Патент на изобретение №2359862

(54) РОТОРНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к корабельным роторным движителям. Роторный движитель имеет ступицу с присоединенными лопастями, имеющими профиль, образованный пересечением двух парабол, сопрягаемых в районе задней кромки полуокружностью, вписанной в ступицу. Передняя кромка имеет закругление. Конец лопасти имеет загиб на угол 30°. В лопасти ближе к ступице имеются вентиляционные отверстия. Боковые стороны лопастей замкнуты кольцом. Изобретение направлено на увеличение тяги при снижении шума и подавлении кавитации. 1 з.п ф-лы, 4 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к усовершенствованию роторного движителя для надводных судов. Известен роторный движитель /1/, содержащий соединенный с приводом вращения диск с ободом, по периметру которого установлены под углом к ободу лопатки, выполненные треугольной формы в плане, и имеют профиль крыла, с острой передней и тупой задней кромкой; острая кромка каждой лопатки обращена к ободу ротора в направлении его вращения. Недостатком конструкции является малая эффективность каждой лопатки, требующей большой скорости вращения и повышенной мощности двигателя.

Известна лопасть воздушного винта /2/, где профиль сечения лопасти образован пересечением двух парабол: У₁=К₁X^1/2, У₂=2R₀+K₂X^1/2, где передняя острая кромка закруглена радиусом R_i. Недостатком является то, что лопасть не адаптирована к использованию в водной среде.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Содержащий ступицу с лопостями в количестве от 3 до 8 движитель, вращающий ось ступицы, где для повышения эффективности роторного движителя профиль лопасти образуется пересечением двух парабол: У₁=К₁X^1/2; У₂=2R₀+K₂X^1/2, где 3К₁1, К₂=/0,4-0,8/К₁; острая кромка закруглена на расстоянии R от пересечения парабол окружностью радиусом RR₀ для повышения прочности. Начальный радиус

R₀ выбирается из значения R₀R_c, где R_с – радиус ступицы, и вписывается в теле ступицы /ФИГ.1, закругление не показано/; угол атаки выбирается из величины 15°; конец лопасти загнут на угол 30° для увеличения производительности, используя центробежный поток и направляя его в рабочее русло, и для снижения кавитации при входе лопасти в воду.

На фИГ.1 изображена лопасть 1, укрепленная к ступице 5 с осью вращения 6. Лопасть 1 имеет вентиляционные отверстия 2 радиусом RR₀, загиб конца лопасти 4 и продольные наплывы наподобие синусоиды 3, служащие для уменьшения кавитации; на ФИГ.2 изображен вид в лопасти 1, продольные наплывы изображены наподобие синусоиды, где А=(2÷4) см – половина высоты наплыва, Т=(2÷4) см – расстояние между наплывами; 4 – загиб лопасти.

На ФИГ.3 изображен роторный движитель с лопастями 1, укрепленными к ступице 5 с осью вращения 6, которая удерживается выносными штангами 11, в теле одной из которых проходит несущий вал 12, передающий момент вращения от двигателя 13, расположенного в корме судна 15. Лопасти 1 имеют вентиляционные отверстия 2, загиб конца лопасти 4, а боковые стороны лопасти замкнуты кольцом для уменьшения свободных колебаний. На ФИГ.4 изображен схематично роторный движитель с лопастями 1, ступицей 5, укрепленной на оси 6, которая в свою очередь удерживается выносными штангами 11, в теле одной из которых проходит гибкий несущий вал 12, передающий момент вращения от двигателя 13, расположенного в корме судна 15. Боковые стороны лопасти 1 замкнуты кольцом 7 для снижения свободных колебаний. Роторный движитель установлен в цилиндрическую капсулу 16, имеющую снизу вырез для водовода 8 и для выходного сопла 9, к которому крепятся рули 10, выполняющие в совокупности роль подобия водометного движителя /3/. Роторный движитель повышает КПД более 30% по сравнению с /1/.

РАБОТА РОТОРНОГО ДВИЖИТЕЛЯ

Лопасть роторного движителя, вращаясь от движителя 13, находящегося в корме судна 15, через несущий вал 12 придает кинетическую энергию воде. Лопасть при этом плавно входит в воду – вначале загиб 4, потом сама параболообразная лопасть, уменьшая тем самым гидравлический удар. Вентиляционные отверстия 2 выпускают воздух /ФИГ.3/. Нагнетающая сторона лопасти за счет продольных синусоидальных наплывов резко снижает образование вакуумных пузырьков, снижая кавитацию более 30% по сравнению с /1/. Боковые стороны лопастей охвачены кольцом, снижающим свободные колебания более 20%. Выносные штанги 11 могут отслеживать уровень воды при осадке судна.

Работа роторного движителя, заключенного в цилиндрическую капсулу /ФИГ.4/, являющегося водометным движителем

Водовод 8 служит для забора воды и подвода к лопастям 1. Сопло 9 предназначено для суживания струи воды на выходе движителя с целью повышения его скорости в 1,6÷1,8 в полости лопасти 1. Рулевое устройство 10 обеспечивает управляемость судном путем отклонения струи воды. Задний ход возможен изменением направления вращения лопастей на обратный. Лопасти могут изготавливаться из стали ООХ12НЗД и др. Продольные синусоидальные наплывы возможно изготавливать с использованием литья под давлением, ковки, эпоксидной смолы и др. Проведенные сравнительные испытания макетов лопастей показали повышение КПД более 20% и снижение свободных колебаний более 30 % по сравнению с /1/.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ПАТЕНТ 2107009 от 6.07.1998 г.

2. ПАТЕНТ 2228882 от 20.05.2004 г.

3. «15 ПРОЕКТОВ СУДОВ» СПРАВОЧНИК, Д.А.КУРБАТОВ, ЛЕНИНГРАД, СУДОСТР. 1985 г.

Формула изобретения

1. Роторный движитель, содержащий тело ступицы с лопастями в количестве от 3 до 8, вращаемое от двигателя, отличающийся тем, что профиль каждой лопасти образован пересечением двух парабол Y₁=K₁X^1/2, Y₂=2R₀+K₂Х^1/2, где 3K₁1, K₂=0,4÷0,8K₁, кромка пересечения парабол вписана в тело ступицы и закруглена радиусом RR₀, где начальный радиус R₀ выбран из величины R₀R_C, где R_C радиус тела ступицы, каждая лопасть имеет вентиляционные отверстия радиусом RR₀, продольные наплывы на нагнетающей стороне, угол атаки 15° и конец, который загнут на угол 30° в направлении вращения, при этом боковые стороны лопастей замкнуты кольцом.

2. Роторный движитель по п.1, отличающийся тем, что лопасти размещены в цилиндрической капсуле, имеющей водовод, подающий воду на лопасти, выходное сопло и рули, обеспечивающие управляемость и задний ход при изменении вращения лопастей на обратный.

РИСУНКИ