Водомет с регулируемым соплом

Заявляемое решение относиться к области судостроения, в частности к средствам повышения эффективности винто-рулевого комплекса на судах. Решение применимо в качестве подруливающих устройств на крупных судах.

Техническим результатом разработанного решения является расширение технологических возможностей водомета (движителя-двигателя, т.е. движителя с осевым насосом) за счет обеспечения возможности регулирования поворота судна.

Технический результат достигается тем, что в разработанном решении используется эффект отражения потока жидкости при взаимодействии с наклонной стенкой сопла.

Заявляемое решение относиться к области судостроения, в частности к средствам повышения эффективности винто-рулевого комплекса на судах. Из уровня развития техники известно решение [рис.18 на странице 27 работы Куликов С.В., Храмкин М.Ф. «Водометные двигатели», Л., Судостроение, 1970, - 251 с.], в котором электромагнитный движитель-двигатель содержит полый корпус, внутри которого закреплен статор электродвигателя, состоящий из набора пластинчатых колец и обмоток. В статоре с зазором расположен вращающийся полый ротор электродвигателя. На внутренней поверхности ротора закреплены лопасти. С ротором соединены патрубки, заканчивающиеся чашеобразными опорами, соединенными с упомянутым выше полым корпусом. Опоры содержат внутри патрубков ребра (направляющие лопатки движителя), несущие центральный вал. Центральный вал выполнен сборным, не имеющим вращения. Корпус движителя соединен с соплом, с помощью шарниров. По сути решение является водометным движителем с осевым насосом и поворотным соплом, являющимся одновременно ротором электродвигателя. Работает устройство следующим образом. При подводе электрического тока к обмоткам статора ротор получает вращение с постоянной частотой. Лопасти камеры всасывания через патрубок всасывания захватывают воду и тем самым создают некоторую осевую силу тяги, которая через чашеобразные опоры передается на корпус (он может быть прикреплен к судну и т.д.). Усиление силы тяги происходит в нагнетательной части движителя за счет того, что вода, вытесняемая лопастями из камеры всасывания, проходит через контрпропеллер (он выпрямляет направление потока воды), подхватывается следующими лопастями ротора и вытесняется через сопло, наружу образуя дополнительную осевую силу тяги. Сила тяги пропорциональна напору воды, создаваемому во всасывающей и нагнетательной камерах. Напор пропорционален числу оборотов лопастей.

Недостатком решения является его ограниченные технологические возможности, связанные с отсутствием возможности поворачивать судно водометом.

Техническим результатом разработанного решения является расширение технологических возможностей водомета (движителя-двигателя, т.е. движителя с осевым насосом) за счет обеспечения возможности регулирования поворота судна.

Технический результат достигается тем, что в разработанном решении используется эффект отражения потока жидкости при взаимодействии с поворотной стенкой сопла. Таким образом, разработанное решение, как и прототип, содержит:

а) водометный движитель с осевым насосом, в состав движителя входит:

- вращающийся полый ротор, установленный соосно с зазорной полостью в статоре, и несущий на внутренней поверхности гребные лопасти,

Однако заявляемое решение отличается тем, что снабжено поворотным соплом.

Указанные отличия являются новыми существенными признаками устройства, достаточными для квалифицирования решения как объекта полезной модели.

На фигуре 1 представлена компоновочная схема судна с поворотным соплом движителя.

На фигуре 2 изображена схема устройства водометного движителя.

Решение включает в себя корпус судна 13, к корме которого прикреплена система рычажных механизмов 14, позволяющая поворачивать сопло 10 водомета.

Устроен водомет следующим образом. Статор 1, являющийся корпусом водомета, и ротор 2 выполнены полыми в виде цилиндров и установлены соосно с образованием зазорной полости 3. В зазорную полость введен пароподводящий (пар берется от судовой установки как утилизируемый продукт) патрубок 4. На наружной поверхности ротора по ее окружности в пределах зазорной полости 3 смонтированы рабочие лопатки 5 паровой турбины. Вслед за ними в пределах зазорной полости 3 на внутренней поверхности статора по его окружности смонтированы спрямляющие лопатки 6 (лопатки, профиль которых спрямляет поток пара, выходящий из под профиля рабочих лопаток 5). В центре ротора 2 расположен вал 7, на котором расположены лопасти гребного винта 8. Статор 1 с помощью шарниров 9 соединен с соплом 10, на внешней поверхности которого расположены тяги 11.

Принцип работы устройства основан на следующем. Пароподводящий патрубок 4, статор 1 с ротором 2 и установленными на них лопатками 5 и 6 образуют паровую турбину, преобразующую энергию пара во вращение ротора. Ротор, в свою очередь, преобразует вращение закрепленных на нем лопастей в поступательное движение воды в осевом насосе, в результате чего создается тяговое усилие Р водомета. Работает устройство следующим образом. Пар через патрубок 4 подается на рабочие лопатки 5, что обуславливает возникновение на роторе 2 крутящего момента некоторой величины Мкр 5. Далее пар проходит через спрямляющие лопатки 6, это выравнивает направление потока пара, пар попадает на следующие рабочие лопатки 5/1, что обуславливает возникновение на роторе 2 крутящего момента некоторой величины Мкр 5/1. Далее пар опять попадает на спрямляющие лопатки 6/1. Под воздействием суммы крутящих моментов Мкр 5+Мкр 5/1 ротор 2 получает вращение вокруг своей оси с некоторой угловой скоростью (с некоторым числом оборотов в минуту). Вместе с ротором, соответственно, вращаются закрепленные на нем и на центральном вале 7 лопасти 8 и 8/1 гребных винтов. Возникающий при этом поток попадает в сопло 10, уже повернутое на необходимый угол с помощью тяг 11, отражается от наклонной стенки сопла 10 что позволяет тяговому усилию Р приводить в движение судно и обеспечивать подруливание. При необходимости снизить скорость движения судна необходимо снизить величину тяги Р. Это достигается снижением давления пара (часть пара сбрасывается через регулировочный клапан, остальной пар под сниженным давлением попадает на лопасти турбины и формирует меньший по величине крутящий момент). При необходимости повысить скорость движения судна соответственно необходимо повысить давление пара.

Таким образом, заявленный технический результат достигается тем, что:

- регулирование величины тягового усилия Р обеспечивается управлением величиной давления пара, подаваемого в патрубок 4 из внутрисудовой энергетической установки;

- в качестве энергоносителя используется пар, который обычно во внутрисудовых установках утилизируется.

Водомет с поворотным соплом, содержащий водометный движитель с осевым насосом, включающий в себя статор, который обеспечивает вращение ротора водометного движителя, вращающийся полый ротор, установленный соосно в статоре с зазорной полостью, и несущий на внутренней поверхности гребные лопасти, установленные на центральном валу, и сопло камеры нагнетания, отличающийся тем, что в зазорную полость введен пароподводящий патрубок, на наружной поверхности ротора в зазорной полости смонтированы рабочие лопатки паровой турбины, на внутренней поверхности статора в зазорной полости в порядке чередования с рабочими лопатками установлены спрямляющие лопатки паровой турбины, центральный вал выполнен составным, несущим на себе лопасти гребного винта, сопло выполнено подвижным.