RU2765683C1

RU2765683C1 - Centrifugal propulsion

Info

Publication number: RU2765683C1
Application number: RU2021114304A
Authority: RU
Inventors: Юрий Макарович Комогорцев
Original assignee: Юрий Макарович Комогорцев
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-02-01

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, namely to centrifugal propellers. The centrifugal propeller consists of a hexagonal hub mounted on a transverse propeller shaft between two discs and six long composite blades. Each blade consists of three parts of rectangular shape and at different distances from the shaft: the head, the water supply and the water discharge, forming a broken line curved in an arc in the direction opposite to the direction of rotation of the disks. The head parts of the blade are fixed on the edges of the hexagonal hub and form angles of 60 degrees between them, providing them with a shock-free entry into the water and entrainment of the water-feeding and water-throwing blades along the long side, which are fixed on the support rods. The support rods with their ends enter through holes on the disks arranged in such a way that they let the blades change their position relative to the surface of the water when the disks rotate and enter the water in a shockless mode without a mechanism for turning them.

EFFECT: simplicity of the design of the propulsion and its efficiency in operation is achieved.

7 cl, 2 dwg

Description

Россия - единственная страна в мире, где для судоходства могут использоваться более 100 тыс.км. внутренних водных путей. Глубоководная система Европейской части имеет протяженность 6,5 тыс.км. с гарантированной глубиной 3,5 м.Russia is the only country in the world where more than 100 thousand km can be used for shipping. inland waterways. The deep-water system of the European part has a length of 6.5 thousand km. with a guaranteed depth of 3.5 m.

Речному судостроению не уделяется должного внимания. Дноуглубительные работы практически не ведутся. Реки не перевозят как раньше большую часть грузопотока России. Обмеление наблюдается не только на реках, но и в прибрежных зонах и водохранилищах. Морские суда, заходя в речные порты вынуждены перегружать грузы на ж/д транспорт, т.к. диаметр винта не позволяет им заходить в реки. Полнопогружным винтам необходима большая глубина. Замена же и установка нескольких винтов меньшего размера не рентабельна из-за резкого снижения КПД винтов. Суда смешанного река-море плавания ограничены глубиной рек. При всплытии для хода судна порожнем вынуждены заглублять винты, необходимо принимать балласт до 55% их дедвейта. Морские суда также принимают балласт в количестве до 50% их дедвейта. Тысячи тонн балласта на многие километры вынуждены перевозить на протяжении более 50 лет. И это в XXI веке, веке бурного технического прогресса.River shipbuilding is not given due attention. Dredging works are almost non-existent. Rivers do not carry much of Russia's cargo traffic as before. Shallowing is observed not only on rivers, but also in coastal zones and reservoirs. Sea vessels, entering river ports, are forced to reload cargo on railway transport, tk. the diameter of the screw does not allow them to enter the rivers. Fully submersible propellers require greater depth. Replacing and installing several smaller screws is not cost-effective due to a sharp decrease in the efficiency of the screws. Vessels of mixed river-sea navigation are limited by the depth of the rivers. When surfacing to move the vessel light, they are forced to deepen the screws, it is necessary to take ballast up to 55% of their deadweight. Marine vessels also accept ballast up to 50% of their deadweight. Thousands of tons of ballast for many kilometers have to be transported for over 50 years. And this is in the 21st century, the century of rapid technological progress.

Вместе с тем, острая реальная необходимость создания движителя, который бы смог эффективно работать как на глубокой воде, так и на мелководье, назрела уже давно. Вместе с тем, некоторые ученые продолжают утверждать, что последнее слово гребные колеса еще не сказали.At the same time, the urgent real need to create a mover that could work effectively both in deep water and in shallow water is long overdue. However, some scholars continue to argue that paddle wheels have not yet had the last word.

Конкуренцию винтам могли бы составить гребные колеса с поворотными плицами, изобретенные в 1813 г. Робертом Стивенсом в США. За более чем 200 лет было изобретено десятки конструкций гребных колес. Поворотные плицы создали целую эпоху в развитии гребных колес. Они заменили громоздкие радиальные колеса, которые шлепали о воду, создавая ненужное сопротивление. Они позволили уменьшить диаметр колес почти в 2 раза и увеличить их число оборота. Но как показывает статистика колеса с поворотными плицами при той же мощности двигателей в 20 раз тяжелее гребного колеса и дороже его в 50 раз. В настоящее время гребные колеса практически не устанавливаются на новых судах.Propellers could compete with paddle wheels with swivel plates, invented in 1813 by Robert Stevens in the USA. Over 200 years, dozens of paddle wheel designs have been invented. Swivel plates created a whole era in the development of paddle wheels. They replaced bulky radial wheels that splashed on the water, creating unnecessary drag. They made it possible to reduce the diameter of the wheels by almost 2 times and increase their number of revolutions. But as the statistics show, wheels with swivel plates with the same engine power are 20 times heavier than a paddle wheel and 50 times more expensive. At present, paddle wheels are practically not installed on new ships.

Имеющийся речной флот морально и физически устарел и требует замены.The existing river fleet is morally and physically obsolete and needs to be replaced.

Создавать можно только тогда, когда удастся устранить самый большой недостаток всех изобретений XIX-XXI веков: сложный механизм поворота лопастей сильно перекрывает гидравлическое сечение гребного колеса, не оставляя места для размещения лопастей. Судовой движитель не имеет механизма поворота колес. Он устроен предельно просто и компактно. Он состоит из шестигранной ступицы - 1, насаженной на поперечный гребной вал - 2, см. фиг. 1 и фиг. 2. По бокам ступицы примыкают два больших силовых диска - 3, также закрепленных на гребном валу. Между дисками располагаются шесть длинных лопастей - 4, представляющих собой ломаную линию, изогнутую по дуге в сторону, противоположную направлению вращения дисков. Каждая длинная лопасть составная и состоит из трех частей: головной - 4, водоподающей - 5 и водовыбрасывающей - 6. Функционально представляющих единое целое устройство, ускоряющее поток воды. Головные части лопастей на половину своих длин закреплены на гранях шестигранной ступицы. Второй же, свисающей частью головная лопасть своими торцами крепится к дискам. За головной частью на небольшом удалении от нее под углом 30 градусов за ней следует водоподающая часть, которая принимает и ускоряет воду, выбрасываемую головной частью. Вода, выбрасываемая водоподающей частью, еще раз ускоряется водовыбрасываемой частью длинной лопасти, т.к. они более удалены от вала и имеют еще большую окружную скорость. Короткими сторонами лопасти 6 и 5 крепятся на дисках так, что при вращении дисков они изменяют свой угол наклона к поверхности воды, обеспечивая тем самым свой безударный вход в воду. Безударный вход в воду под углом в 60 градусов головной частью лопастей гарантируется креплением ее на гранях шестигранной ступицы (круг - 360 градусов делится лопастями на 6 частей). Равноотстоящие друг от друга на ступицы лопасти поочередно ритмично входят в воду. Одновременно с выходом одной лопасти из воды с кормы совпадает с входом в воду другой лопасти с носовой части ступицы. Впередиидущие лопасти при входе в воду отклоняют воду вниз, предотвращая удары скоростного потока вводы следом идущей лопасти и уменьшая тем самым сопротивление от ступицы.It can be created only when it is possible to eliminate the biggest drawback of all inventions of the 19th-21st centuries: a complex mechanism for turning the blades greatly overlaps the hydraulic section of the propeller wheel, leaving no room for the blades. The ship propeller does not have a wheel turning mechanism. It is extremely simple and compact. It consists of a hexagonal hub - 1, mounted on a transverse propeller shaft - 2, see Fig. 1 and FIG. 2. On the sides of the hub are two large power disks - 3, also mounted on the propeller shaft. Between the disks there are six long blades - 4, which are a broken line, curved along an arc in the direction opposite to the direction of rotation of the disks. Each long blade is composite and consists of three parts: head - 4, water supply - 5 and water ejection - 6. Functionally representing a single device that accelerates the flow of water. The head parts of the blades are fixed on the edges of the hexagonal hub for half of their lengths. The second, hanging part of the head blade is attached to the disks with its ends. Behind the head part at a small distance from it at an angle of 30 degrees, it is followed by a water supply part, which receives and accelerates the water ejected by the head part. The water ejected by the water supply part is once again accelerated by the water ejected part of the long blade, because they are further away from the shaft and have an even greater circumferential speed. The short sides of the blades 6 and 5 are mounted on the disks so that when the disks rotate, they change their angle of inclination to the water surface, thereby ensuring their shock-free entry into the water. Impact-free entry into the water at an angle of 60 degrees by the head part of the blades is guaranteed by mounting it on the edges of the hexagonal hub (the circle - 360 degrees is divided by the blades into 6 parts). Equidistantly spaced on the hubs, the blades alternately rhythmically enter the water. Simultaneously with the exit of one blade from the water from the stern, it coincides with the entry into the water of the other blade from the bow of the hub. When entering the water, the forward blades deflect the water downward, preventing high-speed flow from hitting the inputs of the following blade and thereby reducing the resistance from the hub.

Крепление лопастей к дискам осуществляется по длинным сторонам через опорные стержни - 7, - по короткой стороне непосредственным креплением их полос, отогнутых под прямыми углами к дискам.The fastening of the blades to the disks is carried out on the long sides through the support rods - 7, - on the short side by direct fastening of their strips bent at right angles to the disks.

Движитель устанавливается на подшипники - 8.The mover is mounted on bearings - 8.

Claims

1. A centrifugal propulsion unit consisting of a hexagonal hub mounted on a transverse propeller shaft between two disks and six long composite blades, each of which in turn consists of three rectangular parts and unequally distant from the shaft - the head, water supply and water ejection, forming a broken line , curved in an arc in the direction opposite to the direction of rotation of the disks, characterized in that the head parts are fixed on the faces of the hexagonal hub and form angles of 60 degrees between themselves, providing them with a shock-free entry into the water and entraining the water supply and water ejection blades along the long side, which are fixed on support rods, which with their ends enter into through holes on the disks, arranged so that they provide the blades with the opportunity, when the disks rotate, to change their position relative to the water surface and enter the water in a shockless mode without a mechanism for turning them.

2. The centrifugal propulsion unit according to claim 1, characterized in that it has a large rectangular hydraulic section along the width of the vessel, in which six long flat rectangular blades rotate around the transverse propeller shaft, each of which has three parts of the blades at different distances from the shaft, which are uniformly entering the water in turn, they take and accelerate both the encountered water flow and the flow surrounding the mover from below, creating a large stop, without twisting it along a helical line and without creating a vortex flow.

3. The centrifugal propulsion unit according to claim 1, characterized in that the location of the blades in three orbits spaced apart from the shaft allows it to effectively create an emphasis at any draft of the ship, without requiring deepening of the propellers when the ship is empty.

4. Centrifugal propulsion unit according to claim 1, characterized in that the curvature of the long blades towards the shafts not only makes it possible to reduce the diameter of the disks, but also to make the propulsion unit more compact and efficient, tk. allows you to connect together the three components of a functionally single long blade.

5. The centrifugal propulsor according to claim 1, characterized in that the water supply and water ejection parts of the long blades rotate in orbits with the largest diameters of their orbits and therefore have high circumferential speeds and are able to additionally accelerate the water coming to them from the blades of small orbits.

6. The centrifugal propulsion unit according to claim 1, characterized in that the entry of the blades into the water from the nose side of the hub occurs in it simultaneously with the exit of the blades from the other side of the hub, while the blades in front, being in the water, deflect the oncoming flow of water from its impact into the hub, reducing the resistance to the movement of the vessel.

7. A centrifugal propulsion unit according to claim 1, characterized in that the water flow ejected by it is limited on the sides by disks, which allows several such propulsion units to be fixed on the transverse propeller shaft, capable of jointly creating a large stop that is not achievable by other propulsion units.