способ работы судовой энергетической установки
Классы МПК: | B63H11/09 с помощью импульсов давления, воздействующих на столб жидкости, например при воспламенении газовой или паровой смеси |
Автор(ы): | Самарский А.А. |
Патентообладатель(и): | Самарский Александр Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-12 публикация патента:
20.04.2001 |
Изобретение относится к энергомашиностроению и касается технологии работы газогидрореактивных движителей судов, выработки электроэнергии и технологии работы устройств для откачки забортной воды в аварийных ситуациях. Способ состоит в подаче в рабочий цилиндр забортной воды и горячего газа. Рабочий цилиндр является профилированным и заканчивается соплом. Вода поступает в цилиндр, когда в нем находится разреженная газоводяная смесь. Вода движется в сторону меньшего давления к соплу, освобождая за собой свободный объем рабочего цилиндра. В этот объем поступает горячий газ. Горячий газ расширяется, одновременно сжимая и выталкивая предыдущую газоводяную смесь через сопло, создавая реактивную тягу. Затем горячий газ смешивается с оставшейся забортной водой, образуя газоводяную смесь, охлаждаясь и создавая необходимое разрежение для поступления в рабочий цилиндр забортной воды и горячего газа. Газ может предварительно адиабатно расширяться в силовой турбине. Забортная вода и горячий газ могут поступать в цилиндр поочередно через вращающийся золотник. Забортная вода может через гидравлический пульсатор поступать в рабочий цилиндр и захватывать горячий газ. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективного КПД судовой энергетической установки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ работы судовой энергетической установки путем подачи забортной воды и горячего газа в рабочий цилиндр, отличающийся тем, что с целью повышения эффективного к.п.д. забортная вода поступает в профилированный рабочий цилиндр, заканчивающийся соплом, в котором находится разреженная газоводяная смесь, движется в сторону меньшего давления к соплу, освобождая за собой свободный объем рабочего цилиндра, куда поступает горячий газ, который расширяется, одновременно сжимая и выталкивая предыдущую газоводяную смесь через сопло, создавая реактивную тягу, затем горячий газ смешивается с оставшейся забортной водой, образуя газоводяную смесь, охлаждается, создавая необходимое разрежение для поступления в рабочий цилиндр забортной воды и горячего газа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячий газ предварительно адиабатно расширяется в силовой турбине, а затем поступает в рабочий цилиндр. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что забортная вода и горячий газ поступают в рабочий цилиндр поочередно через вращающийся золотник. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что забортная вода поступает в рабочий цилиндр через гидравлический пульсатор и захватывает горячий газ. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что забортная вода и горячий газ поступают в рабочий цилиндр непрерывно через эжектор, причем эжектирующей средой является забортная вода.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для привода в движение речных и морских судов, выработки электроэнергии, а в аварийных случаях для откачки забортной воды из корпуса судна. Известен газоводореактивный движитель (Муслин E. Машины 20 века.- M.: Машиностроение, 1971, с. 206), который представляет собой обычный турбореактивный двигатель с газовой турбиной, реактивная струя которого по специально спрофилированному каналу направляется под днище судна. Смешиваясь с водой, струя газа увлекает образовавшуюся эмульсию и отбрасывает ее назад, образуя реактивную тягу. Недостатком данного реактивного двигателя является низкий эффективный КПД порядка 10-14% (так как КПД движителя составляет примерно 0,5, а КПД собственно турбореактивного двигателя-газотурбинного двигателя без регенерации - 20-28% (см. Цкович A.M. Основы теплотехники.- М.: Высшая школа, 1975, с. 321), т.е. эффективный КПД будет равен (20-28%)![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
T1 = 300 K (27oC)
Давление окружающей среды:
P1 = 1 бар
Максимальная температура цикла:
T2 = 1500 K (1227oC)
Давление, например, в камере сгорания постоянно и равно атмосферному:
P2=P1 = 1 бар
Температура конца адиабатного расширения:
T3 = 600 K (327oC)
Давление конца адиабатного расширения:
P3 = 0,04 бар
(из уравнения адиабаты при K =1,4" - показатели адиабаты)
Температура охлаждения газа равна (теоретически) температуре окружающей среды:
T4 = T1 = 300 K (27oC)
Давление охлаждения газа:
P3 = P4 = 0,04 бар
(из уравнения изобарного процесса)
Термодинамический КПД цикла
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165375/2165375-2t.gif)
где q1 = Cp (t2-t1) - кол-во подведенного тепла;
Cр = 1,13 кДпс/кг
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165016/8773.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165016/8773.gif)
q2 = Cp (t3 - t4) + RT4ln
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165375/2165375-3t.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165375/2165375-4t.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165375/2165375-5t.gif)
или 54%. Для оценки эффективного КПД учтем тепловые гидравлические потери, например, в камере сгорания
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
а) по п. 1
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
б) по п. 2
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165037/951.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ работы судовой энергетической установки, патент № 2165375](/images/patents/306/2165006/183.gif)
Значение эффективного КПД 34 и 25% в обоих случаях больше, чем у прототипа (10-15%). Использование предлагаемого способа работы судовой энергетической установки по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества:
1) более высокий эффективный КПД, что позволяет снизить эксплуатационные расходы (топливо, масла и т.д.), увеличить радиус действия судна;
2) более простую конструкцию (нет необходимости в компрессорах, топливных насосах, поршневых расширительных машинах), а следовательно, более низкую себестоимость;
3) большую жизнестойкость судна (так как установка работает при атмосферном давлении, в случае аварийной ситуации она может работать в режиме откачивающего насоса и генератора для выработки электроэнергии).
Класс B63H11/09 с помощью импульсов давления, воздействующих на столб жидкости, например при воспламенении газовой или паровой смеси
водометный пропульсивный комплекс - патент 2478060 (27.03.2013) | ![]() |
водометный двигатель - патент 2452654 (10.06.2012) | ![]() |
двухроторный гидрореактивный двигатель - патент 2379213 (20.01.2010) | ![]() |
способ увеличения реактивной тяги истекающей струи - патент 2221727 (20.01.2004) | |
двигательно-движительный комплекс судна и способ его работы - патент 2188141 (27.08.2002) | |
двигатель - патент 2175620 (10.11.2001) | |
способ создания тяги гидрореактивного движителя судна - патент 2169101 (20.06.2001) | |
судовой импульсно-реактивный движитель - патент 2064878 (10.08.1996) | |
лодочный движитель кашеварова "лдк" - патент 2050307 (20.12.1995) | |
прямоточный электрогидрореактивный двигатель - патент 2015061 (30.06.1994) |