RU2107006C1

RU2107006C1 - Reaction-free underwater tool

Info

Publication number: RU2107006C1
Application number: RU96124121A
Authority: RU
Inventors: А.А. Ватутин; А.А. Макитрук; И.С. Смирнов; С.Н. Шильников
Original assignee: Ватутин Анатолий Александрович
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-03-20

Abstract

FIELD: ship repairing; design of technological tools for underwater cleaning of ship hulls by means of hydrodynamic and cavitating jets. SUBSTANCE: reaction-free underwater tool includes body connected with working fluid source by means of pipeline, pipeline for feeding the working fluid to working nozzle and counter-nozzle for reaction jet opposite to straight jet of working nozzle; counter-nozzle is formed by profiled shroud fitted with propeller provided with tail-piece and set in rotation by means of hydraulic motor. Tool is also provided with throttle valve for control of supply of working fluid to counter-nozzle and shut-off valve for discontinuation of working fluid supply from hydraulic source to working nozzle. Bucket-type hydraulic turbine provided with bowls and working fluid supply pipeline-pylons may be used as hydraulic motor. Pipelines-pylons are secured on additional pipeline located on opposite side relative to body with working nozzle. Profiled streamlined shroud may carry nozzles connected with passages of pipelines-pylons for supply of working fluid to bowls of hydraulic turbine; these bowls are secured on tips of propeller blades; they are movable in circular groove of profiled shroud. Besides, propeller tail-piece of such underwater tool may be provided with fairing. EFFECT: enhance reliability. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ремонту судов, в частности к подводной очистке корпусов судов от обрастания гидродинамической или кавитирующей струей. Изобретение также может быть использовано для зачистки подводных стационарных сооружений и трубопроводов от обрастаний и отложений, для местных разрушений бетонных конструкций от битумных покрытий, ржавчины и т.п. The invention relates to ship repair, in particular to underwater cleaning of ship hulls from fouling by a hydrodynamic or cavitating jet. The invention can also be used for cleaning underwater stationary structures and pipelines from fouling and deposits, for local destruction of concrete structures from bitumen coatings, rust, etc.

Наиболее близким техническим решением является безреактивный грунторазмывочный ствол, содержащий корпус, соединенный трубопроводом с источником гидропитания рабочей жидкостью, и трубопровод подачи рабочей жидкости к насадку, выполненному с рабочим и контрсоплами для подачи прямой струи и противоположных реактивных струй рабочей жидкости. (Меринов И.В., Смолин В. В. Справочник водолаза. Вопросы и ответы. Л.: Судостроение, 1985, с.174-175, рис. 5.7, а). The closest technical solution is a non-reactive soil-washing barrel containing a housing connected by a pipeline to a source of hydropower with a working fluid, and a pipeline for supplying a working fluid to a nozzle made with a working and counter-nozzles for supplying a direct jet and opposite jet streams of the working fluid. (Merinov I.V., Smolin V.V. Handbook of a diver. Questions and answers. L .: Shipbuilding, 1985, p.174-175, Fig. 5.7, a).

В известной конструкции реактивная сила от рабочего сопла парируется (уравновешивается) реактивной силой контрсопла. расположенного на одной прямой с рабочим соплом, но направленного в противоположную сторону. In a known construction, the reactive force from the working nozzle is parried (balanced) by the reactive power of the counter nozzle. located on the same line with the working nozzle, but directed in the opposite direction.

Подводимая мощность рабочей жидкости в данной конструкции делится пополам. Одна половина мощности тратится на проведение полезной работы (очищение), а другая - на уравновешивание реактивной силы от рабочего сопла. Такое разделение мощности является основным недостатком конструкции. Он усиливается особенно при больших напорах струи рабочей жидкости (P гидростатич. ≥150 кгс/см²). Скорость выброса рабочей жидкости при этом достигает 200 м/с. КПД контрсопла как движителя, создающего упор, очень мал. Приведем сравнительные характеристики упоров на единицу затраченной мощности известного сопла и гребного винта в насадке:
Для реактивного сопла: затраченная мощность N = 1 кВт, упор - P = 1 (кгс (10 Н).The supplied power of the working fluid in this design is divided in half. One half of the power is spent on useful work (cleaning), and the other on balancing the reactive power from the working nozzle. This separation of power is a major design flaw. It is enhanced especially with high pressure jets of the working fluid (P hydrostatic. ≥150 kgf / cm ² ). The discharge velocity of the working fluid in this case reaches 200 m / s. The efficiency of the counter-nozzle as a thrust propelling device is very small. Here are the comparative characteristics of the stops per unit of expended power of the known nozzle and propeller in the nozzle:
For a jet nozzle: expended power N = 1 kW, focus - P = 1 (kgf (10 N).

Для винта в насадке: затраченная мощность N = 1 кВт, упор P = 40 кгс (400 H). For the screw in the nozzle: the expended power N = 1 kW, emphasis P = 40 kgf (400 H).

Сущность изобретения и достигаемый технический результат. The invention and the achieved technical result.

Безреактивный подводный инструмент содержит корпус, соединенный трубопровод подачи рабочей жидкости к рабочему соплу и контрсоплу реактивной струи, противоположной прямой струе рабочего сопла, отличается тем, что контрсопло образовано профильной обтекаемой насадкой с установленным в ней и приводимым во вращение гидродвигателем гребным винтом с хвостовиком, а инструмент снабжен дроссельным клапаном для регулирования подачи рабочей жидкости к контрсоплу и запорным краном, перекрывающим рабочей жидкости от источника гидропитания к рабочему соплу. В качестве гидродвигателя установлена ковшевая гидротурбина с чашами и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами, укрепленными на дополнительном трубопроводе, расположенном с противоположной стороны от корпуса с рабочим соплом, а на профильной обтекаемой насадке установлены сопла, связанные с каналами трубопроводов-пилонов и подающие рабочую жидкость в чаши гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки. Хвостовик гребного винта выполнен с обтекателем. The non-reactive underwater tool contains a housing connected to the working fluid supply pipe to the working nozzle and a jet counter-nozzle opposite the direct working nozzle jet, characterized in that the counter-nozzle is formed by a profile streamlined nozzle with a propeller with a shank installed in it and driven by a hydraulic motor, and the tool equipped with a throttle valve to control the flow of working fluid to the counter-nozzle and a shut-off valve that shuts off the working fluid from the hydropower source to bochemu nozzle. As a hydraulic motor, a bucket hydraulic turbine is installed with bowls and with pylon pipelines supplying the working fluid, mounted on an additional pipe located on the opposite side of the housing with the working nozzle, and nozzles connected to the pylon piping channels and supplying the working fluid are installed on the profile streamlined nozzle in a turbine bowl mounted on the ends of the propeller blades and moved in the annular recess of the profile nozzle. The propeller shank is made with a fairing.

Достигаемый технический результат заключается в уменьшении мощности, затрачиваемой на уравновешивание реактивной силы рабочего сопла, возможности регулирования силового воздействия струи на зачищаемую поверхность и мощность реактивной струи, а также в повышении удобства использования инструмента и возможности водолазу перемещаться с помощью инструмента в зоне работы. The technical result achieved is to reduce the power spent on balancing the reactive force of the working nozzle, the ability to control the force of the jet on the surface being cleaned and the power of the jet, as well as to increase the usability of the tool and the ability of the diver to move with the tool in the work area.

На фиг. 1 - показан безреактивный общий вид подводный инструмент; на фиг. 2 - поперечный разрез гребного винта в насадке с гидротурбиной и ковшами по A-A на фиг.1; на фиг. 3 - продольный разрез по Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 - shows a non-reactive general view of an underwater tool; in FIG. 2 is a cross-sectional view of a propeller in a nozzle with a hydraulic turbine and buckets according to A-A in FIG. 1; in FIG. 3 is a longitudinal section along BB in FIG. 2.

К корпусу 1 инструмента (фиг. 1) с помощью трубопровода 2 подключается источник гидропитания рабочей жидкостью инструмента (не показан). Через трубопровод 3 корпус 1 связан с рабочим соплом 4. Запорный кран 5 расположен на рукоятке 6 инструмента, укрепленной на корпусе 1, и перекрывает подачу рабочей жидкости от источника гидропитания к трубопроводу 3 и рабочему соплу 4. Дроссельный клапан 7 также установлен на корпусе 1 инструмента и регулирует подачу рабочей жидкости к контрсоплу. Контрсопло выполнено в виде гребного винта 8, установленного в профильной обтекаемой насадке 9 в виде гидротурбины с чашами 10 и с подводящими рабочую жидкость трубопроводами-пилонами 11, укрепленными на дополнительном трубопроводе 12, расположенном с противоположной стороны от корпуса 1 с рабочим соплом 4. На профильной обтекаемой насадке 9 установлены сопла 13, связанные с каналами трубопроводов-пилонов 11 и подающую рабочую жидкость в чаши 10 гидротурбины, закрепленные на концах лопастей гребного винта 8 и перемещаемые в кольцевой выемке профильной насадки 9. Хвостовик гребного винта 8 выполнен с обтекателем 14. Гребной винт 8 установлен на оси 15, лопасти которого через кольцо 16 жестко связаны с ковшами (чашами 10), равномерно распределенными по диаметру, b кольцевой выемке профильной насадки 9. To the housing 1 of the tool (Fig. 1) using a pipe 2 connects the source of hydropower working fluid of the tool (not shown). Through the pipeline 3, the housing 1 is connected to the working nozzle 4. The shut-off valve 5 is located on the handle 6 of the tool, mounted on the housing 1, and shuts off the supply of working fluid from the hydropower supply to the pipeline 3 and the working nozzle 4. The throttle valve 7 is also installed on the housing 1 of the tool and regulates the flow of working fluid to the counter nozzle. The counter nozzle is made in the form of a propeller 8 mounted in a profile streamlined nozzle 9 in the form of a hydraulic turbine with bowls 10 and with piping-pylons 11 supplying the working fluid, mounted on an additional pipe 12 located on the opposite side of the housing 1 with the working nozzle 4. On the profile the streamlined nozzle 9 has nozzles 13 connected to the channels of the pillar pipelines 11 and the supplying working fluid to the turbine bowls 10, fixed at the ends of the propeller blades 8 and moved in an annular recess about 9. The shank attachment yl propeller 8 is made with a fairing 14. The propeller 8 mounted on the shaft 15, through which the blade ring 16 is rigidly connected with buckets (cups 10), uniformly distributed along the diameter, b annular recess 9 the nozzle profile.

Работает инструмент следующим образом. Рабочая жидкость под давлением от источника гидропитания по трубопроводу 2 через запорный кран 5 подается в корпус 1. Из корпуса 1 по трубопроводу 3 рабочая жидкость поступает в рабочее сопло 4 производит полезную работу по очистке поверхности. Одновременно рабочая жидкость через дроссельный клапан 7, трубопровод 12 и трубопроводы-пилоны 11 поступает в сопла 13 и, вырываясь из них, удаляет в сферические поверхности ковшей 10, создавая крутящий момент на гребном винте 8. Гребной винт 8, вращаясь в профильной насадке 9, создает реактивную струю, противоположную прямой струе рабочего сопла 4, которая в свою очередь помогает водолазу перемещаться в зоне работы. The tool works as follows. The working fluid under pressure from the hydropower source through the pipeline 2 through the shut-off valve 5 is fed into the housing 1. From the housing 1 through the pipeline 3, the working fluid enters the working nozzle 4 does a useful job of cleaning the surface. At the same time, the working fluid through the throttle valve 7, the pipe 12 and the pylon pipelines 11 enters the nozzles 13 and, breaking out of them, removes them into the spherical surfaces of the buckets 10, creating a torque on the propeller 8. The propeller 8, rotating in the profile nozzle 9, creates a jet stream, the opposite of the direct stream of the working nozzle 4, which in turn helps the diver to move in the area of work.

Claims

1. A non-reactive underwater tool comprising a housing connected by a pipeline to a single source of hydraulic power for the working fluid, a pipeline for supplying the working fluid to the working nozzle and a counter nozzle for the jet stream, opposite the direct jet of the working nozzle, characterized in that the counter nozzle is formed by a profile streamlined nozzle with a nozzle installed in it and driven by a hydraulic motor with a propeller with a shank, and the tool is equipped with a throttle valve to control the flow of working fluid to the counter-nozzle and a check valve that shuts off the flow of the working fluid from the hydropower source to the working nozzle.

2. The tool according to claim 1, characterized in that the bucket hydraulic turbine with cups and with pylon pipelines supplying the working fluid mounted on an additional pipe located on the opposite side of the housing with the working nozzle is installed on the profile streamlined nozzle as a hydraulic motor. associated with the channels of the piping pipelines and supplying the working fluid to the turbine bowls fixed at the ends of the propeller blades and moved in the annular recess of the profile nozzle.

3. The tool according to p. 1, characterized in that the shank of the propeller is made with a fairing.