Водометный движительный комплекс судна с центробежными насосами

 

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. Устройство содержит расположенные в корме судна два центробежных насоса с водозаборными патрубками и сопловыми отверстиями. Водозаборные патрубки размещены побортно. Часть кормовой внутренней обшивки патрубка выполнена в виде выпуклой поверхности крыла, а противолежащая ему часть носовой обшивки патрубка параллельна хорде крыла и имеет искусственную шероховатость. Угол между диаметральной плоскостью судна и хордой крыла составляет 45-90^o. Изобретение позволяет повысить силу тяги на 25-35% и КПД движительного комплекса. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям судов и других плавсредств. Позволяет получить дополнительную тягу не менее 25-35% от упора водометного движителя с центробежным насосом, повысить КПД движителя. Может быть использовано и для маневрирования судна.

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

Технический результат предлагаемого устройства - повышение силы тяги и КПД движительного комплекса за счет более рационального конструирования водометного движителя и использования кинетической энергии потока в них.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем расположенные в корме судна два центробежных насоса с водозаборными патрубками и сопловыми отверстиями, водозаборные патрубки размещены побортно, при этом часть кормовой внутренней обшивки патрубка выполнена в виде выпуклой поверхности крыла, а противолежащая ему часть носовой обшивки патрубка параллельна хорде "крыла" и имеет искусственную шероховатость, причем угол между диаметральной плоскостью судна и хордой "крыла" составляет 45-90^o.

Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что водозаборные патрубки размещены побортно; часть кормовой внутренней обшивки патрубка выполнена в виде выпуклой поверхности крыла; противолежащая "крылу" часть носовой обшивки патрубка параллельна хорде "крыла" и имеет искусственную шероховатость; угол α между диаметральной плоскостью судна и хордой "крыла" составляет 45-90^o.

Других близких аналогов не обнаружено.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема устройства; на фиг.2 - водозаборный патрубок (вид по борту). На них показана корма судна 1. Устройство содержит: 2 - центробежные насосы, 3 - водозаборный патрубок, 4 - приемная (конфузорная часть) водозаборного патрубка 3, 5 - выпуклая (крыльевая) часть внутренней кормовой обшивки патрубка 3, 6 - выходное сопловое отверстие, 7 - часть внутренней носовой обшивки патрубка с искусственной шероховатостью.

Устройство работает следующим образом. С пуском насосов 2 забортная вода засасывается в водозаборные патрубки 3. В конфузорной части 4 патрубка поток ускоряется. При обтекании выпуклой части 5 на ней, как на крыле, появляется подъемная сила, перпендикулярная "хорде крыла" 5. Ее проекция на диаметральную плоскость судна дает дополнительную тягу. Шероховатость 7 носовой обшивки патрубка способствует падению скорости ее обтекания и тем самым повышению давления на эту обшивку. Вода из насоса 2 выбрасывается в направлении движения судна через выходное сопловое отверстие 6, создавая реактивную часть силы тяги судна.

Выбор конструктивных элементов устройства зависит от кормовых обводов судна, его осадки и т.п. Очевидно, что эффект изобретения во многом определяется углом между "хордой крыла" и ДП судна. Оценим величину этого эффекта. Возьмем судно с двумя водометными движителями, каждый с тягой Т=40,7 Кн. Скорость движения V=34 узла (16,2 м/с). Расход воды каждого насоса 3 м³/с. Поперечное сечение водозаборного патрубка 3 в месте размещения выпуклой части обшивки 5 прямоугольное (высота h=0,5 м, ширина b=0,6 м). Длина "крыла" l=1 м, толщина "крыла" t=0,1 м. Скорость обтекания "крыла" водой V_кр=10 м/с.

Величина подъемной силы на обоих "крыльях" комплекса составит P=2ρV_кр ²S_крC_y/2=2•1000•10²•0,5•1,0•1,2=120 Кн, где S_кр - площадь "крыла", С_у= 1,2 - коэффициент подъемной силы. При площади искусственной шероховатости, равной площади "крыла", к подъемной силе Р добавится сила давления на носовую часть обшивки патрубка в месте нанесения шероховатости пропорционально коэффициенту С_щ=0,1. Тогда суммарная сила, перпендикулярная хорде "крыла", будет равна Р_сум=130,0 Кн.

Предположим, что в результате внесения дополнительного гидравлического сопротивления в водометный движитель за счет образования выпуклости обшивки и искусственной шероховатости тяга насоса от реактивной струи уменьшилась на 50%. Вычислим прирост скорости движения судна с предлагаемым комплексом по формуле В результате вычислений для углов α=45-90^o получим прирост скорости движения судна, равный 4,0-8,5 узлам. При этом повысится и КПД движительного комплекса.

Таким образом, предложенное устройство дает возможность сравнительно простыми техническими средствами существенно повысить силу тяги судна с водометными движителями (или снизить расход топлива) и КПД движительного комплекса.

Формула изобретения

Водометный движительный комплекс судна с центробежными насосами, содержащий расположенные в корме судна два центробежных насоса с водозаборными патрубками и сопловыми отверстиями, отличающийся тем, что водозаборные патрубки размещены побортно, при этом часть кормовой внутренней обшивки патрубка выполнена в виде выпуклой поверхности крыла, а противолежащая ему часть носовой обшивки патрубка параллельна хорде крыла и имеет искусственную шероховатость, причем угол между диаметральной плоскостью судна и хордой крыла составляет 45-90°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2