PL232499B1 - Napęd strumieniowy jednostki pływającej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest napęd strumieniowy jednostki pływającej, zwłaszcza łodzi lub statku o bardzo małym zanurzeniu.

Z opisu patentowego DE 2757454 znany jest strumieniowy pędnik azymutalny, zwłaszcza dla jednostki pływającej o małym zanurzeniu. Pędnik ten ma postać śrubowej pompy wodnej, usytuowanej w obrębie dna jednostki pływającej i utworzonej w obrotowym korpusie o pionowej osi obrotu. Śrubowy wirnik pompy jest ułożyskowany na pionowym wale, napędzanym przez silnik za pośrednictwem przekładni zębatej, przy czym geometryczna oś obrotu tego wału jest przestawiona równolegle względem osi obrotowego korpusu. Wirnik jest umieszczony w profilowym kanale korpusu, którego zasadniczo pionowy wlot znajduje się w przedniej części dna jednostki pływającej, a pochyły wylot w tylnej części dna. Obrotowy korpus jest przyłączony do zębatego mechanizmu sterującego, który służy do obracania tego korpusu w wyznaczone położenie kątowe. Woda spod dna jednostki pływającej jest zasysana przez wlot kanału do wnętrza korpusu, po czym odpowiednio ukierunkowany, pochyły strumień wody pod ciśnieniem jest wytłaczany przez wylot kanału pod dno jednostki pływającej. W udoskonalonym rozwiązaniu tego pędnika strumieniowego, znanym z opisu patentowego DE 3009671, zastosowano pompę odśrodkową o pochyłej osi wirnika, dzięki czemu osiągnięto korzystne skrócenie profilowego kanału w obrotowym korpusie pompy. W dalszym udoskonaleniu tego pędnika, znanym z opisu patentowego DE 3609032, zastosowano mechanizm sterujący obrotowego korpusu pompy w postaci przekładni ślimakowej. Z kolei opis patentowy DE 4021340 przedstawia znany pędnik strumieniowy w postaci pompy helikoidalnej, która ma osiowy kanał dopływu wody od dołu i jest wyposażona w pierścieniową komorę wylotową z promieniowymi dyszami strumieniowymi. Dysze te są uformowane na obwodzie obrotowo nastawnej tarczy dennej, która jest obracana za pomocą mechanizmu sterującego w postaci przekładni ślimakowej. Znane odmiany pędnika strumieniowego tracą swą skuteczność w sytuacji, gdy dno jednostki pływającej znajduje się tuż nad dnem akwenu i zatyka się wlot pompy wodnej. W skrajnych przypadkach, gdy jednostka pływająca wejdzie na mieliznę, następuje jej zupełne unieruchomienie. Ponadto z opisu patentowego DE 4105755 znany jest napęd szybkich łodzi dwukadłubowych, który składa się z pary pędników strumieniowych w postaci pomp wirowych, umieszczonych po bokach dna łodzi. Wirniki tych pomp są ułożyskowane wzdłuż osi łodzi oraz pochylone w stosunku do jej dna. Osiowe wloty dolnych części pomp są przyłączone do pochyłych kanałów, które zasysają wodę spod dna łodzi. Spiralne korpusy pomp mają promieniowo ukierunkowane króćce wylotowe, który wystają poza obie burty łodzi i są zakończone kątowymi, obrotowo nastawnymi dyszami strumieniowymi, ukierunkowanymi wzdłuż tych burt. Poprzez obrót dysz wokół osi poziomej można uzyskać napęd łodzi w przód lub w tył.

Zgodnie z wynalazkiem napęd strumieniowy jednostki pływającej ma co najmniej jeden strumieniowy pędnik azymutalny, osadzony na dnie jednostki pływającej. Napęd strumieniowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego pędnik ma postać diagonalnej pompy wodnej o odwróconym kierunku przepływu wody, przy czym kadłub pompy ma w swej górnej części kanał zalewowy, napełniany grawitacyjnie wodą z otoczenia jednostki pływającej. Osiowo ukierunkowany kanał tłoczny pompy z umieszczonym wewnątrz niego wirnikiem diagonalnym ma swój wylot w dolnej części kadłuba. Dolna obrotowo nastawna ściana kadłuba ma otwór, w którym jest osadzona dysza wylotowa wytłaczanej z pędnika wody, wyposażona w pochyłe łopatki kierujące. W korzystnym rozwiązaniu wynalazku napęd składa się z trzech pędników, z których dwa są usytuowane symetrycznie po bokach dna jednostki pływającej w jej strefie rufowej, a trzeci jest umieszczony na dziobie. W innym korzystnym rozwiązaniu napęd składa się z czterech pędników, które są usytuowane symetrycznie po bokach dna jednostki pływającej i rozmieszczone parami w jej strefie rufowej oraz strefie dziobowej. Kanał zalewowy pompy ma korzystnie zarys pierścieniowy, a na jego wlocie jest zamocowana krata ochronna. Aby umożliwić szybką zmianę kierunku wypływu strumieni wody i odwrócenie ciągu pędnika, w dyszy wylotowej kadłuba są osadzone kątowo wychylne łopatki kierujące. Wirnik pędnika jest przyłączony do silnika napędowego za pośrednictwem sprzęgła magnetycznego, którego człon napędzany znajduje się w szczelnej komorze kadłuba pompy.

Napęd jednostki pływającej przy użyciu zespołu strumieniowych pędników azymutalnych według wynalazku zapewnia jej wysoką, dotychczas nieosiągalną sprawność manewrową, jak również zdolność aktywnego pozycjonowania. W razie awarii któregoś z pędników jednostka pływająca zachowuje zdolność dalszego przemieszczania się i manewrowania. Ponieważ pędniki są zasilane wodą od góry, nie tracą one swej zdolności manewrowej nawet wtedy, gdy jednostka pływająca wejdzie na mieliznę.

PL 232 499 B1

W takim przypadku strumienie wody wypływającej z pędników, kierowane pod ciśnieniem pod dno jednostki, powodują powstawanie poduszki wodnej między jej dnem oraz dnem akwenu, dzięki czemu odzyskuje ona możliwości manewrowe. Woda zalewająca pędnik od góry przepływa grawitacyjne w dół wzdłuż osi diagonalnego wirnika, a następnie sprężana przez wirnik wydostaje się na zewnątrz pędnika i jest kierowana pod dno jednostki pływającej bez strat wywołanych zmianami kierunku oraz kawitacją, które występują w znanych pędnikach z pompami odśrodkowymi. Dzięki temu sprawność napędu według wynalazku jest o około 7-10% wyższa od sprawności znanych pędników z pompami odśrodkowymi.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie realizacji na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia w uproszczeniu poprzeczny przekrój pionowy napędu strumieniowego jednostki pływającej z tylną parą pędników, Fig. 2 - podłużny przekrój pionowy napędu jednostki z czterema pędnikami, Fig. 3 - widok z góry na napęd jednostki z trzema pędnikami, Fig. 4 - widok z góry na napęd jednostki z czterema pędnikami, Fig. 5 - pionowy przekrój osiowy pojedynczego pędnika strumieniowego, a Fig. 6 - powiększony przekrój jego dyszy wylotowej.

Jak pokazano na rysunku Fig. 3, napęd strumieniowy jednostki pływającej 1 składa się z trzech strumieniowych pędników azymutalnych 2, 3 i 4, które są osadzone na dnie 5 tej jednostki. Dwa główne pędniki 2, 3 o działaniu napędowo-sterującym są usytuowane symetrycznie po bokach dna 5 jednostki 1 w jej strefie rufowej 6, natomiast trzeci pędnik 4, pełniący funkcję dziobowego steru strumieniowego, jest umieszczony na jej dziobie 8. Zgodnie z Fig. 4 napęd strumieniowy jednostki pływającej 1 jest utworzony z czterech osadzonych na jej dnie 5 pędników 2, 3; 2a, 3a o działaniu napędowo-sterującym, które są usytuowane symetrycznie po bokach dna 5 jednostki 1 oraz rozmieszczone parami w jej strefie rufowej 6 i strefie dziobowej 7. Każdy z pędników 2, 3; 2a, 3a; 4 stanowi diagonalna pompa wodna 9 o odwróconym kierunku przepływu wody, która ma walcowy kadłub 10 oraz diagonalny wirnik 11 z pionowo ułożyskowaną osią napędową 12. Źródłem napędu przykładowego pędnika jest silnik elektryczny 13, jednak może nim być również nieukazany na rysunku silnik spalinowy lub hydrauliczny, sprzężony z osią 12 wirnika 11 za pomocą kątowej przekładni zębatej 14. Oś 12 wirnika 11 jest przyłączona do wału 15 silnika 13 za pomocą hermetycznego sprzęgła magnetycznego 16, którego człon napędzany 17 znajduje się w wodoszczelnej komorze 18 kadłuba 10 pompy 9. W górnej części kadłuba 10 jest utworzony kanał zalewowy 19 o zarysie pierścieniowym, napełniany grawitacyjnie wodą z akwenu otaczającego jednostkę pływającą 1. W celu zabezpieczenia pędnika przed niepożądanymi, mogącymi uszkodzić wirnik 11 zanieczyszczeniami, na wlocie 20 kanału zalewowego 19 jest zamocowana krata ochronna 21. Osiowo ukierunkowany kanał tłoczny 22 z umieszczonym wewnątrz niego wirnikiem 11 ma swój wylot 23 w dolnej części kadłuba 10. Jego dolna, obrotowo nastawna ściana 24 ma otwór 25, w którym jest osadzona dysza wylotowa 26. Dysza wylotowa 26 jest wyposażona w pochyłe łopatki kierujące 27, z których wypływają pod ciśnieniem strumienie wody, zwrócone ukośnie w stronę nieukazanego na rysunku dna akwenu. Łopatki 27 są osadzone kątowo wychylnie wewnątrz dyszy 26 oraz przyłączone do nieukazanego mechanizmu nastawczego. Dolna, obrotowo nastawna ściana 24 kadłuba 10 jest przyłączona do nieukazanego, zasadniczo znanego urządzenia sterującego o napędzie elektrycznym, który umożliwia jej obrót w wyznaczone położenie kątowe. Dzięki rozwiązaniu napędu według wynalazku jednostka pływająca 1 może poruszać się bez przeszkód po dowolnych akwenach, zwłaszcza rzekach i jeziorach, w których poziom wody sięga 25-30 cm powyżej dna jednostki.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Napęd strumieniowy jednostki pływającej z co najmniej jednym strumieniowym pędnikiem azymutalnym, osadzonym na dnie jednostki pływającej, znamienny tym, że jego pędnik ma postać diagonalnej pompy wodnej (9) o odwróconym kierunku przepływu wody, przy czym kadłub (10) pompy ma w swej górnej części kanał zalewowy (19), napełniany grawitacyjnie wodą z otoczenia jednostki pływającej (1), a osiowo ukierunkowany kanał tłoczny (22) z umieszczonym wewnątrz niego wirnikiem diagonalnym (11) ma swój wylot (23) w dolnej części kadłuba (10) pompy, natomiast dolna, obrotowo nastawna ściana (24) kadłuba (10) ma otwór (25), w którym jest osadzona dysza wylotowa (26), wyposażona w pochyłe łopatki kierujące (27).
2. 2. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z trzech pędników (2, 3, 4), z których dwa są usytuowane symetrycznie po bokach dna (5) jednostki pływającej (1) w jej strefie rufowej (6), a trzeci jest umieszczony na jej dziobie (8).

   PL 232 499 Β1
3. 3. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z czterech pędników (2, 3; 2a, 3a), które są usytuowane symetrycznie po bokach dna (5) jednostki pływającej (1) i rozmieszczone parami w jej strefie rufowej (6) oraz strefie dziobowej (7).
4. 4. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że zalewowy kanał (19) pompy (9) ma zarys pierścieniowy, a na jego obwodowym wlocie (20) jest zamocowana krata ochronna (21).
5. 5. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że w dyszy wylotowej (26) kadłuba (10) są osadzone kątowo wychylne łopatki kierujące (27).
6. 6. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik (11) pompy (9) jest przyłączony do silnika napędowego (13) za pośrednictwem magnetycznego sprzęgła (16) którego napędzany człon (17) znajduje się w szczelnej komorze (18) kadłuba (10) pompy.