Полнонапорный водозаборник

 

Использование: судостроение, водозаборники быстроходных судов с водометными и гидрореактивными движителями. Сущность изобретения: в водозаборнике, содержащем входной патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами на внутренней поверхности трубопровода установлены попарно пластинчатые интерцепторы - один на носовой, другой, выше его, на кормовой стенках, при этом обшивка за носовым и перед кормовым интерцепторами выполнена перфорированной, а расположенные за обшивкой водосборники парных интерцепторов соединены между собой водяными магистралями. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к водозаборникам судов, и может быть использовано в водометных и гидрореактивных движителях для увеличения их КПД и силы тяги.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водозаборник судов на подводных крыльях, содержащий проточный трубопровод с поворотными коленами и водозаборными отверстиями (А. А. Русецкий Движители судов с динамическими принципами поддержанияю. Л. Судостроение, 1979, с. 188, 189). Такой водозаборник обладает сравнительно большими внешним сопротивлением и гидравлическими потерями.

Предложенное изобретение предназначено для решения технической задачи повышения КПД и тяги движителя, работающего с водозаборником.

Технический эффект достигается за счет того, что в известном водозаборнике на внутренней поверхности проточного трубопровода попарно на носовой и кормовой ее частях соответственно установлены пластинчатые интерцепторы, при этом кормовой интерцептор каждой пары размещен выше носового, а стенки трубопровода за носовыми интерцепторами и впереди кормовых интерцепторов каждой пары выполнены перфорированными и охвачены водосборниками, соединенными между собой водяными магистралями.

Устройство поясняется чертежом, где на чертеже дан продольный разрез водозаборника и его сечения А-А, Б-Б и В-В.

Устройство содержит проточный трубопровод 1, входной патрубок 2, носовые интерцепторы 3а, 3б, кормовые интерцепторы 4а, 4б, перфорированные участки обшивки носовых интерцепторов 5а, 5б, кормовых 6а, 6б, водосборники носовых интерцепторов 7а, 7б, кормовых 8а, 8б, водяные магистрали 9а, 9б.

Устройство работает следующим образом.

При работе движителя поток воды через входной патрубок 2 набегает на интерцепторы 3а, 3б, 4а и 4б. Перед интерцепторами создается зона торможения потока, появляется сила нормального давления на обшивку Р_д. За интерцепторами создается сильное разрежение, сила которого превышает Р_д и направлена в противоположную сторону. Для создания на внутренней обшивке 1 результирующей силы давления, направленной в сторону движения судна, на носовой стенке должны быть устранены полностью или частично силы разрежения на интерцепторах 3а, 3б, а на кормовой стенке силы давления Р_д на обшивку у интерцепторов 4а, 4б. С этой целью каждая пара интерцепторов имеет перфорированные участки обшивки 5а и 6а, 5б и 6б с водозаборниками соответственно 7а и 8а, 7б и 8б, соединенными водяными магистралями 9а и 9б.

Часть потока перед интерцептором 4а под действием повышенного давления Р_д поступает в водозаборник 6а и по водяной магистрали 9а в водозаборник 7а парного интерцептора 3а, откуда через перфорацию попадает в зону разрежения за этим интерцептором. В результате при установившемся стационарном режиме работы движителя сила давления Р_д на кормовую обшивку уменьшится, а сила разрежения снизится. При рациональном конструировании системы силы Р_д на интерцепторе 4а и Р_р на интерцепторе 3а могут быть сведены к малым величинам, не более 10% полной их величины. Аналогичный результат получается и для других пар интерцепторов. Суммарная дополнительная сила тяги (для двух пар интерцепторов) составит где C^д_y= 1,5, C^p_y = 3,7, S=lh Здесь l и h длина и высота интерцептора.

Для количественной оценки полученного эффекта используем количественные характеристики движения реальных СПК: скорость судна V_c 34 узла (16,2 м/c), упор 8300 кгс (81400 Н), диаметр винта 0,91 м, расход воды 6,0 м³/c. Площадь "живого" сечения примем равной F 0,45 м² в виде прямоугольника 0,75 х 0,60 м. Длина трубопровода между поворотными коленами более 3,5 м. Высоту интерцептора примем равной 1/20 длины поперечного сечения, т.е. h 0,0375. Расстояние между интерцепторами по длине трубопровода примем 40h (1,5 м).

Подъемная сила всей системы (дополнительная величина силы тяги) Т_доп 4,68100016,2²0,60,0375 27630H.

Таким образом, сила тяги увеличится на 27630/81400 0,34 или 34% Сила сопротивления каждого интерцептора равна , где Сх 1,15.

Для 4-х интерцепторов получим Эта сила, направленная вверх перпендикулярно плоскости интерцепторов, "уменьшит" массу судна на 1384 кг. С учетом роста тяги судна составит около 20% а повышение КПД до 12-14% и более.

Формула изобретения

Полнонапорный водозаборник, содержащий проточный трубопровод с поворотными коленами и водозаборным отверстием, отличающийся тем, что на внутренней поверхности проточного трубопровода попарно на носовой и кормовой ее частях соответственно установлены пластинчатые интерцепторы, при этом кормовой интерцептор каждой пары размещен выше носового, а стенки трубопровода за носовыми интерцепторами и впереди кормовых интерцепторов каждой пары выполнены перфорированными и охвачены водосборниками, соединенными между собой водяными магистралями.

РИСУНКИ

Рисунок 1