RU2245818C2 - Water-jet propulsion and steering complex - Google Patents
Water-jet propulsion and steering complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245818C2 RU2245818C2 RU2003110200/11A RU2003110200A RU2245818C2 RU 2245818 C2 RU2245818 C2 RU 2245818C2 RU 2003110200/11 A RU2003110200/11 A RU 2003110200/11A RU 2003110200 A RU2003110200 A RU 2003110200A RU 2245818 C2 RU2245818 C2 RU 2245818C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- section
- water
- fairing
- hub
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов разработки водометных движителей с реверсивно-рулевым комплексом (ВДРК).The invention relates to the field of shipbuilding and relates to the development of water-jet propulsion with reverse-steering complex (VDRK).
Для обеспечения маневренности судов водометные движители (ВД) снабжают реверсивно-рулевыми устройствами (РРУ), посредством которых изменяют направление действия тяги движителя. Обычно РРУ имеют большие габариты и массу конструкции, обуславливаемые размерами круглого выходного сечения сопла движителя. Масса ВДРК достигает 5-7% от водоизмещения судна. Кроме того, громоздкие плохо обтекаемые элементы РРУ имеют большое внешнее гидродинамическое сопротивление, чем ограничивают область применения водометных движителей. В частности, не представляется возможным рассматривать ВД в качестве альтернативных движителей на скоростные водоизмещающие суда с обтекаемой кормовой оконечностью. В случае установки ВД под днищем судна возникают дополнительные гидравлические сопротивления, создаваемые конструкцией РРУ, а при размещении движителя внутри корпуса судна он не может забрать воду для подачи ее на рабочее колесо.To ensure the maneuverability of ships, water-jet propulsion devices (VD) are equipped with reverse-steering devices (RRU), by means of which the direction of action of the propulsion rod is changed. Typically, the switchgear has large dimensions and the mass of the structure, due to the size of the round output section of the propulsion nozzle. Weight VDRK reaches 5-7% of the displacement of the vessel. In addition, bulky poorly streamlined elements of the switchgear have a large external hydrodynamic resistance, which limits the scope of water-jet propulsors. In particular, it is not possible to consider the VD as alternative propulsors for high-speed displacement vessels with a streamlined aft end. In the case of installing a VD under the bottom of the vessel, additional hydraulic resistances arise, created by the design of the switchgear, and when the mover is placed inside the vessel’s hull, it cannot take water to supply it to the impeller.
Для снижения весогабаритных параметров ВДРК иногда сокращают длину движителя, совмещая сопло со спрямляющим аппаратом.To reduce the weight and size parameters, the VDRK sometimes reduce the length of the mover, combining the nozzle with a straightener.
Известен ВДРК для двухвального судна (патент Великобритании № 1332787, М. кл. B 7 V, B 63 H 11/46, В 60 3/00, 03.10.1973), содержащий водомет, в который входит сопло кругового сечения с установленным в него спрямляющим аппаратом и дефлекторное устройство, поворотом которого вокруг оси обеспечивается управление судна, а при крайнем положении - задний ход. При этом струя движителя, выходя из дефлектора, попадает в канал заднего хода.Known VDRK for a twin-shaft vessel (UK patent No. 1332787, M. class. B 7 V, B 63
Указанный ВДРК наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, поэтому принят за прототип. Вместе с тем, он имеет ряд недостатков, к которым следует отнести:The specified VDRK is closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result, therefore, taken as a prototype. However, it has a number of disadvantages, which include:
- большие габариты и вес конструкции РРУ, обусловленные круговой формой выбросного сопла движителя;- large dimensions and weight of the design of the switchgear, due to the circular shape of the exhaust nozzle of the propulsion device;
- ограниченная область применения ВД (отсутствие возможности применения ВД на скоростных водоизмещающих судах)- limited scope of VD (lack of ability to use VD on high-speed displacement vessels)
- из-за большего гидродинамического сопротивления.- due to greater hydrodynamic drag.
Задачей заявляемого изобретения является достижение технического результата, заключающегося:The task of the invention is to achieve a technical result, which consists in:
- в уменьшении весогабаритных параметров ВДРК и снижении объема воды в движителе, т.е. в создании малогабаритного водометного движителя (МГВД);- in reducing the weight and size parameters of the VDRK and reducing the volume of water in the mover, i.e. in the creation of a small-sized water-jet propulsion device (MGVD);
- в расширении области применения ВД, в частности на надводных судах и кораблях (скоростных контейнеровозах, корветах, фрегатах и т.п.);- in expanding the scope of the VD, in particular on surface ships and ships (high-speed container ships, corvettes, frigates, etc.);
- в повышении технологичности конструкции движителя.- to improve the manufacturability of the propulsion structure.
Для решения этой задачи у ВДРК, имеющего водовод, водозаборник, рабочее колесо с обтекателем ступицы, установленное на валу, сопло с круговым входным сечением, спрямляющий аппарат, включающий гидродинамические обтекаемые профилированные стойки, посредством которых обтекатель ступицы прикреплен к соплу, и реверсивно-рулевое устройство, состоящее из поворотного дефлектора, расположенного за соплом, нижняя часть водозаборника выполнена в виде полукольцевого профилированного насадка. У сопла за его входным круговым сечением поперечные сечения на каждом участке вдоль оси вниз по потоку имеют форму сегментов круга, нижняя часть которых представляет собой дугу окружности диаметром, равным диаметру входного сечения сопла, а верхняя часть поперечных сечений - хорды сегментов круга. При этом постепенный переход от круговой формы сечения сопла на его входе к сегментному виду на его выходе осуществлен за счет увеличения стрелки прогиба, отсекаемого в каждом сечении сегмента, по мере продвижения к выходному сечению сопла. Продольное сечение стенок полукольцевой части водозаборника и нижней части сопла, являющейся продолжением водозаборника, имеет гидродинамически обтекаемую форму в виде крыльевого профиля, прямолинейная сторона которого обращена вовнутрь полости водовода. При этом диаметр входного сечения обтекателя ступицы равен диаметру круга выходного сечения ступицы рабочего колеса. Профиль поперечных сечений внешнего контура обтекателя ступицы рабочего колеса на каждом участке по длине сопла в своей нижней части имеет горизонтальную линию, в верхней части – также горизонтальную линию, параллельную хорде поперечных сечений внутреннего контура сопла на тех же участках. Боковые части представляют собой дуги окружности диаметром, равным диаметру выходного сечения ступицы рабочего колеса. В районе выходного сечения сопла профиль сечения обтекателя трансформируется в горизонтальную линию. Спрямляющий аппарат образован стенками сопла движителя, упомянутым обтекателем и профилированными стойками. Реверсивно-рулевое устройство оборудовано ограничительной плитой, расположенной горизонтально непосредственно за срезом сопла на уровне его верхней стенки и являющейся ее продолжением вдоль по потоку воды. Свободные кромки ограничительной плиты примыкают к внутренней поверхности поворотного дефлектора. РРУ снабжено, по крайней мере, двумя оборудованными приводами и вертикально расположенными побортно в пределах ширины выходного сечения сопла рулями, размещенными под упомянутой ограничительной плитой, на которой установлены их баллеры.To solve this problem, a VDRK having a water conduit, a water intake, an impeller with a cowl fairing mounted on a shaft, a nozzle with a circular inlet section, a straightening device, including hydrodynamic streamlined profiled racks by means of which the cowl fairing is attached to the nozzle, and a reversing-steering device consisting of a rotary deflector located behind the nozzle, the lower part of the intake is made in the form of a semi-ring shaped nozzle. At the nozzle behind its inlet circular section, the cross sections in each section along the axis downstream have the form of circle segments, the lower part of which is a circular arc with a diameter equal to the diameter of the nozzle inlet section, and the upper part of the cross sections are the chords of the circle segments. In this case, a gradual transition from the circular shape of the nozzle section at its entrance to the segmented view at its exit is made by increasing the deflection arrow cut off in each section of the segment as it moves to the exit section of the nozzle. The longitudinal section of the walls of the semicircular part of the water intake and the lower part of the nozzle, which is a continuation of the water intake, has a hydrodynamically streamlined shape in the form of a wing profile, the rectilinear side of which is facing the inside of the water conduit cavity. The diameter of the input section of the fairing of the hub is equal to the diameter of the circle of the output section of the hub of the impeller. The cross-sectional profile of the outer contour of the fairing of the impeller hub in each section along the length of the nozzle in its lower part has a horizontal line, in the upper part there is also a horizontal line parallel to the chord of the cross-sections of the inner contour of the nozzle in the same sections. The lateral parts are circular arcs with a diameter equal to the diameter of the output section of the impeller hub. In the area of the nozzle exit section, the profile of the cowling section is transformed into a horizontal line. The straightening apparatus is formed by the walls of the propulsion nozzle, said fairing and profiled posts. The reversing-steering device is equipped with a restrictive plate located horizontally directly behind the nozzle exit at the level of its upper wall and which is its continuation along the stream of water. The free edges of the bounding plate are adjacent to the inner surface of the rotary deflector. The switchgear is equipped with at least two equipped drives and rudders vertically arranged side-by-side within the nozzle exit section width, located under the said restrictive plate on which their ballers are mounted.
Выполнение нижней части водозаборника в виде полукольцевого профилированного насадка обуславливает его обтекание потоком воды с незначительным внешним сопротивлением.The execution of the lower part of the water intake in the form of a semi-ring shaped nozzle causes it to flow around a stream of water with little external resistance.
Придание сечениям сопла вытянутой в горизонтальном направлении формы позволяет значительно уменьшить габариты всего РРУ за счет формирования плоской струи, которая имеет толщину в направлении поворота при реверсировании меньшую, чем диаметр круглой струи. Уменьшение габаритов РРУ и предлагаемая конструкция сопла вместе с водозаборником, выполненным в виде полукольцевого профилированного насадка, позволяют компоновать движитель выступающим под днищем судна, поскольку плохообтекаемые части РРУ могут быть размещены внутри корпуса судна, а под днищем выступает только обтекаемая часть движителя, без заметного сопротивления при внешнем обтекании и, соответственно, без падения КПД. Такое расположение позволяет существенно (в 3-4 раза) сократить объем воды в водоводе, приводящей к потере водоизмещения судна. Размещение нижней части водозаборника в виде полукольцевого профилированного насадка ниже уровня поверхности днища судна обеспечивает необходимый забор воды и работу движителя при всех скоростях его движения.Giving the nozzle sections elongated in the horizontal direction makes it possible to significantly reduce the dimensions of the whole switchgear due to the formation of a flat jet, which has a thickness in the direction of rotation when reversing less than the diameter of a round jet. Reducing the dimensions of the switchgear and the proposed nozzle design, together with a water intake made in the form of a semi-ring shaped nozzle, allow the mover to be mounted protruding under the bottom of the vessel, since poorly streamlined parts of the switchgear can be placed inside the ship’s body, and only the streamlined part of the mover acts under the bottom, without noticeable resistance external flow and, accordingly, without a drop in efficiency. This arrangement allows you to significantly (3-4 times) to reduce the volume of water in the conduit, leading to a loss of displacement of the vessel. Placing the lower part of the water intake in the form of a semi-ring shaped nozzle below the surface of the bottom of the vessel provides the necessary water intake and the propulsion at all speeds.
Придание указанной формы сечений сопла и обтекателя ступицы рабочего колеса на каждом участке сопла, а также наличие профилированных стоек, крепящих обтекатель ступицы рабочего колеса к стенкам сопла и выполняющих роль традиционно громоздкого спрямляющего аппарата, препятствует вращательному движению струи и способствует спрямлению потока за рабочим колесом. Это уменьшает смоченную поверхность комплекса сопло-спрямляющий аппарат и, соответственно, гидравлические потери, в результате чего повышается КПД движителя, а также упрощается конструкция и снижается трудоемкость изготовления сопла-спрямляющего аппарата.Giving the specified shape to the sections of the nozzle and the cowling of the impeller hub on each nozzle section, as well as the presence of profiled struts that fasten the cowling of the hub of the impeller to the nozzle walls and playing the role of a traditionally bulky straightener, prevents the rotational movement of the jet and helps to direct the flow behind the impeller. This reduces the wetted surface of the complex nozzle-straightening apparatus and, accordingly, hydraulic losses, as a result of which the efficiency of the propulsion device is increased, as well as the design is simplified and the laboriousness of manufacturing the nozzle-straightening apparatus is reduced.
Оборудование РРУ ограничительной плитой и двумя рулями, расположенными под ней за соплом движителя, позволяет исключить потери давления в верхней части рулей и тем самым способствует повышению величины боковой силы, создаваемой при заданном угле перекладки рулей.The equipment of the switchgear with a restrictive plate and two rudders located below it behind the propulsion nozzle eliminates pressure loss in the upper part of the rudders and thereby contributes to an increase in the lateral force created at a given rudder angle.
Кроме того, обводы сопла движителя с вытянутой формой выходного сечения выбраны исходя из условия упрощения технологии его изготовления: все детали сопла имеют плоскую развертку и при сборке сопла предусматривается их сварное соединение без последующей механической обработки (кроме зачистки сварных швов).In addition, the contours of the nozzle of the mover with an elongated shape of the output section are selected based on the conditions for simplifying the technology of its manufacture: all nozzle parts are flat-shaped and when assembling the nozzle, they are welded without subsequent machining (except for stripping the welds).
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг.1 представлена боковая проекция ВДРК, на фиг.2 - вид сзади, а на фиг.3 - поперечное сечение по А-А сопла движителя.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a side projection of the VDRK, in Fig. 2 is a rear view, and in Fig. 3 is a cross-section along A-A of the propulsion nozzle.
Здесь (фиг.1, 2) ВДРК имеет водовод 1 с водозаборником 2, рабочее колесо 3 с обтекателем 4 ступицы 5, установленное на валу 6, сопло 7 с круговым входным сечением 8, профилированные стойки 9, выполняющие совместно с соплом 7 и обтекателем 4 ступицы 5 функцию спрямляющего аппарата, и РРУ, состоящее из поворотного дефлектора 10, расположенного за соплом 7, и горизонтальной ограничительной плиты 11, являющейся продолжением верхней стенки сопла 7, на которой установлены баллеры (на рисунке не показаны) рулей 12, вертикально расположенных под ограничительной пластиной 11 побортно за соплом 7 в пределах его ширины выходного сечения с рулевыми приводами (на рисунке не показаны). Нижняя часть водозаборника 2 выполнена в виде полукольцевого профилированного насадка 13. У сопла 7 за его входным круговым сечением 8 поперечные сечения на каждом участке вдоль оси вниз по потоку имеют форму сегментов круга 14, нижняя часть которых представляет собой дугу окружности 15 диаметром, равным диаметру входного сечения сопла 7, а верхняя часть поперечных сечений - хорды сегментов круга 16. Профиль поперечных сечений внешнего контура обтекателя 4 ступицы 5 рабочего колеса 3 на каждом участке по длине сопла 7 в своей нижней части имеет горизонтальную линию 17, в верхней части - горизонтальную линию 18, параллельную хорде 16 поперечных сечений внутреннего контура сопла 7 на тех же участках, при этом его боковые части 19 представляют собой дуги окружности диаметром, равным диаметру выходного сечения ступицы 5 рабочего колеса 3, а в районе выходного сечения сопла профиль сечения обтекателя 4 ступицы 5 рабочего колеса 3 трансформируется в горизонтальную линию 20 (см. фиг.3).Here (Figs. 1, 2), the VDRK has a water conduit 1 with a water intake 2, an impeller 3 with a cowl 4 of a hub 5 mounted on a shaft 6, a nozzle 7 with a
ВДРК обеспечивает движение судна с разными скоростями на переднем ходу, реверсирование судна и положение "стоп", а также маневрирование судна на всех режимах движения. При этом устройство работает следующим образом.VDRK provides the movement of the vessel with different speeds in forward motion, the reversal of the vessel and the stop position, as well as the maneuvering of the vessel in all modes of movement. In this case, the device operates as follows.
Поток воды, поступающий через водозаборник 2 в водовод 1, проходит через рабочее колесо 3, которое приводится во вращение с помощью вала 6, спрямляется, проходя через сопло 3 с обтекателем 4 ступицы 5 с профилированными стойками 9, отбрасывается из его выбросного щелевого патрубка в виде вытянутой струи, при этом обтекая вертикально расположенные побортно за соплом 7 рули 12 и ограничительную плиту 11, на которой установлены их баллеры.The water flow entering through the intake 2 into the water conduit 1 passes through the impeller 3, which is driven by the shaft 6, is straightened, passing through the nozzle 3 with the cowling 4 of the hub 5 with profiled posts 9, is discarded from its discharge slot in the form an elongated jet, while flowing vertically arranged side-by-side behind the nozzle 7 of the
На режиме переднего хода при обтекании потоком воды, поступающего из выходного сечения сопла 7, рулей 12 при малых углах их перекладки поддерживается прямолинейное движение судна на курсе, а при больших углах перекладки рулей 12 производится поворот судна в ту или иную сторону в соответствии с направлением перекладки рулей.In forward mode, when the stream of water flowing from the nozzle 7’s outlet cross-section flows through the
Для реверсирования судна при повороте дефлектор 10 входит в струю, истекающую из сопла 7, перекрывает ее и изменяет направление струи на противоположное. Причем при одном из положений дефлектора 10 создается "столовый" режим судна.To reverse the vessel during rotation, the
Технический эффект предлагаемого ВДРК в части повышения пропульсивных характеристик достигает по данным модельных испытаний 5-10%. При этом габаритные параметры реверсивно-рулевого устройства снижаются на 50%, а вес водометного движителя - на 10-20%.The technical effect of the proposed VDRK in terms of increasing propulsive characteristics reaches, according to model tests, 5-10%. At the same time, the overall parameters of the reversing-steering device are reduced by 50%, and the weight of the water-jet propulsion is reduced by 10-20%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110200/11A RU2245818C2 (en) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | Water-jet propulsion and steering complex |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110200/11A RU2245818C2 (en) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | Water-jet propulsion and steering complex |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003110200A RU2003110200A (en) | 2004-11-20 |
| RU2245818C2 true RU2245818C2 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35208958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110200/11A RU2245818C2 (en) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | Water-jet propulsion and steering complex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2245818C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570183C1 (en) * | 2014-07-09 | 2015-12-10 | Публичное акционерное Общество "Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева" (ПАО "ТАНТК им. Г.М. Бериева") | Hydrodynamic brake |
| RU2619629C2 (en) * | 2014-11-12 | 2017-05-17 | Николай Иванович Кузин | Propulsion-steering complex |
-
2003
- 2003-04-09 RU RU2003110200/11A patent/RU2245818C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570183C1 (en) * | 2014-07-09 | 2015-12-10 | Публичное акционерное Общество "Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева" (ПАО "ТАНТК им. Г.М. Бериева") | Hydrodynamic brake |
| RU2619629C2 (en) * | 2014-11-12 | 2017-05-17 | Николай Иванович Кузин | Propulsion-steering complex |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6127237B2 (en) | ||
| US6171159B1 (en) | Steering and backing systems for waterjet craft with underwater discharge | |
| RU2205774C1 (en) | Water-jet propulsion and steering complex | |
| US6227919B1 (en) | Water jet propulsion unit with means for providing lateral thrust | |
| US1344518A (en) | Propulsion and steering of ships | |
| CA2509047A1 (en) | Variable marine jet propulsion | |
| JP3557453B2 (en) | Contra-rotating propeller device | |
| JPH0444480Y2 (en) | ||
| KR20110050337A (en) | Marine propelling system | |
| RU2245818C2 (en) | Water-jet propulsion and steering complex | |
| US3937172A (en) | Water jet propelling apparatus for boats | |
| US3610197A (en) | Motorboat | |
| US3842787A (en) | Water jet impellor unit having a steering control device | |
| US6932013B1 (en) | Maneuvering of submerged waterjet propelled sea craft | |
| JPH11505485A (en) | A water jet propulsion device for a watercraft equipped with a control member for changing the forward / reverse direction of the water jet | |
| CN213443060U (en) | Ship with rapid steering function | |
| US4666411A (en) | Thrust augmenter | |
| US3826217A (en) | Jet propulsion apparatus for boats | |
| US20200017170A1 (en) | Ship hull assembly for reducing water resistance and improving maneuverability | |
| US20090203270A1 (en) | Reverse mechanism for a jet system | |
| RU2317917C2 (en) | Water-jet propulsion and steering complex | |
| JPS6061389A (en) | Vessel having reduced wave making resistance | |
| RU2176609C2 (en) | Active hydrofoil | |
| US3384306A (en) | Hydraulic jet control | |
| RU2282558C1 (en) | Water-jet propulsive-and-steering complex |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |