вставка-водовод водометного движителя скоростного судна

Формула изобретения

Вставка-водовод водометного движителя скоростного судна, содержащая входное и выходное отверстия и обтекаемые тела внутри вставки-водовода, отличающаяся тем, что по крайней мере одно обтекаемое тело выполнено в виде решетчатого крыла, а составляющие решетку крылья имеют регулируемый угол атаки и размещены в плоскостях, перпендикулярных диаметральной плоскости судна, при этом нижнее крыло решетки установлено у кормовой обшивки вставки-водовода, а верхнее выше - у носовой обшивки, вдоль задней кромки крыльев со стороны нижней поверхности установлен пластинчатый интерцептор, а форма поверхности внутренней обшивки вставки соответствует поверхности тока жидкости, обтекающей содержащиеся во вставке тела.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям скоростных судов и других плавсредств. Позволяет получить дополнительную тягу к упору водометного движителя, при этом увеличивается скорость хода или снижается расход топлива, а также повышается КПД движителя до величины, близкой КПД гребных винтов.

Известны водометные движители [С.В. Куликов, М.Ф. Храмкин. Водометные движители (теория и расчет). Издание третье. - Л.: Судостроение, 1980 г., п.1.2], содержащие насос, водовод, входной патрубок и выходное отверстие с соплом. Недостатки водометных движителей: большие гидравлические потери внутри водоводов и малый КПД (0,5-0,6), а также нерациональное использование кинетической энергии воды в водоводах движителей.

Известен двухрежимный водозаборник водометного движителя высокоскоростного судна (Положительное решение от 16 января 2002 г. по заявке №2000110453/28/010894 от 24.4.00). Водозаборник содержит насос, проточный трубопровод с приемным патрубком и выходным соплом, а также обтекаемое тело внутри трубопровода.

Недостаток аналога - необходимость затрат дополнительной энергии во время движения судна.

Известна вставка-водовод водометного движителя, содержащая входное и выходное отверстия, а также обтекаемые тела внутри вставки (патент РФ №2065375 от 13.09.1993 г.). Указанный патент принят за прототип.

Недостаток прототипа - сравнительно небольшая дополнительная сила тяги, создаваемая в водоводе на обтекаемом теле (крыльевой поверхности).

Техническим результатом изобретения является повышение силы тяги и КПД движителя до величины, близкой КПД гребного винта, повышение скорости хода или снижение расхода топлива за счет более рационального конструирования внутренней части вставки-водовода водометного движителя и использования кинетической энергии потока в ней.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, которое содержит входное и выходное отверстия и обтекаемые тела внутри вставки-водовода, по крайней мере одно обтекаемое тело выполнено в виде решетчатого крыла с регулируемым углом атаки, составляющие крылья которого размещены в плоскостях, перпендикулярных диаметральной плоскости судна, при этом нижнее крыло каждой решетки установлено у кормовой обшивки вставки-водовода, а верхнее выше - у носовой обшивки, вдоль задней кромки крыльев со стороны нижней поверхности установлен пластинчатый интерцептор, а форма поверхности внутренней обшивки вставки соответствует поверхности тока реальной жидкости, обтекающей обтекаемые тела.

Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что:

- внутри вставки закреплено одно или несколько решетчатых крыльев;

- составляющие решетку крылья имеют регулируемый угол атаки;

- составляющие решетку крылья размещены в плоскостях, перпендикулярных диаметральной плоскости судна;

- нижнее крыло решетки установлено у кормовой обшивки; а верхнее - выше у носовой обшивки, другие крылья - по диагонали между нижним и верхним крыльями;

- вдоль задней кромки крыльев со стороны нижней поверхности установлен пластинчатый интерцептор;

- форма поверхности внутренней обшивки вставки-водовода соответствует поверхности тока реальной жидкости, обтекающей размещенные во вставке тела, при выбранной скорости хода судна, например крейсерской или максимальной.

Других близких аналогов не обнаружено.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема водометного движителя, на фиг.2 схематически изображена предлагаемая вставка-водовод с одним решетчатым крылом.

Водометный движитель 1 (фиг.1) состоит из водозаборного патрубка 2 и выходного сопла 3, насоса 4 и вставки-водовода 5. Вставка-водовод 5 (фиг.2) содержит 6 и 7 - входное и выходное отверстия, 8 - решетчатое крыло, 9 и 10 - нижнее и верхнее крылья решетки (промежуточные крылья решетки не показаны); 11 - пластинчатый интерцептор; 12 - форма внутренней поверхности вставки-водовода. Устройство для регулирования угла атаки крыльев решетки не показано.

Устройство работает следующим образом. При поступлении воды во вставку-водовод 5 через входное отверстие 6 на решетчатом крыле 8 возникает подъемная сила, величина которой регулируется путем установки угла атаки крыльев (устройство регулировки угла атаки не показано). Проекция подъемной силы на направление движения судна дает дополнительную силу тяги. Величина подъемной силы, а также гидродинамического качества решетки за счет взаимодействия потоков между крыльями существенно (до двух раз) выше по сравнению с одиночным крылом. Установка пластинчатого интерцептора 11 способствует еще большему повышению указанных здесь гидродинамических характеристик. Действительно, с одной стороны, интерцептор увеличивает подъемную силу каждого крыла решетки, создавая подпор на нижней поверхности крыла за счет торможения потока перед интерцептором. С другой стороны, интерцепторы сужают расстояние между соседними крыльями, что увеличивает скорость обтекания верхней поверхности нижележащего крыла.

После обтекания решетки поток под действием насоса 4 и гидродинамического подпора на входе патрубка 2 выбрасывается в направлении движения судна через выходное сопло 3, создавая реактивную часть силы тяги судна.

Для уменьшения гидравлического сопротивления во вставке форма поверхности внутренней обшивки соответствует поверхности тока жидкости, обтекающей решетчатое крыло для одной заданной заранее скорости движения судна (наибольшей или крейсерской скорости).

Выполненные оценки показывают, что предложенное устройство дает возможность существенно повысить силу тяги скоростного судна с водометными движителями (или снизить расход топлива) и КПД движительного комплекса, приблизив к КПД гребных винтов.