Водометный движитель судна на подводных крыльях

 

Использование: судостроение, а именно водометные движители судов на подводных крыльях. Сущность изобретения: водометный движитель, имеет осевое рабочее колесо, разгонный водовод и охватывающий его водовод полного хода, выполненный с расширяющимся скачкообразно соплом. Диаметр рабочего колеса, расположенного за скачкообразным расширением, увеличен на 3 - 6 % по сравнению с подводящим водоводом полного хода. Водовод малого хода имеет водозаборник в днище корпуса судна, а водозаборник полного хода расположен в стойке подводного крыла. Использование изобретения предотвращает перетекание воды между концами лопастей и поверхностью сопла и тем самым обеспечивает повышение КПД движителя. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям для судов на подводных крыльях.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водометный движитель, содержащий приводной вал, осевое рабочее колесо с цилиндрическим соплом, состоящим из центральной части кольцевого сечения и охватывающей ее периферийной части кольцевого сечения, каждая из которых соединена водоводами с отдельным водозаборником.

В известном водомете имеются потери энергии из-за концевых потерь в рабочем колесе, обусловленные наличием щели между поверхностью цилиндрического сопла и концами лопастей, которые приводят к понижению КПД движителя.

Предложенное изобретение решает техническую задачу повышения пропульсивного коэффициента и уменьшения габаритов и массы конструкции движителя.

Это достигается тем, что в предложенном движителе водоводы, расположенные перед соплом, образованы двумя соосными круговыми коническими поверхностями разных диаметров, вершины конусов направлены в сторону носа судна, а их общая ось отклонена от линии вала рабочего колеса к основной плоскости и к стойке подводного крыла на углы, выбираемые с учетом конструктивных особенностей компоновки системы двигатель движитель стойка кормового подводного крыла, внутренняя полость малого конуса образует разгонный водовод, имеющий водозаборник на днище корпуса судна, полость между коническими поверхностями, ограниченная с носовой части стенкой в виде винтовой поверхности, образует водовод полного хода с кольцевым выходным сечением, выходящее сечение наружного конуса переходит в цилиндрическое сопло, которое в предложенном движителе в районе установки рабочего колеса (перед носовыми кромками его лопастей) скачкообразно расширено, при этом диаметр рабочего колеса на 3-6% больше диаметра подводящего водовода.

На фиг. 1 изображен продольный разрез водометного движителя для судна на подводных крыльях; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 1.

Водометный движитель содержит рабочее колесо 1, увеличенное по диаметру на 3-6% по отношению к подводящему водоводу и расположенное за скачкообразным расширением сопла 2. Водопроточные каналы перед соплом 2 образованы двумя соосными коническими поверхностями 3 и 4. Вершины конических поверхностей 3 и 4 направлены в сторону носа судна, а их ось 5 отклонена от линии 6 вала рабочего колеса 1 к ОП и стойке 7 подводного крыла 8 на углы α и β, выбираемые с учетом конструктивных возможностей. Коническая поверхность 3 соединена с водозаборником 9 полного хода с помощью поверхности 10, а коническая поверхность 4 соединена с водозаборником 9 полного хода с помощью поверхности 11. Внутренняя полость конической поверхности 3 образует разгонный водовод 12 с водозаборником 13 на днище корпуса судна. Полость между коническими поверхностями 3 и 4, ограниченная в носовой части стенок в виде винтовой поверхности, образует водовод 14 полного хода с кольцевым выходным сечением перед соплом 2. Водозаборник 9 водовода полного хода расположен в стойке 7 подводного крыла 8.

На фигурах также обозначено: ВЛ1 ватерлиния в водоизмещающем режиме; ВЛ2 ватерлиния при движении на крыльях; штрих-пунктиром показано условное продолжение в нос конических поверхностей 3 и 4 для наглядного представления.

Водометный движитель работает следующим образом.

При подаче мощности на рабочее колесо 1 оно начинает засасывать воду через водозаборник 13 по разгонному водоводу 12, а также через водозаборник 9 по водоводу 14 полного хода. Выбрасывая воду за транец, рабочее колесо 1 создает тягу и судно начинает разгоняться. При этом по разгонному водоводу 12 поступает осевой поток в центральную часть рабочего колеса 1, а по водоводу 14 полного хода поступает закрученный поток на периферийную часть рабочего колеса 1, т.е. из водовода полного хода на рабочее колесо натекает кольцевой поток с направлением скорости в сопловой части под углом 30-60^о к оси вращения рабочего колеса. Таким образом, во время движения судна на малом ходу и при разгоне на рабочее колесо 1 поступает вода из двух водоводов. После выхода корпуса судна из воды, т.е. при ходе судна на крыльях, тяга движителя создается только за счет воды, поступающей от водозаборника 9 по водоводу 14 полного хода. Отклонение оси 5 конусных поверхностей 3 и 4, которыми сформирован водовод 14 полного хода, от оси вала 6 рабочего колеса 1 к основной плоскости и к стойке 7 подводного крыла 8 уменьшает объем воды в водоводе и делает более плавным переход водопроточного канала из стойки 7 к соплу 2.

При этом конструкция водовода уменьшается по габаритам и, следовательно, уменьшается его масса. Скачкообразное увеличение диаметра сопла 2 и увеличение диаметра рабочего колеса 1 по отношению к подводящему водоводу позволяет избежать потерь энергии на концах лопастей, так как поток не доходит до концов лопастей и тем самым исключается перетекание потока в щель между концами лопастей и поверхностью сопла.

Технико-экономическая эффективность от использования изобретения заключается в повышении пропульсивного коэффициента движителя вследствие уменьшения гидравлических потерь в водоводе полного хода и на концах лопастей рабочего колеса, а также уменьшении габаритов и массы движителя.

Формула изобретения

1. ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ СУДНА НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ, содержащий приводной вал, осевое рабочее колесо с цилиндрическим соплом, состоящим из центральной части кругового сечения и охватывающей ее периферийной части кольцевого сечения, каждая из которых соединена водоводами с отдельным водозаборником, отличающийся тем, что рабочее колесо установлено у среза сопла, а водоводы перед соплом образованы двумя соосными коническими поверхностями, вершины которых направлены в нос судна, а их продольная ось отклонена от линии вала рабочего колеса к основной плоскости судна и к стойке подводного крыла.

2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что диаметр сопла перед носовыми кромками лопастей рабочего колеса скачкообразно увеличены на 3 - 6%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3