Наша страна располагает самой большой и самой разветвленной сетью рек. Но огромнейшая акватория рек, озер, водохранилищ, прибрежных зон морей в большинстве случаев не используется в должной мере из-за их небольшой глубины. Судоходством освоено не более 15% их территории. В связи с обмелением рек пароходства несут многомиллиардные убытки. Железнодорожные и автомобильные дороги перегружены. Тем не менее, новые речные суда не строятся. Толкачи, буксиры и баржи составляют в настоящее время основную часть флота. Они доживают последние годы своего срока службы. При замене морально и физически устаревшего флота необходимо обеспечить плавание на мелководье. Огромные природные запасы страны остались не по берегам магистральных рек, а по боковым мелководным рекам Сибири и Дальнего Востока. При глубинах менее 2-х метров сейчас практически нет транспортного флота. Ранее же суда с гребными колесами эксплуатировались на глубинах 0,3-0,5 м. Они способны были развивать большой упор даже на мелководье. Но они были громоздки, тяжелы, сложны и ненадежны в эксплуатации. Число оборотов их двигателей было 30-50 об/мин. Для безударного вхождения в воду их колеса делались с поворотными лопастями, но тогда они становились в 25 раз тяжелее и в 40 раз дороже. Колеса создавали большое волнообразование и удары плиц о воду, на что бесполезно тратилась энергия. КПД их был невысок. Кроме того, колеса были очень чувствительны к изменениям осадки судна. На волнении колеса оголялись. Они были плохо защищены как сбоку, так и снизу. При засоренном фарватере они часто выходили из строя. В настоящее время суда с гребными колесами не эксплуатируются. Требуется новый движитель, способный создавать большой упор при небольшой осадке. В настоящее время более 95% транспортного флота оснащено гребными винтами, изобретенными более 150 лет назад. Гребные винты - полнопогружные движители. Для их работы требуется запас воды как сверху, так и снизу. Ступицы для крепления лопастей также занимают большую часть гидравлического сечения движителя. Гребные винты не способны выбрасывать воду горизонтально в сторону, противоположную направлению движения судна. Часть энергии двигателей бесполезно затрачивается на размыв берегов. В некоторых странах в пределах городской черты уже запретили эксплуатировать такие суда.Our country has the largest and most extensive network of rivers. But the vast water area of rivers, lakes, reservoirs, coastal zones of the seas in most cases is not used properly due to their small depth. Shipping mastered no more than 15% of their territory. In connection with the shallowing of the shipping company's rivers, they suffer multibillion-dollar losses. Railways and roads are overloaded. However, new river vessels are not being built. Pushers, tugboats and barges currently make up the bulk of the fleet. They live the last years of their service life. When replacing a morally and physically obsolete fleet, it is necessary to ensure navigation in shallow water. The country's huge natural reserves remained not along the banks of the main rivers, but along the shallow side rivers of Siberia and the Far East. At depths of less than 2 meters, there is now practically no transport fleet. Earlier, ships with paddle wheels were operated at depths of 0.3-0.5 m. They were able to develop great emphasis even in shallow water. But they were bulky, heavy, complex and unreliable in operation. The speed of their engines was 30-50 rpm. For shockless entry into the water, their wheels were made with rotary blades, but then they became 25 times heavier and 40 times more expensive. The wheels created a large wave formation and impacts of the plates on the water, which wasted energy. Their efficiency was low. In addition, the wheels were very sensitive to changes in draft. On excitement, the wheels were exposed. They were poorly protected both from the side and from the bottom. With a clogged fairway, they often failed. Currently, ships with paddle wheels are not in operation. A new propulsion device is required that is capable of creating great emphasis with little draft. Currently, more than 95% of the transport fleet is equipped with propellers invented more than 150 years ago. Propellers are full-load propellers. Their work requires a supply of water both from above and from below. The hubs for attaching the blades also occupy most of the hydraulic section of the mover. Propellers are not able to throw water horizontally in the direction opposite to the direction of motion of the vessel. Part of the energy of the engines is uselessly spent on the erosion of the coast. In some countries, the use of such vessels has already been prohibited within the city limits.
Винты не способны работать на мелководье. Большегрузные морские суда при заходе в реки требуют дорогостоящих работ по перегрузке, т.к. осадка не позволяет входу. Зачастую осадка этих судов ненамного превышает необходимую для захода в устье рек. Дедвейт судна можно сохранить, если суда проектировать немного шире и длиннее, а осадку уменьшить. Двигатель можно установить мощнее, но для создания упора требуется движитель с меньшим диаметром, но с большим упором.Screws are not able to work in shallow water. When entering rivers, heavy cargo vessels require expensive transshipment operations, as sediment does not allow entry. Often, the draft of these vessels does not slightly exceed that necessary for entering the estuary. The deadweight of the vessel can be maintained if the vessels are designed a little wider and longer, and the draft is reduced. The engine can be installed more powerful, but to create an emphasis, a mover with a smaller diameter, but with a greater emphasis, is required.
Создание такого движителя требуется и для мелкосидящих судов, т.к. после разгрузки на таких судах для хода порожнем требуется принимать балласт более половины дедвейта, что недопустимо из-за экономических соображений.The creation of such a mover is also required for small-sitting vessels, since after unloading on such ships, for empty running, it is necessary to take ballast of more than half of deadweight, which is unacceptable due to economic considerations.
Водометы имеют малое гидравлическое сечение и не способны создавать большой упор, необходимый большегрузному судну.Water cannons have a small hydraulic section and are not able to create a large emphasis necessary for a large cargo vessel.
Суда с динамическими принципами поддержания не могут быть большегрузными судами по экономическим соображениям. Эксплуатирующиеся на мелководье катера не решают проблемы большой грузоперевозки.Vessels with dynamic maintenance principles cannot be heavy vessels for economic reasons. Boats operated in shallow water do not solve the problem of heavy cargo transportation.
Изобретением №2391249 от 10.06.2010 г. была сделана попытка создания движителя, способного давать большой упор при малой осадке. На конкурсе им. Кулибина изобретение получило диплом лучшего изобретения года в сфере транспорта. Изобретением предлагалось решение вопроса получения большого упора на мелководье за счет расположения движителя на гребном валу, расположенного перпендикулярно направлению движению судна. Лопасти движителя закреплялись на цилиндре.By the invention No. 2391249 of 06/10/2010, an attempt was made to create a propulsion device capable of giving great emphasis with low draft. At the competition to them. Kulibina invention received a diploma of the best invention of the year in the field of transport. The invention proposed a solution to the problem of obtaining great emphasis in shallow water due to the location of the mover on the propeller shaft, perpendicular to the direction of movement of the vessel. The propeller blades were fixed on the cylinder.
На фиг. 1 показано лопастное гребное колесо. Устройство его предельно простое. Колесо состоит из прочной катушки - 1, по бортам которой закреплены два параллельных между собой диска - 2 и 3. Между дисками закреплены слегка изогнутые прямоугольные вращающиеся по трем орбитам лопасти. Ближе к центру вращения на двух орбитах закреплены водоподающие лопасти - 4. По самой удаленной от центра вращения орбите закреплены водовыбрасывающие лопасти - 5. Водоподающие лопасти при небольшой глубине закрепляются на одной орбите. На судах типа река-море, имеющих большой диаметр колеса, водоподающие лопасти устанавливаются не менее чем на двух орбитах. Это необходимо для того, чтобы при всплытии судна после разгрузки в воде оставались лопасти водовыбрасывающей орбиты, необходимые для хода судна порожнем фиг. 2. Водоподающие лопасти в поперечном сечении представляют из себя дуги, изогнутые в сторону гребного вала. Водовыбрасывающие лопасти представляют из себя в сечении удлиненную фигуру: в середине - прямую линию, переднюю, по ходу вращения, кромку - дугу, изогнутую в сторону вала, заднюю кромку - дугу, изогнутую от вала. Это сделано для лучшего сопряжения с впереди идущими водоподающими лопастями, а также для более эффективного выброса воды за корму судна. Лопастное колесо - движитель, не имеющий гребные винты ступицы. Это позволяет закреплять лопасти к дискам в любом месте и под любым углом к поверхности воды. Вышесказанное говорит о том, что лопастному колесу не требуется сложный и ненадежный механизм поворота лопастей. Из фиг. 1 видно, что лопасти объединены в шесть групп. Каждая из этой группы лопасть закреплена на своей орбите. Группа лопастей представляет собой функционально единое целое. Лопасти расположены между собой на таком расстоянии, которое обеспечивает максимально эффективные переливы воды на самую удаленную от центра вращения водовыбрасывающую лопасть, имеющую самую большую окружную скорость. Закрепление лопастей на дисках обеспечивает безударный вход в воду, перелив воды на ниже расположенную лопасть, ускорение и выброс воды в сторону, противоположную движению судна. Размещение лопастей на нескольких орбитах позволяет создавать суда, способные плавать как по мелководью, так и на глубокой воде. На поперечных гребных валах можно разместить много лопастных колес от борта до борта, многократно увеличивая упор судна. Это позволяет создавать большегрузные плоскодонные суда с лопастными колесами. Определяющим при выборе диаметра колеса для судов смешанного плавания будут условия плавания судов в реках. Изобретение лопастного колеса шнекового типа открывает дорогу для создания высокоэффективных судов нового поколения, которые расширят акваторию, обслуживаемую водным транспортом, используя для этого новое конструктивное решение.In FIG. 1 shows a paddle paddle wheel. Its device is extremely simple. The wheel consists of a strong coil - 1, on the sides of which two parallel disks are fixed - 2 and 3. Slightly curved rectangular blades rotating in three orbits are fixed between the disks. Closer to the center of rotation in two orbits, the water-supplying blades are fixed - 4. At the farthest from the center of rotation of the orbit, the water-emitting blades are fixed - 5. Water-supplying blades at a shallow depth are fixed in one orbit. On river-sea vessels with large wheel diameters, water-supply vanes are installed in at least two orbits. This is necessary so that upon emergence of the vessel after unloading in the water there remain the blades of the water-dropping orbit, which are necessary for the vessel to move empty FIG. 2. The water supply blades in cross section are arcs curved towards the propeller shaft. The water-ejecting blades are an elongated figure in cross section: in the middle is a straight line, the front, in the direction of rotation, the edge is an arc bent towards the shaft, the trailing edge is an arc bent from the shaft. This is done to better mate with the forward-running water supply blades, as well as to more efficiently discharge water behind the stern of the vessel. The impeller is a mover that does not have hub propellers. This allows you to fix the blades to the discs anywhere and at any angle to the surface of the water. The above suggests that the impeller does not require a complex and unreliable mechanism for turning the blades. From FIG. 1 shows that the blades are combined in six groups. Each of this group of blades is fixed in its orbit. The group of blades is a functionally integrated whole. The blades are located at such a distance that provides the most effective overflow of water at the most distant from the center of rotation water-emitting blade having the highest peripheral speed. The fixing of the blades on the disks provides an unshocked entry into the water, overflowing the water on the lower blade, acceleration and discharge of water in the direction opposite to the movement of the vessel. Placing the blades in several orbits allows you to create vessels that can sail both in shallow water and in deep water. On the transverse propeller shafts, you can place many impeller wheels from side to side, repeatedly increasing the emphasis of the vessel. This allows you to create heavy flat-bottomed vessels with impellers. Determining the choice of wheel diameter for mixed navigation vessels will be the conditions for navigation of ships in rivers. The invention of a screw type impeller wheel opens the way for the creation of highly efficient new generation vessels that will expand the water area served by water transport using a new design solution.
