RU2057684C1

RU2057684C1 - Water-jet propeller

Info

Publication number: RU2057684C1
Authority: RU
Inventors: И.Д. Желтухин; С.Л. Анчиков; С.В. Куликов; И.И. Сизов; В.М. Удачин; М.Ф. Храмкин
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: water-jet propeller has water conduit with axial-flow pump arranged in it. Water conduit is made in form of annular wing with axial extent equal to 2-4 diameters of pump impeller and number of blades no less than 11; ends of blades are connected with short nozzle whose length does not exceed 0.15 diameter of impeller; rear portion of this nozzle is sunken in water conduit and front portion is spaced apart from inner surface at a distance of 0.01 to 0.015 of impeller radius. EFFECT: improved propulsive properties of water-jet propellers; reduction of before-cavitation noise and vibration caused by operation of propeller in irregular flow behind water-craft hull. 1 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к водометным движителям (ВД), предназначенным для установки, преимущественно, на подводных плавсредствах. The invention relates to shipbuilding, in particular to water-jet propulsion devices (VD), intended for installation, mainly on underwater boats.

Известен водометный движитель, содержащий осевой насос с лопастным рабочим колесом, размещенным в насадке в виде кольцевого крыла соосно с кормовой оконечностью плавсредства. Known jet propulsion device containing an axial pump with a rotor impeller placed in the nozzle in the form of an annular wing coaxially with the aft end of the craft.

Достоинство ВД состоит в их большей, чем гребные винты (ГБ) защищенности при эксплуатации. Однако указанные ВД по своим пропульсивным качествам уступают ГВ и имеют значительную шумность, особенно на докавитационных режимах работы, а также повышенную вибрацию на основных режимах движения плавсредства. The advantage of the VD is their greater than the propellers (GB) security during operation. However, these VDs are inferior in terms of their propulsive qualities to HV and have significant noise, especially in pre-cavitation operating modes, as well as increased vibration in the main modes of movement of the craft.

Цель изобретения повышение пропульсивных качеств ВД, снижение докавитационного шума и вибрации, вызванных пульсацией сил, возникающих на лопастях рабочего колеса насоса из-за неравномерности потока в водоводе. The purpose of the invention is the increase in the propulsive qualities of VD, the reduction of pre-cavitation noise and vibration caused by the pulsation of forces arising on the impeller blades of the pump due to the uneven flow in the water conduit.

Для этого в водометном движителе, содержащем водовод с размещенным в нем осевым насосом, водовод выполнен в форме кольцевого крыла с удлинением, равным 2-4 диаметрам рабочего колеса насоса и установленным соосно с кормовой оконечностью плавсредства, при этом рабочее колесо имеет не менее 11 лопастей, на концах которых жестко установлена профилированная насадка длиной, не превышающей 0,15 диаметра рабочего колеса, причем задняя часть насадки утоплена в стенку водовода, а передняя ее часть отстоит от внутренней стенки на расстоянии 0,01-0,015 радиуса рабочего колеса. To do this, in a water-jet propulsion device containing a water conduit with an axial pump located in it, the water conduit is made in the form of an annular wing with an elongation equal to 2-4 diameters of the impeller of the pump and installed coaxially with the aft end of the watercraft, while the impeller has at least 11 blades, at the ends of which a profiled nozzle is rigidly installed with a length not exceeding 0.15 of the diameter of the impeller, the back of the nozzle recessed into the wall of the water conduit and its front part separated from the inner wall by a distance of 0.01-0.015 for ca impeller.

На чертеже представлен предлагаемый движитель, продольный разрез. The drawing shows the proposed mover, a longitudinal section.

Движитель содержит лопатки раскручивающего аппарата 1, соединенные концами с кормовой частью 2 водовода, ускоряющую поток направляющую насадку 3, жестко скрепленную с концами лопастей 4 рабочего колеса 5, носовую часть 6 водовода, плавно переходящую в кормовую часть 2 и жестко скрепленную пилонами 7 с корпусом плавсредства 8, гребной вал 9, ступица 10, с которой соединены комли лопаток. The mover comprises blades of the spinning apparatus 1, connected by ends to the stern part 2 of the water conduit, a flow-accelerating guide nozzle 3, rigidly fastened to the ends of the blades 4 of the impeller 5, the bow part 6 of the water conduit, smoothly passing into the stern part 2 and rigidly fastened by pylons 7 to the body of the vehicle 8, the propeller shaft 9, the hub 10, with which the butt of the blades are connected.

При вращении рабочего колеса 5 вследствие создаваемого лопастной системой разрежения вода подсасывается к рабочему колесу через водозаборник водовода. Закрученный рабочим колесом поток устремляется к лопаткам раскручивающего аппарата 1, выпрямляется им, создавая дополнительную тягу, и выбрасывается, как и любым гидрореактивным движителем, в сторону, противоположную движению корабля или любого другого плавсредства. When the impeller 5 rotates, due to the vacuum created by the blade system, the water is sucked to the impeller through the water intake. The flow swirled by the impeller rushes to the blades of the spinning apparatus 1, is straightened by it, creating additional traction, and is thrown out, like any hydro-jet propulsion, in the direction opposite to the movement of the ship or any other watercraft.

Предлагаемая форма водовода обеспечивает плавный подток воды к лопастям колеса насоса, выравнивая поток до такой степени, чтобы при работе насоса значительно снизить шумы гидродинамического происхождения, возникающие в результате пульсации сил на лопастях. По результатам модельных испытаний длина водовода составляет 2-4 диаметра рабочего колеса насоса, при этом наибольшая длина должна приниматься при высокой степени неравномерности потока на входе в водовод. Водозаборник водовода выполнен так, что его носовая часть имеет форму пропульсивной насадки на гребной винт. Такая форма в наибольшей степени реализует попутный поток, возникающий вблизи корпуса вследствие вязкости жидкости. В результате повысится пропульсивный КПД. The proposed form of the conduit provides a smooth flow of water to the blades of the pump wheel, equalizing the flow to such an extent that, when the pump is in operation, it significantly reduces hydrodynamic noise arising from the pulsation of forces on the blades. According to the results of model tests, the length of the water conduit is 2-4 diameters of the impeller of the pump, while the greatest length should be taken with a high degree of uneven flow at the entrance to the conduit. The water intake is designed so that its bow is in the form of a propulsion nozzle on the propeller. This form most fully implements the associated flow that occurs near the body due to the viscosity of the liquid. As a result, propulsive efficiency will increase.

Установка на концах лопастей рабочего колеса профилированной насадки предназначена для ускорения потока в районе концов лопастей. В результате их концевые сечения разгружаются, что обеспечивает отсутствие кавитации как в концевых вихрях, сходящих с лопастей, так и кавитации в щелевом зазоре. Кроме того, такая насадка создает дополнительный упор, что повышает КПД насосной установки и, следовательно, КПД движителя в целом. Длина насадки по результатам модельных испытаний не превышает 0,15 диаметра рабочего колеса. Для снижения удельной нагрузки, приходящейся на каждую лопасть, число лопастей рабочего колеса должна быть не менее 11 (предельное число определяется технологией их изготовления). Installation at the ends of the blades of the impeller of a profiled nozzle is designed to accelerate the flow in the region of the ends of the blades. As a result, their end sections are unloaded, which ensures the absence of cavitation both in the end vortices descending from the blades and in the gap gap cavitation. In addition, such a nozzle creates additional emphasis, which increases the efficiency of the pumping unit and, therefore, the efficiency of the propulsion system as a whole. The nozzle length according to the results of model tests does not exceed 0.15 of the diameter of the impeller. To reduce the specific load attributable to each blade, the number of impeller blades should be at least 11 (the limit number is determined by the technology of their manufacture).

Claims

A water-jet engine containing an axial pump with a rotor impeller placed in a nozzle in the form of an annular wing coaxially with the aft end of the craft, characterized in that the annular wing is made with an extension of 2 4 diameters of the impeller having at least 11 vanes, at the ends of which a profiled retaining ring is rigidly fixed, the profile length of which does not exceed 0.15 of the diameter of the impeller, while the back of the ring is recessed into the nozzle wall, and the front cavity is spaced from it at a distance of 0.01 0.015 ra iusa impeller.