Судовой электрогидравлический движитель

 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителей подводных лодок. Цель изобретения - повышение КПД и тяги движителя. Судовой электрогидравлический движитель состоит из корпуса обтекаемой формы, образованного винтовой поверхностью из витков 10, которые расположены внахлест по отношению друг к другу. Перегородки 12 размещены между рабочими камерами 11, в которых выполнены электроразрядные электроды на трубчатом стержне, соединенном с окружающим водоемом, соединенные с источником электропитания на борту судна с помощью формирователей разрядов в виде индуктивных датчиков 18, якоря которых связаны с соответствующими перегородками. 8 ил.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителей подводных лодок. Цель изобретения - повышение КПД и тяги движителя. На фиг.1 изображен предлагаемый движитель, вид сбоку; на фиг.2 - разрез по оси судового электрогидравлического движителя (центрально-осевая труба с разрядниками условно не разрезана); на фиг.3 - разрез по оси центрально-осевой трубы с разрядником; на фиг.4 - схема устройства индуктивного формирователя разрядов; на фиг.5 - принципиальная электрическая схема электропитания судового электрогидравлического движителя; на фиг.6 - схема размещения судовых электрогидравлических движителей на корпусе подводного судна, вид сбоку, вариант; на фиг.7 - то же, вид сзади, вариант; на фиг.8 - вид сбоку, вариант. Судовой электрогидравлический движитель состоит из корпуса обтекаемой формы, имеющего носовую 1, цилиндрическую 2 и кормовую коническую 3 части, к которым прикреплены полые кронштейны 4. Вдоль всего корпуса движителя по его оси размещены электроразрядные электроды в виде носового, среднего и кормового отрезков труб 5, 6 и 7, которые все коаксиально крепятся на несущем трубчатом стержне 8 с помощью кронштейнов 9. Цилиндрическая 2 и коническая 3 части корпуса движителя выполнены в виде винтовой поверхности профилированной гибкой ленты, имеющей сечение обтекаемого профиля. Витки 10 ленты выполнены внахлест по отношению друг к другу, перекрывая задней частью передних витков передние части последующих витков, образуя винтовую поверхность стыка между витками 10 винтовой поверхности корпуса движителя, плотно прилегающих друг к другу. Полость корпуса движителя разделена на рабочие камеры 11 с помощью перегородок 12 в виде дисков, соединенных, например, с помощью сварного шва со смежными витками 10 по месту перегородки. В сpедней части дисков перегородок 12 выполнены отверстия по размеру отрезков труб 5 - 7. Кромки отверстий в дисках перегородок 12 снабжены опорными скользящими кольцами 13, имеющими возможность смещаться относительно отрезков труб 5 - 7 вдоль них. Каждый зазор между отрезками труб 5 - 7 снабжен электродами-наконечниками 14, являющимися концами своих отрезков, укрепленных на их торцах с помощью сое- динительных, например, резьбовых электроизолирующих прокладок (муфт) 15. От каждого наконечника 14 выполнен электроизолированный вывод 16 внутрь стержня 8 и далее по полым кронштейнам 4 к источнику электропитания на борту судна. Под каждым опорным скользящим кольцом 13 перегородок 12 в стенке отрезков труб 5-7 с помощью диэлектрических пробок 17, например резьбовых, укреплены формирователи разрядов в виде индуктивных датчиков 18 из обмоток 19 и сердечников 20. Магнитная цепь сердечников 20 замыкается через опорное скользящее кольцо 13, являющееся для данного датчика подвижным якорем. Каждая обмотка 19 индуктивного датчика-формирователя имеет электроизолированный вывод 21 внутрь стержня (несущей трубы) 8 и далее по полым кронштейнам 4 к электросхеме управления электропитанием движителя на борту судна. Обмотки 19 датчиков 18 включаются в схему управления тиристора электропитания соответствующего разрядника, расположенного в очередной рабочей камере 11, т.е. обмотка формирователя разрядов второго разрядника по направлению от носовой части расположена под первой перегородкой 12, обмотка формирователя разрядов третьего разрядника расположена под второй перегородкой и так далее, а под последней перегородкой 12 расположен формирователь разрядов первого разрядника. Количество разрядников и соответственно камер 11 может быть произвольным, определяемым размерами движителя. Количество витков 10 винтовой поверхности движителя может быть произвольным, определяемым величиной тяги движителя. Движитель может быть многоступенчатым при последовательном соединении описанных движителей или многокорпусным при параллельном соединении описанных движителей. Напряжение электропитания разрядников может быть переменным или преимущественно постоянным от типовых импульс- ных генераторов тока, а напряжение электропитания обмоток индуктивных датчиков-формирователей разрядов - непременно переменное заданной частоты. Материалом корпуса движителя, витков цилиндрической части 2 может быть сталь или прочные сорта полимеров, например фторопласт. Материалом труб может быть сталь или другие сплавы, прочные сорта полимеров, пластмасс и т. п. Кронштейны 4 и 9 могут быть стальными, из прочных сортов полимеров и т. п. В случае выполнения труб из электроизолирующих полимеров отпадает необходимость выполнения электроизолирующими муфт и пробок 17, которые могут быть выполнены из материала стенок труб соответственно. Материалом электродов-наконечников может быть сталь, другие проводниковые сплавы. Перегородки 12 могут быть выполнены из материала витков 10, а опорные скользящие кольца 13 выполнены непременно ферромагнитным, также как и сердечник 20 индуктивного датчика 18 формирователей разрядов. Движители с помощью полых кронштейнов 4 прикреплены к корпусу судна 22, на борту которого имеется источник электропитания с маршевым двигателем. Число движителей и план их укрепления к корпусу судна определяются конструкцией судна, его характером, водоизмещением, условиями эксплуатации и могут быть разнообразными. Электропитание по электроизолированным кабелям от источника электропитания на борту судна через полые кронштейны 4, несущей трубчатый стержень 8 подсоединено к выводам 16 электроразрядных электродов 14 и к выводам 21 обмоток 19 датчиков 18 формирователей разрядов по заданной схеме. В состав системы электропитания также входят тиристоры 23 - 25, электропитание соответствующих разрядников, обмотки 26 - 28 индуктивных датчиков 18 формирователей разрядов соответствующих разрядников, резисторы 29-31 в цепи управления соответствующих тиристоров и кнопка 32 включения движителей в работу, шунтирующая в первоначальный момент запуска обмотку первого формирователя разрядов. Пары электродов-наконечников 14 в каждой камере на cхеме обозначены 33-35. Судовой электрогидравличеcкий движитель работает cледующим образом. Включение движителя оcущеcтвляетcя кратковременным нажатием кнопки 32, которая шунтирует обмотку 19 первого формирователя разрядов, благодаря чему открывается тиристоров 23 электропитания первого разрядника 33, т.е. между электродами-наконечниками 14, расположенными в первой рабочей камере 11, осуществляется электрический разряд, сопровождающийся образованием парогазоводяного пузыря и ударной волны (преимущественно сферического фронта) вокруг пары электродов-наконечников 14. Образовавшийся парогазоводяной пузырь вокруг электродов-наконечников 14 своей областью перекрывает зазор между отрезками труб 5 и 6, т.е. изолирует сообщение первой рабочей камеры со средой вокруг движителя. Благодаря данному обстоятельству вода в рабочей камере 11 под давлением ударной волны (электрогидравлический эффект, ЭГЭ) раздвигает витки 10, между которыми образуются щели-сопла, открытые назад по отношению тяги движителя, из которых истекают струи воды со скоростью V₂, образующие реактивную тягу первой рабочей камеры, т.е. создавая реактивный импульс в течение времени действия давления ЭГЭ. Одновременно с раздвижением витков 10 первой рабочей камеры 11 под давлением ударной волны ЭГЭ перегородка 12 между первой и второй рабочими камерами 11 сдвигается внутрь второй камеры 11, сжимая при этом ее витки 10, которые надвигаются друг на друга, так как выполнены внахлест, и сдвигая опорное скользящее кольцо 13, которое является подвижным якорем магнитной цепи индукционного датчика формирователя разрядов второго разрядника, расположенного во второй рабочей камере 11. При этом уменьшается индуктивное сопротивление в цепи переменного тока управления вторым тиристором 24 электропитания второго разрядника 34. Так как в первой рабочей камере к моменту разряда на втором разряднике наступает фаза "схлопывания", то зазор между отрезками труб 5 и 6 соединяет полость первой камеры с наружной водой, она заполняет ее снова до первоначального положения (скорость поступления воды обозначена V₁), а зазор между отрезками труб 6 и 7 с началом разряда во второй камере 11 перекрывается парогазоводяным пузырем разряда на разряднике второй камеры. В результате ЭГЭ во второй камере 11 ее витки 10 раздвигаются, образуя сопла-щели, из которых реактивные струи воды создают второй импульс реактивной тяги движителя, одновременно сдвигая перегородку 12 между второй и третьей камерами 11, открывая с помощью индуктивного датчика формирователя разрядов третьего разрядника 35 его тиристор 25, повторяя процесс по описанному до продвижения разряда в последней рабочей камере 11. На чертежах условно показан пример движителя из трех камер 11, число которых, как это указано выше, может быть произвольным. По достижение разряда в последней камере 11 одновременно с импульсом реактивной тяги последней камеры от струй из сопл-щелей между витками 10 ударная волна сдвигает последнюю перегородку 12, которая связана с индуктивным датчиком формирователя разрядов первого разрядника 33 в первой камере 11, что приводит к возобновлению цикла реактивных импульсов движителя по описанному и обеспечивает его работу в течение всего времени электропитания.

Формула изобретения

СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВИЖИТЕЛЬ, содержащий обтекаемый корпус с электроразрядными электродами, соединенными с источником электропитания посредством формирователей разрядов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и тяги движителя, упомянутый корпус выполнен с продольным стержнем с установленными на нем с возможностью продольного перемещения кольцевыми перегородками, образующими рабочие камеры внутри корпуса, и обшивкой в виде профилированной гибкой ленты, витки которой расположены по спирали внахлест и жестко связаны с соответствующими кольцевыми перегородками, а электроразрядные электроды выполнены в виде участков труб, которые расположены концентрично относительно продольного стержня, свободно пропущены с возможностью скольжения через кольцевые перегородки и выполнены с наконечниками, имеющими вырезы на их торцах и смонтированными на торцах упомянутых участков труб посредством изолирующих прокладок, причем упомянутые формирователи выполнены в виде индуктивных датчиков с подвижными якорями, которые соединены с соответствующими перегородками, при этом индуктивный датчик кормового формирователя электрически связан с электроразрядником носового формирователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8