RU2737560C1 - Vessel on compressed airflow - Google Patents
Vessel on compressed airflow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737560C1 RU2737560C1 RU2020120466A RU2020120466A RU2737560C1 RU 2737560 C1 RU2737560 C1 RU 2737560C1 RU 2020120466 A RU2020120466 A RU 2020120466A RU 2020120466 A RU2020120466 A RU 2020120466A RU 2737560 C1 RU2737560 C1 RU 2737560C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- coaxial impeller
- nozzle
- ship
- blades
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V1/00—Air-cushion
- B60V1/14—Propulsion; Control thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V3/00—Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
- B60V3/06—Waterborne vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания транспортных средств использующих динамическую воздушную подушку, обладающих высокопроизводительным свойством компрессор на использовании соосного импеллера, реактивная струя которого направлена для пневмоканала в виде сжатого воздуха под днищем для создания подъемной и тяговой силы и может быть использовано, в частности, касается конструирования и управления судами на сжатом пневмопотоке предназначенного для передвижения людей и грузов по водной поверхности, мелководью, снегу, льду, траве, песку, заболоченной территории, поросшей мелкой растительностью, грунту, в особенности маломерных судов на воздушной подушке.The invention relates to the field of creating vehicles using a dynamic air cushion, having a high-performance compressor property using a coaxial impeller, the jet stream of which is directed to the pneumatic channel in the form of compressed air under the bottom to create lifting and tractive force and can be used, in particular, for the design and control of ships on a compressed pneumatic stream intended for the movement of people and goods on the water surface, shallow water, snow, ice, grass, sand, wetlands, overgrown with small vegetation, soil, especially small hovercraft.
Множество силовых установок в сочетании отводными воздушными каналами во многих направлениях используются в существующих судах на воздушной подушке с применением соосных импеллеров. Однако применение соосных импеллеров в качестве движителей судна на сжатом пневмопотоке связано с рядом конструктивных и технологических трудностей. В частности, для реализации зазоров между концами лопастей каждого из винтов и внутренней поверхностью корпуса, в котором расположен соосный импеллер, и связанное с назначением диаметра его. При этом этот зазор в процессе эксплуатации необходим, и должен быть оптимальным для исключения вероятности касания концов лопастей вращающегося с большой скоростью воздушных винтов (ВВ) с внутренней поверхностью кольцевого входного отверстия корпуса, в котором размещен соосный импеллер (КК), испытывающего в процессе движения судна на сжатом пневмопотоке перед входом сжатого воздуха в сопло, когда начинают возникать различные деформации (кавитация, истирание поверхности, неполное использование им мощности воздушного потока и т.п.). Это требует разработки специальной конструктивной схемы дополнительно кольцевого насадка в виде спрямляющего приспособления, когда через зазор (щель) между концами лопастей соосного импеллера и аэродинамической внутренней обшивки корпуса заполняется сжатый воздух, где закручиваемый вращением лопастями, воздух должен выравниваться по направлению движения и, по крайней мере, устранить большие отрицательные кавитационные явления, разрушающие обшивку замкнутого корпуса при длительной эксплуатации судна на сжатом пневмопотоке. Кроме того, сохранить при этом эффективность использования воздушного закрученного потока для создания реактивной тяги и увеличения коэффициента полезного действия движителя для транспортного средства.Multiple propulsion systems in combination with multi-directional air ducts are used in existing hovercraft using coaxial impellers. However, the use of coaxial impellers as propellers of a ship on a compressed pneumatic flow is associated with a number of design and technological difficulties. In particular, for the implementation of the gaps between the ends of the blades of each of the screws and the inner surface of the housing, in which the coaxial impeller is located, and associated with the appointment of its diameter. In this case, this clearance is necessary during operation, and should be optimal to eliminate the likelihood of touching the ends of the blades of a high-speed rotating propeller (VV) with the inner surface of the annular inlet of the hull, in which the coaxial impeller (CC) is located, which experiences during the movement of the vessel on a compressed pneumatic flow before the compressed air enters the nozzle, when various deformations begin to occur (cavitation, surface abrasion, incomplete use of the air flow power, etc.). This requires the development of a special design scheme for an additional annular nozzle in the form of a straightening device, when compressed air is filled through the gap (slot) between the ends of the blades of the coaxial impeller and the aerodynamic inner skin of the housing, where the air, swirling by the rotation of the blades, must be aligned in the direction of motion and, at least , to eliminate large negative cavitation phenomena that destroy the closed hull skin during long-term operation of the vessel on a compressed pneumatic flow. In addition, while maintaining the efficiency of using the swirling air flow to create reactive thrust and increase the efficiency of the propulsor for the vehicle.
Другая задача для таких судов на сжатом пневмопотоке - это управление движителем судна, является активное его правление дополнительно применение интерцепторов, как одним из резервов повышения скорости и, соответственно, экономии горючего при определенных условиях, например, с регулированием рабочей высотой при выходе на ходу по воде, и до необходимого подъема по ходу движения судна на сжатом пневмопотоке, пока судно не выйдет полностью на глиссирование и будет идти на «горбен в кормовой части с определенной скоростью. Иными словами, когда удается вывести маломерное судно с соосным импеллером на глиссирование, располагая мотором меньшей мощности или с большей нагрузкой или сократить время выхода судна на глиссирование, тогда в этом случае, должно дополнительно учитываться применение интерцепторов, выдвинутыми на величину, обеспечивающую наибольшую скорость хода. Не рассматривая здесь известную теоретическую часть их применения в практике, необходимо отметить, что интерцепторы могут оказаться очень полезными для маломерных быстроходных судов на сжатом пневмопотоке, оборудованных соосным импеллером со стационарным двигателем для которых винты в данном случае постоянны, соответственно расширить область его эффективного использования.Another task for such ships on a compressed pneumatic flow is to control the propulsion of the vessel, it is active control of it, in addition to the use of spoilers, as one of the reserves for increasing speed and, accordingly, saving fuel under certain conditions, for example, with regulation of the working height when going out on the water , and until the required lift in the direction of movement of the vessel on a compressed pneumatic flow, until the vessel is fully planed and goes to the "hump in the stern" at a certain speed. In other words, when it is possible to bring a small boat with a coaxial impeller to planing, having a motor of lower power or with a higher load, or to reduce the time the vessel is going to planing, then in this case, the use of spoilers extended by an amount that provides the highest speed should be additionally taken into account. Without considering here the known theoretical part of their application in practice, it should be noted that spoilers can be very useful for small high-speed vessels with compressed pneumatic flow, equipped with a coaxial impeller with a stationary engine for which the propellers in this case are constant, and accordingly expand the area of its effective use.
Следует отметить, что сам этот термин авиационного происхождения (Политехнический словарь дает такое объяснение от латинского слова intecipere - перехватывать, отбивать, пресекать) - приспособление для местного срыва воздушного потока, обтекающего летательный аппарат. Обычно интерцептор - выдвижная поворотная или фиксированная пластина, устанавливаемая поперек потока на крыле самолета.It should be noted that the very term of aviation origin (the Polytechnic Dictionary gives such an explanation from the Latin word intecipere - to intercept, beat back, suppress) is a device for local stalling of the air flow around the aircraft. Typically, the spoiler is a retractable swivel or fixed plate mounted across the flow on an aircraft wing.
Таким образом, рассматриваемое настоящее изобретение можно отнести новой актуальной концепции судна на сжатом пневмопотоке с осуществляющими управляющее движение соосного импеллера на сжатом пневмопотоке, благодаря которому устраняются в предлагаемом описанные выше некоторые недостатки, соответственно требуется создать судно на сжатом пневмопотоке с высоким уровнем устойчивости и надежной эксплуатации.Thus, the present invention under consideration can be attributed to a new topical concept of a ship on a compressed pneumatic flow with the control movement of a coaxial impeller on a compressed pneumatic flow, due to which the proposed above-described some of the disadvantages are eliminated, respectively, it is required to create a ship on a compressed pneumatic flow with a high level of stability and reliable operation.
Известен реактивный движитель, работающий действием выталкивающей воды или воздуха с применением центробежного насоса, вращающегося в цилиндрической трубе, установленной в кожухе. Струи воды и воздуха засасываются и выталкиваются с поворотом на 180° (Авторское свидетельство SU N924258, В63Н 11/08 от 30.11.1931).Known jet propulsion, operating by the action of pushing water or air using a centrifugal pump rotating in a cylindrical pipe installed in the casing. The jets of water and air are sucked in and pushed out with a rotation of 180 ° (Inventor's certificate SU N924258, В63Н 11/08 of 11/30/1931).
Недостаток этого технического решения является низкий КПД из-за использования в конструкции движителя осевого вентилятора.The disadvantage of this technical solution is the low efficiency due to the use of an axial fan in the design of the propulsion device.
Другой аналог, это кольцевидное колесо для водометного двигателя, полый цилиндр и подшипник, установленный на корпусе транспортного средства. Лопасти приводятся в движение посредством вала, соединенного с центральными частями лопастей установленного на подшипниках в корпусе транспортного средства (Патент US 4713027 (А), В63Н 11/08 от 15.12.1987). Вал и ступица рабочего колеса создают механическое препятствие потоку и нарушают ламинарное течение воды, что обуславливает пониженный КПД этого устройства.Another analogue is a ring-shaped wheel for a jet engine, a hollow cylinder and a bearing mounted on the body of the vehicle. The blades are set in motion by means of a shaft connected to the central parts of the blades mounted on bearings in the vehicle body (US Patent 4713027 (A),
Известен импеллер для транспортного средств, содержащий полый цилиндр, лопасти, равномерно закрепленные на внутренней поверхности цилиндра, и подшипник, установленный между корпусом транспортного средства и полым цилиндром с внешней стороны (Патент RU N9111834, В63Н 11/00 от 27.12.2011).Known impeller for vehicles containing a hollow cylinder, blades uniformly fixed on the inner surface of the cylinder, and a bearing installed between the vehicle body and the hollow cylinder from the outside (Patent RU N9111834,
У известного устройства с потоком жидкости или воздуха взаимодействуют лопасти, корпус транспортного средства и небольшая часть полого цилиндра. Хороший КПД обусловлен минимизацией механических помех потоку воды. Однако недостаток импеллера - неполное использование мощности одним импеллером при закручивании воздушного потока, а также связано с рядом конструктивных и технологических трудностей. В частности, для реализации, чтобы зазор между концами лопастей и внутренней поверхностью использовать положительно, т.е. не превышал 0,3-0,5% диаметра корпуса. При этом в процессе эксплуатации его должна быть исключена вероятность касания лопастей вращающегося с определенной скоростью винта во внутренней части кольцевого корпуса. Поэтому это требует разработки специальной конструкторско-силовой схемы крепления кольцевого корпуса в виде кольцевого насадка, а также необходимо учитывать в предложенном случае и обтекаемость самого судна на сжатом пневмопотоке по отношению к жесткости кольцевого корпуса с соосным импеллером.In the known device, the blades, the vehicle body and a small part of the hollow cylinder interact with the flow of liquid or air. Good efficiency is due to the minimization of mechanical interference with the water flow. However, the disadvantage of the impeller is the incomplete use of power by one impeller when swirling the air flow, and is also associated with a number of design and technological difficulties. In particular, for the implementation, the gap between the ends of the blades and the inner surface is used positively, i.e. did not exceed 0.3-0.5% of the body diameter. At the same time, during its operation, the probability of touching the blades of a screw rotating at a certain speed in the inner part of the annular housing should be excluded. Therefore, this requires the development of a special design and power scheme for fastening the annular hull in the form of an annular nozzle, and it is also necessary to take into account in the proposed case the streamlining of the vessel itself on a compressed pneumatic flow in relation to the rigidity of the annular hull with a coaxial impeller.
Известен аппарат на воздушной подушке с корпусом и узел крепления с вентилятором тяги, двигателем внутреннего сгорания для привода вентилятора, тяговый и подъемный контуры, разделенные ребром, предназначенным для направления потока воздуха от вентилятора в указанные контуры, сопло тягового контур, ковш реверса тяги, установленный на выходе из сопла, систему управления аппаратом, включающую систему управления ковшом реверса тяги и систему управления рулями направления, управляющие поверхности, которых расположены на срезе сопла и в подъемном управлении аппаратом (Патент RU N92238200, B60V 1/14 от 20.10.2004).Known apparatus on an air cushion with a housing and an attachment unit with a traction fan, an internal combustion engine for driving a fan, traction and lifting circuits, separated by an edge designed to direct the air flow from the fan to the indicated circuits, a traction circuit nozzle, a thrust reverse bucket mounted on exit from the nozzle, the control system of the apparatus, including the control system of the thrust reverse bucket and the control system of the rudders, the control surfaces, which are located at the nozzle exit and in the lifting control of the apparatus (Patent RU N92238200, B60V 1/14 dated 20.10.2004).
В передней (носовой) части платформы установлен тянущий вентилятор, приводимый двигателем внутреннего сгорания. Плоскость вращения вентилятора наклонена под углом к горизонтальной плоскости. Поток воздух разделяется за вентилятором, разделяется ребром на воздушный поток тягового контура и воздушный поток подъемного контура. На старте двигатель выводится на режим, при котором возможно «зависание)) аппарата и приведет к появлению на них сил, противоположных по направлению и в определенных пределах. Однако следует отметить, что известное техническое решение не рассматривает в работе, в частности, для повышения и устранения, нежелательных кавитационных явлений для получения положительного эффекта от применения кольцевого насадка в виде спрямляющего приспособления, чтобы зазор между концами лопастей вентилятора и внутренней поверхностью корпуса, мог быть использован для выравнивания и частично снятия давления воздуха вращения на разрушение стенок кольцевого корпуса, когда дни лопасти вращаются в одну сторону, а другие лопасти дополнительно винта соосного импеллера вращаются противоположно этому вращению по отношению к основному винту, т.е. воздух весь должен выравниваться по направлению движения с поступление по направлению движения в сопло соосного импеллера, а значит, повышение КПД при использовании последнего в аэродинамическом корпусе, где лопасти не касаясь внутренней поверхности кольцевого корпуса (зазор 0,3-0,5% диаметра воздушного винта) с большой скоростью соосного импеллера во внутренней поверхности предложенной кольцевой насадки (КН), испытывающей в процессе движения судна на сжатом пневмопотоке различные нагрузки и деформации. Это требует разработки специальной конструктивно-силовой схемы крепления КН с аэродинамическим внутренним обтекателем корпуса в сторону сопла, обеспечивающую достаточно жесткую фиксацию оси соосного импеллера по отношению к КН. При этом, повышая, таким образом, эффективность воздушного потока в целом соосного импеллера для создания реактивной тяги и увеличения коэффициента полезного действия.In the front (bow) part of the platform, there is a pulling fan driven by an internal combustion engine. The fan rotation plane is inclined at an angle to the horizontal plane. The air flow is divided behind the fan, divided by the rib into the air flow of the traction circuit and the air flow of the lifting circuit. At the start, the engine is brought to a mode in which it is possible to "hover)) the apparatus and will lead to the appearance on them of forces opposite in direction and within certain limits. However, it should be noted that the known technical solution is not considered in the work, in particular, to increase and eliminate, undesirable cavitation phenomena to obtain a positive effect from the use of an annular nozzle in the form of a straightening device, so that the gap between the ends of the fan blades and the inner surface of the casing could be It is used to equalize and partially relieve the rotation air pressure to destroy the walls of the annular housing, when the blades rotate in one direction, and the other blades of the additional coaxial impeller screw rotate opposite to this rotation with respect to the main propeller, i.e. the entire air should be aligned in the direction of movement with the flow in the direction of movement into the nozzle of the coaxial impeller, which means that the efficiency increase when using the latter in the aerodynamic housing, where the blades do not touch the inner surface of the annular housing (gap 0.3-0.5% of the propeller diameter ) with a high speed of the coaxial impeller in the inner surface of the proposed annular nozzle (KN), experiencing various loads and deformations during the movement of the vessel on a compressed pneumatic flow. This requires the development of a special structural-power scheme for fastening the SC with an aerodynamic inner fairing of the body towards the nozzle, which provides a sufficiently rigid fixation of the axis of the coaxial impeller in relation to the SC. At the same time, thus increasing the efficiency of the air flow as a whole of the coaxial impeller to create jet thrust and increase the efficiency.
Известен узел, представляющий собой, установленный в камере кольцевого обтекателя блок лопастей «Судно на воздушной подушке с осуществляющим управляющее движение канальным вентилятором)) (Патент RU №2682310, B60V 3/06 от 18.03.2019).Known unit, which is installed in the chamber of the annular fairing a block of blades "Hovercraft with a channel fan controlling the movement)) (Patent RU No. 2682310,
В приведенном известном аналоге отмечается, что конусообразная форма обеспечивает усиление тяги движения подаваемого из вентилятора воздушного потока за счет его предварительного сжатия в кольцевом обтекателе. Блок лопастей дополнительно приводится отдельным двигателем с помощью ременной передачи, и второй двигатель не блокирует воздушный поток из камерного вентилятора. Однако работа известного вентилятора с блоком лопастей - это разное по отношению к соосному импеллеру конструктивно, т.е. это связано с рядом конструктивных и технологических трудностей и сложности устройства в целом. В частности, для реализации предложенного положительного эффекта от применения КН (кольцевой насадки и ее конструкции), где необходимо, чтобы зазор между концами лопастей воздушных двух соосных винтов (ВВ) и внутренней поверхностью КН не превышал 0,3-0,5% диаметра ВВ. Кроме того, в процессе эксплуатации судна на сжатом пневмопотоке должна быть исключена вероятность касания лопастей каждого из двух винтов соосного импеллера вращающихся каждый из них противоположные стороны на оси с редуктором с большой скоростью ВВ по отношению к внутренней аэродинамической поверхности корпуса, сужающегося в сторону сопла, где движение воздуха происходит в КН с выполнением его со срывообразующими продольно-ориентированными прямыми канавками вокруг соосного импеллера в сторону направления сужения сопла, где эти канавки являются с обдуваемым потоком воздуха однозаходными по длине по отношению двух вращающихся винтов в разные стороны (противоположно друг другу). Канавки захватывают часть сжатого воздуха из зазора. Таким образом, известное устройство не рассматривает этот зазор (щель) между концами ВВ и внутренней поверхностью КН с изменением самой конструкции КН в технологическом движении воздуха, а значит, отсутствует повышение КПД вентилятора на выходе из зазора сжатого закрученного воздуха в спрямляющем направлении движения потока воздуха, создаваемого соосным импеллером для более высокой реактивной тяги, а также повышение надежности и долговечности движительного узла с обшивкой аэродинамического корпуса, и различные деформации и кавитационные свойства материала в рассматриваемой ситуации должны быть исключены, а также и другие резонансные явления исключены, следовательно, в кольцевом зоре; также исключена вероятность отрыв материала на внутренней поверхности корпуса и глубоких каверн на нем при отсутствии касания концов лопастей ВВ соосного импеллера.In the above known analogue, it is noted that the conical shape provides an increase in the thrust of the air flow supplied from the fan due to its preliminary compression in the annular fairing. The blade unit is additionally driven by a separate motor using a belt drive, and the second motor does not block the air flow from the chamber fan. However, the operation of the known fan with a block of blades is structurally different with respect to the coaxial impeller, i.e. this is due to a number of design and technological difficulties and the complexity of the device as a whole. In particular, for the implementation of the proposed positive effect of the use of the SC (ring nozzle and its design), where it is necessary that the gap between the ends of the blades of two coaxial propellers (BB) and the inner surface of the SC does not exceed 0.3-0.5% of the diameter of the explosive ... In addition, during the operation of the vessel on a compressed pneumatic flow, the likelihood of touching the blades of each of the two screws of the coaxial impeller rotating each of them opposite sides on the axis with a reducer with a high speed of explosive in relation to the inner aerodynamic surface of the hull, tapering towards the nozzle, should be excluded, where air movement occurs in the KN with its execution with shear-forming longitudinally-oriented straight grooves around the coaxial impeller in the direction of the nozzle narrowing, where these grooves are single-threaded in length with the blown air flow in relation to two rotating screws in different directions (opposite to each other). The grooves capture some of the compressed air from the gap. Thus, the known device does not consider this gap (slot) between the ends of the explosive and the inner surface of the SC with a change in the design of the SC in the technological air movement, which means that there is no increase in the fan efficiency at the outlet of the compressed swirling air gap in the straightening direction of the air flow, created by a coaxial impeller for a higher jet thrust, as well as an increase in the reliability and durability of the propulsion unit with the skin of the aerodynamic body, and various deformations and cavitation properties of the material in the situation under consideration should be excluded, as well as other resonance phenomena are excluded, therefore, in the annular gap; the likelihood of material separation on the inner surface of the housing and deep cavities on it is also excluded in the absence of contact with the ends of the blades of the explosive of the coaxial impeller.
Известно техническое решение, выбранное в качестве одного из аналогов (прототипа), судно на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище образовано боковыми скегами, оборудованными, внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава, при этом дополнительно содержит нагревательное устройство, встроенное в закрытый корпус перед струенаправляющим движительной установкой в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания, при этом винты соосного импеллера, соединенного выполнены левого и правого вращения и углы атаки лопастей равны и противоположного значка, причем сбоку корпуса в носовой части от соосного импеллера на некотором расстоянии дополнительно размещены короткие каналы, которые снабжены на входе завихрителями в виде лопаток или малыми импеллерами, при этом короткие каналы подсоединены к продольным напорным каналам в боковых скегах, выходящая струя газового потока из которых направлена в атмосферу сзади кормовой части судна, дополнительно с наружной стороны боковых стенок скегов с каждой из стороны выше ватерлинии содержатся отталкивающие упоры в виде преимущественно эллипсовидного полого шара с выступающей частью с обеих сторон бортов скегов с наружной стороны с сохранением движения судна по воде при совершении скоростного движения и для того, чтобы довести до минимума трение между бортами при столкновении с другим судном с касанием при движении или столкновении их на воде, а также при швартовке и остановке у пирса и столкновения с ним (Патент RU N92720381, B60V 3/06 от 29.04.2020).Known technical solution, selected as one of the analogs (prototype), a vessel on a compressed pneumatic flow, containing a body with a propulsion system that creates air pressure under the bottom of the vessel, the bottom is made of parts placed at different angles, and the bottom is formed by side skegs, equipped, inside longitudinal pressure channels made in the form of hollow through pipes made of light aluminum alloy, while additionally contains a heating device built into the closed housing in front of the jet propulsion unit in the form of a coaxial impeller connected to an internal combustion engine, while the screws of the coaxial impeller connected left and right rotation and the angles of attack of the blades are equal to the opposite sign, and on the side of the body in the bow of the coaxial impeller at a certain distance, short channels are additionally located, which are equipped at the inlet with swirlers in the form of blades or small impellers, with a short The thin channels are connected to the longitudinal pressure channels in the side skags, the outgoing gas stream from which is directed into the atmosphere behind the aft part of the ship; additionally, on the outer side of the side walls of the skegs, on each side above the waterline, there are repulsive stops in the form of a predominantly ellipsoidal hollow ball with a protruding part on both sides of the sides of the skegs from the outside while maintaining the movement of the vessel through the water when making high-speed movement and in order to minimize friction between the sides when colliding with another vessel with touching when moving or colliding them on the water, as well as when mooring and stopping at the pier and collisions with it (Patent RU N92720381,
Однако, несмотря на его широкие возможности, при работе соосного импеллера, расположенного в закрытом кольцевом корпусе, сопряженным с соплом в сторону направления днища судна, оно не учитывает то, что соосный импеллер не достаточно полно использует свою тяговую характеристику с воздушным потоком. А это связано с необходимостью снижения сопротивления сжатого потока в зазоре (щели) между концами лопастей соосного импеллера и внутренней образующей аэродинамической поверхностью замкнутого кольцевого наклоненного корпуса в сторону сужения сопла его, т.е. при необходимости, чтобы выдержать зазоры между ними, которые не превышали 0,3-0,5% диаметра воздушного винта (ВВ). В процессе эксплуатации судна на сжатом пневмопотоке, была исключена вероятность касания концов лопастей вращающегося с большой скоростью ВВ внутри корпуса, когда зазор испытывает большое давление при закручивании воздуха вращением концов лопастей, и возникает при этом необходимость снять эту негативную нагрузку, а также выронить выход отсекающего потока в сторону, от двух вращающихся винтов, сужающегося сопла импеллера. А, значит, исключить не достающую дополнительно тяговую характеристику соосного импеллера, убрать возможность появления излишних отрицательных нагрузок кавитационных явлений и, тем самым не допустить больших каверн на внутренней поверхности замкнутого корпуса, вместе закручиваний лопастей соосного импеллера. Это требует разработки дополнительно конструктивно-силовой схемы крепления кольцевой насадки (КН) в виде спрямляющего приспособления прикрепленным с помощью механического крепежа, когда стенки этого устройства выполнены в виде срывообразующими продольно-ориентированными прямыми канавками в сторону направления сопла. В кольцевой насадке (КН) прямолинейные по длине канавки очерчены, как минимум однозаходными в сторону направления сопла соосного импеллера. Кроме того, в известном устройстве отсутствуют какие-либо управляемые интерцепторы, подобное в авиации с обтекаемой короткой пластиной с выдвижением в рабочем положении из-под днища корпуса судна, имеющего с боков ниши выше ватерлинии при стоящем положении судна. Таким образом, необходимо совершенствование быстроходного судна на сжатом пневмопотоке, и в части повышения его ходового и мореходных качеств, открывает, и новые пути его совершенствования с обтеканием передней части корпуса судна и его движителя. Другим положительным качеством предложения является возможность, секционируя интерцепторы в диаметральной плоскости судна их побортным выдвижением и убиранием (в противофазе) можно управлять креном и дифферентом судна во времени, что позволяет использовать интерцепторы, в том числе и как успокоители качки на малых быстроходных судах на сжатом пневмопотоке. Следует отметить, что на волнении, при соответствующей настройке коэффициентов в системе таких судов, возможно снижение параметров бортовой качки на предельных волнениях и скорости хода в 3-5 раз (максимальные значения соответствуют волнению, близких к регулярному, на курсовых углах, близких к 90°). Соответственно улучшается курсовая устойчивость движения судов в 1,5-3 раза.However, despite its wide capabilities, when the coaxial impeller is located in a closed annular housing coupled with the nozzle towards the direction of the ship's bottom, it does not take into account the fact that the coaxial impeller does not fully utilize its thrust characteristic with the air flow. And this is due to the need to reduce the resistance of the compressed flow in the gap (slot) between the ends of the blades of the coaxial impeller and the inner generating aerodynamic surface of the closed annular inclined body towards the narrowing of its nozzle, i.e. if necessary, to maintain the gaps between them, which did not exceed 0.3-0.5% of the propeller diameter (BB). During the operation of the vessel on a compressed pneumatic flow, the possibility of touching the ends of the blades of a high-speed rotating explosive inside the hull was excluded, when the gap experiences great pressure when the air is twisted by rotating the ends of the blades, and it becomes necessary to remove this negative load, as well as drop the outlet of the cutoff flow away from the two rotating screws, the tapered impeller nozzle. And, therefore, to eliminate the additional thrust characteristic of the coaxial impeller, to remove the possibility of the appearance of excessive negative loads of cavitation phenomena and, thereby, to prevent large cavities on the inner surface of the closed housing, together with the twisting of the coaxial impeller blades. This requires the development of an additional structural-power scheme for fastening the annular nozzle (KH) in the form of a straightening device attached with a mechanical fastener, when the walls of this device are made in the form of shear-forming longitudinally oriented straight grooves towards the direction of the nozzle. In the annular nozzle (KN), the grooves are straight along the length, at least once in the direction of the nozzle of the coaxial impeller. In addition, the known device does not have any controllable spoilers, similar in aviation with a streamlined short plate with extension in the working position from under the bottom of the ship's hull, which has niches on the sides above the waterline when the ship is standing. Thus, it is necessary to improve a high-speed vessel on a compressed pneumatic flow, and in terms of increasing its running and seaworthiness, it also opens up new ways to improve it with a flow around the front of the ship's hull and its propeller. Another positive quality of the offer is the possibility, by sectioning the spoilers in the center plane of the vessel by their lateral extension and retraction (in antiphase), it is possible to control the roll and trim of the vessel in time, which makes it possible to use spoilers, including as roll dampeners on small high-speed vessels with compressed pneumatic flow ... It should be noted that in rough seas, with appropriate adjustment of the coefficients in the system of such vessels, it is possible to reduce the parameters of rolling at extreme waves and speed by 3-5 times (the maximum values correspond to waves close to regular, at heading angles close to 90 ° ). Accordingly, the directional stability of the movement of vessels is improved by 1.5-3 times.
Управление интерцепторов может быть с механическим приводом из рубки управления на промежуточных скоростях хода. Однако важнейшим элементом быстроходного судна является сам движитель в виде соосного импеллера связанное с конструктивными параметрами и его место крепления в передней (носовой) части судна, с настройкой лопастей на заданный угол разворота. Поэтому повышения КПД движителя данного предложения для быстроходного судна является создание конструкции устройства, прикрепленного кольцевого насадка (КН) с его формой исполнения внутренней плоскости стенки и крепления внутри аэродинамического замкнутого корпуса соосного импеллера со сжатым воздухом на его поверхности в районе расположения, в частности концов лопастей, когда винты вращаются влево и вправо, соответственно, каждый друг другу, и расположенных на оси вращения с редуктором на определенном по по длине на расстоянии расположения крепления между собой. Это позволит также на основном режиме движения судна выход сжатого потока через сопло в пневмоканалы под днище корпуса. В этих условиях будет использован дополнительно сжатый воздух, поступающий как через зазор, так и через канавки в кольцевом насадке (КН) между концами лопастей в замкнутом корпусе соосного импеллера, создающий общую реактивную струю с положительным эффектом. Кроме того, это в свою очередь, может находиться на уровне лучших движителей для малых быстроходных судов на сжатом пневмопотоке с тяговыми характеристиками спрямляющим аппаратом по периметру внутренней части корпуса.The spoilers can be controlled mechanically from the control room at intermediate travel speeds. However, the most important element of a high-speed vessel is the propeller itself in the form of a coaxial impeller associated with design parameters and its attachment point in the forward (bow) part of the vessel, with the adjustment of the blades to a given turning angle. Therefore, increasing the efficiency of the propulsor of this proposal for a high-speed vessel is the creation of a structure of a device attached to an annular nozzle (KN) with its form of execution of the inner plane of the wall and fastening inside the aerodynamic closed body of a coaxial impeller with compressed air on its surface in the area of location, in particular, the ends of the blades. when the screws rotate left and right, respectively, each to each other, and located on the axis of rotation with a gearbox at a certain length along the distance at the distance of the fastening between themselves. This will also allow the compressed flow to exit through the nozzle into the pneumatic channels under the hull bottom in the main mode of the vessel's movement. Under these conditions, additional compressed air will be used, supplied both through the gap and through the grooves in the annular nozzle (KH) between the ends of the blades in the closed housing of the coaxial impeller, which creates a common jet stream with a positive effect. In addition, this, in turn, can be at the level of the best propellers for small high-speed vessels on a compressed pneumatic flow with thrust characteristics by a straightening device along the perimeter of the inner part of the hull.
Следует также отметить, что, рассматривая предложенное техническое решение в совокупности предложения при движении судна на сжатом пневмопотоке на морском волнении, вызывающим ботовую качку, при некоторых сочетаниях скорости движения судна, длины волны на акватории и величины угла между направлениями движения судна и набегающих волн, возможно совпадение вызванных волнением моря частоты бортовой качки судна с частотой собственных общих изгибных упругих колебаний конической оболочки редуктора ВВ. Возникающий при этом резонанс приводит к резкому увеличению амплитуды перемещений носового торца с обтекателем редуктора ВВ в горизонтальной плоскости. А, значит, зазор (щель) между концами лопастей ВВ и внутренней поверхностью дополнительного кольцевого насадка (КН) с его формой выполнения по образующей горизонтальной плоскости будет влиять на надежность и крепления самих винтов к оси вращения с редуктором соосного импеллера, т.е. с монтажным креплением КН с его формой выполнения внутри корпуса устройства тягового движителя.It should also be noted that, considering the proposed technical solution in the aggregate of the proposal when the vessel is moving on a compressed pneumatic flow in the sea waves, causing rolling, with some combinations of the vessel's speed, wavelength in the water area and the angle between the directions of the vessel's movement and the incident waves, it is possible the coincidence of the frequency of the ship's side roll caused by sea waves with the frequency of the natural general flexural elastic vibrations of the conical shell of the explosive reducer. Resonance arising in this case leads to a sharp increase in the amplitude of displacements of the nose end with the fairing of the explosive reducer in the horizontal plane. This means that the gap (slot) between the ends of the blades of the explosive and the inner surface of the additional annular nozzle (KH) with its form of execution along the generatrix of the horizontal plane will affect the reliability and fastening of the screws themselves to the axis of rotation with the gearbox of the coaxial impeller, i.e. with mounting bracket KH with its form of execution inside the body of the traction mover device.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение коэффициента полезного действия соосного импеллера за счет повышения эффективности использования воздушного потока дополнительно через зазор и канавки в кольцевом насадке между концами лопастей и внутренней поверхностью дополнительного кольцевого насадка с формой его выполнения с монтажным креплением к корпусу, внутри расположенного соосного импеллера при создании реактивной тяги и эксплуатационной надежности таких быстроходных судов на сжатом пневмопотоке путем модернизации его конструктивно-силовой схемы, позволяющей существенно снизить вероятность критического уменьшения зазора отмеченного выше без существенного увеличения его массы и ущерба его технологичности, при всех возможных вариантах внешней эксплуатационной нагрузки. Очевидно, что если эта задача не осуществлена, то это решение для сведущего специалиста может быть она решена по сравнению с прототипом.The problem to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of the coaxial impeller by increasing the efficiency of using the air flow additionally through the gap and grooves in the annular nozzle between the ends of the blades and the inner surface of the additional annular nozzle with the form of its execution with mounting fastening to the body, inside the located coaxial impeller when creating jet thrust and operational reliability of such high-speed ships on a compressed pneumatic flow by modernizing its structural and power scheme, which makes it possible to significantly reduce the likelihood of a critical decrease in the clearance noted above without significantly increasing its mass and damaging its manufacturability, with all possible options for external operational load. Obviously, if this task is not implemented, then this solution for a competent specialist can be solved in comparison with the prototype.
Указанный технический результат достигается тем, что судно на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными, внутри продольными напорными каналами, выполнены в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава, корпус содержит движительную установку в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания, при этом винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения и углы атаки лопастей равны и противоположного знака, согласно изобретения, на внутренней полости замкнутого корпуса вокруг соосного импеллера дополнительно закреплен изнутри с помощью механического крепежа кольцевой насадок в виде спрямляющего приспособления, при этом внутренние стенки кольцевого насадка выполнены в виде срывообразующих продольно-ориентированных канавок вокруг соосного импеллера и направлены в сторону сужающего сопла, при этом прямые канавки в кольцевом насадке образуют зазор между концами лопастей и внутренней поверхностью кольцевого насадка, гарантирующий исключения вероятность касания лопастей вращающегося соосного импеллера с большой скоростью винтов, причем по диаметру кольцевого насадка в сторону сужения замкнутого корпуса с соплом профиль прямых канавок очерчен, как минимум с постоянными однозаходными канавками спрямляющего и обдуваемого потоком сжатого воздуха винтов соосного импеллера с возможностью совпадающего их противоположного вращения, кроме того передняя часть обоих бортов корпуса судна со стороны плоского днища выполнены ниши выше стояночной ватерлинии с автоматическим управлением короткими интерцепторами, выполненными в виде пластин крыловидной формы аэродинамического профиля и прикрепленных в нише к оси вращения в нише, таким образом, с возможностью выдвижения или уборки в нишу заподлицо под днище корпуса судна, при этом носовая часть снабжена спереди, управляем поворотным интерцептором с острой передней кромкой, а скула судна переходит в днищевой короткий редан с высотой, уменьшающейся до нуля на границе стояночной ватерлинии.The specified technical result is achieved by the fact that the vessel on a compressed pneumatic flow, containing a hull with a propulsion system that creates air pressure under the bottom of the vessel, the bottom is made of parts located at different angles, and the bottom is equipped with side skegs, equipped with longitudinal pressure channels inside, made in in the form of hollow through pipes made of light aluminum alloy, the body contains a propulsion system in the form of a coaxial impeller connected to an internal combustion engine, while the screws of the coaxial impeller are made of left and right rotation and the angles of attack of the blades are equal and of the opposite sign, according to the invention, on the inner cavity of a closed the housing around the coaxial impeller is additionally secured from the inside with the help of mechanical fastening of the annular nozzle in the form of a straightening device, while the inner walls of the annular nozzle are made in the form of shear-forming longitudinally oriented grooves around the coaxial impeller and directed towards side of the convergent nozzle, while the straight grooves in the annular nozzle form a gap between the ends of the blades and the inner surface of the annular nozzle, which ensures that the blades of a rotating coaxial impeller with a high speed of screws are not touching, and the diameter of the annular nozzle towards the narrowing of the closed body with the nozzle is the profile of the straight grooves is outlined, at least with constant single-threaded grooves of the straightening and blown by the compressed air flow of the propellers of the coaxial impeller with the possibility of their coinciding opposite rotation, in addition, the front part of both sides of the ship's hull from the side of the flat bottom is made of niches above the parking waterline with automatic control of short spoilers made in the form wing-shaped plates of the aerodynamic profile and attached in the niche to the axis of rotation in the niche, thus with the possibility of extension or retraction into the niche flush under the bottom of the ship's hull, while the bow is provided in front, pack we use a rotary spoiler with a sharp leading edge, and the chine of the vessel passes into the bottom short step with the height decreasing to zero at the border of the parking waterline.
Кроме того, кольцевой насадок в виде спрямляющего приспособления со срывообразующимися продольно-ориентированными прямыми канавками выполнен из полимерного композиционного материала с цилиндрической внутренней поверхностью вокруг соосного импеллера с вращающимися лопастями противоположного знака.In addition, the annular nozzle in the form of a straightening device with shear-forming longitudinally-oriented straight grooves is made of a polymer composite material with a cylindrical inner surface around a coaxial impeller with rotating blades of the opposite sign.
Кроме того, монтажное соединение дополнительного кольцевого насадка с замкнутым корпусом соосного импеллера, выполнено через крепежное металлическое кольцо цилиндрической формы в виде закладной круглой пластины с отверстием между ними.In addition, the mounting connection of the additional annular nozzle with the closed casing of the coaxial impeller is made through a cylindrical fastening metal ring in the form of a round embedded plate with a hole between them.
Кроме того, боковые интерцепторы в нише на оси вращения под плоским днищем корпуса судна, установлен с возможностью их дистанционного перемещения в горизонтальной плоскости с выдвижением каждого в отдельности или совместно на угол не более 90° в зонах крепления со стороны боковых в нише стенок корпуса судна.In addition, the side spoilers in a niche on the axis of rotation under the flat bottom of the ship's hull are installed with the possibility of their remote movement in the horizontal plane with the advancement of each separately or jointly at an angle of no more than 90 ° in the attachment zones on the side of the side walls in the niche of the ship's hull.
Для повышения эффективности использования воздушного потока соосным импеллером при создании реактивной тяги под днищем судна в пневмоканалах, аэродинамический профиль внутреннего корпуса над соосным импеллером, оснащен дополнительным спрямляющим приспособлением в виде прикрепленного механическим крепежом кольцевого насадка с выполнением в нем срывообразующих продольно-ориентированных прямых канавок в направлении сужающего сопла соосного импеллера, при этом при вращении лопастей винтов последнего образованы зазоры 0,3-0,55 диаметра ВВ (воздушного винта). Спрямляющее приспособление зафиксировано жестко на внутренней обтекаемой поверхности замкнутого корпуса в сторону направления сужения сопла.To increase the efficiency of using the air flow by the coaxial impeller when creating jet thrust under the bottom of the vessel in pneumatic channels, the aerodynamic profile of the inner hull above the coaxial impeller is equipped with an additional straightening device in the form of an annular nozzle attached by mechanical fasteners with shear-forming longitudinally oriented straight grooves in the direction of the narrowing nozzles of the coaxial impeller, while the rotation of the propeller blades of the latter creates gaps of 0.3-0.55 of the diameter of the explosive (propeller). The straightening device is fixed rigidly on the inner streamlined surface of the closed body in the direction of the nozzle narrowing direction.
В отношении того, что выше ватерлинии на стояночной воде необходимо к наружным боковым стенкам скегов в нише под днищем корпуса судна закрепить на оси вращения выдвижные короткие интерцепторы (пластины аэродинамического профиля, вроде применения на самолете), а также в передней (носовой) части корпуса интерцептор управляемый, то это будет достаточно, чтобы судну предоставить возможность на старте при разгоне или промежуточных движений, когда происходит повышение воздушнодинамического давления на корпус поднятия передней части судна в результате торможения потока воздуха, и выход скоростного судна на переходном к глиссированию судна в определенных условиях движения при относительно высоких скоростях, повышенный ходовой деферент на корму, а затем убирают их в ниши. На этих скоростях образуется под днищем судна область повышенного динамического давления, что сопровождается положительным эффектом ходового скоростного судна и снижение волнового сопротивления передней (носовой) части обтекаемого судна.With regard to the fact that above the waterline in the parking water, it is necessary to attach retractable short spoilers (airfoil plates, such as application on an aircraft) to the outer side walls of the skegs in a niche under the bottom of the ship's hull on the axis of rotation, as well as in the front (bow) part of the hull. controllable, it will be sufficient to provide the vessel with an opportunity at the start during acceleration or intermediate movements, when there is an increase in the air-dynamic pressure on the hull, the front part of the vessel is raised as a result of the deceleration of the air flow, and the high-speed vessel exits on transition to planing of the vessel in certain traffic conditions during relatively high speeds, increased running deferent at the stern, and then they are removed into the niches. At these speeds, an area of increased dynamic pressure is formed under the bottom of the vessel, which is accompanied by a positive effect of a running high-speed vessel and a decrease in the wave resistance of the front (bow) part of the streamlined vessel.
Поэтому, когда судно достигает режима чистого глиссирования и идет с малыми углами дифферента, интерцепторы становятся излишними и, они убираются заподлицо с боков в нишу под днище корпуса, а в передней части корпуса судна выполнен управляемый интерцептор с острой передней кромкой, а скул переходит в короткий днищевый редан, с высотой уменьшающийся до нуля выше стояночной ватерлинии, и скорость судна остается высокой. Вследствие этого положительный эффект боковых интерцепторов можно ожидать лишь в сравнительно в узком диапазоне скоростей судна - от начальной стадии переходного режима до начальной стадии глиссирования, т.е. в области «горбам на кривой сопротивления воды под плоским днищем кормы судна. Размеры наивыгоднейших интерцепторов устанавливаются опытным путем по наибольшей скорости хода, развиваемой скоростным судном и только [потом использовать полученные данные при практической эксплуатации судна на сжатом пневмопотоке.Therefore, when the ship reaches the clean planing mode and goes with small trim angles, the spoilers become redundant and they are retracted flush from the sides into a niche under the bottom of the hull, and a controlled spoiler with a sharp leading edge is made in the front part of the hull, and the cheekbone turns into a short the bottom step, decreasing with height to zero above the parking waterline, and the ship's speed remains high. As a result, the positive effect of lateral spoilers can be expected only in a relatively narrow range of ship speeds - from the initial stage of the transient regime to the initial stage of planing, i.e. in the area "humps on the curve of water resistance under the flat bottom of the stern of the ship. The dimensions of the most advantageous spoilers are established empirically by the highest speed developed by a high-speed vessel and only [then use the data obtained in the practical operation of the vessel on a compressed pneumatic flow.
Следует отметить, то только в комбинации решения соосного импеллера и его кольцевой насадки (КН) с формой выполнения внутренней поверхности, могут быть достигнуты наиболее высокий эксплуатационный результат для маломерных судов, достижения путевого расхода топлива в сравнении с другими аналогами.It should be noted that only in combination of the solution of the coaxial impeller and its annular nozzle (KN) with the shape of the inner surface, the highest operational result can be achieved for small-sized vessels, the achievement of track fuel consumption in comparison with other analogues.
При этом можно предположить, что для разных вариантов нагрузок судна для случая сокращения путевого расхода топлива может оказаться не ниже 10-12%, а может достигать и 30%.At the same time, it can be assumed that for different variants of the ship's loads for the case of a reduction in the track fuel consumption, it may not be lower than 10-12%, and may even reach 30%.
Таким образом, интерцепторы могут сказаться полезными для быстроходных маломерных судов на сжатом пневмопотоке, оборудованных стационарным соосным импеллером с учетом дополнительного конструирования силовой тяги его для которого зазор является одним из главных показателей повышения КПД движителя, надежность эксплуатации и увеличить его тяговую характеристику.Thus, spoilers can be useful for high-speed small vessels with compressed pneumatic flow, equipped with a stationary coaxial impeller, taking into account the additional design of the power thrust, for which the clearance is one of the main indicators of increasing the efficiency of the propulsion unit, reliability of operation and increasing its thrust characteristic.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами и прототипом показывают, что заявленное маломерное быстроходное судно на сжатом пневмопотоке соответствует критерию «новизна». Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники, т.е. соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» и пригодно к осуществлению промышленным путем.Comparative analysis of the proposed invention with the identified analogs and prototype show that the claimed small high-speed vessel on a compressed pneumatic flow meets the criterion of "novelty". The results of the search for known solutions in this field of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype features of the claimed technical solution, showed that they do not follow explicitly from the prior art, i.e. meets the requirement of patentability "inventive step" and is suitable for industrial implementation.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by the following description and drawings, where:
на фиг. 1 изображено судно на сжатом пневмопотоке с вырезом узла соосного импеллера в кольцевом насадке, вид сверху;in fig. 1 shows a vessel on a compressed pneumatic flow with a cut-out of the coaxial impeller assembly in an annular nozzle, top view;
на фиг. 2 изображено судно на сжатом пневмопотоке с управляемыми интерцепторами, вид сбоку;in fig. 2 shows a vessel on a compressed pneumatic flow with controlled spoilers, side view;
на фиг. 3 схематично показан кольцевой насадок с вырезом боковой стенки;in fig. 3 schematically shows an annular nozzle with a sidewall cutout;
на фиг. 4 схематично показана ниша под днищем корпуса судна с оборудованными управляемыми интерцепторами.in fig. 4 schematically shows a niche under the bottom of a ship's hull with equipped steerable spoilers.
Предлагаемое судно на сжатом пневмопотоке содержит корпус судна 1, соосный импеллер, который вращается с помощью непосредственно вала двигателя внутреннего сгорания 2 или его редуктора, если двигатель расположен вблизи винта. Если двигатель удален от винта, он может быть сообщен через трансмиссию соответствующей конструкции. Соосный импеллер включает в себя основной воздушный винт 3 и дополнительный винт 4, расположенные в специальной нише носовой части судна и закреплен в кольцевом корпусе 5, где движение его происходит в закрытом пространстве.The proposed vessel on a compressed pneumatic flow contains a vessel hull 1, a coaxial impeller, which rotates directly by the shaft of the
Кольцевой насадок 6 изнутри скреплен с корпусом 5 через крепежное металлическое кольцо (не показано) цилиндрической формы в виде закладной пластины с отверстием между ними с помощью механического крепежа, например, саморезами с уплотняющими головками (на сегодня эти детали достаточно широко используются в строительстве, благодаря их надежности и прочности с высоким качеством изготовления).The
В полости замкнутого кольцевого замкнутого корпуса 5 закрепляют изнутри вокруг соосного импеллера кольцевой насадок 6 (КН) в виде спрямляющего приспособления, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру замкнутого корпус 5, закрепленный с помощью механическим крепежом, например, саморезми или винтами, пропущенными через металлическое кольцо уплотнения (не показано), т.е. в виде закладной круглой пластины с отверстием. Этот кольцевой насадок 6 по внутреннему диаметру имеет срывообразующие продольно-ориентированные прямые канавки 7 вокруг соосного импеллера и направлены они в сторону сопла 8 с образованием зазора 9 (щели), из которого под давлением и вращением основного винта 3 и концы лопастей, часть воздуха под давлением поступает в канавки 7, ограниченные толщиной стенками кольцевой насадки 6. Над концами лопастей основного винта 3 и дополнительного" винта 4, вращающихся противоположно (вправо и влево) относительно друг друга, находящихся на одной оси вращения с редуктором (не показан) образован зазор 9, не превышающий 0,3-0,5% диаметра воздушного винта 3 и 4, т.е. исключена вероятность касания концов лопастей скоростью вращающегося с большой скоростью винта 3 и винта 4 внутри кольцевого насадка 6 скрепленного в замкнутом кольцевом корпусе 5, испытывающего в процессе работы соосного импеллера на разных вращающихся оборотах различные давления воздуха, деформации устройства на жесткой закрепленной оси вращения с редуктором. При этом, создаваемый момент, с образованием зазора 9 и спрямляющего приспособления в виде кольцевого насадка 6 с подольно-ориентированными канавками 7 в сторону узкого сопла 8, разбивают часть вращающегося воздуха (захватывают) по окружности вращения концов лопастей основного винта 3, и сжатый воздух, двигаясь по этим канавкам 7 начинает далее захватываться противоположным вращением (по знаку) спрямляющего винта 4 с помощью концов его лопастей в пределах закрытого корпуса 5 с выходом газового потока через сопло 8, который выходит в сторону переходного пневмоканала 10, далее в расширяющееся плоское днище закрытого с боков пневмоканла 11, куда поступает весь спрямляющий воздушный напорный поток от дополнительного винта 4, и из кольцевой насадки 6. Таким образом, соосный импеллер, изготовленный из дух винтов 3 и 4 противоположно вращающихся относительно Друг друга, испытывают на концах своих лопастей некоторую динамическую и статическую нагрузку, а внутренняя поверхность кольцевого замкнутого корпуса 5 при этом защищена, и отсутствует деформация самого материала, т.е. это защищено кольцевым насадком 6 с формой его выполнения канавок 7, которые разбивают, снимают нагрузку и забирают часть воздушного сжатого вращающегося потока. Кольцевой насадок 6 прикреплен жестко к корпусу 5 и является съемным и взаимозаменяемым для различных форм и глубины канавок 7. Число заходов одноходовых канавок 7 в кольцевом насадке 6 может быть множество по очерченному его внутреннего диаметра внутри замкнутого корпуса 5. Причем это служит для дополнительной стабилизации движения всего воздушного потока, образующегося соосным импеллером, соответственно, увеличиваются тяговые характеристики для малых быстроходных судов, и тем самым улучшает его мореходные качества.In the cavity of a closed annular
Судно на сжатом пневмопотоке при этом имеет остроскулый обвод спереди корпуса с килеватным коротким реданом 12 с высотой, уменьшающейся до нуля на границе стояночной его ватерлинии.At the same time, the ship on a compressed pneumatic flow has a sharp-chine contour in front of the hull with a keeled
В комплект судна на сжатом пневмопотоке входит наличие в обоих боков корпуса судна, под днищем его выполненные ниши 13 и 14 выше стояночной ватерлинии автоматическими управляемыми короткими интерцепторами 15 и 16 в виде пластин, выполненными крыловидной формы аэродинамического профиля (вроде по форме с самолетом) с осями 17 и 18 вращения и для управления подъемной силой передней части судна в начальном и промежуточном движение до начала крейсерской скорости. Интерцепторы 15 и 16 могут, выходит из ниши 13 и 14 или располагаться в одной плоскости заподлицо с боковыми скегами, ограждающего пневмоканал 11 (убранное положение) и имеют возможность выдвигаться на угол 90° поворота за счет штанги 19 оси вращения 17 и 18 в нишах 13 и 14 с помощью приводов с тягами (не показано). Ниши 13 и 14 вварены под плоское днище корпуса судна на определенной высоте и не мешают для выхода сжатого воздуха в пневмоканалы 10 и 11, т.е. отсутствует сопротивлением в нем, так как ниша расположена под днищем в верхней части днища корпуса. Не Допуская падания воздуха и воды снизу.The package of the vessel on a compressed pneumatic flow includes the presence in both sides of the hull of the vessel, under the bottom of its made
Выдвиг боковых интерцепторов 15 и 16 обеспечивается с помощью аналоговых тяг и исполнительного привода, то есть боковые интерцепторы оба имеют одинаковую конструкцию, одинаковые узлы соединения в нишах, и одинаковую кинематику, обеспечивая их выдвиг выше ватерлинии потока. Форма их выполнения и перпендикулярной к боковой плоскости стенок корпуса судна могут меняться по форме их выдвижения на заданный угол выше стояночной ватерлинии, а кромки их выполнены острыми и обтекаемой формы по длине и ширине, чтобы обеспечить устойчивый срыв встречного воздуха с них. Боковые интерцепторы 15 и 16 могут управляться автоматическими со следящими приводами соответствующего интерцептора и их кинематической связи с управлением экипажа (не показано для упрощения). Следует при этом отметить, что интерцепторы могут включать в себя такие элементы: штоки 19 привода с осями 17 и 18 вращения, ход штока определяет соответствующего Привода, и сила для управления связана с их размерами и выдвига интерцептора и т.п.The extension of the
Судно на сжатом пневмопотоке, содержащее такие передний (носовой) остроскулый корпус с коротким днищевым килеватым реданом 12 и уменьшающимся до нуля на границе стояночной его ватерлинии, соответственно, передняя часть судна при этом оборудована носовым автоматически управляемым интерцептором 20 (пластиной) с помощью исполнительного привода, шарнирно закрепленного к корпусу судна в опорах (не показано). Управление в некоторой части связано так, как показано с интерцепторами 15 и 16. Следует отметить в целом, что при достижении судном 1 скорости (определяемой по результатам модельных испытаний судна на этапе разработки эскизного проекта судна), при которой интерцепторы становятся эффективными и с их помощью можно создавать судну воздуходинамические подъемные силы, позволяющие управлять угловым положением судна на сжатом пнвмопотоке, включает в основном автоматическую систему управления интерцепторами (САУИ - не показано), или вручную, используя блоки боковых интерцепторов с управлением из ниши до получения глиссирующих скоростей судна, когда они затем убираются заподлицо, поскольку на поверхности их происходит устойчивый срыв потока воздуха за интерцептором (создается мощная каверна)) при скоростном движении судна на сжатом пневмопотоке, даже при движении судна в условиях волнения.A vessel on a compressed pneumatic flow, containing such a forward (bow) sharp-chinned hull with a short keeled
Для обеспечения управляемости судна на сжатом пневмопотоке в концевой части судна закреплены рули аналогично прототипу, между которыми образуется один общий газоводяной реактивный поток симметрично пневмоканала 11 под плоским днищем корпуса с боковыми скегами. Таким образом, движение судна на сжатом пневмопотоке имеет режим старта и маневрирования при разгоне до заданной скорости, когда малые интерцепторы выдвинуты, и движение достигнет крейсерской скорости, тогда боковые интерцепторы убраны в положение заподлицо, а передний (носовой) расположен в одной горизонтальной плоскости с корпусом судна.To ensure controllability of the vessel on a compressed pneumatic flow, the rudders are fixed in the end part of the vessel similarly to the prototype, between which one common gas-water jet flow is formed symmetrically to the
Способ работы судна на сжатом пневмопотоке заключается в следующем.The way a vessel operates on a compressed pneumatic flow is as follows.
На стоянке это судно опирается на бортовые скеги и плоское днище судна, Под днищем, с боков бортов которого встроены ниши 13 и 14. Для поступательного движения судна в действие приводится основной 3 и дополнительный 4 винты (правый и левый) соосного импеллера. При этом внутренняя полость замкнутого корпуса 5 над соосным импеллером по внутреннему диаметру его снабжена прикрепленным кольцевым насадком через металлическое кольцо (не показано) и прижатием с помощью механического крепежа, например, саморезами или винтами. Внутренние стенки кольцевого насадка 6 выполнены срывообразующими продольно-ориентированными прямыми канавками 7, как минимум с постоянными однозаходными в сторону сопла соосного импеллера, имеющего в своем составе конструктивно два винта 3 и 4 определенного размера с редуктором или через трансмиссию соответствующей конструкции при удалении двигателя от винта соосного импеллера, когда закрученный поток воздуха основным винтом 3, затем выпрямляется в сторону сопла 8 обратным вращением дополнительного винта 4. Поскольку вращательные моменты, создаваемое воздушными винтами соосного импеллера равны, но противоположно по знаку, то после дополнительного винта 4 сжатый потто воздуха выпрямляется, приобретая осевое направление в сторону сопла 8 с переходным участком 10, далее в пневмоканал 11, последний по ширине совпадает с днищем отрытого корпуса судна для сообщения в сторону кормовой части судна.When parked, this vessel rests on the side skgs and the flat bottom of the vessel, Under the bottom, on the sides of which
Сжатый воздух, находящийся в зазоре 9 между кольцевой насадкой 6 и концами лопастей основного винта 3 и дополнительного винта 4 поджимается и входит в продольные прямые канавки 7 по кольцевому ее диаметру, захватывается канавками 7, несколько разгружает давление над верхней кромкой лопастей, и движется в направлении сопл 8 соосного импеллера. Вращение винтов 3 и 4 соосного импеллера на концах лопастей создает определенное разряжение для большого прохода сжатого воздушного потока, обеспечивая положительно дополнительную векторную тягу, необходимую для повышения КПД в работе соосного импеллера, т.е. на выходе из кольцевого зазора 9 сжатый воздух не оказывает негативного явления на саму обшивку внутренней поверхности корпуса 5, так как она прикрыта прикрепленным кольцевым насадком 6 в виде спрямляющего приспособления, где поток проходит с меньшим сопротивлением через канавки 7 прямолинейно от закрученного вращением лопастей винтов 3 и 4, воздух в конце выравнивается по направлению движения, попадая общим потоком в сопло 8, повышая, таким образом, эффективность использования и воздушного потока для создания реактивной тяги и увеличивая коэффициент полезного действия соосного импеллера для судна на сжатом пневмопотоке.The compressed air located in the
При этом боковые стенки в передней части корпуса судна выше ватерлинии, имея под днищем корпуса закрепленные ниши 13 и 14 с интерцепторами 15 и 16 с реями вращения 17 и 18, обеспечивают данному судну на малой скорости, и до развития большой скорости, изменением интерцептором 15 и 16 выдвигаться до своего максимума, а затем, когда скорость судна достигнет глиссирующей (крейсерской), они убираются до нуля и не создают воздушнодинамические силы, препятствующие указанным изменениям. Таким образом, вначале на малых скоростях движения судна интерцепторы 15 и 16 создают момент дифферентующий глиссирующее судно на корму, и носовая часть корпуса несколько поднимается вверх. Благодаря этим факторам применение интерцепторов при определенных условиях снизит общее сопротивление воды под днищем движению судна на сжатом пневмопотоке.In this case, the side walls in the front part of the ship's hull above the waterline, having under the bottom of the hull fixed
В переходном к глиссированию режиме, при относительно высоких скоростях, возникает повышенный ходовой дифферент на корму, и как следствие сопротивление воды резко возрастает, что позволяет лучше использовать газоводяной поток под днищем корпуса в сторону реактивной струи и выхода ее в дополнительный канал между рулевыми устройствами (не показано) в кормовой части. При этом снижение сопротивления воды в районе «горба» может составить от 10 до 30%. Когда судно на сжатом пневмпотоке достигнет достаточного глиссирования и идет с малыми углами дифферента, боковые интерцепторы 15 и 16 становятся излишними, и они убираются в ниши 13 и 14 заподлицо од днище корпус судна, а значит, смоченная поверхность Днища уменьшается по длине судна, уменьшается брызгообразование, а в носовой оконечности интерцептор 20 с острой кромкой устанавливают в горизонтальном положении, в результате полностью снижается ими сопротивление.In the transitional mode to planing, at relatively high speeds, an increased running trim aft occurs, and as a result, the water resistance increases sharply, which makes it possible to better use the gas-water flow under the bottom of the hull towards the jet stream and its exit into an additional channel between the steering devices (not shown) at the stern. At the same time, the decrease in water resistance in the "hump" area can be from 10 to 30%. When the vessel on a compressed pneumatic flow reaches sufficient planing and goes with small trim angles,
Очевидно, становится то, что применения выдвижения с регулировкой их для поддержания оптимального ходового дифферента представляется, наиболее, перспективным, и интерцепторы, когда они фиксируются регулировкой с выходом в плавание на малом ходу судна до подъема судна на большой скорости (до крейсерской), т.е. когда тяга воздушного потока, создаваемым соосным импеллером, достигнет больших величин.Obviously, it becomes that the use of extension with their adjustment to maintain the optimal running trim seems to be the most promising, and spoilers, when they are fixed by adjusting to sail at low speed of the vessel before lifting the vessel at high speed (before cruising), i.e. e. when the draft of the air flow created by the coaxial impeller reaches large values.
Описываемое судно на сжатом пневмопотоке в осуществлении движения предназначен для иллюстрации технических предложений и не ограничивают настоящее изобретение. Любые модификации или эквивалентные замены в рамках принципов, изложенных в настоящем документе, не должны выходить за пределы заявляемого технического решения.The described vessel on a compressed pneumatic flow in motion is intended to illustrate the technical proposals and do not limit the present invention. Any modifications or equivalent substitutions within the framework of the principles set forth in this document should not go beyond the claimed technical solution.
Таким образом, заявляемое техническое решение судна на сжатом пневмопотоке способно передвигаться с высокой скоростью в различных средах, таких как; вода, мелководье, снег и по суше. Совокупность признаков и степень раскрытия изобретения достаточны для его широкой практической реализации при разработке и изготовлений судна на сжатом пневмопотоке среди известных объектов аналогичного назначения при использовании соосных импеллеров для судна на сжатом пневмопотоке с повышенной эффективностью для создания реактивной тяги и увеличения коэффициента полезного действия.Thus, the claimed technical solution of the vessel on a compressed pneumatic flow is capable of moving at high speed in various environments, such as; water, shallow water, snow and on land. The set of features and the degree of disclosure of the invention are sufficient for its wide practical implementation in the development and manufacture of a ship on a compressed pneumatic flow among known objects of a similar purpose when using coaxial impellers for a ship on a compressed pneumatic flow with increased efficiency to create jet thrust and increase the efficiency.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120466A RU2737560C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Vessel on compressed airflow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120466A RU2737560C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Vessel on compressed airflow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737560C1 true RU2737560C1 (en) | 2020-12-01 |
Family
ID=73792492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120466A RU2737560C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Vessel on compressed airflow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737560C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1695824A3 (en) * | 1986-07-31 | 1991-11-30 | Франко Солари (IT) | Air cushion boat |
| RU2057664C1 (en) * | 1990-08-13 | 1996-04-10 | Акционерное общество открытого типа "Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им.Р.Е.Алексеева" | Skeg vehicle on dynamic air cushion |
| RU2153998C1 (en) * | 1999-05-27 | 2000-08-10 | Геннадий Алексеевич Павлов | High-speed vessel hull |
| RU2263602C2 (en) * | 2003-09-01 | 2005-11-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро скоростных судов им. Р.Е. Алексеева" | High-speed vessel at delivery of air under bottom |
| RU2614367C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-03-24 | Вадим Михайлович Голубенко | Device for implementation of hovercraft travel and control mode |
-
2020
- 2020-06-15 RU RU2020120466A patent/RU2737560C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1695824A3 (en) * | 1986-07-31 | 1991-11-30 | Франко Солари (IT) | Air cushion boat |
| RU2057664C1 (en) * | 1990-08-13 | 1996-04-10 | Акционерное общество открытого типа "Центральное конструкторское бюро по судам на подводных крыльях им.Р.Е.Алексеева" | Skeg vehicle on dynamic air cushion |
| RU2153998C1 (en) * | 1999-05-27 | 2000-08-10 | Геннадий Алексеевич Павлов | High-speed vessel hull |
| RU2263602C2 (en) * | 2003-09-01 | 2005-11-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро скоростных судов им. Р.Е. Алексеева" | High-speed vessel at delivery of air under bottom |
| RU2614367C1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-03-24 | Вадим Михайлович Голубенко | Device for implementation of hovercraft travel and control mode |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6167829B1 (en) | Low-drag, high-speed ship | |
| RU2372246C2 (en) | Marine engine with body, installed under hull | |
| RU2675279C1 (en) | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow | |
| RU2614367C1 (en) | Device for implementation of hovercraft travel and control mode | |
| KR101116091B1 (en) | Thrust generating apparatus | |
| JPH04504704A (en) | Ships and ship operating methods | |
| KR20150130936A (en) | Oscillating foil propulsion system and method for controlling a motion of an oscillating movable foil | |
| CN108639297A (en) | A kind of high-efficient low-noise hybrid propulsion device and method suitable for high performance craft | |
| JP4925683B2 (en) | Water jet propulsion ship | |
| US3390655A (en) | Patrol craft | |
| RU2610754C2 (en) | High-speed vessel | |
| JP6493826B2 (en) | Fluid machinery and propulsion device, water jet propulsion machine for fluid machinery. | |
| RU120626U1 (en) | CARGO SHIP WITH MULTIFUNCTIONAL TWO-STAGE VEHICLE MOTOR | |
| CN1440345A (en) | Hull and propeller arrangement | |
| KR20050018673A (en) | Compact water-jet propulsion and steering system | |
| WO2004031029A2 (en) | Waveless hull | |
| US5205765A (en) | Boat hull and propulsion system or the like | |
| RU2737560C1 (en) | Vessel on compressed airflow | |
| US4959032A (en) | Water craft with guide fins | |
| US3056374A (en) | Auxiliary steering and propulsion unit | |
| KR101225175B1 (en) | Propulsion apparatus and ship including the same | |
| US3274966A (en) | Water surfing craft | |
| US5141456A (en) | Water craft with guide fins | |
| RU2711129C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom on compressed airflow | |
| US7316194B1 (en) | Rudders for high-speed ships |