RU2013308C1

RU2013308C1 - Vortex propeller

Info

Publication number: RU2013308C1
Application number: SU914916106A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Завьялов; В.А. Закревский; А.В. Ковалев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Рондо"
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: vortex propeller has tunnel passage with inlet nozzle with supercharger mounted in front of it, central body which consists of three functional parts; fore part made in form of hyperboloid of revolution, center part made in form of spiral of Archimedes and aft part made in form of cone. Cross section area of inlet hole of the chamber is equal to cross section area of water intake hole. Vortex chamber is torus in shape. Vortex chamber is formed by middle portion of central body and wall of tunnel passage. On the outer surface of the vortex chamber there is a circular hole. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к двигателям. The invention relates to shipbuilding, in particular to engines.

Известен ряд движителей, принцип работы которых основан на нагнетании рабочего потока по водоводу, раскручивании образующегося при этом вихревого потока с дальнейшей подачей распрямленного потока в выходное сопло движителя для создания тягового усилия (а. с. N 1279910, кл. В 63 Е 11/10, 1983). A number of propulsors is known, the principle of which is based on pumping a working stream through a water conduit, untwisting the vortex flow resulting from this with further supplying a straightened flow to the propulsion outlet nozzle to create traction (a.s. N 1279910, class B 63 E 11/10 , 1983).

Существенные недостатки известных устройств - недостаточно высокие тяговые усилия из-за больших потерь энергии рабочего потока и конструктивная загроможденность. Significant disadvantages of the known devices are insufficiently high traction forces due to large energy losses of the working stream and structural clutter.

Этих недостатков лишен вихревой движитель, который по наибольшему числу общих существенных признаков и выбран в качестве прототипа. Образование эффективного вихря в вихревой камере позволяет вытягивать рабочий поток от нагнетателя и направлять его в выходной канал, а также высокую степень выравнивания скорости потока на выходе из движителя, что позволяет существенно повысить тяговые усилия движителя. К достоинствам следует отнести также его конструктивную простоту. These shortcomings are deprived of a vortex mover, which is selected as a prototype by the largest number of common essential features. The formation of an effective vortex in the vortex chamber allows you to stretch the working stream from the supercharger and direct it to the output channel, as well as a high degree of equalization of the flow velocity at the exit of the propulsion device, which can significantly increase the traction forces of the propulsion device. The advantages should also include its constructive simplicity.

Однако в устройстве-прототипе отсутствует возможность присоединения дополнительных (пассивных) масс рабочего потока, необходимых для еще большего усиления тяги. However, in the prototype device there is no possibility of attaching additional (passive) masses of the working stream, necessary for even greater traction.

Цель изобретения - увеличение тяги за счет присоединения дополнительных масс среды к рабочему потоку и выравнивания суммарного потока по скорости на выходе из движителя. The purpose of the invention is to increase traction by attaching additional masses of the medium to the work flow and aligning the total flow in speed at the exit of the mover.

Указанная цель достигается за счет того, что в вихревом движителе на входе туннельного канала расположен нагнетатель рабочего потока, за которым установлено центральное тело, состоящее из трех функциональных частей, верхняя из которых выполнена в виде гиперболоида вращения. Торообразная вихревая камера образована средней частью центрального тела и стенкой туннельного канала, площадь поперечного сечения входного отверстия которой равна площади поперечного сечения входного сопла движителя. Выходной канал образован поверхностью нижней части центрального тела и стенкой туннельного канала. На наружной поверхности торообразной вихревой камеры выполнено кольцевое отверстие для подсоса пассивной среды. Профиль средней части центрального тела выполнен по спирали Архимеда, а нижняя часть центрального тела выполнена в виде конуса. This goal is achieved due to the fact that in the vortex mover at the entrance of the tunnel channel there is a working stream supercharger, behind which a central body is installed, consisting of three functional parts, the upper of which is made in the form of a rotation hyperboloid. A toroidal vortex chamber is formed by the middle part of the central body and the wall of the tunnel channel, the cross-sectional area of the inlet of which is equal to the cross-sectional area of the inlet nozzle of the propulsion device. The output channel is formed by the surface of the lower part of the central body and the wall of the tunnel channel. An annular hole is made on the outer surface of the toroidal vortex chamber for suction of the passive medium. The profile of the middle part of the central body is made in a spiral of Archimedes, and the lower part of the central body is made in the form of a cone.

На фиг. 1 приведен движитель-прототип, разрез; на фиг. 2 - предлагаемый вихревой движитель; на фиг. 3 - график распределения скоростей потока текучей среды по сечениям движителя-прототипа; на фиг. 4 - то же, для предлагаемого вихревого движителя. In FIG. 1 shows a prototype propulsion, section; in FIG. 2 - the proposed vortex propulsion; in FIG. 3 is a graph of the distribution of fluid flow rates over sections of a prototype propulsion; in FIG. 4 - the same for the proposed vortex propulsion.

Движитель содержит туннельный канал 1 для прохождения активного потока рабочей среды, в котором перед входным соплом 2 установлен нагнетатель 3, центральное тело 4, состоящее из трех функциональных частей: верхней 5, выполненной в виде гиперболоида вращения, средней 6, выполненной по спирали Архимеда, и нижней 7, выполненной в виде конуса. Движитель содержит торообразную вихревую рабочую камеру 8, образованную средней частью 6 центрального тела 4 и стенкой туннельного канала 1. Площадь поперечного сечения входного щелевого отверстия вихревой камеры 8 равна площади поперечного сечения входного сопла 2 движителя. На наружной поверхности торообразной вихревой камеры 8 выполнено кольцевое отверстие для подсоса пассивной среды. Поверхностью нижней части 7 центрального тела 4 и стенкой туннельного канала 1 образован выходной канал 9, выполненный в виде диффузора. The mover contains a tunnel channel 1 for passing an active flow of the working medium, in which a blower 3 is installed in front of the inlet nozzle 2, a central body 4 consisting of three functional parts: the upper 5, made in the form of a hyperboloid of rotation, middle 6, made in a spiral of Archimedes, and bottom 7, made in the form of a cone. The mover contains a toroidal vortex working chamber 8 formed by the middle part 6 of the central body 4 and the wall of the tunnel channel 1. The cross-sectional area of the inlet slot of the vortex chamber 8 is equal to the cross-sectional area of the inlet nozzle 2 of the mover. On the outer surface of the toroidal vortex chamber 8, an annular hole is made for suction of a passive medium. The surface of the lower part 7 of the central body 4 and the wall of the tunnel channel 1 is formed of the output channel 9, made in the form of a diffuser.

Движитель работает следующим образом. The mover operates as follows.

Поток активной среды от нагнетателя 3 поступает через входное сопло 2 и кольцевую щель в торообразную вихревую камеру 8, внутренняя поверхность которой представляет собой поверхность Коанда, которая способствует вытягиванию активного потока. Затем поток закручивается в вихрь с зоной разрежения в центре и большой кинетической энергией на периферии, что позволяет вихрю вытягивать активный рабочий поток от нагнетателя, а также захватывать дополнительную массу пассивного потока в кольцевом отверстии вихревой камеры 8, где активный и пассивный потоки смешиваются. Одна часть смешанного потока поступает в выходной канал-диффузор 9, который линейно расширяется от сечения S₃ до S₄. На протяжении этого пути поток плавно расширяется, и его давление также плавно выравнивается до давления, близкого к давлению окружающей среды. Другая часть потока вновь возвращается в зону пониженного давления на поверхности Коанда, образуя непрерывно вращающийся вихрь.The flow of the active medium from the supercharger 3 enters through the inlet nozzle 2 and the annular gap into the toroidal vortex chamber 8, the inner surface of which is a Coanda surface, which helps to draw the active stream. Then, the flow swirls into a vortex with a rarefaction zone in the center and large kinetic energy at the periphery, which allows the vortex to draw the active working stream from the supercharger, as well as to capture the additional mass of the passive stream in the annular opening of the vortex chamber 8, where the active and passive flows are mixed. One part of the mixed stream enters the diffuser output channel 9, which expands linearly from section S ₃ to S ₄ . Throughout this path, the flow gradually expands, and its pressure also smoothly equalizes to a pressure close to the pressure of the environment. Another part of the flow returns to the zone of reduced pressure on the surface of Coanda, forming a continuously rotating vortex.

Положительный эффект от использования заявляемого вихревого движителя состоит в том, что он обладает большой по сравнению с прототипом силой тяги (на 15-20% ). Это обусловлено постоянным приращиванием дополнительных масс, интенсивным перемешиванием активного и пассивного потоков в вихревой камере за счет воздействия зон пониженного давления в центре вихря и на поверхности Коанда расположенной за кольцевой щелью с сечением S₁. При этом за счет выходного канала-диффузора от его сечения S₃ до S₄ смешенный поток плавно расширяется и на выходе из движителя в сечении S₄ имеет выравненную структуру скоростей, как и прототип.The positive effect of the use of the inventive vortex propulsion is that it has a large traction force compared to the prototype (15-20%). This is due to the constant increment of additional masses, intensive mixing of the active and passive flows in the vortex chamber due to the influence of low pressure zones in the center of the vortex and on the Coanda surface located behind the annular gap with the cross section S ₁ . Moreover, due to the output channel of the diffuser from its cross section S ₃ to S _{4, the} mixed flow gradually expands and at the exit from the mover in cross section S ₄ has an equal velocity structure, as well as the prototype.

Claims

Vortex engine containing a tunnel channel with a water inlet, an outlet nozzle and a working stream supercharger, behind which a central body is installed, as well as a vortex chamber, characterized in that, in order to increase the thrust of the propulsion device, the nose of the central body is made in the form of a rotation hyperboloid, profile the middle part of the central body is made in a spiral of Archimedes, and the aft part of the central body is in the form of a cone, while the vortex chamber is toroidal and formed by the middle part of the central body and walls minutes tunneling channel, wherein the cross sectional area of the inlet chamber is equal to the cross sectional area of water intake opening, wherein the outlet nozzle is formed by the rear part of the central body and the wall surface of the tunnel duct, wherein the outer surface of the annular orifice for sucking working fluid toroidal vortex chamber holds.