Газоводометный движитель

Газоводометный движитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к судостроению . Цель изобретения - повышение эффективности движителя. Газоводометный движитель содержит источник 1 сжатого газа с корпусом 2 и расположенный коаксиально последнему вал 3, на конце которого закреплен корпус 4 рабочего аппарата с камерой 5, имеющей входные отверстия 6 и выходное сопло 7. Камера 5 снабжена нагнетающими патрубками 8 и выполнена по форме полусферы, сопряженной с конусным участком 9, в стенке которого расположены отверстия 6 с патрубками 8, оси которых расположены тангенциально к стенке участка 9 камеры 5, при этом вал 3 выполнен полым с входными окнами и выходным осевым каналом 11, конец которого размещен в корпусе 2. Патрубки 8 выполнены обтекаемой формы, их боковые поверхности плавно сопрягаются с поверхностью стенки участка 9 камеры 5, а поперечные сечения патрубков 8 выполнены по форме сегментов . Кроме того, движитель снабжен патрубками 12 и 13, установленными коаксиально один другому и корпусу 2 и продольно смещенными один относительно другого, и радиальными перегородками 14 и 15 с отверстиями 16 и 17, установленными между патрубками 12 и 13 и корпусом 2 источника 1 в плоскости его торца. При этом длина внешнего патрубка 12 больше длины внутреннего патрубка 13, а его выходной торец расположен в плоскости среза выходного торца сопла, выходной торец патрубка 13 расположен в плоскости торца корпуса 2. Рабочий аппарат выполнен с герметичной полостью 20, заключенной между стенками полусферической части камеры 5, выходного сопла 7 и корпуса 4 рабочего аппарата. 4 з.п. ф-лы, 6 ил. сл с

союз соВЕтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 63 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ: КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4773255/11 (22) 25,12.89 (46) 30.06.92. Бюл. 1чг 24 (75) А.А. Щукин (53) 628.629.125,5/1 (088.8) (56) Головков Л,Г. Гибридные ракетные двигатели. — M., 1976, с, 30, (54) ГАЗОВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к судостроению. Цель изобретения — повышение эффективности движителя. Газоводометный движитель содержит источник 1 сжатого газа с корпусом 2 и расположенный коаксиально последнему вал 3, на конце которого закреплен корпус 4 рабочего аппарата с камерой 5, имеющей входные отверстия 6 и выходное сопло 7, Камера 5 снабжена нагнетающими патрубками 8 и выполнена по форме полусферы. сопряженной с конусным участком 9, в стенке которого расположены отверстия 6 с патрубками 8, оси которых расположены тангенциально к стенке участка 9 камеры 5, при этом вал 3 выполнен полым с входными окнами и выходным oceb

„„5U„„1743994 А1 вым каналом 11, конец которого размещен в корпусе 2. Патрубки 8 выполнены обтекаемой формы, их боковые поверхности плавно сопрягаются с поверхностью стенки участка 9 камеры 5, а поперечные сечения патрубков 8 выполнены по форме сегментов. Кроме того, движитель снабжен патрубками 12 и 13, установленными коаксиально один другому и корпусу.2 и продольно смещенными один относительно другого, и радиальными перегородками 14 и 15 с отверстиями 16 и 17, установленными между патрубками 12 и 13 и корпусом 2 источника 1 в плоскости его торца. При этом длина внешнего патрубка 12 больше длины внутреннего патрубка 13, а его выходной торец расположен в плоскости среза выходного торца сопла, выходной торец патрубка

13 расположен в плоскости торца корпуса 2.

Рабочий аппарат выполнен с герметичной полостью 20, заключенной между стенками полусферической части камеры 5; выходного сопла 7 и корпуса 4 рабочего аппарата. 4 з.п, ф-лы, 6 ил.

1743994 трубе из бака, 10

Изобретение относится к конструкциям газоводометных движителей и может быть использовано в качестве силовой установки для речных и морских судов различного типа и назначения.

Известна конструкция двигателя, имеющего. вводные трубки разной длины. предназначенные для создания эжекции забортной воды и реактивной тяги в выхлопной трубе.

Недостатком данного двигателя является возможность попадания посторонних предметов в выхлопную трубу. что значительно снижает эффект эжекции и реактивной тяги.

Другим недостатком двигателя является отсутствие резерва тяги.

Известна конструкция аппарата с гидроракетным двигателем совместного истечения, Аппарат снабжен трубой. проходящей по его оси через отделение топлива в камеру сгорания с диффузором. На конце трубы размещен распылитель. Между корпусом аппарата и выходным соплом имеется зазор.

При движении аппарата забортная вода поступает через отверстие в носу аппарата и по трубе к распылителю, где распадается на капли и воспламеняет запальный слой топлива, В результате высокой температуры вода превращается в пар, который через диффузор поступает в выходное сопло, где конденсируется в забортной воде, поступающей через упомянутый зазор при движении аппарата. Вследствие этого в сопле образуется область повышенного давления воды, которая с большой силой выбрасывается через выходное сопло за борт, создавая реактивное движение.

Недостатком данной конструкции аппарата является возможность попадания посторонних предметов в зазор между выходным соплом и корпусом аппарата при движении последнего в воде.

Другим недостатком аппарата является относительно невысокая скорость под водой, что связано прямой зависимостью с поступлением с такой же скоростью забортной воды в сопло. Резервом для увеличения тяги данная конструкция аппарата не обладает.

Известна конструкция газоводометного движителя, в котором тяга обеспечивается при взаимодействии двух компонентов — газов и забортной воды в результате вращения рабочего аппарата, Забортная вода в этом движителе поступает через удлиненные отверстия, выполненные в корпусе трубы рабочего

55 аппарата. При вращении оси от мотора вращаются продольные пазы, разделенные выступами, которые скользят по внутренней стенке трубы.

При совмещении пазов с каналами, которые расположены диаметрально в.стенке трубы, происходит взаимодействие забортной воды с. газом, который поступает по

B данном движителе нет реактивного сопла, и движение осуществляется за счет импульсного выброса газоводяной струи за борт из двух диаметрально расположенных каналов, Недостатком данного типа двигателя является кавитационная эрозия поверхности продольных пазов.

В движущейся среде возникают пузырьки, которые .на границе поверхности продольных пазов очень быстро и с большой силой захлопываются, что сопровождается сильными ударами, которые способствуют разрушению поверхности продольных пазов и снижают тягу двигателя.

Кавитация еще более разрушительно действует на выступы между продольными пазами, при помощи которых создается герметичность каналов и эффект движения.

При разрушении перегородок этот эффект пропадает, и движитель становится непригодным для работы.

Другим недостатком движителя является возможность попадания посторонних предметов в удлиненные окна и заклинивание продольных пазов в корпусе трубы, что неизбежно приводит к поломке движителя, К недостатку относится также отсутствие резерва для увеличения тяги движителя вследствие большого гидравлического сопротивления продольных пазов при наращивании угловой скорости мотором.

Известна конструкция водометного двигателя, выбранного в качестве прототипа, состоящая из блока горючего, камеры сгорания, форсунок. соплового аппарата. турбины и винта.

B водометном двигателе продукты реакции твердого горючего с забортной водой, поступающей в камеру сгорания через форсунки, приводят во вращение турбину; на валу которой находится винт.

Недостатком данной конструкции двигателя является кавитационная эрозия Iloверхности гребного винта.

Другим недостатком двигателя является возможность попадания посторонних предметов в водозаборный патрубок, перед входом которого установлен винт, что неизбежно приводит к поломкам и заклиниванию винта, 1743994

К другому недостатку двигателя относится установка выходных сопел для выброса продуктов сгорания напротив. лопасти винта.

8ыброс продуктов сгорания увеличива- 5 ет образование пузырьков, которые способствуют разрушению поверхности винта и уменьшают тягу двигателя.

Цель изобретения — повышение эффективности газоводометного движителя. 10

Поставленная цель достигается тем, что в газоводометном движителе, содержащем источник сжатого газа с корпусом и расположенный коаксиально последнему вал; на конце которого закреплен корпус рабочего 15 аппарата с камерой, имеющей входные отверстия, и с выходным соплом, камера рабочего аппарата сйабжена нагнетающими патрубками и выполнена по форме полусферы, сопряженной с усеченным конусом, в 20 стенке которого расположены упомяйутые входные отверстия с нагнетающими патрубками. оси которых расположены тангенциально к стенке конусного участка камеры, при этом вал выполнен полым с выходными 25 окнами и выходным осевым каналом. конец которого размещен в корпусе источника сжатого газа.

Нагнетающие патрубки выполнены обтекаемой формы, их боковые поверхности 30 плавно сопряжены с поверхностью стенки конусного участка камеры, а поперечные сечения,нагнетающих патрубков выполнены по форме сегментов.

Кроме того, движитель снабжен патруб- 35 ками, установленными коаксиально один другому и корпусу источника сжатого газа и продольно смещенными один относительно другого, радиальными перегородками и корпусом источника сжатого газа в плоско- 40 сти его торца, при этом длина внешнего патрубка больше длины внутреннего пат,рубка. а его выходной торец расположен в плоскости среза выходного торца сопла. при этом выходной торец патрубка малого 45 дйаметра расположен в плоскости торца корпуса источника сжатого газа.

На торцовых поверхностях корпуса источника сжатого газа и камеры рабочего 50 аппарата выполнены лабиринтные уплотнения.

Рабочий аппарат выполнен с герметичной полостью, заключенной между стенками полусферической части камеры, 55 выходного сопла и корпуса рабочего аппарата.

На фиг. 1 изображен газоводометный движитель, разрез; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез.Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5— разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг . 6 — узел I на фиг, 1.

Газоводометный движитель содержит источник 1 сжатого газа с корпусом 2 и расположенный коаксиально последнему вал 3, на конце которого закреплен корпус 4 рабочего аппарата с камерой 5, имеющей входные отверстия 6 и выходное сопло 7.

Камера 5 рабочего аппарата снабжена нагнетающими патрубками 8 и выполнена по форме полусферы, сопряженной с усеченным конусом 9, в стенке которого расположены упомянутые отверстия 6 с нагнетающими патрубками 8, оси которых расположены тангенциально стенке конусного участка 9 камеры 5, при этом вал 3 выполнен полым с выходными окнами 10 и выходным осевым каналом 11, конец которого размещен в корпусе 2 источника 1 сжатого газа.

Нагнетающие патрубки 8 выполнены обтекаемой формы, их боковые поверхности плавно сопрягаются с поверхностью стенки конусного участка 9 камеры 5, а поперечные сечения нагнетающих патрубков

8 выполнены по форме сегментов.

Газоводометный движитель снабжен патрубками 12 и 13, установленными коаксиально один другому и корпусу2 источника

1 сжатого газа и продольно смещенными один относительно другого, и радиальными перегородками 14 и 15 с отверстиями 16 и

17. установленными между патрубками 12 и

13 и корпусом 2 источника 1 сжатого газа в плоскости его торца. При этом длина внешнего патрубка 12 больше длины внутреннего патрубка 13, а его выходной торец расположен в плоскости среза выходного торца сопла, при этом выходной торец патрубка 13 расположен в плоскости торца корпуса 2 источника 1 сжатого газа.

На торцовых поверхностях корпуса 2 источника сжатого газа и камеры 5 рабочего аппарата выполнены лабиринтные уплотнения 18 и 19 в виде концентрических канавок

18 и концентрических выступоB 19, Рабочий аппарат выполнен с герметичной полостью 20, заключенной между стенками полусферической части камеры 5, выходного сопла 7 и корпуса 4 рабочего аппарата.

Газоводометный движитель работает следующим образом.

Продукты реакции источника 1 сжатого газа с забортной водой, поступающей через форсунки 21, выбрасываются через сопловый аппарат 22 и приводят во вращение турбину 23, на валу 3 которой находится рабочий аппарат. Отработавшие продукты

1743994 реакции поступают через выходные окна 10 и выходной осевой канал 11 полого вала 3 в камеру 5 рабочего аппарата, При вращении рабочего аппарата забортная вода через входные отверстия 6 при помощи нагнетающих патрубков 8 поступает в камеру 5.

При взаимодействии забортной воды и отработавших продуктов реакции в камере

5 происходит конденсация последних, Вследствие этого в камере 5 образуется область повышенного давления воды, которая с большой силой выбрасывается через выходное сопло 7 за борт, создавая реактивное движение.

Увеличение тяги достигается за счет вращения рабочего аппарата до максималь. но возможной угловой скорости, что увеличивает скорость истечения, а при помощи нагнетающих патрубков 8 в камере 5 создается повышенное давление забортной воды и конденсирующихся отработавших продуктов реакции.

Замена традиционного гребного винта на рабочий аппарат с нагнетающими патрубками 8 позволяет повысить эффективность газоводометного движителя.

Формула изобретения

1. Газоводометный движитель, содержащий источник сжатого газа с корпусом и расположенный коаксиально последнему вал, на конце которого закреплен корпус рабочего аппарата с камерой. имеющей входные отверстия. и выходным соплом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности движителя, камера рабочего аппарата снабжена нагнетающими патрубками и выполнена по форме полусферы, сопряженной с усеченным конусом, в стенке которого расположены упомянутые входные отверстия с нагнетающими патрубками, оси которых расположены тангенциально к стенке конусного участка камеры, при этом вал выполнен полым с

5 выходными окнами и выходным осевым каналом, конец которого размещен в корпусе источника сжатого газа.

2. Движитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что нагнетающие патрубки выпол10 нены обтекаемой формы, их боковые поверхности плавно сопряжены с поверхностью стенки конусного участка камеры, а поперечные сечения нагнетающих патрубков выполнены по форме сегментов.

15 3. Движитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен патрубками, установленными коаксиально друг другу и корпусу источника сжатого газа и продольно смещенными друг относительно друга, и ра20 диальными перегородками с отверстиями, установленными между патрубками и корпусом источника сжатого газа в плоскости его торца, при этом длина внешнего патрубка больше длины внутреннего патрубка, а

25 его выходной торец расположен в плоскости среза выходного, торца сопла, при этом выходной торец патрубка малого диаметра расположен в плоскости торца корпуса источника сжатого газа, 30 4. Движитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на Topi(eBblx поверхностях корпуса источника сжатого газа и камеры рабочего аппарата выполнены лабиринтные уплотнения.

35 5. Движитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что рабочий аппарат выполнен с герметичной полостью, заключенной между стенками полусферической части камеры, выходного сопла и корпуса рабочего аппа40 рата. 1743994

Фиг,k

1743994

Составитель А,Щукин

Редактор А.Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Черни

Заказ 2163 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101