RU1785951C

RU1785951C - Water-jet

Info

Publication number: RU1785951C
Application number: SU904870799A
Authority: RU
Inventors: Юрий Вяйнович Гявгянен
Original assignee: Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Изобретение относитс к судостроению , а именно к водометным движител м. Сущность изобретени : водометный движитель содержит рабочую трубу 1 с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом 4, расположенным в рабочей трубе, и источник среды повышенного давлени . Эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой 2, охватывающей рабочую трубу и сообщенн- ной с источником среды повышенного давлени посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов. 5 ил.The invention relates to shipbuilding, namely, water-jet propulsion devices. Summary of the invention: the water-jet propulsion device comprises a working pipe 1 with water intake and outlet channels, an ejector device with a nozzle 4 located in the working pipe, and a source of high pressure medium. The ejector device is made with an annular vortex chamber 2, covering the working tube and in communication with the source of high pressure medium through tangential channels made in its wall. 5 ill.

Description

XIXi

0000

ел о елeat about eat

Изобретение относитс к движител м и может быть использовано на речных и морских судах.The invention relates to movers and can be used on river and sea vessels.

Известен движитель, содержащий рабочее колесо, установленное в трубе с водозаборным и выходным каналами, рабочее колесо валом соединено с двигателем.Known mover containing an impeller mounted in a pipe with water intake and output channels, the impeller is connected to the engine by a shaft.

Известный движитель имеет р д подвижных элементов - вал, винт, подшипники , что снижает его надежность, повышает стоимость и трудоемкость изготовлени .The known propulsion device has a number of movable elements - a shaft, a screw, bearings, which reduces its reliability, increases the cost and laboriousness of manufacture.

Извертен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к изобретению газоводометный движитель, который содержит рабочую трубу с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом, расположенным в рабочей трубе, и источник среды повышенного давлени .The gas jet propulsion device closest in technical essence and the achieved result to the invention is drilled, which comprises a working pipe with an intake and output channels, an ejector device with a nozzle located in the working pipe, and a source of high pressure medium.

Известный движитель имеет р д элементов , усложн ющих его, повышающих со- противление трени и снижающих надежность. Масса и стоимость движител велики. Все это ограничивает технико-экономические показатели движител .The known mover has a number of elements that complicate it, increase friction resistance and reduce reliability. The mass and cost of the mover are great. All this limits the technical and economic indicators of the mover.

Цель изобретени - повышение технико-экономических показателей движител .The purpose of the invention is to increase the technical and economic performance of the propulsion system.

Цель достигаетс тем, что в движителе, содержащем трубу с водозаборным и выходными каналами, нагнетательным каналом , источником рабочей .среды, эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой, охватывающей рабочую трубу и сообщенной с источником среды повышенного давлени посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов. В результате этого рабоча среда, подаваема от источника (в виде насоса, компрессора, выхлопа двигател внутреннего сгорани или турбины, высоконапорного вентил тора), по тангенциальному каналу поступает в кольцевую камеру, охватывающую трубу, закручиваетс в камеру и ускор етс по мере движени ее от периферии к центру камеры. Затем через кольцеобразный нагнетательный канал скоростной вихревой поток рабочей среды поступает в трубу, где смешиваетс с наход щейс в трубе средой и ускор ет ее, засасыва эту среду через водозаборный и выбрасыва ее через выходной каналы. Создаетс т га, котора перемещает судно, на корпусе которого закреплен движитель.The goal is achieved in that in the propulsion device containing a pipe with an intake and output channels, an injection channel, a source of working medium, the ejector device is made with an annular vortex chamber enclosing the working pipe and connected to the source of high pressure medium through tangential channels made in its wall. As a result, the working medium supplied from the source (in the form of a pump, compressor, exhaust from an internal combustion engine or turbine, a high-pressure fan) enters the annular chamber enclosing the pipe through a tangential channel, twists into the chamber and accelerates as it moves from peripherals to the center of the camera. Then, through the annular injection channel, a high-speed vortex flow of the working medium enters the pipe, where it mixes with the medium in the pipe and accelerates it, sucking this medium through the intake and discharging it through the outlet channels. A haul is created which moves the ship, on the hull of which a propulsion device is mounted.

В силу того, что интенсивность вихр определ етс циркул цией скорости, определ емой по формуле Г 2 лЯ-У, где R - радиус вихр ; V - линейна скорость его потока, и она посто нна по всей длине вихревой трубки, т.е. Si -fthrSi Due to the fact that the intensity of the vortices is determined by the velocity circulation determined by the formula Г 2 лЯ-У, where R is the radius of the vortices; V is the linear velocity of its flow, and it is constant along the entire length of the vortex tube, i.e. Si -fthrSi

x Wn2 const, то увеличение радиуса камеры и скорости подаваемой в камеру рабочей среды обуславливает высокую интенсивность вихр и высокую скорость его при входе вx Wn2 const, then an increase in the radius of the chamber and the velocity of the working medium supplied to the chamber leads to a high vortex intensity and its high velocity when entering

трубу. Это обуславливает эффективное ускорение среды в трубе и создание значительной по величине т ги. Цилиндрическа форма камеры обеспечивает плавное понижение давлени рабочей среды и плавноеthe pipe. This leads to effective acceleration of the medium in the pipe and the creation of a significant thrust. The cylindrical shape of the chamber provides a smooth decrease in pressure of the working medium and a smooth

0 ускорение ее по мере приближени от периферии к центру.0 its acceleration as it approaches from the periphery to the center.

Газообразна рабоча среда вихревого потока, име меньшую плотность чем вода, создает под действием центробежной силыThe gaseous working medium of the vortex flow, having a lower density than water, creates under the action of centrifugal force

5 в приосевой зоне трубы разрежение, которое обеспечивает прохождение рабочей среды в приосевую зону трубы через всю толщину среды в трубе и ускорение всей толщи этой среды. В результате помимо5 in the near-axial zone of the pipe, a vacuum that ensures the passage of the working medium into the near-axial zone of the pipe through the entire thickness of the medium in the pipe and acceleration of the entire thickness of this medium. As a result, in addition to

0 разрежени в приосевой зоне трубы обуславливают подсос среды в трубу и создание дополнительной т ги.0 rarefaction in the axial zone of the pipe causes the suction of the medium into the pipe and the creation of additional traction.

Кроме того, нагнетательный канал выполнен в виде соплового направл ющегоIn addition, the discharge channel is made in the form of a nozzle guide

5 аппарата. В результате этого радиальна часть касательной скорости вихревого потока рабочей среды преобразуетс в осевую скорость. Происходит опр мление потока, что повышает т гу движител .5 apparatus. As a result of this, the radial part of the tangential velocity of the eddy flow of the working medium is converted to axial velocity. Flow control takes place, which increases propulsion.

0 На фиг.1 схематически изображен движитель с плоской вихревой камерой, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - цилиндрическа вихрева камера; на фиг.4 - вариант выполнени тан5 генциального канала в виде сопла; на фиг.5 - вариант исполнени нагнетательного канала в виде соплового направл ющего аппарата .0 Fig. 1 schematically shows a propulsion device with a flat vortex chamber, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; in Fig.3 - a cylindrical vortex chamber; Fig. 4 is an embodiment of a tangent channel 5 in the form of a nozzle; Fig. 5 is an embodiment of a discharge channel in the form of a nozzle guide apparatus.

Движитель содержит трубу 1, кольце0 вую вихревую камеру 2, тангенциальный канал 3, соедин ющий камеру 2 с источником рабочей среды, а также кольцеобразное сопло 4, сообщающее камеру 2 с внутренней полостью 5 трубы 1. Кольцева вихрева The mover comprises a pipe 1, an annular vortex chamber 2, a tangential channel 3 connecting the chamber 2 with a source of the working medium, and an annular nozzle 4 communicating with the chamber 2 with the internal cavity 5 of the pipe 1. The ring vortex

5 камера 2 охватывает трубу 1 и еОосна ей. Тангенциально в боковой стенке 6 камеры 2 выполнен канал 3, который обеспечивает подвод рабочей среды к камере 2. Канал 3 может быть выполнен в виде цилиндриче0 ского отверсти или сужающегос сопла, ус- кор ющего поток рабочей среды до звуковой скорости. Плавной поверхностью 7 и 8 камера 2 соединена с соплом 4. Поверхности 7 и 8 обеспечивают преобразование5, chamber 2 covers pipe 1 and is connected to it. Channel 3 is formed tangentially in the side wall 6 of chamber 2, which provides a supply of a working medium to chamber 2. Channel 3 can be made in the form of a cylindrical hole or a tapering nozzle, which accelerates the flow of the working medium to sound speed. The smooth surface 7 and 8 of the chamber 2 is connected to the nozzle 4. Surfaces 7 and 8 provide conversion

5 касательной и радиальной составл ющих скорости вихревого потока в осевую, что повышает т гу движител . Высота канала 3 несколько меньше высоты камеры 2.5 tangential and radial components of the velocity of the vortex flow in the axial, which increases the thrust of the propulsion. The height of channel 3 is slightly less than the height of chamber 2.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

При подаче рабочей среды она ускор етс в канале 3, закручиваетс в камере 2 и плавно ускор етс в ней по мере движени отпериферии к центру, ксоплу4. Если канал выполнен в виде сужающегос сопла и рабоча среда ускор етс до звуковой скорости , то в камере 2 вихревой поток ускор етс до сверхзвуковой скорости, величина которой определ етс отношением радиуса камеры 2 к радиусу трубы 1. В зоне поверхностей 7 и 8 ускоренный вихревой поток измен ет свое направление, преобразу радиальную и часть касательной скоростей в осевую скорость, и через сопло 4 истекает в полость 5 трубы 1. В полости 5 вихревой поток энергично перемещаетс со средой в трубу 1, ускор ет ее, выбрасыва эту среду и засасыва в трубу 1 новую порцию среды. Создаетс поток среды в трубе 1, что обеспечивает создание т ги, перемещающей корпус движител и.судно, на котором движитель закреплен..When the medium is supplied, it accelerates in channel 3, twists in chamber 2 and gradually accelerates in it as the periphery moves toward the center, nozzle 4. If the channel is made in the form of a tapering nozzle and the working medium is accelerated to sound speed, then in the chamber 2 the vortex flow is accelerated to a supersonic speed, the value of which is determined by the ratio of the radius of the chamber 2 to the radius of the pipe 1. In the area of surfaces 7 and 8, the accelerated vortex flow changes its direction, converts the radial and part of the tangent velocity to the axial velocity, and flows through the nozzle 4 into the cavity 5 of the pipe 1. In the cavity 5, the vortex flow vigorously moves with the medium into the pipe 1, accelerates it, expelling this medium and sucking in the tube 1 a new batch of medium. A fluid flow is created in the pipe 1, which ensures the creation of a rod that moves the propulsion housing and the boat, on which the propulsion is fixed.

В случае газообразной рабочей среды ее вихревой поток, име низкую плотность, под действием центробежной силы вихревого потока смеси сред пронизывает весь объем среды в полости 5, перемеща сь в приосевую зону трубы 1, ускор при этом всю толщину объема среды в трубе 1, и создава в приосевой зоне трубы 1 вакуум. Создаваемый вакуум засасывает среду в трубу 1, образу дополнительную т гу.In the case of a gaseous working medium, its vortex flow, having a low density, under the action of the centrifugal force of the vortex flow of the mixture of media penetrates the entire volume of the medium in the cavity 5, moving into the axial zone of the pipe 1, while accelerating the entire thickness of the medium in the pipe 1, and creating in the axial zone of the pipe 1 vacuum. The created vacuum sucks the medium into the pipe 1, forming additional thrust.

Возможно исполнение вихревой камеры в виде цилиндрической камеры 9, охватывающей трубу 1. Работает исполнение аналогично описанному за исключением того , что вихревой поток рабочей среды в камере 9 разворачиваетс на 180°С и лишь затем направл етс в сопло 4.It is possible to design the vortex chamber in the form of a cylindrical chamber 9 enclosing the pipe 1. The execution is similar to that described except that the vortex flow of the working medium in the chamber 9 is turned around 180 ° C and only then is directed to the nozzle 4.

Возможно исполнение тангенциального канала в виде сужающегос сопла 10, ускор ющего рабочую среду до звуковой скорости.The tangential channel can be implemented in the form of a tapering nozzle 10 accelerating the working medium to sound speed.

Работает исполнение аналогично описанному .The execution works as described.

Возможно исполнение нагнетательного канала в виде радиально-осевого направл ющего аппарата 11, преобразующего радиальную и часть касательной скоростей вихревого потока рабочей среды в осевую скорость . Аппарат 11 спр мл ет вихревой поток рабочей среды. Он образован криво- 5 линейными лопатками 12. Работает исполнение аналогично описанному за исключением того, что радиальна и часть касательной скорости вихревого потока рабочей среды преобразуетс в осевую скоро0 сть этого потока. Происходит выпр мление вихревого потока рабочей среды, что обеспечивает повышение т ги движител .It is possible to design the discharge channel in the form of a radial-axial guiding apparatus 11, which converts the radial and part of the tangent velocities of the eddy flow of the working medium into axial velocity. Apparatus 11 directs a swirling flow of the working medium. It is formed by curvilinear linear blades 12. The design works similarly to that described except that the radial part of the tangent velocity of the eddy flow of the working medium is converted to the axial velocity of this flow. Vortex flow of the working medium is rectified, which provides an increase in the thrust of the propulsion device.

За вленное техническое решение, обеспечива в цилиндрической камере пре5 образование потенциальной энергии рабочей среды в кинетическую энергию вихревого потока и потенциальную энергию (вакуум) в приосевой зоне трубы, обуславливает эффективное ускорение среды в трубеThe claimed technical solution, providing in the cylindrical chamber the conversion of the potential energy of the working medium into the kinetic energy of the vortex flow and potential energy (vacuum) in the axial zone of the pipe, determines the effective acceleration of the medium in the pipe

0 и создание т ги.0 and the creation of t gi.

Такое исполнение движител обуславливает возможность использовани энергии выхлопных газов ДВС или турбины, полностью исключает размещение каких5 либо элементов в проточной части (уменьшаетс сопротивление проточной части) и не требует подвижных элементов. Масса и стоимость изготовлени движителей резко снижаетс , надежность его повышаетс , такThis type of propulsor makes it possible to use the energy of the exhaust gases of an internal combustion engine or turbine, completely eliminates the placement of any 5 elements in the flow part (the resistance of the flow part decreases) and does not require moving elements. The mass and cost of manufacturing propulsors decreases sharply, its reliability increases, so

0 как не содержит подвижных и иных элементов в проточной части, что исключает необходимость применени защитных решеток и т.п. При этом рыба не подвергаетс механическим повреждени м.0 as it does not contain movable or other elements in the flow part, which eliminates the need for protective grilles, etc. In this case, the fish is not subjected to mechanical damage.

5 Форм у л а изобретен и. 5 Forms of the invention and invented.

Водометный движитель, содержащий рабочую трубу с водозаборным и выходным каналами, эжекторное устройство с соплом, расположенным в рабочей трубе, и источникA jet propulsion device containing a working pipe with water intake and output channels, an ejector device with a nozzle located in the working pipe, and a source

0 среды повышенного давлени , отличающийс тем, что, с целью повышени технико-экономических показателей, эжекторное устройство выполнено с кольцевой вихревой камерой, охватывающей рабочую0 medium pressure, characterized in that, in order to improve technical and economic indicators, the ejector device is made with an annular vortex chamber covering the working

5 трубу и сообщенной с источником среды повышенного давлени посредством выполненных в ее стенке тангенциальных каналов .5 to the pipe and connected to the source of pressure medium by means of tangential channels made in its wall.

Фиг.ЗFig.Z

Фиг4Fig 4