водометный движитель
Классы МПК: | B63H11/08 вращающегося типа B63H1/20 ступицы; крепления лопастей |
Автор(ы): | Мавлюдов Марат Абдрахманович (RU), Кильдеев Равиль Исмаилович (RU), Вишневский Леонид Иосифович (RU), Салазкин Игорь Викторович (RU), Афонин Борис Григорьевич (RU), Пустошный Александр Владимирович (RU), Яковлева Ольга Васильевна (RU), Кортунова Елена Леонидовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-06-09 публикация патента:
27.08.2011 |
Изобретение относится к области судостроения, касается вопросов создания водометных движителей всех типов судов и кораблей. Водометный движитель содержит размещенное в водоводе (1) и установленное на валу рабочее колесо (2), имеющее ступицу (3) с закрепленными на ней лопастями (4). В теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном сечении, выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость (5). Полость сообщена с набегающим потоком с помощью образованных в теле лопасти входных каналов (7) с водозаборными отверстиями (8). Отверстия расположены на нагнетающей поверхности (6) лопасти. На периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие (9), простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности. При этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса. Входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы по направлению вращения рабочего колеса. Достигается снижение интенсивности образования щелевой кавитации в щелевом зазоре (10), образованном между концевыми сечениями лопастей рабочего колеса и стенкой водовода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Формула изобретения
1. Водометный движитель, содержащий размещенное в водоводе и установленное на валу осевое рабочее колесо, имеющее ступицу с закрепленными на ней лопастями, отличающийся тем, что в теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном участке, выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость, которая сообщена с набегающим на нагнетающую поверхность лопасти потоком с помощью образованных в ее теле входных каналов, имеющих водозаборные отверстия, расположенные на нагнетающей поверхности лопасти, а на периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие, простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности, при этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса.
2. Водометный движитель по п.1, отличающийся тем, что входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы навстречу направлению вращения рабочего колеса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания водометных движителей (ВД) всех типов судов и кораблей.
Известны водометные движители, содержащие водовод и размещенное в нем рабочее колесо с лопастями, имеющими профилировку сечений с плавным контуром (М.А.Мавлюдов, Ю.М.Садовников и др. Движители быстроходных судов, Л.: Судостроение, 1973).
Известен также водометный движитель (являющийся прототипом настоящего предложения) с рабочим колесом, установленным в водоводе, имеющим лопасти с профилем сечений NACA-66 с сегментной формой контура и с цилиндрическим, периферийным сечением лопастей (см. там же, стр.94).
Недостатком известного ВД является наличие в процессе его работы перетекания жидкости со стороны нагнетающей поверхности лопастей в область их засасывающей поверхности под некоторым углом, имеющее место в щелевом канале, образованном между стенками водовода и торцевым сечением лопастей рабочего колеса. В процессе течения жидкости в указанном месте, она испытывает достаточно сильное разрежение. В результате наличия таких концевых (торцевых) течений вблизи стенок водовода на определенном диапазоне режимов эксплуатации ВД из-за резкого снижения местного давления возникает разрыв сплошности жидкости или так называемая щелевая кавитация, которая ухудшает акустические качества ВД и вызывает, кроме того, эрозионные повреждения стенок водовода в области рабочего колеса.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение интенсивности образования щелевой кавитации в щелевом зазоре, образованном между концевыми сечениями лопастей рабочего колеса и стенкой водовода ВД, путем уменьшения течения в указанном зазоре.
Это достигается тем, что у известного ВД, содержащего размещенное в водоводе и установленное на валу рабочее колесо, имеется ступица с закрепленными на ней лопастями. В теле лопастей рабочего колеса, в их периферийном сечении, выполнена простирающаяся по их ширине лопасти полость. Она сообщена с набегающим потоком с помощью образованных в теле лопасти входных каналов с водозаборными отверстиями, расположенными на нагнетающей поверхности лопасти. На периферийном сечении лопасти указанная полость имеет щелевое отверстие, простирающееся также по ширине лопасти, выход которого ориентирован в сторону ее нагнетающей поверхности. При этом водозаборные отверстия входных каналов размещены по ширине лопасти на ее относительном радиусе, равном 0,55-0,8, от оси рабочего колеса.
Кроме того, входные сечения водозаборных отверстий лопастей ориентированы по направлению вращения рабочего колеса.
Выполнение в теле каждой лопасти рабочего колеса полости указанным образом позволяет подать в область щелевого зазора, между торцом лопасти и стенкой водовода, часть жидкости из упомянутой полости в лопастях рабочего колеса и обеспечить снижение тем самым интенсивности течения, имеющего место обычно в указанном зазоре. А ориентация выхода упомянутого щелевого отверстия в сторону нагнетающей поверхности лопасти, то есть навстречу набегающему потоку, позволяет притормозить течение в зазоре и тем самым существенно умерить образование щелевой кавитации в нем.
Размещение водозаборных отверстий входных каналов на относительном радиусе, равном 0,55 - 0,8 от оси рабочего колеса, объясняется тем, что в этом месте повышенное давление по сравнению с давлением на засасывающей стороне лопасти, способствует наиболее эффективному перетеканию попадающей в полость жидкости в область периферийного сечения лопасти.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид фрагмента ВД; на фиг.2 - часть рабочего колеса; на фиг.3 - сечение А-А, показанное на фиг.2, и на фиг.4 - результаты сравнительных модельных испытаний.
Водометный движитель содержит водовод 1, в котором на валу установлено рабочее колесо 2 (фиг.1), имеющее ступицу 3 (фиг.2) с закрепленными на ней профилированными лопастями 4 (фиг.1 и 2). В теле лопастей 4, в их периферийном участке по радиусу выполнена простирающаяся по ширине лопасти полость 5. Она сообщена с набегающим на нагнетающую поверхность 6 лопастей 4 потоком жидкости с помощью образованных в теле лопастей 4 входных каналов 7. Входные каналы 7 имеют водозаборные отверстия 8, выполненные на нагнетающей стороне 6 лопастей 4 (фиг.2). Указанная полость 5 сообщена с щелевым отверстием 9, образованным на периферийном (концевом) сечении лопастей 4 и простирающимся по их ширине (фиг.3). Выход щелевого отверстия 9 ориентирован в сторону нагнетающей поверхности 6 лопастей 4, то есть против набегающего на рабочее колесо 2 потока (фиг.2). Между концевыми сечениями лопастей 6 рабочего колеса 2 и стенкой водовода 1 имеется щелевой зазор 10. Водозаборные отверстия 8 входных каналов размещены по ширине лопасти 4 на относительном радиусе, равном 0,55-0,8 от оси рабочего колеса 2 (фиг.2).
Кроме того, входные сечения водозаборных отверстий 8 ориентированы по направлению вращения рабочего колеса для более эффективного захвата жидкости набегающего потока.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При вращении рабочего колеса 2 на его лопастях 4 возникает перепад давления, направленный со стороны нагнетающей поверхности 6 на засасывающую противоположную поверхность лопасти 4. В результате этого в щелевом зазоре 10 образуется направленное течение потока жидкости и на определенных режимах работы ВД возникает разрыв сплошности жидкости между стенками водовода 1 и концевыми сечениями 9 лопастей 4. Наряду с этим в образованных в теле лопастей 4 полостях 5 под действием набегающего потока и центробежной силы в упомянутых щелевых зазорах образуется течение, направленное в противоположную набегающему потоку сторону, то есть течение, обратное описанному выше, а именно со стороны засасывающей поверхности лопастей к нагнетающей 6. В итоге результирующее течение в щелевом зазоре 10 уменьшается, что и приводит к умерению или исключению образования в упомянутой области щелевой кавитации.
На фиг.4 представлены результаты сравнительных испытаний в кавитационной трубе. По оси ординат приведены значения критических чисел кавитации , а по оси абсцисс - относительная поступь J, являющаяся функцией скорости набегающего потока, оборотов и диаметра рабочего колеса. Обозначения относятся соответственно: - к рабочему колесу с обычными лопастями и - к рабочему колесу с лопастями, имеющему полость 5 с каналами 7 и водозаборными отверстиями 8. Как видно из представленных результатов, значение критического числа кавитации у лопастей с лопастями уменьшается. Это объясняется созданием направленного течения в щелевом зазоре 10, приводящего к уменьшению перетекания потока с нагнетающей поверхности на засасывающую поверхность лопастей. Это, в свою очередь, в результате приводит к снижению критического числа кавитации, при котором возникает щелевая кавитация в зазоре, то есть к снижению интенсивности образования кавитации в указанном месте, приводящей, как было отмечено выше, к ухудшению акустических качеств ВД и к механическим повреждениям стенок водовода.
Класс B63H11/08 вращающегося типа
центробежное тяговое устройство - патент 2455525 (10.07.2012) | |
водометный движитель - патент 2455191 (10.07.2012) | |
инерционный двигатель богданова - патент 2449170 (27.04.2012) | |
скоростное глиссирующее судно - патент 2387569 (27.04.2010) | |
судовой движитель - патент 2381953 (20.02.2010) | |
способ преобразования центробежной силы в силу тяги - патент 2381952 (20.02.2010) | |
судно на воздушной каверне с водометным движителем - патент 2381131 (10.02.2010) | |
двухрежимный водозаборник водометного движителя судна - патент 2360832 (10.07.2009) | |
водометный движитель - патент 2357891 (10.06.2009) | |
реверсивно-рулевое устройство водометного движителя - патент 2330785 (10.08.2008) |
Класс B63H1/20 ступицы; крепления лопастей
гребной винт - патент 2504499 (20.01.2014) | |
гребной винт со съемными лопастями (варианты) - патент 2284278 (27.09.2006) | |
лопастной движитель судна - патент 2191136 (20.10.2002) | |
гребной винт со съемными лопастями - патент 2071210 (27.12.1996) | |
движитель транспортного средства - патент 2038260 (27.06.1995) |