Роторный движительный комплекс судна

 

Использование: судостроение, а именно движительные комплексы с использованием эффекта Магнуса. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем роторы Магнуса, установленные симметрично относительно диаметральной плоскости судна, роторы размещены в каналах (туннелях), идущих от носовых входных отверстий к бортовым выходным отверстиям, при этом роторы смещены к кормовой стенке канала и находятся в выемках кормовой стенки, а на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, установлен пластинчатый интерцептор в плоскости этой стенки. Использование изобретения приводит к повышению тяги и улучшению условий эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительным комплексам с использованием эффекта Магнуса. Предназначено для создания дополнительной тяги судна, или экономии топлива за счет использования энергии набегающего на носовую оконечность судна потока воды.

Известен принятый в качестве прототипа судовой роторный движитель, состоящий из роторов, установленных симметрично относительно диаметральной плоскости, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна /1/. Недостаток этого движителя возможность применения только на судах с относительно полными носовыми обводами, а также достаточно большое сопротивление движению.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения задачи повышения тяги, создаваемой роторами, улучшения условий эксплуатации движителей. Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем роторы, установленные симметрично относительно диаметральной плоскости, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна, роторы размещены в каналах (туннелях), идущих от носовых входных отверстий к бортовым входным отверстиям, при этом роторы смещены к кормовой стенке канала и находятся в выемках в этой стенке, а на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, установлен пластинчатый интерцептор в плоскости этой стенки.

На фиг.1 дан общий вид; на фиг.2 узел A. Он содержит каналы (туннели) 1, носовые входные 2 и бортовые входные 3 отверстия, роторы Магнуса 4 (приводы не показаны), размещенные в выемках 5, а также пластинчатые интерцепторы 6. Кроме этого, в составе комплекса могут быть другие движители 7 в носовой или кормовой частях канала 1.

Устройство работает следующим образом.

При ходе судна поток поступает в канал 1 через входное отверстие 2, затем набегает на установленные в канале роторы 4, вращаемые по часовой стрелке на правом борту и против на левом. В соответствии с эффектом Магнуса на роторах возникают подъемная сила (здесь сила тяги) и сила сопротивления. При угле натекания, равном 90^o, сила сопротивления будет направлена в плоскости шпангоута, а сила тяги достигать наибольшей величины. Для получения максимального эффекта форма выемки и противоположной стенки, а также прилегающей к выемке части стенки должна соответствовать линиям тока жидкости для определенного отношения окружной скорости точек цилиндра на его поверхности и скорости набегающего потока, например, равного 3-4. Это позволит снизить потери на сопротивление на данном участке канала. Этому способствует и установка пластинчатого интерцептора. При вращении цилиндра (ротора) поток в выемке набегает на интерцептор, тормозится, при этом существенно повышается скорость его движения на выходе из выемки. В первом квадранте цилиндра существенно упадет давление потока, что равносильно появлению дополнительной силы, действующей на цилиндр, т.е. дополнительной тяги к той, которая образуется за счет упомянутого эффекта. Для повышения скорости потока, а следовательно, и подъемной силы роторов, могут быть использованы другие движители водометные, гребные винты и т.п. На фиг.1 показан один ротор в канале, возможна установка нескольких роторов.

При скорости хода судна 10 м/с сила тяги составит оценочно где Су 4 (с учетом стесненности работы роторов, в изолированном состоянии, безграничной среде он может доходить до 10.15); S площадь диаметральной плоскости цилиндра, м²; V_S скорость хода судна, м/сек.

Затраты энергии на вращение цилиндров составят не более 10% Даже при сравнительно небольших габаритах ротора его тяга может достигать существенной величины. В частности, для судна водоизмещением 3000 т при скорости движения 10 м/с сила тяги составляет 338 kH. Половину этой силы тяги можно получить на роторном движительном комплексе из двух роторов при площади диаметральной плоскости каждого 0,25 м². При оптимальном отношении длины цилиндра к диаметру, равном 4,7, получим параметры роторов: длина 1,09 м и диаметр 0,23 м.

Устройство промышленно применимо, технически выполнимо.

Формула изобретения

Роторный движительный комплекс судна, содержащий установленные симметрично относительно диаметральной плоскости судна роторы, оси вращения которых перпендикулярны основной плоскости судна, отличающийся тем, что роторы установлены в каналах с носовыми входными и бортовыми выходными отверстиями, смещены к кормовой стенке канала и размещены в выемках кормовой стенки, при этом на передней по потоку кромке, образованной поверхностью выемки и примыкающей части стенки, в плоскости этой стенки установлен пластинчатый интерцептор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2