устройство, повышающее пропульсивные показатели водометных движителей

Формула изобретения

Устройство, повышающее пропульсивные показатели водометных движителей, содержащее профилированный водовод, насос и выходное сопло, отличающееся тем, что в профилированном водоводе, образованном насадкой в кормовой части судна и поверхностью корпуса, соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна, входная часть водовода имеет форму конфузора, а в районе установки кольца обшивка водовода спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости, при этом нижняя поверхность кольца имеет искуственную шероховатость и пластинчатый интерцептор, размещенный вдоль малого радиуса кольца, при использовании нескольких колец кольцо наибольшего диаметра выступает вперед в сторону носа судна больше остальных, а с меньшим диаметром выступает меньше других колец.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов, подводных аппаратов и других подводных плавсредств. Позволяет получить дополнительную тягу (экономию топлива) не менее 15-20% от упора движителя, повысить его КПД.

Известен водометный движитель, содержащий насос в насадке в виде кольцевого крыла соосно с кормовой оконечностью плавсредства (заявка Японии №51-199156, кл. В 63 С 8/12, 1976).

Известен водометный движитель, у которого водовод выполнен в форме кольцевого крыла с осевой протяженностью, равной 2-4 диаметрам рабочего колеса насоса (патент РФ №2057684, 6 МКИ В 63 Н 11/08, 11/02, В 63 G 8/12, 1996).

Недостаток обоих аналогов - сравнительно низкий по сравнению с гребным винтом КПД по причине больших гидравлических потерь в подводе.

Известен водометный движитель, содержащий профилированный водовод, насос и реактивное сопло (С.С.Золотов, В.Б.Амфилохиев, Ю.И.Фадеев. Задачник по гидромеханике для судостроителей. - Л.: Судостроение, 1984, с.100, рис. 7.8). Недостаток аналога тот же.

Известно принятое за прототип “устройство для увеличения упора движителя”, содержащее профилированный водовод, насос и выходное сопло (патент Австралии №543064, МКИ В 63 Н 15/16, 1985 г.).

Недостаток прототипа - тот же, общий для всех водометных движителей подобного типа - низкий КПД по причине значительных гидравлических потерь в водоводе, что делает нерентабельным его использование на плавсредствах.

Технический результат изобретения - получение дополнительной (корпусной) силы тяги судна и увеличение КПД его движителя при неизменной мощности энергетической установки.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем профилированный водовод, насос и выходное сопло, в водоводе, образованном насадкой в кормовой оконечности судна и поверхностью корпуса судна, соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна, входная часть водовода имеет форму конфузора, а в месте установки кольца обшивка водовода спрофилирована по поверхности тока реальной жидкости, при этом нижняя поверхность кольца имеет искусственную шероховатость и пластинчатый интерцептор, размещенный вдоль малого радиуса кольца. При использовании нескольких колец кольцо с наибольшим диаметром выступает вперед в сторону носа судна больше всех, а кольцо с меньшим диаметром меньше других колец. При размещении в водовод кольца крыльевого профиля с некоторым углом атаки возникает подъемная сила, проекция которой на продольную ось судна совпадает с направлением движения и дает дополнительную величину упора. Шероховатость нижней поверхности кольца приводит к снижению скорости обтекания этой поверхности и, следовательно, увеличению давления на эту поверхность. Пластинчатый интерцептор приводит к торможению потока на нижней поверхности кольца и тоже способствует повышению давления на кольцо. Проекция сил давления на направление движения судна дает прибавление силы тяги.

Кольцо (кольца) устанавливается в том районе водовода, где может быть получена наибольшая величина дополнительной силы упора. Для снижения гидродинамического сопротивления в водоводе в районе кольца обшивка спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа следующими признаками:

- в водоводе соосно продольной центральной оси судна размещено по крайней мере одно кольцо крыльевого профиля, выпуклая поверхность которого направлена в нос судна;

- входная часть водовода выполнена в виде конфузора;

- нижняя поверхность крыльевого профиля имеет искусственную шероховатость;

- на нижней поверхности профиля вдоль малого радиуса кольца установлен пластинчатый интерцептор;

- обшивка водовода в районе размещения кольца (нескольких колец) спрофилирована по поверхностям тока реальной жидкости;

- при размещении в водоводе нескольких колец крыльевого профиля кольцо наибольшего диаметра выступает вперед в нос судна больше остальных, меньшего диаметра, наоборот, выступает меньше всех.

Предлагаемое устройство схематично изображено на чертеже. Устройство располагается в кормовой оконечности судна 1, где 2 - профилированный водовод, 3 - насадок, 4 - водометный движитель насосного типа, 5 - реактивное сопло, 6 - кольцо крыльевого профиля, 7 - пластинчатый интерцептор, 8 - шероховатость на нижней поверхности кольца, 9 - пиллон.

Устройство работает следующим образом. При движении судна забортная вода засасывается в водовод 2. По мере движения воды в водоеме скорость потока в результате уменьшения площади “живого” сечения водовода увеличивается. Поток воды набегает на профилированное кольцо 6, нижняя часть которого имеет пластинчатый интерцептор 7 и искусственную шероховатость 8, укрепленное на пиллонах 9 под углом атаки к вектору скорости потока. На кольце как на крыле возникают подъемная сила Р и сила сопротивления R. Проекция силы Р на продольную ось дает дополнительную силу тяги Т. Ориентировочные расчеты показывают, что дополнительная сила тяги профилированного кольца с учетом силы его сопротивления и силы трения равна не менее 15-20% упора движителя.

При оптимизации конструкции предлагаемого устройства, в частности при использовании решетки из нескольких колец, расположенных таким образом, что обеспечивается максимально возможный коэффициент гидродинамического качества, использовании известных способов снижения сопротивления крыльев положительный эффект может быть существенно повышен.