советский патент 1988 года по МПК B63H1/36 B63H1/37 B63H19/00 

п п

(Л

//

//

Г

Изобретение относится к судострое 1нию, в частности к судовым феррогвд- родинамическим движителям перисталь- тического типа.

Цель изобретения - повьшение КПД движителя.

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез, на фиг.2 - разр&з на фиг. 1 (спир альная кольцевая |катушка обмотки устро йства); на фиг.3 спиральная кольцевая катушка, выполненная из двух взс1имно переплетенных относительно друг друга вокруг общей си спиральных секци ;.

Устройство для создания струи сос |тоит из гибкой кольцевой мембраны 1 ,, ограничивающей герметичный объем 2, заполненный феррожидкостью, в кото- рый помещена обмотка, составленная |из ряда размещенных с шагом вдоль оси устройства кольцевых катушек 3. Каждая из кольцевых к;атушек 3 образе вана нз упругих проводников, предварительно навитых в спираль 4 с зазором между ее витками. i Гибкая кольцевая мембрана 1 вьтол :ена из двух помещенных одна в другу онцентричных и соединенных по краям астей 5 и 6, обмотка помеще- :а в герметичный объем 2 между ука- анными частями 5 и 6,, заполненный гоерромагнитной жидкостью.

При это м каждая из катушек 3 мо- ет быть вьшолнена из двух взаимно Переплетенных относит«шьно друг дру- |га вокруг общей оси и электрически Изолированных спираль|Ных секций 7 и 8.

Каждая из катушек 3 может быть Ьомещана в дополнительную, тороидаль- ktyv) герметичную эластичную оболочку 9, заполненную феррожидкостью. Объем 10 ме}вду гибкой кольцевой мембраной 1 и оболочками 9 заполнен немагнитной жидкостью, например водой.

Устройство с помощью гибких силовых элементов 11 свободно подвешено Между кольцевыми кронштейнами 12, прикрепленными к дншпу 13 судна через стойки 14.и 15. Стойка 15 выполнена полой, и через нее к обмотке устройства подведен гибкий питающий кабель 16., -подключенный с другой стороны к бортовому источнику питания (не показан). Катушки 3 обмотки механически связаны между собой, через мембрану 1 - с элементами 11 посредством гибких силовых элементов 17. Элементы Ми 17 равномерно распреде

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лены по окружности катушек 3 и осуществляют передачу развиваемого устройством усилия на один из кронштейнов 12, а через него и стойку 14 или 15 и дншце I3 - на корпус судна.

При необходимости для улучшения формообразования продольного профиля мембраны I катушки 3 непосредственно или через оболочки 9 также могут иметь периодические связи с мембраной 1 (не показаны).

При подключении катушек 3 к бортовому источнику питания между витками спирали каждой катушки возникают пон- деромоторные (электродинамические) силы. Если катушка 3 выполнена одно- секционной, ток в соседних витках катушки направлен в одну и ту же сторону. Указанные силы стягивают между собой витки спирали и катушка уменьшается в диаметре. Усилие, стягивающее катушку, передается через мембрану 1 на забортную воду, которая из- под данного участка мембраны 1 выталкивается.

Текущее поперечное положение каждой катушки 3 (текущее значение ее диаметра) определяется величиной тока в катушке, т.е. величиной действующих на нее пондеромоторных сил, а также силами сопротивления забортной воды перемещению данного участка мембраны 1, силами упругого сопротивления материала спирали катушки 3 и инерционными силами.

Регулируя ток в каждой катушке 3 по гармоническому закону, например по синусоидальному, получаем периодические сокращения диаметра катушки, частота которых равна удвоенной частоте тока в катушке 3.

С этой же частотой пульсирует участок мембраны 1 под данной катушкой 3. При этом накапливаемая в спирали катушки 3 на этапе сокращения ее диаметра энергия упругой деформации спирали расходуется во время обратного хода, т.е. расширения катушки 3, на преодоление сопротивления забортной воды.

Роль феррожидкости, заполняющей объем 2 внутри катушки 3, при этом сводится в основном к уменьшению магнитного сопротивления на пути создаваемого катушкой 3 магнитного потока, так как возникающие при работе устройства и воздействующие через феррожидкость на забортную воду магнитные

313

силы менее значительны, чем пондеро- моторные (электродинамические) силы. I При выполнении катушек 3 из двух (фиг.З) и большего количества секций стягивание и растягивание катушек происходит под действием тока, а при обесточивании катушки возврат ее в некоторое среднее положение происходит под действием упругих сил.

Показанное на фиг.I состояние мембраны 1 устройства соответствует максимуму тока в крайней левой катушке 3 и меньшим убьшанмцим слева направо значениям тока в остальных катуш- ках 3.

Бортовой источник питания (не показан) может представлять собой электромашинный или статический преобразователь переменного тока с многофаз- ным выходом инфранизкой частоты. Действительно, за период питанщегв катушку 3 тока, например синусоидального, каждая катушка 3 совершает два перемещения к центру и обратно, т.е. по мембране 1 пробегут две волны механической деформации.

Скорость движения волны механичес- кой деформации мембраны 1 определяет- ся шагом установки катушек 3, их числом и частотой тока в катувжах 3.

Движение по мембране 1 волны механической деформации, взаимодействующей с забортной водой, приводит к возникновению силы реакции мембраны, горизонтальная составляющая которой представляет собой движудий упор. Последний через гибкие силовые элег менты 11 и 17, кронштейн 12 и стойку 15 (1А) передается на днище 13 и набор корпуса судна, приводя судно в движение. Скорость движения судна может регулироваться как частотой тока

13

в катушках 3, т.е. изменением скорости движения волны механической деформации мембраны 1, так и амплитудой этой волны, т.е. путем регулирования силы тока в катушках 3, или комбинированным способом.

Мембрана 1 и оболочка 9 могут быть выполнены из синтетической ткани, например кевлара. Катушки 3 могут быть намотаны поставленной на ребра лентой из фосфористой, берил- лиевой бронзы или другого упругого : материала с хорошей электропроводностью. Гибкие силовые элементы 11 и 17 могут быть выполнены также из синтетического материала.

Формула изобретения

1.Устройство для создания струи преимущественно судового движителя, содержащее гибкую кольцевую мембрану, ограничивающую герметичный объем, заполненный ферромагнитной жидкостью, в котором размещена обмотка, включающая в себя ряд установленных с шагом вдоль оси движителя кольцевых катушек, отличающееся тем, что, с целью повьш ения КПД движителя, каждая из кольцевых катушек образована из упругих проводников, навитых в спираль с зазором между ее витками, а гибкая кольцевая мембрана выполнена из двух концетричных, соединенных по краям частей, образующих вышеуказанный герметичный объем.

2.Устройство по П.1, о т л и - чающееся тем, что каждая из катушек выполнена из двух и более взаимно переплетенных одна относительно другой вокруг общей оси и - электрически изолированных спиральных секций.

фыъ. 2.

+ 0-0

8

- 0 +

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым фер- рогидродинамическим движителям перистальтического типа. Цель изобретения - повьпиение КПД движителя. Гибкая кольцевая мембрана вьшолнена из двух концентричных и соединенных по краям частей 5, 6. Обмотка помещена в герметичный объем 2 между указанными частями 5, 6, заполненный ферромагнитной жидкостью. Обмотка составлена из кольцевых навитых в спираль катушек 3. При подключении катушек 3 к источнику питания между витками спирали каждой катушки возникают пондеромоторные (электродинамические) силы, стягивающие (растягивающие) между собой витки спирали, и катушка уменьшается (увеличивается) в диаметре. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

риг,. 3