RU2343087C1 - Water-jet propeller for submarine vessel - Google Patents
Water-jet propeller for submarine vessel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343087C1 RU2343087C1 RU2007109263/11A RU2007109263A RU2343087C1 RU 2343087 C1 RU2343087 C1 RU 2343087C1 RU 2007109263/11 A RU2007109263/11 A RU 2007109263/11A RU 2007109263 A RU2007109263 A RU 2007109263A RU 2343087 C1 RU2343087 C1 RU 2343087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid
- cavity
- accelerator
- nozzles
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям подводных судов (подводных транспортов, подводных аппаратов и т.п.). Может быть применено также для надводных судов со сравнительно большой осадкой, кормовой бульбой.The invention relates to shipbuilding, namely to jet propulsion submarines (underwater transports, underwater vehicles, etc.). It can also be used for surface vessels with a relatively large draft, aft bulb.
Известен водометный движитель, содержащий осевой насос с лопастным рабочим колесом, размещенным в насадке в виде кольцевого крыла соосно с кормовой оконечностью судна [1].Known jet propulsion device containing an axial pump with a rotor impeller placed in the nozzle in the form of an annular wing coaxially with the stern end of the vessel [1].
Недостатки аналога - сравнительно большие гидравлические сопротивления и низкий КПД, большой расход энергии на движение судна.The disadvantages of the analogue are relatively large hydraulic resistance and low efficiency, high energy consumption for the movement of the vessel.
Известен водометный движитель, содержащий ускоритель потока (насос), размещенный в направляющей насадке в виде кольцевого крыла соосно с кормовой оконечностью судна [2],который принят за прототип.Known jet propulsion device containing a flow accelerator (pump), placed in the guide nozzle in the form of an annular wing coaxially with the aft end of the vessel [2], which is adopted as a prototype.
Недостатки прототипа - большой расход энергии на движение судна, низкий по сравнению с гребным винтом КПД.The disadvantages of the prototype is the high energy consumption for the movement of the vessel, low compared with the propeller efficiency.
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 [3].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 [3].
Недостатки ускорителя текучей среды - в основном ускоритель может быть применен только для ускорения газа (воздуха) при любых его положениях 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 симметрии относительно вертикальной оси. Тогда в каждой поперечной плоскости ускорителя процесс воздействия на жидкость, в частности, процесс эжектирования текучей среды из полостей будет равномерным. При наклонном к вертикали или горизонтальном расположении 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 an accelerator can only be used to accelerate gas (air) at any of its positions 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 symmetry with respect to the vertical axis. Then, in each transverse plane of the accelerator, the process of exposure to the liquid, in particular, the process of ejection of fluid from the cavities, will be uniform. When the axis of the accelerator is inclined to the vertical or horizontal axis, the liquid tends to fill all the volumes below, the symmetry of the processes of influence on 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 состоит в существенном снижении расхода углеводородного топлива (не менее чем 70-80%) в отсутствие вала, проходящего через корпус судна и/или обшивку водовода, в уменьшении гидравлического сопротивления, повышении КПД движителя.The technical result of the invention consists in a significant reduction in the consumption of hydrocarbon fuel (not less than 70-80%) in the absence of a shaft passing through the hull and / or casing of the conduit, in reducing hydraulic resistance, increasing the efficiency of the propulsion device.
Технический результат достигается тем, что водометный движитель подводного судна содержит в направляющей насадке соосно с кормовой оконечностью судна ускоритель потока текучей среды, включающий, 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 на выходе или мощности 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 направляющей насадки, во всех полостях установлены датчики давления, а во входном и выходном реактивном соплах - датчики скорости. По изобретению в качестве текучей среды принята смесь воды и газов (воздуха) в движителе используется, по крайней мере, один ускоритель. В полости ускорителя, 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. 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. Конструкция ускорителя рассчитывается на задаваемую максимальную скорость потока на его выходе или задаваемую мощность. При этом меньшие значения скорости получают путем варьирования величины вакуума в полостях с помощью устройств подачи и отсоса текучей среды, а также за счет изменения амплитуды и/или частоты процессов ионизации текучей среды, а также электрогидравлических ударов текучей среды в полости.The technical result is achieved by the fact that the water jet propulsion of the submarine vessel contains in the guide nozzle coaxially with the aft end of the vessel a fluid flow accelerator comprising at least two nozzles that are sealed together on one axis, while at least one nozzle is rigidly or with the possibility of axial movement, it is coaxially inserted into the nozzle next to the flow of the fluid with the formation of a cavity between the nozzles, and at least one cavity is in communication with the device for supplying and suctioning a fluid for regulating In order to calibrate the output velocity or accelerator power, at least one cavity contains means of ionizing the fluid, ensuring its ionization in the cavity and movement in the accelerator with ejection of the fluid through the inlet section of the nozzle, pressure sensors are installed in all cavities, and in the inlet and output jet nozzles - speed sensors. According to the invention, a mixture of water and gases (air) is used as a fluid in the propulsion unit, at least one accelerator is used. In the cavity of the accelerator, which provides for the suction and supply of fluid, 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. 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. The design of the accelerator is calculated on the set maximum flow rate at its output or the set power. In this case, lower velocity values are obtained by varying the vacuum in the cavities with the help of fluid supply and suction devices, as well as by changing the amplitude and / or frequency of the fluid ionization processes, as well as electro-hydraulic shock of the fluid in the cavity.
Схематически предлагаемое изобретение изображено на фиг.1 (показана общая схема ускорителя и кормы судна), на фиг.2 представлена схема ускорителя.Schematically, the invention is shown in figure 1 (shows a General diagram of the accelerator and the stern of the vessel), figure 2 presents a diagram of the accelerator.
Водометный движитель подводного судна (фиг.1) состоит из направляющей насадки 1 на корме судна 2, с входным 3 и выходным 4 отверстием и ускорителя потока текучей среды 5.The jet propulsion of the submarine ship (Fig. 1) consists of a guide nozzle 1 at the stern of the ship 2, with an inlet 3 and an outlet 4, and an accelerator of the fluid flow 5.
Ускоритель потока текучей среды (в общем случае смесь воды и газов) (фиг.2) содержит размещенные соосно сопло 6 с входным сечением 7 и критическим сечением 8, верхняя часть сопла 9 с критическим сечением 10 и полость 11 между этими соплами. В полости 11 помещены блоки 12 ионизации текучей среды 12, электроды 13 блока формирования электрогидравлического удара (не показаны) и клапаны 14. Далее по ходу движения текучей среды следуют сопло Лаваля 15 с критическим сечением 16 и сопло Лаваля 17 с критическим сечением 18 и выходным соплом 19. Между соплами 9 и 15 имеется полость 20, между соплами Лаваля 15 и 17 - полость 21. При этом сопла 6 и 9, а также 9 и 15, 15 и 17 соединены между собой герметично. К полостям 11, 20 и 21 подсоединены устройства 22 отсоса и подачи текучей среды внутрь этих полостей. Датчики и блок управления на чертежах не показаны.The fluid flow accelerator (generally a mixture of water and gases) (Fig. 2) contains a nozzle 6 placed coaxially with an
Устройство работает следующим образом. Предварительно ускоритель 5 заполняется водой (возможно наличие воздушной подушки). Возможны два способа запуска ускорителя: с использованием внешнего нагнетателя текучей среды под давлением и без него. В первом случае нагнетаемая в ускоритель текучая среда должна иметь скорость, достаточную для последующего самовакуумирования [5] ускорителя. Последняя зависит от конструкции самого ускорителя. Во втором случае производят ионизацию воды в полости 11 с использованием одного или нескольких средств ионизации 12, в том числе с помощью электродов 13 блока формирования электрогидравлических ударов определенной амплитуды и частоты. В результате ионизации и ударного воздействия молекулы и атомы текучей среды (здесь вода и возможно воздух) частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [4]. При закрытых клапанах 14 поток расширенной в полости 11 текучей среды (воды и газов) вылетает к центральной оси устройства, эжектируя при этом забортную воду через входное сечение 3. Далее клапаны 14 открываются и в полость 11 подается текучая среда (забортная вода или воздух). При необходимости производят отсос воды и газов из полости. После этого клапаны закрываются. Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить квазинепрерывный характер работы. Когда скорость потока текучей среды (воды и газа), идущей из полости 11, с учетом эжектируемой забортной воды (через сопло 3) между сечениями 10 и 16 будет достаточной для эжекции воды из полости 20 в последней возникнет некоторое разрежение. Оно будет способствовать повышению перепада давлений между сечениями 8 и 10 и тем самым увеличению скорости истечения и расхода забортной воды через входное сечение 8. Это в свою очередь приведет к усилению вакуумирования полости 20. Такие процессы будут происходить до тех пор, пока не перестанет повышаться степень вакуума в полости. Что касается вопроса управления работой ускорителя, то возможны два варианта. Первый, когда величиной вакуума в полостях 20 и 21 не управляют, тогда скорость потока будет наибольшей при технически возможной степени вакуума (за счет самовакуумирования [5]). Второй вариант, когда, наоборот, величину вакуума назначают и поддерживают в полостях 20 и 21 искусственно, скорость потока при этом будет управляемой. Аналогично и по отношению к полости 11. При установлении постоянной скорости потока в ускорителе 5 частоту пульсаций (ионизации) в полости 11 постепенно уменьшают вплоть до полного выключения. Ускоритель и движитель в целом начинают работать только за счет засасывания в сопла 20 и 21 текучей среды (забортной воды) через отверстие 3 вакуумом этих полостей. После прекращения пульсаций возникает разрежение и в полости 11. При вакуумировании полостей 11, 20 и 21 в выходном сопле 19 возникнет устойчивый реактивный поток текучей среды (в основном воды), создающий силу тяги судна. Насос или другое внешнее устройство для разгона текучей среды в ускорителе (ускорителях) движителя отключают.The device operates as follows. The accelerator 5 is pre-filled with water (air cushion is possible). There are two ways to start the accelerator: using an external fluid supercharger under pressure and without it. In the first case, the fluid injected into the accelerator must have a speed sufficient for subsequent self-evacuation [5] of the accelerator. The latter depends on the design of the accelerator itself. In the second case, water is ionized in the
Регулировка скорости (мощности) потока текучей среды на выходе из движителя (ускорителя) в реальном времени в первую очередь производится путем управления величиной вакуума в полостях 11, 20, 21. Для этого предусмотрены устройства 22 для отсоса текучей среды (газов, например воздуха) и подачи (впрыскивания) текучей среды (воды, воздуха). Регулировка скорости потока на выходе движителя (ускорителя) может быть осуществлена и/или изменением амплитуд и частоты пульсаций процесса ионизации текучей среды в полости 11, а также процесса электрогидравлического удара в текучей среде. Для управления работой ускорителя используются показания датчиков давления, размещенных в полостях, датчиков скорости потока на выходе и входе из ускорителя, а также показания устройств 22, поступающие в блок управления работой ускорителя.The adjustment of the speed (power) of the fluid flow at the outlet of the propulsion device (accelerator) in real time is primarily carried out by controlling the amount of vacuum in the
Рассмотренный режим работы ускорителя не единственный. Возможен вариант работы, при котором подача (впрыскивание) или отсос текучей среды в полости и/или производство электрогидравлических ударов в текучей среде полости 11 производятся непрерывно. В этом случае энергия, выделяемая при разложении молекул и атомов текучей среды (воды и газов) в полости 11 будет дополнять, усиливать энергетический эффект движения текучей среды в ускорителе, полученный только от вакуумирования полостей 11, 20 и 21.The considered mode of operation of the accelerator is not the only one. A variant of the work is possible in which the supply (injection) or suction of a fluid in the cavity and / or the production of electro-hydraulic shocks in the fluid of the
Затраты энергии на работу ускорителя сравнительно небольшие. Энергия тратится на первоначальный разгон текучей среды внутри ускорителя до заданной скорости, в том числе на ионизацию текучей среды и процесс электрогидравлического удара в текучей среде в полости 11, а также на компенсацию гидравлических потерь в ускорителе и др. Кроме этого энергия расходуется на работу механизмов открытия-закрытия клапанов 14, а также работу устройств 22. Поддержание же задаваемой скорости струи на выходе движителя 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 given speed, including the ionization of the fluid and the process of electro-hydraulic shock in the fluid in the
Технический результат изобретения - существенное снижение затраты энергии на движение судна (не менее 70-80%), следовательно, возможность увеличить скорость хода и/или дальность плавания, снизить запасы топлива, повысить КПД 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 the propulsion.
Источники информацииInformation sources
1. Заявка Японии №51-199156, кл. В63С 8/12, 1976 г.1. Japanese application No. 51-199156, cl.
2. Патент РФ №2057684, кл. В63 11/08, В63Н 11/02, В63С 8/12, опубл. 1992 г.2. RF patent No. 2057684, cl.
3. Патент РФ №2287695, опубл. 2006 г.3. RF patent No. 2287695, publ. 2006 year
4. Е.И.Андреев, О.А.Ключарев, А.П.Смирнов, Р.А.Давиденко. Естественная энергетика. - СПб: Нестор, 2000. - 122 с.4. E.I. Andreev, O.A. Klyucharev, A.P. Smirnov, R.A. Davidenko. Natural energy. - St. Petersburg: Nestor, 2000 .-- 122 s.
5. Патент WO 03/25379, кл. 7 F2К 7/00, опубл. 2003 г.5. Patent WO 03/25379, cl. 7
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109263/11A RU2343087C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Water-jet propeller for submarine vessel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109263/11A RU2343087C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Water-jet propeller for submarine vessel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109263A RU2007109263A (en) | 2008-09-20 |
RU2343087C1 true RU2343087C1 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=39867647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109263/11A RU2343087C1 (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Water-jet propeller for submarine vessel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343087C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105173046A (en) * | 2015-07-17 | 2015-12-23 | 哈尔滨工程大学 | Accordion type ship propeller |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107054591B (en) * | 2016-11-28 | 2019-04-16 | 上海大学 | A kind of combination drive underwater robot |
-
2007
- 2007-03-13 RU RU2007109263/11A patent/RU2343087C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105173046A (en) * | 2015-07-17 | 2015-12-23 | 哈尔滨工程大学 | Accordion type ship propeller |
CN105173046B (en) * | 2015-07-17 | 2017-06-20 | 哈尔滨工程大学 | A kind of concertina ship's propeller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109263A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5575232A (en) | Method and device for reducing friction on a navigating vehicle | |
US20020178990A1 (en) | Propulsion of underwater vehicles using differential and vectored thrust | |
CN102050220B (en) | Underwater vehicle thrust by hydrogen produced through sodium borohydride hydrolysis | |
JP7334339B2 (en) | Method and device for reducing wave-making resistance and frictional resistance during navigation of a ship | |
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 | |
RU2343087C1 (en) | Water-jet propeller for submarine vessel | |
RU2345926C2 (en) | Water-jet propeller of vessel | |
US2730065A (en) | Hydraulic ship propulsion apparatus | |
KR20110117834A (en) | Propulsion increase apparatus for duct type thruster | |
KR102271758B1 (en) | Water-Jet Propulsion Device using Tesla Pump | |
CN201971142U (en) | Underwater carrying tool propelled by sodium borohydride hydrogen hydrolysis | |
RU2534155C2 (en) | Transonic water-jet vessel propulsor | |
RU2343086C1 (en) | Fluid flow accelerator | |
RU2336193C1 (en) | Ship's bow | |
RU2285636C2 (en) | Gas and water ramjet propeller | |
RU2285635C2 (en) | Gas- and water-jet propeller | |
RU2282047C1 (en) | Air-jet propulsion plant | |
KR20080076644A (en) | Ship propelled by high-pressurized air without a propeller | |
CN109916590B (en) | Supercavitation generation and control device | |
JP2018090173A (en) | Vessel | |
US6860770B2 (en) | Method and device for low-noise underwater propulsion and for reducing hull drag | |
KR20070093451A (en) | Submarine with underwater exhaust discharge during snorkeling mode | |
EP1568603B1 (en) | Marine propulsion system and marine vessel having same | |
JP3243483B2 (en) | Water jet thruster | |
WO2018232460A1 (en) | A pulsated propulsion system and method of propelling a watercraft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090314 |