RU2165376C1

RU2165376C1 - Hydro-jet pulsating propulsor

Info

Publication number: RU2165376C1
Application number: RU99118487/28A
Authority: RU
Inventors: В.С. Григорчук
Original assignee: Григорчук Владимир Степанович
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-04-20

Abstract

FIELD: shipbuilding; shipboard propulsors. SUBSTANCE: hydro-jet pulsating propulsor includes water flow passage with gas generators mounted inside it; gas generators are kinematically linked with control mechanism and are located in several rows along entire length of passage; they are similar in construction. Each gas generator is made in form of ┴shaped rod with two side grooves in which inserts are pressed; these inserts are made from metals belonging to cerium and yttrium groups of lanthanides family. Sleeve fitted on rod at the top is turnable through 90 deg. and is provided with two side through grooves. Water intake pipe connected with front part of water flow passage is provided with inlet valve and shut-off cock; exhaust nozzle connected with rear part of water flow passage is provided with shut-off cock and exhaust adjustable valve. EFFECT: improved operating characteristics of shipboard propulsor. 15 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве судового движителя. The present invention relates to the field of mechanical engineering and may find application as a ship propulsion.

Известен магнитогидродинамический движитель, содержащий водопроточный канал с входным и выходным отверстиями, внутрь которого вставлены два электрода, а снаружи размещена сверхпроводящая магнитная система. Known magnetohydrodynamic propulsion, containing a water flow channel with inlet and outlet openings, into which two electrodes are inserted, and a superconducting magnetic system is placed outside.

/Морской энциклопедический словарь. Под ред. д.т.н. А.А.Дмитриева. С. -Пб: Судостроение, 1993, т. 2, К-П, с. 231/. Encyclopedic Maritime Dictionary. Ed. Doctor of Technical Sciences A.A.Dmitrieva. S. -Pb: Shipbuilding, 1993, v. 2, K-P, p. 231 /.

Недостатками известного магнитогидродинамического движителя являются: большой расход электроэнергии, сложность получения сильного магнитного поля и создания глубокого охлаждения магнитной системы, не может работать в пресной воде. The disadvantages of the known magnetohydrodynamic propulsion are: high energy consumption, the difficulty of obtaining a strong magnetic field and creating deep cooling of the magnetic system, can not work in fresh water.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией движителя. These disadvantages are due to the design of the mover.

Известен также водометный движитель, содержащий водопроточный канал с входным водозаборным отверстием и соплом, имеющим плавно уменьшающееся сечение, насос, вставленный внутрь водопроточного канала, спрямляющий аппарат, реверсивное устройство. /Х.Баадер. Разъездные, туристские и спортивные катера. Пер. с немецкого. Л.: Судостроение, 1976, с. 258 - 267, рис. 190/. Also known is a water-jet propulsion device comprising a water flow channel with an inlet water inlet and a nozzle having a smoothly decreasing cross section, a pump inserted inside the water flow channel, a straightening apparatus, and a reversing device. / H. Baader. Outbound, tourist and sports boats. Per. from German. L .: Shipbuilding, 1976, p. 258 - 267, fig. 190 /.

Известный водометный движитель, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип. The well-known water-jet propulsion, as the closest in technical essence and achieved useful result, adopted as a prototype.

Недостатками известного водометного движителя, принятого за прототип, являются: значительные потери мощности от внутреннего трения воды, большое сопротивление всасывания, вероятность кавитации, уменьшение упора при попадании воздуха в водопроточный канал. The disadvantages of the known jet propulsion adopted for the prototype are: significant power loss from internal friction of the water, high suction resistance, the likelihood of cavitation, a decrease in stop when air enters the water flow channel.

Указанные недостатки обусловлены плохо обработанными внутренними поверхностями водопроточного канала и спрямляющего аппарата, попаданием воздуха и самой конструкцией движителя. These shortcomings are due to poorly machined internal surfaces of the water flow channel and the straightening apparatus, air ingress, and the propulsion structure itself.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств судового движителя. The aim of the present invention is to improve the performance of the ship propulsion.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что водопроточный канал, насос, спрямляющий аппарат заменены водопроточным каналом, представляющим собой прямоугольный сосуд, к которому присоединен водозабор с впускным клапаном и запорным краном, а выпускное сопло снабжено запорным краном и выпускным регулируемым клапаном, кроме того, внутри водопроточного канала размещены в несколько рядов газовые генераторы, количество которых не ограничено, одинаковые по конструкции, каждый из которых представляет собой цилиндрический ┴ -образный стержень, привернутый болтами к корпусу водопроточного канала и имеющий наружные боковые пазы, в которые вставлены активные элементы, представляющие собой металлические вставки, выполненные из элементов, относящихся к группе лантонидов (La, Ce, Pm, Nd, Sm, Eu, Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), причем на стержень надет стакан с боковыми сквозными пазами, установленный с возможностью поворота на угол 90^o и выполненный заодно с валом, кинематически связанным с механизмом управления движителем.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the water flow channel, pump, straightener are replaced by a water flow channel, which is a rectangular vessel, to which a water intake with an inlet valve and a stopcock is connected, and the outlet nozzle is equipped with a stopcock and an adjustable outlet valve, in addition, inside the water flow channel are placed in several rows of gas generators, the number of which is not limited, identical in design, each of which is a cylindrical ┴ - a shaped rod bolted to the body of the water flow channel and having external lateral grooves into which active elements are inserted, which are metal inserts made of elements belonging to the group of lantonides (La, Ce, Pm, Nd, Sm, Eu, Y, Gd , Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), moreover, a glass with lateral through slots is mounted on the rod, mounted with the possibility of rotation through an angle of 90 ^o and made integral with the shaft kinematically connected with the drive control mechanism.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид гидрореактивного пульсирующего движителя; на фиг. 2 - вид на движитель сбоку; на фиг. 3 - вид сверху на движитель; на фиг. 4 - продольный разрез движителя; на фиг. 5 - вид на движитель сверху в разрезе; на фиг. 6 - общий вид газового генератора с частичным разрезом; на фиг. 7 - разрез по А-А фиг. 6; на фиг. 8 - положение деталей газового генератора при минимальном режиме работы; на фиг. 9 - положение деталей газового генератора в выключенном режиме; на фиг. 10 - общий вид механизма управления движителем; на фиг. 11 - вид сбоку на механизм управления движителем; на фиг. 12 - устройство запорного крана; на фиг. 13 - устройство выпускного регулируемого клапана; на фиг. 14 - устройство впускного клапана; на фиг. 15 - схема установки движителя на судне. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a hydroreactive pulsating propulsion device; in FIG. 2 - side view of the mover; in FIG. 3 - top view of the mover; in FIG. 4 - longitudinal section of the mover; in FIG. 5 is a sectional view of the mover from above; in FIG. 6 is a General view of a gas generator with a partial section; in FIG. 7 is a section along AA of FIG. 6; in FIG. 8 - the position of the parts of the gas generator with a minimum operating mode; in FIG. 9 - the position of the parts of the gas generator in the off mode; in FIG. 10 is a general view of the propulsion control mechanism; in FIG. 11 is a side view of the propulsion control mechanism; in FIG. 12 - device shut-off valve; in FIG. 13 - device exhaust adjustable valve; in FIG. 14 - intake valve device; in FIG. 15 is a diagram of the installation of a propulsion device on a ship.

Предлагаемый гидрореактивный пульсирующий движитель содержит водопроточный канал, представляющий собой прямоугольный сосуд 1, к которому спереди приварен водозабор 2, имеющий решетку 3, впускной клапан 4 и запорный кран 5. К задней части водопроточного канала приварено выпускное сопло 6, имеющее плавно уменьшающееся сечение, внутри которого размещены запорный кран 7 и выпускной регулируемый клапан 8. Внутри корпуса водопроточного канала, в его нижней части, размещены в несколько продольных рядов газовые генераторы 9, количество которых не ограничено, и все они одинаковы по конструкции. Каждый газовый генератор содержит стержень 10 ┴ -образной формы, привернутый к корпусу водопроточного канала болтами 11. На наружной боковой поверхности стержня выполнены два паза, в которые запрессованы два активных элемента 12, 13, выполненные из наиболее активного металла, относящегося к группе лантонидов (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm). Сверху на стержень надет, с возможностью поворота на 90^o, цилиндрический стакан 14, имеющий два боковых сквозных паза 15, 16 и выполненный заодно с валом 17, пропущенным в отверстие корпуса, имеющего сальник 18 и затяжную гайку 19. На конце вала закреплена шестерня 20. В верхней части корпуса водопроточного канала установлены в направляющих, с возможностью продольного перемещения, зубчатые рейки 21, 22, 23, входящие в зацепление с шестернями газовых генераторов и шестерни 24, 25, 26, установленными на поперечном валу 27, закрепленным в подшипниках 28, 29 и соединенным с ручкой управления 30. Корпус закрыт сверху крышкой 31. Впускной клапан содержит тело клапана 32, выполненное в форме подвижного стакана и надетого на неподвижный стакан 33 меньшего по диаметру и привернутого болтами к водозабору. Внутрь стаканов вставлена пружина 34. Выпускной регулируемый клапан содержит тело клапана 35 в форме подвижного стакана, надетого на подвижной стакан 36 меньшего диаметра, установленный в направляющих с перепускными отверстиями 37, торцевая часть которого взаимодействует с эксцентриком 38, закрепленным на оси 39, связанной с ручкой 40, имеющей фиксатор 41. Внутрь обоих стаканов вставлена пружина 42. Оба запорных крана одинаковы по конструкции и каждый из них содержит золотник 43, имеющий перепускное отверстие 44. Золотник посредством вала 45 соединен с ручкой 46.The proposed hydroreactive pulsating propulsion device comprises a water flow channel, which is a rectangular vessel 1, to which a water intake 2 is welded in front, having a grill 3, an inlet valve 4 and a shut-off valve 5. An exhaust nozzle 6 is welded to the rear part of the water flow channel, and has a smoothly decreasing section inside which a shut-off valve 7 and an adjustable exhaust valve 8. It borders, and they are all similar in structure. Each gas generator contains a 10 ┴ -shaped rod, screwed to the body of the water flow channel by bolts 11. On the outer side surface of the rod are two grooves into which two active elements 12, 13 are pressed, made of the most active metal belonging to the lantonide group (La , Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm). On top of the rod is worn, is pivotally 90 ^o, a cylindrical sleeve 14 having two side of through slot 15 and 16 integrally formed with shaft 17, passed through the hole housing having an oil seal 18 and the load nut 19. On the shaft end gear 20 is fixed In the upper part of the body of the water flow channel, gear racks 21, 22, 23 are installed in the guides, with the possibility of longitudinal movement, which are engaged with the gears of gas generators and gears 24, 25, 26 mounted on the transverse shaft 27, mounted in bearings 28, 29 and soed internal with a control knob 30. The housing is closed on top by a cover 31. The inlet valve comprises a valve body 32 made in the form of a movable cup and worn on a fixed cup 33 of smaller diameter and bolted to the water intake. A spring 34 is inserted inside the cups. The adjustable outlet valve comprises a valve body 35 in the form of a movable cup, worn on a smaller diameter movable cup 36, mounted in guides with bypass holes 37, the end part of which interacts with an eccentric 38 mounted on an axis 39 connected to the handle 40, having a latch 41. A spring 42 is inserted inside both cups. Both stopcocks are identical in design and each of them contains a spool 43 having an overflow hole 44. The spool is connected by means of a shaft 45 H with handle 46.

Работа гидрореактивного пульсирующего движителя. The work of a hydroreactive pulsating propulsion.

Работа гидрореактивного пульсирующего движителя основана на использовании способности металлов цериевой и иттревой групп семейства лантонидов при соприкосновении с водой разлагать последнюю на водород и кислород при обычных условиях (нормальное давление, комнатная температура). The work of a hydroreactive pulsating propulsion device is based on the use of the ability of metals of the cerium and yttrium groups of the lantonide family to contact the water to decompose the latter into hydrogen and oxygen under ordinary conditions (normal pressure, room temperature).

/См. А.И.Бусев, И.П.Ефимов. Словарь химических терминов. Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1971, с. 91 - 92/. /Cm. A.I. Busev, I.P. Efimov. Dictionary of chemical terms. The manual for students. M .: Education, 1971, p. 91 - 92 /.

Для запуска гидрореактивного пульсирующего движителя необходимо открыть запорные краны 5 и 7, повернув на 90^o ручки 46, а также посредством ручки 40 установить и зафиксировать фиксатором 41 наименьшую силу нажатия пружины 42 на выпускном регулируемом клапане 8. После заполнения водой корпуса 1 необходимо повернуть ручку 30 управления движителем на некоторый угол вправо (фиг. 10, 11). При этом повернутся шестерни 24, 25, 26, которые передвинут в противоположную сторону зубчатые рейки 21, 22, 23, а они повернуты на некоторый угол шестерни 20, а вместе с ними и стаканы 14 газовых генераторов 9 относительно стержней 10. В этом случае сквозные пазы 15, 16 стаканов 14 частично совместится с активными элементами 12, 13 (фиг. 8). Вода, находящаяся в корпусе 1, вступит в частичный контакт с активными элементами 12, 13. От соприкосновения с активными элементами вода станет разлагаться на водород и кислород, которые станут скапливаться в верхней части корпуса 1 и создавать давление на имеющуюся там воду. При этом реакция разложения воды необратима так, как для соединения водорода и кислорода требуется высокая температура.To start the hydro-jet pulsating propulsion device, it is necessary to open the shut-off valves 5 and 7 by turning the knobs 46 through 90 ^o , and also using the knob 40, set and fix with the clamp 41 the smallest pressing force of the spring 42 on the outlet adjustable valve 8. After filling the housing 1 with water, turn the knob 30 driving control by a certain angle to the right (Fig. 10, 11). In this case, the gears 24, 25, 26 will rotate, which are moved to the opposite side of the gear racks 21, 22, 23, and they are rotated by a certain angle of the gear 20, and with them the glasses 14 of the gas generators 9 relative to the rods 10. In this case, the through the grooves 15, 16 of the glasses 14 are partially compatible with the active elements 12, 13 (Fig. 8). The water in the housing 1 will come into partial contact with the active elements 12, 13. From contact with the active elements, the water will decompose into hydrogen and oxygen, which will accumulate in the upper part of the housing 1 and create pressure on the water there. In this case, the water decomposition reaction is irreversible, since a high temperature is required to combine hydrogen and oxygen.

Как только давление указанных газов станет больше, чем сила давления пружины 42 на тело 35 35 выпускного клапана, он открывается и газоводяная смесь выбрасывается из сопла 6, создавая реактивную силу, которая станет перемещать судно с небольшой скоростью в противоположную сторону. После выброса газоводяной смеси давление в корпусе 1 уменьшается, тело 35 выпускного клапана под действием пружины 42 перемещается влево и перекрывает выпускное отверстие, а тело 32 впускного клапана отходит вправо и открывает доступ новой порции заборной воды в корпус 1. Далее впускной клапан закрывается и все повторяется сначала. As soon as the pressure of these gases becomes greater than the pressure force of the spring 42 on the exhaust valve body 35 35, it opens and the gas-water mixture is ejected from the nozzle 6, creating a reactive force that will move the vessel at a low speed in the opposite direction. After the ejection of the gas-water mixture, the pressure in the housing 1 decreases, the body of the exhaust valve 35 moves to the left by the action of the spring 42 and closes the outlet, and the body 32 of the intake valve moves to the right and allows access to a new portion of intake water into the housing 1. Next, the intake valve closes and everything repeats first.

Таким образом периодически через определенные промежутки времени из выпускного сопла 6 выбрасывается струя газоводяной смеси и создается реактивная сила, двигающая судно вперед. Для получения максимальной силы, создаваемой движителем, необходимо повернуть ручку 30 управления движителем вправо до отказа. Далее, как было описано выше, стаканы 14 всех газовых генераторов 9 поворачивается на максимальный угол и сквозные пазы 15, 16 полностью открывают поверхности активных элементов 12, 13 (фиг. 7). Кроме того, необходимо поворотом ручки 40 через эксцентрик 38 увеличить силу действия пружины 42 выпускного клапана, несколько сжав ее. В этом случае реакция разложения воды будет происходить с максимальной скоростью и с получением максимального количества водорода и кислорода. В результате давление образующихся газов на воду в корпусе 1 резко увеличивается и, как только оно превысит силу давления пружины 42 выпускного клапана, последний откроется и струя газоводяной смеси с максимальной силой и скоростью вылетит из выпускного сопла 6, создавая максимальный импульс силы, под действием которого судно станет перемещаться с максимальной скоростью. Изменяя силу действия пружины 42 выпускного клапана 8 и скорость разложения воды можно регулировать скорость истечения газоводяной смеси из сопла и частоту ее выбрасывания, а следовательно и мощность движителя. Для остановки движителя необходимо повернуть ручку 30 управления движителем до конца влево (фиг. 10) при этом активные элементы 12, 13 выводятся из соприкосновения с водой (фиг. 9), сила сжатия пружины 42 выпускного регулируемого клапана уменьшается до минимальной величины посредством ручки 40 с фиксатором 41, а запорные краны 5 и 7 закрываются после чего движитель останавливается. Thus, periodically at regular intervals, a jet of gas-water mixture is ejected from the exhaust nozzle 6 and a reactive force is created that propels the vessel forward. To obtain the maximum force generated by the propulsion device, it is necessary to turn the control knob 30 of the propulsion device to the right to failure. Further, as described above, the glasses 14 of all gas generators 9 are rotated to the maximum angle and the through grooves 15, 16 completely open the surfaces of the active elements 12, 13 (Fig. 7). In addition, it is necessary by turning the handle 40 through the eccentric 38 to increase the force of the spring 42 of the exhaust valve, compressing it somewhat. In this case, the decomposition of water will occur at maximum speed and with the receipt of the maximum amount of hydrogen and oxygen. As a result, the pressure of the generated gases on water in the housing 1 increases sharply and, as soon as it exceeds the pressure of the spring 42 of the exhaust valve, the latter opens and the jet of gas-water mixture with maximum force and speed will fly out of the exhaust nozzle 6, creating a maximum force impulse, under which the ship will move at maximum speed. Changing the force of action of the spring 42 of the exhaust valve 8 and the rate of decomposition of water, you can adjust the rate of flow of the gas-water mixture from the nozzle and the frequency of its ejection, and hence the power of the propulsion device. To stop the mover, it is necessary to turn the mover control knob 30 to the left (Fig. 10), while the active elements 12, 13 are brought out of contact with water (Fig. 9), the compression force of the spring 42 of the outlet adjustable valve is reduced to a minimum by means of the handle 40 s the latch 41, and the locking valves 5 and 7 are closed after which the mover stops.

Гидрореактивный пульсирующий движитель должен устанавливаться на судне таким образом, чтобы выброс газоводяной смеси осуществлялся в воздух, а не в воду (фиг. 15). A hydroreactive pulsating propulsion device must be installed on the vessel so that the gas-water mixture is released into the air, and not into the water (Fig. 15).

Гидрореактивный пульсирующий движитель может быть использован на маломерных судах в качестве основной энергетической установки, а на крупнотонажных судах в качестве дополнительной энергетической установки экономического хода. A hydroreactive pulsating propulsion device can be used on small vessels as the main power plant, and on large vessels as an additional power plant on the economic course.

Положительный эффект, не требует органического топлива, более долговечен, так как не имеет вращающихся частей. The positive effect, does not require fossil fuels, is more durable, since it does not have rotating parts.

Claims

A hydroreactive pulsating propulsion device containing a water flow channel with an inlet water intake pipe and an output nozzle, characterized in that the water flow channel is made in the form of a rectangle, inside which gas generators are placed along its entire length, the movable elements of which are kinematically connected to the engine control mechanism, moreover all gas generators are identical in design and each of them is a ┴-shaped rod attached to the body of the water flow channel and having two postglacial groove into which the pressed active elements constituting the insert made of metals belonging to the cerium and yttrium groups lanthanide family in addition, the rod is worn glass with two lateral through-slots, rotatably mounted at 90 ^o, wherein the inside of the water intake pipes are placed inlet valve and shut-off valve, and in the exhaust nozzle installed shut-off valve and adjustable exhaust valve.