RU2204502C2 - Water-jet propulsor-and-engine complex - Google Patents
Water-jet propulsor-and-engine complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204502C2 RU2204502C2 RU2001120226/28A RU2001120226A RU2204502C2 RU 2204502 C2 RU2204502 C2 RU 2204502C2 RU 2001120226/28 A RU2001120226/28 A RU 2001120226/28A RU 2001120226 A RU2001120226 A RU 2001120226A RU 2204502 C2 RU2204502 C2 RU 2204502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- nozzle
- rotor
- housing
- blades
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H11/00—Marine propulsion by water jets
- B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
- B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
- B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/16—Propellers having a shrouding ring attached to blades
- B63H2001/165—Hubless propellers, e.g. peripherally driven shrouds with blades projecting from the shrouds' inside surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H11/00—Marine propulsion by water jets
- B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
- B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
- B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
- B63H2011/081—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type with axial flow, i.e. the axis of rotation being parallel to the flow direction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H2023/005—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements using a drive acting on the periphery of a rotating propulsive element, e.g. on a dented circumferential ring on a propeller, or a propeller acting as rotor of an electric motor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям для надводных кораблей и судов, а также средств подводного движения. Позволяет упростить конструкцию, уменьшить акустические шумы, повысить КПД комплекса, расширить области его применения. The invention relates to shipbuilding, and in particular to jet propulsion devices for surface ships and vessels, as well as underwater vehicles. It allows to simplify the design, reduce acoustic noise, increase the efficiency of the complex, and expand its field of application.
Известен электродвижительный пропульсивный комплекс, содержащий корпус и размещенное в нем круговое кольцо, соединяющее концы лопастей гребного винта [1]. Known electromotive propulsion complex containing a housing and placed in it a circular ring connecting the ends of the propeller blades [1].
Недостатки аналога: наличие традиционного гребного винта, имеющего сравнительно большие акустические шумы за счет радиальных и осевых нагрузок на лопасти, возможность "пения" винта, отсутствие возможности регулирования вектора тяги. Disadvantages of the analogue: the presence of a traditional propeller having relatively large acoustic noise due to radial and axial loads on the blades, the possibility of "singing" of the screw, the inability to control the thrust vector.
Известен водометный движительно-двигательный комплекс (ВДДК), содержащий корпус и размещенное в нем круговое кольцо с возможностью вращения с закрепленными на внутренней стороне кольца лопастями [2]. Принят за прототип. Known water-jet propulsion system (VDK), comprising a housing and placed in it a circular ring with the possibility of rotation with blades fixed on the inner side of the ring [2]. Adopted for the prototype.
Недостатки прототипа: громоздкость конструкции устройства для вращения кольца (использование шестеренчатой передачи), трудность в размещении комплекса на движущемся объекте (за исключением оконечности), отсутствие возможности регулирования вектора тяги, большие акустические шумы, низкий КПД комплекса. The disadvantages of the prototype: the cumbersome design of the device for rotating the ring (using gear), the difficulty in placing the complex on a moving object (except for the tip), the inability to control the thrust vector, high acoustic noise, low efficiency of the complex.
Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение конструкции, повышение КПД комплекса, уменьшение акустических шумов, расширение возможных мест размещения комплекса на судне. The technical result of the invention is to simplify the design, increase the efficiency of the complex, reduce acoustic noise, expand the possible locations of the complex on the ship.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем корпус и размещенное в нем круговое кольцо с возможностью вращения с закрепленными на внутренней стороне кольца лопастями, круговое кольцо выполнено как единое целое с ротором реверсивного электродвигателя погружного исполнения, где ротор закреплен с наружной стороны кольца, а статор прикреплен к корпусу, при этом кольцо с ротором подвешено на опорно-упорных конструкциях, защищенных эластичными сепараторами, длина лопастей составляет 0,4-0,5 внутреннего радиуса кольца, образующая внутренней поверхности носовой части корпуса на входе потока выполнена по синусоиде, в кормовой части движитель содержит поворотное сопло с регулируемым сечением, внутренняя поверхность сопла имеет многослойное покрытие из гибкого материала с возможностью осуществления и регулировки колебаний покрытия, при этом покрытие выступает в корму судна за пределы сопла, пустоты конструкций комплекса заполнены вибропоглощающими материалами. The technical result is achieved due to the fact that in the known device comprising a housing and a circular ring housed in it with the possibility of rotation with blades fixed on the inner side of the ring, the circular ring is made integrally with the rotor of a submersible reversible electric motor, where the rotor is fixed on the outside rings, and the stator is attached to the housing, while the ring with the rotor is suspended on supporting-thrust structures protected by elastic separators, the length of the blades is 0.4-0.5 internally of the radius of the ring, forming the inner surface of the nose of the body at the inlet of the flow, is made in a sinusoidal shape, in the aft part the mover contains a rotary nozzle with an adjustable cross section, the inner surface of the nozzle has a multilayer coating of flexible material with the possibility of realizing and adjusting vibrations of the coating, while the coating protrudes into the stern of the vessel beyond the nozzle, the voids of the complex structures are filled with vibration-absorbing materials.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что:
- На наружной стороне кругового кольца закреплен ротор реверсивного погружного электродвигателя, статор которого прикреплен к корпусу комплекса.The proposed device differs from the prototype in that:
- On the outer side of the circular ring, a rotor of a reversible submersible electric motor is fixed, the stator of which is attached to the housing of the complex.
- Кольцо с ротором подвешено на опорно-упорных конструкциях, защищенных эластичными сепараторами. - The ring with the rotor is suspended on supporting-thrust structures protected by elastic separators.
- Длина лопастей составляет 0,4-0,5 внутреннего радиуса кольца. - The length of the blades is 0.4-0.5 of the inner radius of the ring.
- Образующая внутренней поверхности носовой части корпуса на входе потока выполнена по синусоиде. - The generatrix of the inner surface of the bow of the body at the inlet of the flow is made in a sinusoid.
- В кормовой части движитель содержит поворотное сопло с регулируемым сечением. - In the aft mover contains a rotary nozzle with an adjustable cross section.
- Внутренняя поверхность поворотного сопла имеет многослойное покрытие из гибких материалов с возможностью осуществления и регулировки их колебаний. - The inner surface of the rotary nozzle has a multilayer coating of flexible materials with the ability to implement and adjust their vibrations.
- Указанное покрытие выступает в корму судна за пределы сопла. - The specified coating extends into the stern of the vessel beyond the nozzle.
- Пустоты конструкций комплекса заполнены вибропоглощающими материалами. - The voids of the complex structures are filled with vibration-absorbing materials.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1 (разрез А-А) и фиг. 2 (продольный разрез). Устройство содержит в корпусе 1 водометный движитель в составе кругового кольца 2 и лопастей 3, электропривод в виде статора 4 и ротора 5 реверсивного электродвигателя, а также опорно-упорные конструкции 6 на направляющих поверхностях 7 с эластичными сепараторами 8, поворотное сопло 9 и вибропоглощающий материал 10. The proposed device is presented in FIG. 1 (section AA) and FIG. 2 (longitudinal section). The device comprises in the housing 1 a water-jet propulsion unit as part of a
ВДДК работает следующим образом. Для движения объекта вперед подается электропитание в статор 4, что приводит во вращение ротор 5 и связанное с ним круговое кольцо 2. Лопасти 3 захватывают фронтальный поток воды и отбрасывают его в корму. Наличие синусоидальной поверхности на входе воды в корпус приводит к ламинаризации поступающего в корпус потока. Под действием центробежных сил поступающая в движитель вода отбрасывается к внутренней поверхности кольца 2 движителя, при этом по центру корпуса образуются зоны пониженного давления. В результате в движитель засасывается (эжектируется) дополнительная масса воды, создающая дополнительную тягу (известно, что закручивание потока в ряде устройств позволяет увеличить расход воды в 1,5-1,7 раза), что повысит КПД комплекса. Величина тяги регулируется оборотами электродвигателя, а направление вектора тяги - поворотным соплом 9. Расположенное в сопле многослойное покрытие из гибких материалов (не показано) имеет возможность колебаться в противофазе некоторым выбранным частотам для уменьшения величины акустических шумов на выходе из сопла. Для этого предусмотрены датчики для измерения спектра частот гидродинамического шума потока в сопле и устройства для обеспечения колебаний этого материала (датчики и устройства не показаны). Выступающее за пределы сопла 9 в корму судна многослойное покрытие обеспечивает снижение сопротивления судна. VDK works as follows. To move the object forward, power is supplied to the
Вращающаяся часть комплекса (кольцо 2 и ротор 5) подвешены, например, на шаровых катках 6 с водяной смазкой. Для предотвращения попадания посторонних предметов между катками и на направляющие 7 установлены эластичные сепараторы 8. Круговое кольцо 2 представляет собой тонкостенный цилиндр малого удлинения, длина кольца составляет около 0,5 внутреннего радиуса. Длина лопастей, равная 0,4-0,5 внутреннего радиуса кольца, определена экспериментально на маломасштабных моделях. The rotating part of the complex (
Вся конструкция размещена в корпусе 1 и пустоты ее заполнены, к примеру, вязкой жидкостью 10 в целях вибропоглощения. Кроме того, жидкость отводит тепло от обмоток статора 4 электродвигателя во внешнюю среду через обшивку корпуса 1. The whole structure is placed in the
Внутренний поток воды (по центру движителя) на выходе из движителя, имея иную скорость по сравнению с лопастным потоком, взаимодействуя с ним, приводит к разрушению кильватерной струи. Этот результат зафиксирован при модельных испытаниях предлагаемого комплекса. The internal water flow (in the center of the mover) at the exit of the mover, having a different speed compared to the blade stream, interacting with it, leads to the destruction of the wake stream. This result was recorded during model tests of the proposed complex.
По сравнению с традиционными предлагаемый ВДДК имеет следующие преимущества:
- Может быть размещен практически в любом месте по длине объекта (корабль, подводная лодка, подводный аппарат) и на любом отдалении от корпуса объекта (на подводном крыле, на концевых окончаниях рулей, либо вместо рулей, между корпусами многокорпусных судов, и т.п.).Compared with traditional, the proposed VDK has the following advantages:
- It can be placed almost anywhere along the length of the object (ship, submarine, submarine) and at any distance from the body of the object (on the hydrofoil, at the ends of the rudders, or instead of rudders, between the hulls of multi-hull vessels, etc. .).
- Имеет минимальное число конструктивных элементов. - Has a minimum number of structural elements.
- Не имеет линии вала как таковой. - Does not have a shaft line as such.
- Обладает соплом регулирования направления тяги, что позволяет в некоторых случаях отказаться от поворотного механизма движителя или дополнить его возможности. - It has a nozzle for regulating the direction of thrust, which in some cases allows you to abandon the rotary mechanism of the mover or add to its capabilities.
- Имеет существенно улучшенные акустические характеристики, так как малы действующие на концы лопастей радиальные и окружные нагрузки, отсутствует "пение" винта, уменьшается шум потока при входе в корпус за счет ламинаризации потока в сопле движителя путем активного воздействия на шумы потока со стороны гибкого покрытия, а также за счет частичного разрушения кильватерного слоя. - Has significantly improved acoustic characteristics, since the radial and circumferential loads acting on the ends of the blades are small, there is no “singing” of the screw, the noise of the flow at the entrance to the housing is reduced due to laminarization of the flow in the propulsion nozzle by actively influencing the flow noise from the side of the flexible coating, and also due to the partial destruction of the wake layer.
- Позволяет повысить обороты движителя, отодвигая момент появления кавитации. - Allows you to increase the speed of the propulsion, pushing the moment of occurrence of cavitation.
- Имеет сквозной объем, что снижает инерционность ротора и сопротивление потоку при стоянке ротора. - It has a through volume, which reduces the inertia of the rotor and flow resistance when the rotor is stationary.
- При использовании нескольких соосно вращающихся движителей в одном корпусе появляется возможность создать водяную турбину на большие мощности, причем число лопастей и соотношение оборотов могут быть оптимизированы. - When using several coaxially rotating propellers in one housing, it becomes possible to create a water turbine at high power, and the number of blades and speed ratio can be optimized.
Устройство опробовано в лабораторных условиях на маломасштабных моделях. The device has been tested in laboratory conditions on small-scale models.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Mar. Propuls. Int., 1989, July-Aug., p.40.SOURCES OF INFORMATION
1. Mar. Propuls. Int., 1989, July-Aug., P. 40.
2. И.А. Лучанский, А.А. Яновский. От весла до водомета. - Л.: Судостроение, 1964, рис.125 на с.130 - прототип. 2. I.A. Luchansky, A.A. Yanovsky. From the oar to the water cannon. - L .: Shipbuilding, 1964, Fig. 125 on p. 130 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120226/28A RU2204502C2 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Water-jet propulsor-and-engine complex |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120226/28A RU2204502C2 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Water-jet propulsor-and-engine complex |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2204502C2 true RU2204502C2 (en) | 2003-05-20 |
Family
ID=20251905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001120226/28A RU2204502C2 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Water-jet propulsor-and-engine complex |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2204502C2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013015709A1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | Shokhin Nikolai Alexandrovich | Impeller for a vehicle |
RU2526303C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" (ОАО "ЦС "Звездочка") | Ring vessel propulsor |
RU2585207C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-05-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Water-jet engine-propulsion complex |
RU2617310C2 (en) * | 2015-09-09 | 2017-04-24 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Combined propulsion system vessel |
CN112115562A (en) * | 2020-09-21 | 2020-12-22 | 中国人民解放军海军工程大学 | Pump-jet propeller with blade tip circular ring embedded in guide pipe groove and design method thereof |
RU2741676C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-01-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Annular ship propulsor |
RU2770259C1 (en) * | 2021-07-28 | 2022-04-14 | Владимир Михайлович Анфалов | Electric water jet |
RU220232U1 (en) * | 2023-05-17 | 2023-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНСАЛТИНГ И БЕЗОПАСНОСТЬ" (ООО "МКБ") | Axleless screw propulsion |
-
2001
- 2001-07-18 RU RU2001120226/28A patent/RU2204502C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Лучанский И.А., Яновский А.А. От весла до водомета. - Л.: Судостроение, 1964, с.130, рис.125. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013015709A1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | Shokhin Nikolai Alexandrovich | Impeller for a vehicle |
RU2526303C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" (ОАО "ЦС "Звездочка") | Ring vessel propulsor |
RU2585207C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-05-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Water-jet engine-propulsion complex |
RU2617310C2 (en) * | 2015-09-09 | 2017-04-24 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Combined propulsion system vessel |
RU2741676C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-01-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Annular ship propulsor |
CN112115562A (en) * | 2020-09-21 | 2020-12-22 | 中国人民解放军海军工程大学 | Pump-jet propeller with blade tip circular ring embedded in guide pipe groove and design method thereof |
RU2770259C1 (en) * | 2021-07-28 | 2022-04-14 | Владимир Михайлович Анфалов | Electric water jet |
RU220232U1 (en) * | 2023-05-17 | 2023-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНСАЛТИНГ И БЕЗОПАСНОСТЬ" (ООО "МКБ") | Axleless screw propulsion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6692318B2 (en) | Mixed flow pump | |
RU2372246C2 (en) | Marine engine with body, installed under hull | |
US6701862B2 (en) | Bow mounted system and method for jet-propelling a submarine or torpedo through water | |
US6698375B2 (en) | Small waterplane area multihull (SWAMH) vessel | |
US7121219B1 (en) | Boat control system | |
US2745370A (en) | Stable water jet hull | |
RU2204502C2 (en) | Water-jet propulsor-and-engine complex | |
KR101913690B1 (en) | Propulsion unit and vessel equipped with the same | |
Kozlowska et al. | Classification of different type of propeller ventilation and ventilation inception mechanism | |
US6213042B1 (en) | Small waterplane area multihull (SWAMH) vessel with submerged turbine drive | |
US20040203298A1 (en) | Ship pod-mounted hydrojet propeller unit driven by a hollow electric motor | |
US3056374A (en) | Auxiliary steering and propulsion unit | |
WO2005016743A1 (en) | Turbo-jet pump and water jet engine | |
WO2008013476A1 (en) | Engine provided with dynamic hydrofoils (variants) | |
RU2301761C1 (en) | Propeller with steering nozzle | |
RU2213677C2 (en) | Water-jet propeller for submarine vessel | |
US20070014669A1 (en) | Centrifugal engine | |
RU2326021C2 (en) | Solovyev's propulsion system | |
RU2327596C2 (en) | Propulsion system with electric motor | |
US2303437A (en) | Means for the propulsion of ships | |
RU2320516C1 (en) | Propulsive system with submersible electric motor | |
WO2018232460A1 (en) | A pulsated propulsion system and method of propelling a watercraft | |
KR100521519B1 (en) | Marine propulsion system | |
RU2323123C1 (en) | Propulsion system with submersible electric motor | |
RU2665103C1 (en) | Device and operation method of motor for surface and underwater transport motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060719 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080320 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090719 |