Водозаборник водометного движителя судна

 

Использование: судостроение, движители быстроходных судов. Сущность изобретения: водозаборник водометного движителя судна содержит водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами и направляющими лопатками. Каждая верхняя направляющая лопатка выполнена из крыла и следующей за ним по потоку изогнутой пластины, нижняя - из изогнутой пластины и следующего за ней крыла, причем крылья размещены под углом к набегающему на них потоку, засасывающие поверхности крыльев направлены в сторону движения судна, а нагнетающие поверхности выполнены с искусственной шероховатостью. Использование изобретения повышает тягу и кпд движителя. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к водозаборникам быстроходных судов с водометными и гидрореактивными движителями, и может быть использовано для водозаборников, в первую очередь с глубокопогруженной приемной частью, с целью увеличения силы тяги и повышения КПД водометных движителей.

Известны водозаборники водометных движителей судов на подводных крыльях, СВП скегового типа, полупогружных судов (СССР, а.с. 931588, В 63 Н 11/08, 1981 г. ; патент Англии 978480, В 63 Н 11/10, 1964 г.; заявка Японии 60-35689, В 63 В 39/08, 1985 г.; заявка Японии 1-50639, В 63 Н 11/04, 1989 г.). Такие водозаборники содержат водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами и направляющими лопатками в них. Особенность большинства из них - относительно длинный прямой, почти вертикальный участок трубопровода.

Основной недостаток этих устройств - большое внешнее сопротивление водозаборника и большие гидравлические потери в нем, что существенно сказывается на силе тяги и КПД движителя.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога водозаборник водометного движителя, содержащий входной патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами и направляющими лопатками (СССР, авт. свид. 391004, В 63 Н 11/02, 1973 г.).

Для компенсации сопротивления водозаборника и гидравлических потерь и тем самым увеличения силы тяги и повышения КПД движителя в известном устройстве, содержащем водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами и направляющими лопатками, каждая верхняя лопатка выполнена из крыла и следующей за ним по потоку изогнутой пластины, нижняя - из изогнутой пластины и следующего за ней крыла, причем крылья размещены под углом к набегающему на них потоку, засасывающие поверхности крыльев направлены в стороны движения судна, а нагнетающие поверхности выполнены с искусственной шероховатостью.

У аналога лопатки предназначены только для уменьшения сопротивления движения воды в трубопроводе путем рационального направления потоков воды в поворотных коленах. В заявке, кроме этого, - для получения на крыльях лопаток подъемной силы (сила тяги), направленной в сторону движения судна. Отличия конструктивные: у аналога лопатки изогнуты (закруглены) в соответствии с радиусом поворотных колен и имеют профиль, отличный от крыльевого, выполнены, как правило, из листового материала. В заявке часть профиля выполнена в виде крыла. Для верхней лопатки - в начале лопатки, для нижней - на ее конце (по потоку).

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение водозаборника.

Устройство содержит проточный трубопровод 1, входной патрубок 2, поворотные колена 3 и 4, верхние направляющие лопатки 5, нижние направляющие лопатки 6, крыльевые части 7 и 8 лопаток 5 и 6, изогнутые пластинчатые части 9 и 10 этих же лопаток, засасывающие поверхности 1 крыльев, нагнетательные поверхности 12 крыльев, искусственная шероховатость 13, нанесенная на нагнетательную поверхность, насос движителя 14.

Устройство работает следующим образом.

При работе насоса 14 и под действием скоростного напора воды последняя поступает во входной патрубок 2 и на нижние направляющие лопатки 6, сначала на изогнутые пластины 10, затем набегает на крылья 8. На крыльях, установленных под углом к набегающему потоку засасывающей поверхностью 11 в нос судна появятся силы тяги (подъемная сила) и сопротивления. Искусственная шероховатость 13 на нагнетающей поверхности 12 приведет к замедлению потока и, как следствие, к повышению давления на эту поверхность. В дальнейшем поток в проточном трубопроводе 1 набегает на крылья 7 верхних направляющих лопаток 5. Возникнут подъемная сила и сила сопротивления. Пластинчатые части 9 верхних лопаток направят поток с крыла к насосу 14.

Для примера возьмем судно с водометным движителем с глубокопогруженной приемной частью. Скорость судна 34 узла, упор движителя 81,4 кН, диаметр насоса 0,91 м, расход воды 6 м³/с. Примем "живое" сечение трубопровода в районе размещения крыльевой части направляющих лопаток в виде прямоугольника 1,00,6 м и длину между поворотными коленами 4,5 м. При этом скорость потока в трубопроводе составит 10 м/с.

В поворотных лопатках разместим по три направляющих лопатки. Крыльевые части лопаток возьмем в виде крыла АСА-15 длиной 0,6 м и хордой 1,2 м. Угол атаки примем равным 15^o для верхних лопаток и 10^o - нижних. Подъемная сила (сила тяги) на всех лопатках при этом будет равна где C_у ^B = 0,42; C_y ^H = 0,22; C_y ^ш = 0,10; С учетом дополнительного сопротивления, вносимого крыльями, искусственной шероховатостью, стесненности потока, влиянием пограничного слоя в районе крепления крыльев к обшивке трубопровода и др. дополнительная сила тяги может составить порядка что составит 36,9% от полной тяги движителя. В результате скорость судна повысится примерно на 3,8 узла, а приращение КПД движителя составит 5%.

Использование крыльев с существенно большим коэффициентом гидродинамического качества, в том числе за счет применения различных способов снижения сопротивления крыльев, должно дать более высокие результаты.

Устройство может быть применено для действующих и проектируемых водометных движителей судов.

Формула изобретения

Водозаборник водометного движителя судна, содержащий водоприемный патрубок и проточный трубопровод с поворотными коленами и направляющими лопатками, отличающийся тем, что каждая верхняя направляющая лопатка выполнена в виде крыла и следующей за ним по потоку изогнутой пластины, а каждая нижняя - в виде изогнутой пластины и следующего за ней крыла, при этом крылья установлены под углом к набегающему на них потоку, засасывающие поверхности крыльев направлены в сторону движения судна, а нагнетающие поверхности выполнены с искусственной шероховатостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1