Водометный движитель Советский патент 1993 года по МПК B63H11/12 

XI

00

ел о ел

Изобретение относится к движителям и может быть использовано на речных и морских судах.

Известен движитель, содержащий рабочее колесо, установленное в трубе с водозаборным и выходным каналами, рабочее колесо валом соединено с двигателем.

Известный движитель имеет ряд подвижных элементов - вал, винт, подшипники, что снижает его надежность, повышает стоимость и трудоемкость изготовления.

Извертен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к изобретению газоводометный движитель, который содержит рабочую трубу с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом, расположенным в рабочей трубе, и источник среды повышенного давления.

Известный движитель имеет ряд элементов, усложняющих его, повышающих со- противление трения и снижающих надежность. Масса и стоимость движителя велики. Все это ограничивает технико-экономические показатели движителя.

Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей движителя.

Цель достигается тем, что в движителе, содержащем трубу с водозаборным и выходными каналами, нагнетательным каналом, источником рабочей .среды, эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой, охватывающей рабочую трубу и сообщенной с источником среды повышенного давления посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов. В результате этого рабочая среда, подаваемая от источника (в виде насоса, компрессора, выхлопа двигателя внутреннего сгорания или турбины, высоконапорного вентилятора), по тангенциальному каналу поступает в кольцевую камеру, охватывающую трубу, закручивается в камеру и ускоряется по мере движения ее от периферии к центру камеры. Затем через кольцеобразный нагнетательный канал скоростной вихревой поток рабочей среды поступает в трубу, где смешивается с находящейся в трубе средой и ускоряет ее, засасывая эту среду через водозаборный и выбрасывая ее через выходной каналы. Создается тяга, которая перемещает судно, на корпусе которого закреплен движитель.

В силу того, что интенсивность вихря определяется циркуляцией скорости, определяемой по формуле Г 2 лЯ-У, где R - радиус вихря; V - линейная скорость его потока, и она постоянна по всей длине вихревой трубки, т.е. Si -fthrSi

x Wn2 const, то увеличение радиуса камеры и скорости подаваемой в камеру рабочей среды обуславливает высокую интенсивность вихря и высокую скорость его при входе в

трубу. Это обуславливает эффективное ускорение среды в трубе и создание значительной по величине тяги. Цилиндрическая форма камеры обеспечивает плавное понижение давления рабочей среды и плавное

0 ускорение ее по мере приближения от периферии к центру.

Газообразная рабочая среда вихревого потока, имея меньшую плотность чем вода, создает под действием центробежной силы

5 в приосевой зоне трубы разрежение, которое обеспечивает прохождение рабочей среды в приосевую зону трубы через всю толщину среды в трубе и ускорение всей толщи этой среды. В результате помимо

0 разрежения в приосевой зоне трубы обуславливают подсос среды в трубу и создание дополнительной тяги.

Кроме того, нагнетательный канал выполнен в виде соплового направляющего

5 аппарата. В результате этого радиальная часть касательной скорости вихревого потока рабочей среды преобразуется в осевую скорость. Происходит опрямление потока, что повышает тягу движителя.

0 На фиг.1 схематически изображен движитель с плоской вихревой камерой, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - цилиндрическая вихревая камера; на фиг.4 - вариант выполнения тан5 генциального канала в виде сопла; на фиг.5 - вариант исполнения нагнетательного канала в виде соплового направляющего аппарата.

Движитель содержит трубу 1, кольце0 вую вихревую камеру 2, тангенциальный канал 3, соединяющий камеру 2 с источником рабочей среды, а также кольцеобразное сопло 4, сообщающее камеру 2 с внутренней полостью 5 трубы 1. Кольцевая вихревая

5 камера 2 охватывает трубу 1 и еОосна ей. Тангенциально в боковой стенке 6 камеры 2 выполнен канал 3, который обеспечивает подвод рабочей среды к камере 2. Канал 3 может быть выполнен в виде цилиндриче0 ского отверстия или сужающегося сопла, ус- коряющего поток рабочей среды до звуковой скорости. Плавной поверхностью 7 и 8 камера 2 соединена с соплом 4. Поверхности 7 и 8 обеспечивают преобразование

5 касательной и радиальной составляющих скорости вихревого потока в осевую, что повышает тягу движителя. Высота канала 3 несколько меньше высоты камеры 2.

Устройство работает следующим образом.

При подаче рабочей среды она ускоряется в канале 3, закручивается в камере 2 и плавно ускоряется в ней по мере движения отпериферии к центру, ксоплу4. Если канал выполнен в виде сужающегося сопла и рабочая среда ускоряется до звуковой скорости, то в камере 2 вихревой поток ускоряется до сверхзвуковой скорости, величина которой определяется отношением радиуса камеры 2 к радиусу трубы 1. В зоне поверхностей 7 и 8 ускоренный вихревой поток изменяет свое направление, преобразуя радиальную и часть касательной скоростей в осевую скорость, и через сопло 4 истекает в полость 5 трубы 1. В полости 5 вихревой поток энергично перемещается со средой в трубу 1, ускоряет ее, выбрасывая эту среду и засасывая в трубу 1 новую порцию среды. Создается поток среды в трубе 1, что обеспечивает создание тяги, перемещающей корпус движителя и.судно, на котором движитель закреплен..

В случае газообразной рабочей среды ее вихревой поток, имея низкую плотность, под действием центробежной силы вихревого потока смеси сред пронизывает весь объем среды в полости 5, перемещаясь в приосевую зону трубы 1, ускоряя при этом всю толщину объема среды в трубе 1, и создавая в приосевой зоне трубы 1 вакуум. Создаваемый вакуум засасывает среду в трубу 1, образуя дополнительную тягу.

Возможно исполнение вихревой камеры в виде цилиндрической камеры 9, охватывающей трубу 1. Работает исполнение аналогично описанному за исключением того, что вихревой поток рабочей среды в камере 9 разворачивается на 180°С и лишь затем направляется в сопло 4.

Возможно исполнение тангенциального канала в виде сужающегося сопла 10, ускоряющего рабочую среду до звуковой скорости.

Работает исполнение аналогично описанному.

Возможно исполнение нагнетательного канала в виде радиально-осевого направляющего аппарата 11, преобразующего радиальную и часть касательной скоростей вихревого потока рабочей среды в осевую скорость. Аппарат 11 спрямляет вихревой поток рабочей среды. Он образован криво- 5 линейными лопатками 12. Работает исполнение аналогично описанному за исключением того, что радиальная и часть касательной скорости вихревого потока рабочей среды преобразуется в осевую скоро0 сть этого потока. Происходит выпрямление вихревого потока рабочей среды, что обеспечивает повышение тяги движителя.

Заявленное техническое решение, обеспечивая в цилиндрической камере пре5 образование потенциальной энергии рабочей среды в кинетическую энергию вихревого потока и потенциальную энергию (вакуум) в приосевой зоне трубы, обуславливает эффективное ускорение среды в трубе

0 и создание тяги.

Такое исполнение движителя обуславливает возможность использования энергии выхлопных газов ДВС или турбины, полностью исключает размещение каких5 либо элементов в проточной части (уменьшается сопротивление проточной части) и не требует подвижных элементов. Масса и стоимость изготовления движителей резко снижается, надежность его повышается, так

0 как не содержит подвижных и иных элементов в проточной части, что исключает необходимость применения защитных решеток и т.п. При этом рыба не подвергается механическим повреждениям.

5 Форм у л а изобретен и.я

Водометный движитель, содержащий рабочую трубу с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом, расположенным в рабочей трубе, и источник

0 среды повышенного давления, отличающийся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой, охватывающей рабочую

5 трубу и сообщенной с источником среды повышенного давления посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов.

Фиг.З

Фиг4

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям. Сущность изобретения: водометный движитель содержит рабочую трубу 1 с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом 4, расположенным в рабочей трубе, и источник среды повышенного давления. Эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой 2, охватывающей рабочую трубу и сообщенн- ной с источником среды повышенного давления посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов. 5 ил.