Полнонапорный водозаборник водометного движителя

 

Использование: судостроение, водозаборники судов с глубокопогруженной приемной частью. Сущность изобретения: внутренняя часть трубопровода в носовой части выполнена с искусственной шероховатостью, а по высоте кормовой части трубопровода размещены гидродинамические профили сегментного типа. Расстояния между лопатками выбирают из условия получения равномерной скорости потока на выходе направляющих лопаток. Использование изобретения обеспечивает увеличение тяги и КПД движителя. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к водозаборникам судов с водометными и гидрореактивными движителями, преимущественно с глубопогруженной приемной частью.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водозаборник, содержащий проточный трубопровод с поворотными коленами, водозаборным отверстием, соплом и направляющими лопатками. (А.А.Русецкий. Движители судов с динамическими принципами поддержания. Л. Судостроение, 1979, с.188, 189).

Предложенное изобретение предназначено для решения технологической задачи снижения сопротивления водозаборника и гидравлических потерь в нем.

Технический результат достигается тем, что внутренняя поверхность носовой части трубопровода выполнена с искусственной шероховатостью, а на кормовой части поверхности проточного трубопровода размещен по крайней мере один гидродинамический профиль сегментного типа со спинкой, ориентированной в сторону носовой части водозаборника, при этом входящие кромки направляющих лопаток в нижнем поворотном колене лежат в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, а в верхнем поворотном колене в плоскости, перпендикулярной валу насоса движителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлено продольное сечение водозаборника; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит проточный трубопровод 1, входной патрубок 2, нижнее 3 и верхнее 4 поворотные колена, направляющие лопатки 5 и 6, внутреннюю носовую поверхность с искусственной шероховатостью 7, внутреннюю кормовую поверхность с двумя (для приема) гидродинамическими профилями 8а и 8б, насос движителя 9.

Устройство функционирует следующим образом.

При работе насоса 9 и под действием скоростного напора вода поступает во входной патрубок 2 и на направляющие лопатки 5. Вогнутая сторона лопаток выполнена по синусоиде для меньшей турбулизации потока. Расстояния между лопатками выбраны из условия обеспечения равномерной скорости потока на выходе между ними, для чего, кроме того, выходящие кромки лопаток 5 лежат в плоскости В-В, перпендикулярной оси трубопровода 1.

Далее поток набегает на профиль 8а.

Скорость потока по профилю увеличивается, а на носовой стенке с шероховатостью 7 уменьшается. В результате в трубопроводе 1 возникает разность давлений потока на носовую и кормовую стенки, приводящие к появлению силы, направленной в сторону движения судна. Гидравлические потери увеличиваются в меньшей мере. За кормовой точкой профиля 8а поток стабилизируется и поступает на профиль 8б, результаты обтекания которого аналогичны. Далее поток набегает на лопатки 6, расстояния между которыми и расположение выходных кромок в плоскости С-С, перпендикулярной валу насоса 9, выравнивают поток, набегающий на лопасти насоса (винта).

Количественная оценка эффекта изобретения проведена для водометного движителя с глубокопогруженной приемной частью со следующими характеристиками: скорость судна V 34 узла, упор 81400 Н, диаметр винта 0,91, расход воды 6 м³/с, сечение трубопровода в виде прямоугольника 0,750,60 м, длина между поворотными коленами 4,5 м. На кормовой стенке размещены два сегментных профиля с хордой 1 м при толщине 0,075 м.

Для такого профиля коэффициент подъемной силы C^п_y^р= 0,25 и сопротивление C_x 0,025. Пусть коэффициент повышения давления потока на носовую стенку от шероховатости C^ш_y= 0,1, а скорость воды в трубопроводе 10 м/с.

Тогда получим: силу разрежения на спинке двух профилей: силу давления на носовую стенку от шероховатости: где S_ш 4,50,6 2,7 м² Суммарная дополнительная сила тяги судна равна Т P_д + P_p 28500 Н, что составляет 28500/81400 0,35 или 35% от тяги движителя. Это позволит увеличить скорость судна примерно на 3,5 узла. С учетом гидродинамического качества профиля К_пр 10 и шероховатой пластины K_ш K_пр и соответствующих гидравлических потерь КПД движителя возрастет ориентировочно на 10-15% Устройство может быть использовано как на проектируемых, так и на находящихся в эксплуатации судах.

Формула изобретения

Полнонапорный водозаборник водометного движителя, содержащий проточный трубопровод с поворотными коленами, водозаборным отверстием, соплом и направляющими лопатками, отличающийся тем, что внутренняя поверхность носовой части трубопровода выполнена с искусственной шероховатостью, а на кормовой части поверхности проточного трубопровода размещен по крайней мере один гидродинамический профиль сегментного типа со спинкой, ориентированной в сторону носовой части водозаборника, при этом выходящие кромки направляющих лопаток в нижнем поворотном колене лежат в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, а в верхнем поворотном колене в плоскости, перпендикулярной валу насоса движителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2