RU2343086C1 - Fluid flow accelerator - Google Patents
Fluid flow accelerator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343086C1 RU2343086C1 RU2007109265/11A RU2007109265A RU2343086C1 RU 2343086 C1 RU2343086 C1 RU 2343086C1 RU 2007109265/11 A RU2007109265/11 A RU 2007109265/11A RU 2007109265 A RU2007109265 A RU 2007109265A RU 2343086 C1 RU2343086 C1 RU 2343086C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid
- cavity
- accelerator
- nozzles
- liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидродинамике водных транспортных средств, а именно касается конструирования жидкостных реактивных двигательно-движительных комплексов, в том числе водометных движителей для судов, подводных аппаратов и других плавающих средств. Может быть применено на других видах транспорта, в трубопроводном транспорте, а также для производства энергии. Направлено в первую очередь на снижение расхода энергии для движения транспортных средств.The invention relates to the hydrodynamics of water vehicles, and in particular to the construction of liquid propulsion propulsion systems, including water jet propulsion for ships, underwater vehicles and other floating vehicles. It can be used on other modes of transport, in pipeline transport, as well as for energy production. It is aimed primarily at reducing energy consumption for the movement of vehicles.
Известны водометные и прямоточные газоводометные судовые движители [1]. Разгон воды в водоводе или проточной части указанных движителей обеспечивается с помощью рабочего органа - осевого насоса (или гребного винта) или центробежного насоса, а также путем использования энергии сжатого воздуха.Known water-jet and direct-flow gas-jet ship propulsion [1]. Acceleration of water in a water conduit or flow part of these propulsors is provided by means of a working body - an axial pump (or propeller) or a centrifugal pump, as well as by using the energy of compressed air.
Главный недостаток такого рабочего органа заключается в необходимости затраты большого количества энергии для его работы. Кроме этого во многих водометных движителях вал двигателя проходит через обшивку корпуса судна и/или водовода. При этом увеличивается гидравлическое сопротивление движению воды в водоводе движителя, снижается его КПД.The main disadvantage of such a working body is the need to expend a large amount of energy for its operation. In addition, in many water jets, the engine shaft passes through the hull of the vessel and / or the conduit. In this case, the hydraulic resistance to the movement of water in the conduit of the mover increases, its efficiency decreases.
Известны способы и устройства снижения расхода топлива путем создания дополнительной (корпусной) силы тяги водометных движителей. Для этого в водоводе движителя устанавливают гидродинамические тела, при обтекании которых водным потоком возникает корпусная сила тяги. Этого же результата можно добиться путем задания соответствующей гидродинамической формы внутренней поверхности обшивки водовода движителя [2-4 и др.].Known methods and devices for reducing fuel consumption by creating additional (body) traction force of water-jet propulsors. To do this, hydrodynamic bodies are installed in the propulsion conduit, during which a hull thrust force flows around the water flow. The same result can be achieved by setting the corresponding hydrodynamic shape of the inner surface of the casing of the mover conduit [2-4, etc.].
Недостаток указанных устройств - сравнительно небольшое снижение энергии при неизменной скорости хода судна, незначительное повышение его КПД, в целом большой расход энергии для движения судна.The disadvantage of these devices is a relatively small decrease in energy at a constant speed of the vessel, a slight increase in its efficiency, and generally a large energy consumption for the movement of the vessel.
Известен ускоритель текучей среды, содержащий, по крайней мере, два сопла на одной оси, при этом, по меньшей мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды сопло с образованием между соплами полости, причем не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды, по меньшей мере, в одной полости размещены средства ионизации текучей среды, во всех полостях установлены датчики давления, а во входном и выходном реактивном соплах - датчики скорости [5]. Устройство принято за прототип.A known fluid accelerator containing at least two nozzles on one axis, while at least one nozzle is rigidly or axially axially displaceable, is inserted coaxially into the next nozzle with the formation of a cavity between the nozzles, and not less than one cavity is in communication with fluid supply and suction devices, at least one cavity contains fluid ionization means, pressure sensors are installed in all cavities, and velocity sensors are installed in the inlet and outlet reactive nozzles [5]. The device is taken as a prototype.
Недостатки ускорителя текучей среды - в основном может быть применен только для ускорения газа (воздуха) при любых положениях устройства в пространстве. В то же время для ускорения движения жидкости (воды, смеси воды с газами, нефтепродуктов и т.п.) конструкция ускорителя газа (воздуха) может быть использована только при вертикальном ее расположении, и при этом конструкция ускорителя симметрична относительно вертикальной оси. В этом случае в каждой поперечной плоскости ускорителя процесс воздействия на жидкость, в частности, процесс эжектирования жидкости из полостей будет равномерным. При наклонном к вертикали или горизонтальном расположении центральной оси ускорителя, жидкость стремится заполнить все находящиеся внизу объемы, симметрия процессов воздействия на жидкость нарушается. Создать вакуумированные полости в верхней части устройства гораздо легче, чем в нижней. Конструкция ускорения газа для ускорения жидкости оказывается нерациональной.Disadvantages of a fluid accelerator - basically it can only be used to accelerate gas (air) at any position of the device in space. At the same time, to accelerate the movement of a liquid (water, a mixture of water with gases, oil products, etc.), the design of a gas (air) accelerator can be used only with its vertical arrangement, and the design of the accelerator is symmetrical about the vertical axis. In this case, in each transverse plane of the accelerator, the process of influencing the liquid, in particular, the process of ejecting liquid from the cavities, will be uniform. When the central axis of the accelerator is inclined to a vertical or horizontal arrangement, the liquid tends to fill all the volumes below, the symmetry of the processes affecting the liquid is broken. Creating vacuum cavities in the upper part of the device is much easier than in the bottom. The design of gas acceleration to accelerate the liquid is irrational.
Технический результат изобретения - существенное снижение затрат энергии для движения судна (не менее чем на 70-80%), следовательно, возможность повысить скорость хода и/или дальность плавания, снизить запасы топлива, увеличить КПД реактивного двигателя-движителя.The technical result of the invention is a significant reduction in energy costs for the movement of the vessel (not less than 70-80%), therefore, the ability to increase speed and / or range, reduce fuel reserves, increase the efficiency of a jet propulsion engine.
Технический результат достигается тем, что ускоритель потока жидкости включает в себя, по крайней мере, два герметичных между собой сопла на одной оси, при этом, по меньшей мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды сопло с образованием между соплами полости, причем не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды для регулировки скорости (мощности) на выходе ускорителя, по меньшей мере, в одной полости размещены средства ионизации текучей среды, обеспечивающие ее ионизацию в полости и движение в ускорителе с эжекцией текучей среды через входное сечение, во всех полостях установлены датчики давления, а во входном и выходном реактивном соплах - датчики скорости.The technical result is achieved in that the fluid flow accelerator includes at least two nozzles sealed to each other on the same axis, while at least one nozzle is rigidly or axially movable coaxially inserted into the next fluid a nozzle with the formation of a cavity between the nozzles, and at least one cavity is in communication with the fluid supply and suction devices for adjusting the speed (power) at the output of the accelerator, ionization means are placed in at least one cavity ekuchey medium, providing its ionisation in the cavity and with a movement in the accelerator ejection of fluid through the inlet section, in all cavities mounted pressure sensors, and the inlet and outlet nozzle - speed sensors.
По изобретению в качестве текучей среды используется жидкость (жидкость с газами, воздухом). В полости, в которой предусмотрены отсос и подача текучей среды, дополнительно размещены электроды для осуществления в текучей среде электрогидравлических ударов. При этом ускоритель снабжен блоком формирования электрогидравлического удара, выходы которого соединены с электродами.According to the invention, a fluid is used as a fluid (liquid with gases, air). In the cavity in which the suction and supply of the fluid is provided, electrodes are additionally placed for performing electro-hydraulic shock in the fluid. In this case, the accelerator is equipped with an electrohydraulic shock forming unit, the outputs of which are connected to the electrodes.
Ускоритель может быть размещен горизонтально, причем из известной симметричной конструкции ускорителя потока газа (воздуха) используется только верхняя часть, отсекаемая горизонтальной плоскостью, параллельной плоскости, проходящей через центральную ось устройства.The accelerator can be placed horizontally, and from the known symmetrical design of the gas (air) flow accelerator, only the upper part is used, cut off by a horizontal plane parallel to the plane passing through the central axis of the device.
Конструкция ускорителя рассчитывается на задаваемую максимальную скорость (мощность) потока текучей среды на его выходе. При этом меньшие значения скорости получают путем варьирования величины вакуума в полостях с помощью устройств подачи и отсоса текучей среды, изменения амплитуды и/или частоты процессов ионизации текучей среды, а также электрогидравлического удара в текучей среде.The design of the accelerator is calculated on the set maximum speed (power) of the fluid flow at its output. In this case, lower velocity values are obtained by varying the vacuum in the cavities with the help of fluid supply and suction devices, changing the amplitude and / or frequency of the processes of ionization of the fluid, as well as electro-hydraulic shock in the fluid.
Общая схема ускорителя жидкости изображена на чертеже.The general scheme of the liquid accelerator is shown in the drawing.
Ускоритель потока жидкости содержит размещенные соосно сопло 1 с входным сечением 2 и критическим сечением 3, сопло 4 с критическим сечением 5 и полость 6 между этими соплами, далее по ходу движения жидкости следуют сопло Лаваля 7 с критическим сечением 8 и сопло Лаваля 9 с критическим сечением 10 и выходным соплом 11. Между соплами 4 и 7 имеется полость 12, между соплами 7 и 9 расположена полость 13. При этом сопла 1 и 4, а также 4 и 7, 7 и 9 соединены между собой герметично. К полостям 6, 12 и 13 подсоединены устройства 14 отсоса и подачи текучей среды внутрь этих полостей. В полости 6 помещены блоки 15 ионизации текучей среды и клапаны 16, а также электроды 17, соединенные с блоком формирования электрогидравлического удара (на чертеже не показан). Датчики и блок управления также не показаны.The fluid flow accelerator comprises a coaxial nozzle 1 with an inlet section 2 and a critical section 3, a nozzle 4 with a critical section 5 and a cavity 6 between these nozzles, then a Laval nozzle 7 with a critical section 8 and a Laval nozzle 9 with a critical section follow 10 and the output nozzle 11. Between the nozzles 4 and 7 there is a cavity 12, between the nozzles 7 and 9 there is a cavity 13. In this case, the nozzles 1 and 4, as well as 4 and 7, 7 and 9 are tightly interconnected. To the cavities 6, 12 and 13 are connected the device 14 of the suction and supply of fluid inside these cavities. In the cavity 6, fluid ionization blocks 15 and valves 16 are placed, as well as electrodes 17 connected to the electro-hydraulic shock formation unit (not shown in the drawing). Sensors and control unit are also not shown.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Возможны два варианта работы ускорителя: с помощью внешнего устройства для процесса первоначального разгона жидкости в ускорителе и без него. При наличии, например, насоса, подают на вход ускорителя жидкость под давлением, а далее ее разгоняют внутри ускорителя.There are two options for the accelerator: using an external device for the initial acceleration of the liquid in the accelerator and without it. In the presence of, for example, a pump, liquid is supplied to the accelerator inlet under pressure, and then it is accelerated inside the accelerator.
При работе ускорителя без внешнего устройства вначале соединяют ускоритель с внешней средой (жидкостью). Полости заполняются жидкостью (возможно появление в полости воздушной подушки). Далее проводят ионизацию текучей среды в полости 6 с использованием одного или нескольких средств ионизации 15, размещенных в полости, и/или проводят электрогидравлические удары определенной амплитуды и частоты между электродами 17 с помощью блока их формирования. В результате ионизации и ударного воздействия молекулы и атомы жидкости частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [6]. При закрытых клапанах 16 поток расширенной текучей среды (жидкости и газов) в полости 6 вылетает к центральной оси устройства, эжектируя при этом жидкость из внешней среды через входное сечение 2. Далее клапаны 16 открываются и в полость 13 поступает текучая среда из внешней среды или из источника текучей среды. При необходимости производят отсос текучей среды (жидкости, газа) из полости 13. После этого клапаны закрываются. Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить квазинепрерывный характер работы ускорителя. Когда скорость потока текучей среды (жидкости и газов), идущей из полости 6, с учетом эжектируемой жидкости (через сопло 1) между сечениями 5 и 8, будет достаточной для эжекции текучей среды из полости 12, в последней возникнет некоторое разрежение. Оно будет способствовать повышению перепада давлений между сечениями 3 и 5 и тем самым увеличению скорости истечения и расхода текучей среды через входное сечение 2. Это в свою очередь приведет к усилению вакуумирования полости 6. Такие процессы будут происходить до тех пор, пока не перестанет повышаться степень вакуума в полости. Здесь возможны два исхода. Первый, когда величиной вакуума в полостях 12 и 13 не управляют, тогда скорость потока будет наибольшей при технически возможной степени вакуума (за счет самовакуумирования [7]). Второй исход, когда, наоборот, величину вакуума назначают и поддерживают в полостях 12 и 13 искусственно, скорость потока при этом будет управляемой. При установлении постоянной скорости потока на выходе ускорителя 11 частоту пульсаций постепенно уменьшают вплоть до полного выключения. Ускоритель начинает работать только за счет засасывания в сопла 12 и 13 жидкости из внешней среды вакуумом этих полостей. После прекращения пульсаций возникает разрежение и в полости 6. При дальнейшем вакуумировании полостей 6, 12 и 13 в выходном сопле 11 возникнет устойчивый поток жидкости. При этом насос, другое внешнее устройство подачи текучей среды в ускоритель для разгона, если он использовался, отключают.When the accelerator operates without an external device, the accelerator is first connected to the external medium (liquid). The cavities are filled with liquid (an air cushion may appear in the cavity). Next, ionization of the fluid in the cavity 6 is carried out using one or more ionization means 15 located in the cavity, and / or electro-hydraulic shocks of a certain amplitude and frequency between the electrodes 17 are carried out using the unit for their formation. As a result of ionization and shock, molecules and liquid atoms are partially destroyed with the release of a large amount of heat and kinetic energy [6]. With the valves 16 closed, the flow of expanded fluid (liquid and gases) in the cavity 6 flies to the central axis of the device, while ejecting fluid from the external medium through the inlet section 2. Next, the valves 16 open and the fluid 13 enters the cavity 13 from the external medium fluid source. If necessary, suction of fluid (liquid, gas) from the cavity 13. After that, the valves are closed. The frequency of such operations (pulsations) is regulated and can be high enough to ensure the quasi-continuous nature of the accelerator. When the flow rate of the fluid (liquid and gases) coming from the cavity 6, taking into account the ejected liquid (through the nozzle 1) between sections 5 and 8, is sufficient to eject the fluid from the cavity 12, some rarefaction will occur in the latter. It will help to increase the pressure drop between sections 3 and 5 and thereby increase the flow rate and flow rate of the fluid through the inlet section 2. This, in turn, will increase the vacuum of the cavity 6. Such processes will continue until the degree of increase vacuum in the cavity. Two outcomes are possible here. First, when the magnitude of the vacuum in the cavities 12 and 13 is not controlled, then the flow rate will be greatest at the technically possible degree of vacuum (due to self-vacuum [7]). The second outcome, when, on the contrary, the vacuum value is assigned and maintained artificially in cavities 12 and 13, the flow rate will be controllable. When establishing a constant flow rate at the output of the accelerator 11, the ripple frequency is gradually reduced until it is completely turned off. The accelerator begins to work only by sucking into the nozzles 12 and 13 of the liquid from the external environment by vacuum of these cavities. After the cessation of pulsations, a vacuum also appears in the cavity 6. With further evacuation of the cavities 6, 12, and 13, a steady fluid flow will occur in the outlet nozzle 11. In this case, the pump, another external device for supplying fluid to the accelerator for acceleration, if used, is turned off.
Регулировка скорости (мощности) потока текучей среды на выходе из ускорителя в реальном времени проводится путем управления величиной вакуума в полостях 6, 12 и 13. Для этого предусмотрены устройства 14 для отсоса текучей среды и подачи текучей среды в полости. Регулировка скорости (мощности) потока на выходе ускорителя может быть осуществлена также изменением частоты пульсаций процессов ионизации текучей среды и/или электрогидравлических ударов в полости 6. Наконец, можно изменять расстояния между соплами. Для управления работой ускорителя используются показания датчиков давления, размещенных в полостях, датчиков скорости потока на выходе и входе из ускорителя, а также показания устройств 14, поступающие в блок управления его работой.The speed (power) of the fluid flow at the outlet of the accelerator in real time is controlled by controlling the amount of vacuum in the cavities 6, 12 and 13. For this, devices 14 are provided for suctioning the fluid and supplying the fluid to the cavity. The speed (power) of the flow at the output of the accelerator can also be adjusted by changing the pulsation frequency of the processes of fluid ionization and / or electro-hydraulic shocks in the cavity 6. Finally, the distances between the nozzles can be changed. To control the operation of the accelerator, the readings of pressure sensors located in the cavities, flow rate sensors at the outlet and inlet of the accelerator, as well as the readings of devices 14 entering the control unit of its operation are used.
Рассмотренный режим работы движителя не единственный. Возможен вариант работы, при котором подача в полость (впрыскивание) и ионизация текучей среды в полости 6, а также процесс электрогидравлического удара в текучей среде в полости проводятся непрерывно. В этом случае энергия, выделяемая при разложении атомов и молекул текучей среды в полости 6, будет дополнять, усиливать энергетический эффект движения текучей среды, полученный от вакуумирования полостей 12 и 13 ускорителя.The considered mode of propulsion is not the only one. A variant of operation is possible in which the flow into the cavity (injection) and ionization of the fluid in the cavity 6, as well as the process of electro-hydraulic shock in the fluid in the cavity are carried out continuously. In this case, the energy released during the decomposition of atoms and molecules of the fluid in the cavity 6 will complement, enhance the energy effect of the motion of the fluid obtained from the evacuation of the cavities 12 and 13 of the accelerator.
Затраты энергии на работу ускорителя сравнительно небольшие. Энергия тратится на первоначальный разгон текучей среды внутри ускорителя до заданной скорости, на ионизацию текучей среды в полости 6, осуществление электрогидравлического удара, компенсацию потерь на трение и др. Отсос или подача текучей среды в вакуумированные полости, имеющие небольшие объемы, потребуют сравнительно малые затраты топлива. Кроме этого энергия расходуется на работу механизмов открытия-закрытия клапанов 16. Поддержание же задаваемой скорости потока текучей среды (жидкости с газами) на выходе ускорителя осуществляется, главным образом, за счет вакуума в полостях ускорителя.The energy costs of the accelerator are relatively small. Energy is spent on the initial acceleration of the fluid inside the accelerator to a predetermined speed, on the ionization of the fluid in the cavity 6, the implementation of electro-hydraulic shock, compensation for friction losses, etc. Suction or supply of fluid into evacuated cavities having small volumes will require relatively small fuel consumption . In addition, energy is expended on the operation of the valve opening and closing mechanisms 16. Maintaining the set flow rate of the fluid (liquid with gases) at the outlet of the accelerator is carried out mainly due to the vacuum in the cavity of the accelerator.
Использованные источники информацииInformation Sources Used
1. Л.С.Артюшков, А.Ш.Ачкинадзе, А.А.Русецкий. Судовые движители: Учебник. - Л.: Судостроение, 1988. - 296 с., ил. (17 с.).1. L.S. Artyushkov, A.Sh. Achkinadze, A.A. Rusetskiy. Ship Movers: Textbook. - L .: Shipbuilding, 1988 .-- 296 p., Ill. (17 p.).
2. Патент РФ №2228879, опубл. 2004 г.2. RF patent No. 2228879, publ. 2004 year
3. Патент РФ №2240951, опубл. 2004 г.3. RF patent No. 2240951, publ. 2004 year
4. Патент РФ №2247058, опубл. 2005 г.4. RF patent No. 2247058, publ. 2005 year
5. Патент РФ №2285636, опубл. 2006 г.5. RF patent №2285636, publ. 2006 year
6. Е.И.Андреев, О.А.Ключарев, А.П.Смирнов, Р.А.Давиденко. Естественная энергетика. - СПб: Нестор, 2000. - 122 с.6. E.I. Andreev, O.A. Klyucharev, A.P. Smirnov, R.A. Davidenko. Natural energy. - St. Petersburg: Nestor, 2000 .-- 122 s.
7. Патент WO 03/25379, кл. 7 F2К 7/00, опубл. 2003 г.7. Patent WO 03/25379, cl. 7 F2K 7/00, publ. 2003 year
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109265/11A RU2343086C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Fluid flow accelerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109265/11A RU2343086C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Fluid flow accelerator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109265A RU2007109265A (en) | 2008-09-20 |
RU2343086C1 true RU2343086C1 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=39867648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109265/11A RU2343086C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Fluid flow accelerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343086C1 (en) |
-
2007
- 2007-03-13 RU RU2007109265/11A patent/RU2343086C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109265A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5575232A (en) | Method and device for reducing friction on a navigating vehicle | |
US7861977B1 (en) | Adaptive material actuators for Coanda effect circulation control slots | |
CN102085908B (en) | High-efficiency silencing water surface or underwater driving technology | |
CN109900177B (en) | Air gun device for underwater high-pressure gas ice breaking experiment | |
KR20130100898A (en) | Hydrodynamic cycle generation technology | |
KR101195140B1 (en) | Propulsion efficiency enhancing apparatus for duct type thruster using nozzle | |
US2730065A (en) | Hydraulic ship propulsion apparatus | |
KR100700234B1 (en) | Operating method for high-speed vessel, which, apart from a propeller device, has at least one water jet drive beneath the vessel and drive mechanism for implementing the operation mrthod for a high-speed surface vessel having a waterjet propulsion unit disposed beneath the vessel | |
RU2343086C1 (en) | Fluid flow accelerator | |
RU2343087C1 (en) | Water-jet propeller for submarine vessel | |
RU2345926C2 (en) | Water-jet propeller of vessel | |
US3455267A (en) | System for reducing frictional drag resistance on a ship hull | |
US5267883A (en) | Internal water-jet boat propulsion system | |
JP6192211B2 (en) | Ship with a hollow hull | |
RU2534155C2 (en) | Transonic water-jet vessel propulsor | |
RU2336193C1 (en) | Ship's bow | |
CN109916590B (en) | Supercavitation generation and control device | |
RU2657726C1 (en) | Method of destruction of the ice coat by the vessel on compressed air stream | |
RU2285636C2 (en) | Gas and water ramjet propeller | |
KR20160117654A (en) | Resistance reduction apparatus of vessel | |
RU2282047C1 (en) | Air-jet propulsion plant | |
KR20080076644A (en) | Ship propelled by high-pressurized air without a propeller | |
KR200495186Y1 (en) | Wind-Water Machine Set | |
KR101708395B1 (en) | Nozzle | |
RU2279907C2 (en) | Method and the device for dispersion of the gas-liquid mixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090314 |