гидрореактивный пульсирующий движитель в.с. григорчука

Формула изобретения

Гидрореактивный пульсирующий движитель, содержащий водопроточный канал с входной водозаборной трубой и выходным соплом, отличающийся тем, что водопроточный канал выполнен в форме прямоугольника, внутри которого по всей его длине размещены в несколько рядов газовые генераторы, подвижные элементы которых кинематически соединены с механизмом управления движителем, причем все газовые генераторы одинаковы по конструкции и каждый из них представляет собой -образный стержень, прикрепленный к корпусу водопроточного канала и имеющий два боковых паза, в которые запрессованы активные элементы, представляющие собой вставки, выполненные из металлов, относящихся к цериевой и иттриевой группам семейства лантанидов, кроме того, на стержень надет стакан с двумя боковыми сквозными пазами, установленный с возможностью поворота на 90^o, причем внутри водозаборной трубы размещены впускной клапан и запорный клапан, а в выпускном сопле установлены запорный кран и выпускной регулируемый клапан.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве судового движителя.

Известен магнитогидродинамический движитель, содержащий водопроточный канал с входным и выходным отверстиями, внутрь которого вставлены два электрода, а снаружи размещена сверхпроводящая магнитная система.

/Морской энциклопедический словарь. Под ред. д.т.н. А.А.Дмитриева. С. -Пб: Судостроение, 1993, т. 2, К-П, с. 231/.

Недостатками известного магнитогидродинамического движителя являются: большой расход электроэнергии, сложность получения сильного магнитного поля и создания глубокого охлаждения магнитной системы, не может работать в пресной воде.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией движителя.

Известен также водометный движитель, содержащий водопроточный канал с входным водозаборным отверстием и соплом, имеющим плавно уменьшающееся сечение, насос, вставленный внутрь водопроточного канала, спрямляющий аппарат, реверсивное устройство. /Х.Баадер. Разъездные, туристские и спортивные катера. Пер. с немецкого. Л.: Судостроение, 1976, с. 258 - 267, рис. 190/.

Известный водометный движитель, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатками известного водометного движителя, принятого за прототип, являются: значительные потери мощности от внутреннего трения воды, большое сопротивление всасывания, вероятность кавитации, уменьшение упора при попадании воздуха в водопроточный канал.

Указанные недостатки обусловлены плохо обработанными внутренними поверхностями водопроточного канала и спрямляющего аппарата, попаданием воздуха и самой конструкцией движителя.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств судового движителя.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что водопроточный канал, насос, спрямляющий аппарат заменены водопроточным каналом, представляющим собой прямоугольный сосуд, к которому присоединен водозабор с впускным клапаном и запорным краном, а выпускное сопло снабжено запорным краном и выпускным регулируемым клапаном, кроме того, внутри водопроточного канала размещены в несколько рядов газовые генераторы, количество которых не ограничено, одинаковые по конструкции, каждый из которых представляет собой цилиндрический -образный стержень, привернутый болтами к корпусу водопроточного канала и имеющий наружные боковые пазы, в которые вставлены активные элементы, представляющие собой металлические вставки, выполненные из элементов, относящихся к группе лантонидов (La, Ce, Pm, Nd, Sm, Eu, Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), причем на стержень надет стакан с боковыми сквозными пазами, установленный с возможностью поворота на угол 90^o и выполненный заодно с валом, кинематически связанным с механизмом управления движителем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид гидрореактивного пульсирующего движителя; на фиг. 2 - вид на движитель сбоку; на фиг. 3 - вид сверху на движитель; на фиг. 4 - продольный разрез движителя; на фиг. 5 - вид на движитель сверху в разрезе; на фиг. 6 - общий вид газового генератора с частичным разрезом; на фиг. 7 - разрез по А-А фиг. 6; на фиг. 8 - положение деталей газового генератора при минимальном режиме работы; на фиг. 9 - положение деталей газового генератора в выключенном режиме; на фиг. 10 - общий вид механизма управления движителем; на фиг. 11 - вид сбоку на механизм управления движителем; на фиг. 12 - устройство запорного крана; на фиг. 13 - устройство выпускного регулируемого клапана; на фиг. 14 - устройство впускного клапана; на фиг. 15 - схема установки движителя на судне.

Предлагаемый гидрореактивный пульсирующий движитель содержит водопроточный канал, представляющий собой прямоугольный сосуд 1, к которому спереди приварен водозабор 2, имеющий решетку 3, впускной клапан 4 и запорный кран 5. К задней части водопроточного канала приварено выпускное сопло 6, имеющее плавно уменьшающееся сечение, внутри которого размещены запорный кран 7 и выпускной регулируемый клапан 8. Внутри корпуса водопроточного канала, в его нижней части, размещены в несколько продольных рядов газовые генераторы 9, количество которых не ограничено, и все они одинаковы по конструкции. Каждый газовый генератор содержит стержень 10 -образной формы, привернутый к корпусу водопроточного канала болтами 11. На наружной боковой поверхности стержня выполнены два паза, в которые запрессованы два активных элемента 12, 13, выполненные из наиболее активного металла, относящегося к группе лантонидов (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm). Сверху на стержень надет, с возможностью поворота на 90^o, цилиндрический стакан 14, имеющий два боковых сквозных паза 15, 16 и выполненный заодно с валом 17, пропущенным в отверстие корпуса, имеющего сальник 18 и затяжную гайку 19. На конце вала закреплена шестерня 20. В верхней части корпуса водопроточного канала установлены в направляющих, с возможностью продольного перемещения, зубчатые рейки 21, 22, 23, входящие в зацепление с шестернями газовых генераторов и шестерни 24, 25, 26, установленными на поперечном валу 27, закрепленным в подшипниках 28, 29 и соединенным с ручкой управления 30. Корпус закрыт сверху крышкой 31. Впускной клапан содержит тело клапана 32, выполненное в форме подвижного стакана и надетого на неподвижный стакан 33 меньшего по диаметру и привернутого болтами к водозабору. Внутрь стаканов вставлена пружина 34. Выпускной регулируемый клапан содержит тело клапана 35 в форме подвижного стакана, надетого на подвижной стакан 36 меньшего диаметра, установленный в направляющих с перепускными отверстиями 37, торцевая часть которого взаимодействует с эксцентриком 38, закрепленным на оси 39, связанной с ручкой 40, имеющей фиксатор 41. Внутрь обоих стаканов вставлена пружина 42. Оба запорных крана одинаковы по конструкции и каждый из них содержит золотник 43, имеющий перепускное отверстие 44. Золотник посредством вала 45 соединен с ручкой 46.

Работа гидрореактивного пульсирующего движителя.

Работа гидрореактивного пульсирующего движителя основана на использовании способности металлов цериевой и иттревой групп семейства лантонидов при соприкосновении с водой разлагать последнюю на водород и кислород при обычных условиях (нормальное давление, комнатная температура).

/См. А.И.Бусев, И.П.Ефимов. Словарь химических терминов. Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1971, с. 91 - 92/.

Для запуска гидрореактивного пульсирующего движителя необходимо открыть запорные краны 5 и 7, повернув на 90^o ручки 46, а также посредством ручки 40 установить и зафиксировать фиксатором 41 наименьшую силу нажатия пружины 42 на выпускном регулируемом клапане 8. После заполнения водой корпуса 1 необходимо повернуть ручку 30 управления движителем на некоторый угол вправо (фиг. 10, 11). При этом повернутся шестерни 24, 25, 26, которые передвинут в противоположную сторону зубчатые рейки 21, 22, 23, а они повернуты на некоторый угол шестерни 20, а вместе с ними и стаканы 14 газовых генераторов 9 относительно стержней 10. В этом случае сквозные пазы 15, 16 стаканов 14 частично совместится с активными элементами 12, 13 (фиг. 8). Вода, находящаяся в корпусе 1, вступит в частичный контакт с активными элементами 12, 13. От соприкосновения с активными элементами вода станет разлагаться на водород и кислород, которые станут скапливаться в верхней части корпуса 1 и создавать давление на имеющуюся там воду. При этом реакция разложения воды необратима так, как для соединения водорода и кислорода требуется высокая температура.

Как только давление указанных газов станет больше, чем сила давления пружины 42 на тело 35 35 выпускного клапана, он открывается и газоводяная смесь выбрасывается из сопла 6, создавая реактивную силу, которая станет перемещать судно с небольшой скоростью в противоположную сторону. После выброса газоводяной смеси давление в корпусе 1 уменьшается, тело 35 выпускного клапана под действием пружины 42 перемещается влево и перекрывает выпускное отверстие, а тело 32 впускного клапана отходит вправо и открывает доступ новой порции заборной воды в корпус 1. Далее впускной клапан закрывается и все повторяется сначала.

Таким образом периодически через определенные промежутки времени из выпускного сопла 6 выбрасывается струя газоводяной смеси и создается реактивная сила, двигающая судно вперед. Для получения максимальной силы, создаваемой движителем, необходимо повернуть ручку 30 управления движителем вправо до отказа. Далее, как было описано выше, стаканы 14 всех газовых генераторов 9 поворачивается на максимальный угол и сквозные пазы 15, 16 полностью открывают поверхности активных элементов 12, 13 (фиг. 7). Кроме того, необходимо поворотом ручки 40 через эксцентрик 38 увеличить силу действия пружины 42 выпускного клапана, несколько сжав ее. В этом случае реакция разложения воды будет происходить с максимальной скоростью и с получением максимального количества водорода и кислорода. В результате давление образующихся газов на воду в корпусе 1 резко увеличивается и, как только оно превысит силу давления пружины 42 выпускного клапана, последний откроется и струя газоводяной смеси с максимальной силой и скоростью вылетит из выпускного сопла 6, создавая максимальный импульс силы, под действием которого судно станет перемещаться с максимальной скоростью. Изменяя силу действия пружины 42 выпускного клапана 8 и скорость разложения воды можно регулировать скорость истечения газоводяной смеси из сопла и частоту ее выбрасывания, а следовательно и мощность движителя. Для остановки движителя необходимо повернуть ручку 30 управления движителем до конца влево (фиг. 10) при этом активные элементы 12, 13 выводятся из соприкосновения с водой (фиг. 9), сила сжатия пружины 42 выпускного регулируемого клапана уменьшается до минимальной величины посредством ручки 40 с фиксатором 41, а запорные краны 5 и 7 закрываются после чего движитель останавливается.

Гидрореактивный пульсирующий движитель должен устанавливаться на судне таким образом, чтобы выброс газоводяной смеси осуществлялся в воздух, а не в воду (фиг. 15).

Гидрореактивный пульсирующий движитель может быть использован на маломерных судах в качестве основной энергетической установки, а на крупнотонажных судах в качестве дополнительной энергетической установки экономического хода.

Положительный эффект, не требует органического топлива, более долговечен, так как не имеет вращающихся частей.