Водометный движитель

 

Использование: судостроение, движители скоростных судов. Сущность изобретения: в водометном движителе, содержащем водовод, установленное на валу осевое рабочее колесо, расположенное внутри водовода у его выходного среза, и кронштейн, создаются условия для гарантированного образования воздушных каверн на лопастях рабочего колеса при всех условиях эксплуатации судна. Эти условия достигаются тем, что выходящие кромки периферийных сечений лопастей рабочего колеса совпадают с плоскостью среза водовода, форма сечения лопастей рабочего колеса выбрана клиновой с острой входящей кромкой и у выходящей кромки каждой лопасти со стороны ее нагнетающей поверхности образован ступенчатый выступ высотой до 0,05 длины хорды сечения лопасти рабочего колеса. Кроме этого, толщина стенки в районе выходящего среза водовода в его верхней части больше, чем в нижней части водовода, а в торце стенки, по крайней мере в его верхней части, образована кольцевая канавка, сообщенная с атмосферным воздухом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям скоростных судов.

Известно, что на скоростных судах в качестве движителей используются гребные винты и осевые водометные движители. Эти движители имеют существенные недостатки: КПД гребных винтов при больших скоростях существенно уменьшается; осевые водометные движители имеют большой вес; кроме того, его характеристики не стабильны при попадании воздуха к рабочему колесу.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водометный движитель, содержащий водовод, установленное на валу рабочее колесо, расположенное внутри водовода, плоскость выходного среза которого совпадает с плоскостью выходящих кромок лопастей рабочего колеса, и кронштейн (а.с. СССР N 1054179, кл. B 63 H 1/28, 1983).

Задачей заявляемого изобретения является достижение технического результата, заключающегося в обеспечении стабильности и высокой эффективности водометного движителя скоростного судна при его работе вблизи поверхности воды путем создания условий гарантированного при всех условиях эксплуатации судна попадания воздуха к лопастям рабочего колеса и возникновения на них воздушных каверн, смыкающихся с атмосферным воздухом.

Для этого в известном водометном движителе форма сечений лопастей выполнена клиновой с острой входящей кромкой, при этом у выходящей кромки каждой лопасти со стороны ее нагнетающей поверхности образован ступенчатый выступ высотой, не превышающей 0,05 длины хорды сечения лопасти рабочего колеса.

Кроме того, возможно выполнение движителя таким образом, что толщина стенки в районе выходного среза водовода в его верхней части больше, чем в нижней части водовода, а в торце стенки выходного среза водовода, по крайней мере в его верхней части, образована кольцевая канавка, сообщенная с атмосферным воздухом, преимущественно, трубопроводом.

Расположение осевого рабочего колеса в водоводе такое, что его выходящие кромки периферийных сечений лопастей совпадают с плоскостью среза водовода, что позволяет беспрепятственно поступать воздуху из атмосферы в зону пониженного давления за тупой кромкой и на засасывающую поверхность лопастей.

Выбор лопастей клиновой формы сечения с острой входящей кромкой вследствие их срывного обтекания практически во всем диапазоне режимов работы обеспечивает постоянное присутствие на засасывающей поверхности лопастей или за тупой выходящей кромкой воздушных каверн, смыкающихся с атмосферным воздухом. Ступенчатый выступ, образованный у выходящей кромки каждой лопасти со стороны ее нагнетающей поверхности, позволяет без изменения геометрии профиля сечения лопасти за счет варьирования его высоты расширить диапазон режимов работы движителя. Кроме того, за счет срыва потока с его острой передней кромки улучшаются условия для прорыва атмосферного воздуха в зону пониженного давления за тупой кромкой лопасти.

Благодаря тому, что толщина стенки в районе выходного среза водоводов в его верхней части больше, чем в нижней части, а в торце водоводов, по крайней мере в его верхней части, образована кольцевая канавка, сообщенная с атмосферным воздухом, например, трубопроводом, при работе предлагаемого движителя на режимах, когда большая часть рабочего колеса находится под свободной поверхностью воды, и на волнении улучшаются условия для попадания атмосферного воздуха к лопастям при минимальном сопротивлении погруженной части выбросного сопла водовода.

На фиг. 1 представлено продольное сечение водометного движителя; на фиг. 2 профиль сечения лопасти рабочего колеса.

В водоводе 1 установлено на оси вала 2 с кронштейном 3 рабочее колесо 4, имеющее лопасти 5. Выходящие кромки 6 периферийных сечений лопастей совпадают с плоскостью среза водовода 7. Профиль сечения лопасти 8 рабочего колеса 4 (фиг. 2) имеет клиновую форму, а на нагнетающей поверхности 9 лопасти образован ступенчатый выступ 10. В торце стенки 11 водовода 1 по крайней мере в ее верхней части образована кольцевая канавка 12, сообщенная с атмосферным воздухом, например, трубопроводом 13.

Предлагаемая конструкция водометного движителя позволяет за счет уменьшения профильных потерь достичь высокого КПД и исключить изменение режима работы при попадании дополнительного количества воздуха в гидравлическое сечение движителя, т.е. обеспечить стабильность его работы.

Формула изобретения

1. Водометный движитель, содержащий водовод, установленное на валу рабочее колесо, расположенное внутри водовода, плоскость выходного среза которого совпадает с плоскостью выходящих кромок лопастей рабочего колеcа, и кронштейн, отличающийся тем, что форма сечений лопастей выполнена клиновой с острой входящей кромкой, при этом у выходящей кромки каждой лопасти со стороны ее нагнетающей поверхности образован ступенчатый выступ высотой, не превышающей 0,05 длины хорды сечения лопасти рабочего колеса.

2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки в районе выходного среза водовода в его верхней части больше, чем в нижней части водовода, а в торце стенки выходного среза водовода, по крайней мере в его верхней части, образована кольцевая канавка, сообщенная с атмосферным воздухом преимущественно трубопроводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2