Судовой движитель

Авторы патента:

Васильев Анистрад Григорьевич (RU)

B63H19/00 - Движители, не отнесенные к другим группам

B63B1/06 - Суда и прочие плавучие средства; оборудование для судов (транспортные средства на воздушной подушке B60V; устройства для вентиляции, обогрева, охлаждения или кондиционирования на судах B63J 2/00)

Владельцы патента RU 2537988:

Васильев Анистрад Григорьевич (RU)

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым движителям мелководных плоскодонных судов. Судовой движитель содержит подводящий под напором воду трубопровод и сопло. Нос судна выполнен впереди в виде части цилиндрической или сферической оболочки. На переднюю наружную поверхность под давлением из сопла сверху или сверху-сзади подается вода, которая, растекаясь вниз по поверхности оболочки и взаимодействуя с водой ниже ватерлинии плоскодонного судна, создает толкающее усилие. Достигается создание тягового усилия. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым движителям мелководных плоскодонных судов.

Известны судовые движители в виде шеста, весла, паруса, гребного колеса, гребного винта, крыльчатого движителя, воздушного винта, водометного движителя, воздушно-реактивного двигателя, плавниковые движители, движители типа «Апизод» [1, 2, 3, 4].

Наиболее близким к предлагаемому судовому движителю является водометный движитель, который состоит из импеллера (винта крыльчатки насоса) с валом привода, водовода (водометной трубы), спрямляющего аппарата и реверсивно-рулевого устройства [5]. В водоводе, представляющем собой профилированную трубу, водяной поток ускоряется либо лопастным механизмом (гребной винт, крыльчатка насоса), либо энергией сгорания топлива или давлением сжатого газа, что и обеспечивает направленный выброс струи через выпускное отверстие в корме. Отбрасываемая масса воды создает упор движителя, что и приводит судно в движение. Водоводы располагаются внутри или снаружи корпуса судна. Эффективность водометного движителя зависит от формы водоводов, места расположения и конструкции водозаборников.

Недостатком водометного движителя является меньший по сравнению с ходовым винтом коэффициент полезного действия вследствие того, что реактивная водяная струя компактна, выходит из кормы судна в движущийся назад поток воды.

Теоретически можно записать, что количество движения реактивной струи водометного движителя в основном затрачивается на получение силы тяги и на придание скорости отталкиваемого потока воды.

m₁(v₁-v_c)=F₂Δt-m₂v₂ или ρQ₁Δt(v₁-v_c)=F_TΔt-ρQ₂Δtv₂,

m₁=ρQ₁Δt - масса воды, истекающей через сопло;

где ρ - плотность воды;

Q₁ - подача воды через выпускное отверстие (сопло) в корме;

v₁ - скорость истечения воды через сопло;

v_c - скорость судна;

F₂ - сила тяги; F₂=F_т

m₂=ρQ₂Δt - масса воды, от которой отталкивается реактивная струя;

v₂ - скорость движения массы воды m₂.

Нами выявлено, что струя воды, направленная на наружные сферическую и цилиндрическую поверхности, создает тяговое усилие, обусловленное силой взаимодействия слоя обтекающей воды с водой под судном.

Задача изобретения - использование обтекающей по цилиндрической или сферической поверхности судна слоя воды в качестве судового движителя.

Поставленная задача достигается тем, что нос судна выполнен в виде части цилиндрической или сферической оболочки, на переднюю наружную поверхность которой под давлением из сопла сверху или сверху-сзади подается вода, которая, растекаясь вниз, создает толкающее усилие вследствие взаимодействия широкоплоскостного слоя воды с водой под ватерлинией плоскодонного судна, и рабочая поверхность оболочки выполнена гладкой и гидрофобной; положение сопла регулируется по высоте и наклону, выходное сечение щелевидного сопла ориентировано поперек носа судна.

На фиг. 1 показана схема судового движителя при направлении потока воды из сопла сверху на наружную цилиндрическую поверхность; на фиг. 2 - вид сверху судового движителя; на фиг. 3 - сопло, вид сбоку; на фиг. 4 - вид А (снизу) сопла.

Плоскодонное судно 1 с верхней отбортовкой 2 погружено в воду до ватерлинии 3. Нос судна выполнен в виде цилиндрической поверхности 4. Создается толкающее усилие F₂ вследствие взаимодействия широкоплоскостного потока с водой под ватерлинией плоскодонного судна. Вода с расходом Q подается в сопло 5 с щелевым выходным отверстием 6, откуда плоская струя 7 направляется по касательной к верхней части цилиндрической поверхности под углом и с большой скоростью v₁ слой воды 8 обтекает цилиндрическую переднюю носовую часть судна. При этом образуется тяговое усилие на элементарную массу m₁ слоя воды на цилиндрической поверхности, движущейся со скоростью v₁.

Стекающий по гладкой и гидрофобной цилиндрической поверхности носа судна слой воды шириной b и толщиной δ при скорости v₁ имеет количество движения

Это количество движения ударяется об слой воды под ватерлинией, при этом около носа образуется впадина 9. Слой воды 8 воздействует на воду под плоским дном 10 судна, толкая назад, при этом образуется сила тяги F и происходит движение судна вперед.

m₁(v₁+v_c)=FΔt-m₂v₃

ρQ₁Δt(v₁+v_c)=FΔt-ρQ₂Δtv₂

Отсюда F=ρQ₁(v₁+v_c)-ρQ₂v₃.

Из формулы видно, что установка судового движителя на носу увеличивает силу тяги. Необходимо уменьшить величину ρQ₂v₃. Это достигается воздействием широкого слоя воды 8 с рабочей поверхности носа на воду под плоским дном 10 судна. Слой воды 8 не отрывается от гладкой гидрофобной цилиндрической поверхности 4 носа вследствие прилипания согласно эффекту Коанда. Положение судна регулируется по высоте установки Н над рабочей поверхностью судна и углу наклона Q.

Ориентация щелевидного выходного отверстия 6 сопла 5 в передней части поперек носа позволяет получить на рабочей поверхности равномерный по толщине слой стекающей воды. Передвижением сопла по линии 11 вправо-влево управляется курс судна.

Судовой движитель может быть использован во время муссонных дождей в тропиках, при этом дождь собирается и направляется на нос судна.

Нос судна и корма могут быть идентичными, тогда задний ход достигается направлением потока воды в сопло кормы.

Источники информации

1. Лучанский И.А., Яновский А.А. От весла до водомета. - Л.: судостроение, 1964.

2. Большая Советская Энциклопедия. Т.25. - М.: Изд-во «Сов. Энциклопедия», 1976, - 51 с.

3. http://korabley.net/news/dvizhiteli

4. http://bse.sci-lib.com/article

5. http://ru.wikipedia.org

1. Судовой движитель, содержащий подводящий под напором воду трубопровод и сопло, отличающийся тем, что нос судна выполнен впереди в виде части цилиндрической или сферической оболочки, на переднюю наружную поверхность которой под давлением из сопла сверху или сверху-сзади подается вода, которая, растекаясь вниз по поверхности оболочки и взаимодействуя с водой ниже ватерлинии плоскодонного судна, создает толкающее усилие.

2. Судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность оболочки выполнена гладкой и гидрофобной.

3. Судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что положение сопла регулируется по высоте установки Н над рабочей поверхностью носа судна и углу наклона Q.

4. Судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что выходное отверстие сопла выполнено щелевым и ориентировано поперек носа судна.

Изобретение относится к устройствам для перемещения по водной поверхности. .

Винт // 2381957

Изобретение относится к конструкции винтов двигателей аэродинамических и гидравлических аппаратов. .

Двигатель плавсредства (варианты) // 2290341

Изобретение относится к двигателям плавсредств маломерного флота, преимущественно к парусным судам. .

Морское судно // 2281223

Изобретение относится к судостроению, а именно к магнитогидродинамическим движителям. .

Движитель для перемещения судна в морской воде (варианты) // 2280587

Способ перемещения тела в морской воде и устройство для его реализации // 2271302

Изобретение относится к судостроению, а именно к движителям надводных и подводных судов. .

Способ передвижения и присоединения к опоре подводного объекта и устройство для его осуществления в виде подводного движителя-присоса // 2252173

Изобретение относится к подводным транспортным средствам и служит для обеспечения проведения различных подводных работ вблизи судов и других сооружений, имеющих подводную часть.

Способ создания тяги плавникового движителя и плавниковый движитель // 2068373

Изобретение относится к водному транспорту, а при стационарном расположении может быть использовано в качестве насоса. .

Способ движения тел в текучих изотропных средах // 2066660

Изобретение относится к способам движения тел в текучих несжимаемых изотропных средах с ближним порядком структурных элементов и может быть использовано, например, для движения в пресной воде и диэлектрических средах.

Магнитодинамический кондукционный движитель // 2057681

Кормовая оконечность полупогружного крупнотоннажного судна // 2537362

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию обводов полупогружных крупнотоннажных судов, преимущественно крупнотоннажных танкеров, газовозов и контейнеровозов.

Носовая оконечность корпуса судна повышенной ледопроходимости // 2536568

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования обводов корпуса судна повышенной ледопроходимости, имеющего форштевень с бульбом. Предложена носовая оконечность корпуса судна, имеющего в районе мидель-шпангоута днище с малой или нулевой килеватостью и борта, близкие к вертикальным, содержащая бульб, имеющий в своей верхней части прямое или слегка изогнутое ребро, образованное в диаметральной плоскости при соединении правой и левой поверхностей бульба под пространственным углом 30-150°, имеющее наклон вперед до 30° к плоскости ватерлинии и пересекающее плоскости (уровни) самого верхнего и самого нижнего положений расчетной ватерлинии судна в носу для разных вариантов его загрузки.

Рыболовное судно северных морей // 2535382

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования судов неограниченного океанского плавания, способных к автономному и всепогодному ведению рыбных промыслов на большом удалении от портов в штормовых и ледовых широтах дальневосточных морей России и в северо-западной части Тихого океана.

Судно // 2535368

Изобретение относится к области морских грузоперевозок жидких и полужидких грузов. Судно содержит корпус, рулевую рубку с антенной радиолокатора, по меньшей мере, одну палубу, трюм, судовые танки, приспособления для погрузки/разгрузки наливом жидких и полужидких грузов, машинное отделение, гребной винт, руль.

Барокатамаран // 2535116

Изобретение относится к водному транспорту, а именно к спортивно-прогулочным судам, являющимся средством повышения физических возможностей пользователей, их оздоровления, повышения работоспособности.

Устройство для повышения проходимости маломерных судов // 2534637

Изобретение относится к маломерному судостроению, в частности к конструированию средств, повышающих проходимость моторных лодок, и может найти применение в качестве дополнения к ним для преодоления труднопроходимых (заболоченных, покрытых водными растениями) внутренних водоемов.

Носовая часть корпуса быстроходного судна // 2534498

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования однокорпусных и многокорпусных быстроходных судов с высокими мореходными качествами, позволяющими их эксплуатацию в условиях интенсивного волнения.

Судно с воздушной каверной на днище // 2530905

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования водоизмещающих судов с воздушной каверной на днище. Водоизмещающее судно имеет в днище выемку для образования единой воздушной каверны с волновым профилем, начинающуюся с редана в носовой части и ограниченную скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной пластины.

Судовой волнодвижитель // 2528449

Изобретение относится к судовым устройствам, в частности к судовым волнодвижителям. Судовой волнодвижитель обладает более простой конструкцией, отсутствием вращательных механизмов и подвижных деталей.

Способ формирования надводного транспорта для перевозки грузов (вариант русской логики - версия 1) // 2527885

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при выполнении перевозки грузов надводным транспортом. Предложен способ формирования надводного транспорта для перевозки грузов, включающий параллельное расположение корпуса основного транспортного судна с надводной частью и с членами экипажа и корпуса дополнительного транспортного судна с надводной частью без членов экипажа для размещения перевозимого груза, которые соединяют между собой общими полыми трубами жесткости, с нижней части которых располагают и фиксируют герметичные воздушные сосуды обтекаемой цилиндрической конфигурации для активизации грузоподъемности надводного транспорта.

Судно с малой площадью ватерлинии на водородном топливе // 2538230

Изобретение относится к области морского флота, в котором используются суда с малой площадью ватерлинии, имеющие высокую мореходность и скорость с главными силовыми установками на водородном топливе - продукте термической диссоциации водяного пара - водороде и кислороде, при этом для работы установок используется пресная вода, запасенная в емкостях, являющаяся энергоносителем. Судно с малой площадью ватерлинии на водородном топливе, содержащее надводный корпус, установленный на опорах обтекаемой формы на подводные корпуса, пусковую паросиловую установку, размещенную в надводном корпусе, емкости для пресной воды, главные силовые установки с конденсаторами пара для использования в них воды в качестве энергоносителя и получения полезной мощности, включающие два силовых блока - термодиссоционную газотурбинную установку и паротурбинную установку, соединенные валом с электрогенератором, подключенным к электрощиту, парогенераторы на отработанных водороде и кислороде термодиссоционных газотурбинных установок, соединенные паропроводами с коллекторами пара и плазмохимическими нагревателями главных силовых установок и холодильниками для охлаждения отработанных в них водорода и кислорода, парогенераторы, подключенные к системе охлаждения на жидкометаллическом теплоносителе главных силовых установок, соединенные с паровыми турбинами, подсоединенные к электрогенераторам, включенным на электрощиты, и к конденсаторам, источники питания плазмохимических нагревателей и реакторов, электродвигатели, соединенные с гребными винтами, установленные в подводных корпусах. Новым в изобретении является то, что термодиссоционная газотурбинная установка для получения полезной мощности и источника энергии - водорода и кислорода - выполнена с плазмохимическими нагревателями, равномерно расположенными по окружности для нагрева водяного пара до температуры превышающей 2000°C, подключенными к источнику питания, соединенными с одной стороны с помощью клапанных механизмов с коллектором пара с высокой температурой и давлением, а с другой - с реакторами для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C, подключенными к источнику питания, содержащему генератор высокой частоты и конденсаторную батарею, соединенными с расширяющимися соплами и цилиндрами волновых компрессоров, имеющими форсунки для впрыскивания в них воды или жидкого металла, подсоединенные к газовой турбине, укрепленной на валу, соединенном с электрогенератором, и снабжена выпускным патрубком для выпуска отработанных водорода и кислорода в парогенератор, или термодиссоционная газотурбинная установка выполнена с плазмохимическими реакторами для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C и высоким давлением, соединенными с одной стороны с помощью клапанных механизмов с коллектором пара высокого давления и температуры, а с другой - с цилиндрами, подсоединенными к расширяющимся соплам и цилиндрам волновых компрессоров, имеющим форсунки для впрыскивания воды или жидкого металла, соединенные с газовой турбиной, укрепленной на валу, подсоединенном к электрогенератору, и снабжена выпускным патрубком для выпуска отработанных водорода и кислорода в парогенератор. Новым в изобретении является также то, что плазмохимические нагреватели, реакторы для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C или плазмохимические реакторы, расширяющиеся сопла и цилиндры волновых компрессоров имеют рубашки для циркуляции охлаждающей жидкости - жидкометаллического теплоносителя и воды - для охлаждения стенок реакторов для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C. Новым в изобретении является также то, что плазмохимические нагреватели или плазмохимические реакторы содержат корпус с рубашкой, крышкой и колпаком, с укрепленным в корпусе в слое электроизоляции электродом-катодом, сообщающийся с охлаждаемым соплом-анодом, установленные под углом к оси реакторов для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C, или плазмохимические нагреватели или плазмохимические реакторы расположены в одном блоке с размещенными в них форсунками для впрыскивания легкоионизирующей присадки, установленными по оси реакторов, при этом на корпусе плазмохимического нагревателя или плазмохимического реактора расположен клапанный механизм с впускным клапаном для впуска водяного пара высокого давления и температуры. Новым в изобретении является также то, что клапанный механизм включает корпус с патрубком для подвода пара, впускной клапан с ограничителем и пружиной, выполненный в виде трубчатого ползуна, заглушенного с одной стороны, расположенный в цилиндре, укрепленном на корпусе, имеющем окна в стенках трубчатого ползуна впускного клапана и цилиндра для входа пара в плазмохимический нагреватель или в плазмохимический реактор. Новым в изобретении является также то, что реактор для термической диссоциации водяного пара и получения водорода и кислорода с температурой превышающей 2500°C и высоким давлением выполнен из керамического материала с расположенным на нем кольцевым индуктором из медных труб и рубашкой для циркуляции и охлаждения стенок реактора и индуктора водой. Новым в изобретении является также то, что паротурбинная установка для сгорания водорода и кислорода и получения полезной мощности выполнена с осевым компрессором, последовательно соединенным с удлиненными патрубками, камерами сгорания, равномерно расположенными по окружности, включающими форсунки для воспламенения водорода в кислороде за счет впрыскивания газообразных струй продуктов термической диссоциации электропроводной жидкости, с расширяющимися соплами и цилиндрами волновых компрессоров, подсоединенных к паровой турбине, укрепленной на валу, соединенном с электрогенератором, и снабжена выпускным патрубком для выпуска отработанного пара в конденсатор. Новым в изобретении является также то, что форсунка для воспламенения водорода и кислорода содержит корпус с патрубками для подачи электропроводной жидкости, соединенными с цилиндрическими каналами, расположенными внутри корпуса в слое электроизоляционного материала, с одной стороны которых установлены электроды, подключенные к генератору импульсов, а с другой - выполнены сопла, направленные под углом друг к другу и сообщающиеся с взрывной камерой форсунки, имеющей днище с отверстиями для выхода газовых струй. Достигается чистота атмосферы из-за отсутствия дымовых газов. 8 ил.