[go: up one dir, main page]

RU212247U1 - Mover Kovaleva I.S. for a boat - Google Patents

Mover Kovaleva I.S. for a boat Download PDF

Info

Publication number
RU212247U1
RU212247U1 RU2022107749U RU2022107749U RU212247U1 RU 212247 U1 RU212247 U1 RU 212247U1 RU 2022107749 U RU2022107749 U RU 2022107749U RU 2022107749 U RU2022107749 U RU 2022107749U RU 212247 U1 RU212247 U1 RU 212247U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
annular screen
mover
propeller
rotary shaft
Prior art date
Application number
RU2022107749U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Сергеевич Ковалев
Original Assignee
Игорь Сергеевич Ковалев
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Сергеевич Ковалев filed Critical Игорь Сергеевич Ковалев
Application granted granted Critical
Publication of RU212247U1 publication Critical patent/RU212247U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям движителей для надводного, подводного транспорта и может быть использована на пассажирских, транспортных, военных кораблях, подводных лодках, катерах, яхтах и торпедах.The utility model relates to propulsion structures for surface and underwater transport and can be used on passenger, transport, military ships, submarines, boats, yachts and torpedoes.

Движитель включает поворотный вал с закрепленной на нем крыльчаткой центробежного насоса и кольцевой экран в виде боковой поверхности усеченного конуса с высотой, превышающей диаметр большего основания, и с углом 15 градусов между образующей и осью конуса.The mover includes a rotary shaft with a centrifugal pump impeller fixed on it and an annular screen in the form of a side surface of a truncated cone with a height exceeding the diameter of the larger base, and with an angle of 15 degrees between the generatrix and the axis of the cone.

Движитель имеет повышенный к.п.д. 2 ил.

Figure 00000001
The mover has an increased efficiency. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к конструкциям движителей для надводного и подводного транспорта и может быть использована на пассажирских, транспортных, военных кораблях, подводных лодках, катерах, яхтах и торпедах.The utility model relates to propulsion structures for surface and underwater vehicles and can be used on passenger, transport, military ships, submarines, boats, yachts and torpedoes.

Гребной винт является основным из созданных человеком движителей плавательных средств и позволяет перемещать по водной поверхности морей и океанов, занимающих 70% поверхности Земли, суда водоизмещением до нескольких сотен тысяч тонн. Тем не менее к.п.д. гребного винта недостаточно высок и имеет тенденцию к снижению при увеличении скорости движения судна. При работе гребного винта имеют место потери энергии, подводимой от двигателя. Это потери энергии на создание вызванных осевых скоростей или потери на ускорение потока в осевом направлении (в струе за винтом). Потери на создание вызванных окружных скоростей вследствие большой частоты вращения и действия центробежных сил, вызывающих перетекание воды по стенке лопастей гребного винта в радиальном направлении. Наиболее весомы профильные потери энергии на преодоление сил трения лопастей о воду и лобового сопротивления или сопротивления формы при их вращении. Имеют место и концевые (индуктивные) потери энергии при перетекании воды с нагнетательной поверхности с областью повышенного давления на всасывающую поверхность в область пониженного давления через край лопасти (1).The propeller is the main propulsion device for swimming facilities created by man and makes it possible to move ships with a displacement of up to several hundred thousand tons over the water surface of the seas and oceans, which occupy 70% of the Earth's surface. Nevertheless, the efficiency propeller speed is not high enough and tends to decrease with increasing ship speed. During the operation of the propeller, there is a loss of energy supplied from the engine. These are energy losses for the creation of induced axial velocities or losses for flow acceleration in the axial direction (in the jet behind the propeller). Losses to create induced circumferential speeds due to the high rotational speed and the action of centrifugal forces that cause water to flow along the wall of the propeller blades in the radial direction. The most significant are the profile energy losses to overcome the frictional forces of the blades on the water and the frontal resistance or shape resistance during their rotation. There are also terminal (inductive) energy losses when water flows from the discharge surface with the area of high pressure to the suction surface into the area of low pressure through the edge of the blade (1).

Известна, принятая в качестве прототипа, конструкция движителя плавательного средства (2), включающая поворотный вал с закрепленной на нем крыльчаткой центробежного насоса, а также кольцевой экран, выполненный в виде боковой поверхности усеченного конуса, ось которого совпадает с осью поворотного вала. В данной конструкции движителя кинетическая энергия потока воды, создаваемого центробежной крыльчаткой, используется более эффективно и к.п.д. данной конструкции движителя выше, чем к.п.д. гребного винта. Однако потери энергии в осевом и радиальном направлении с ускоренным потоком воды на выходе из внутреннего объема кольцевого экрана, так же, как и концевые потери, имеют место, что в итоге снижает величину к.п.д. движителя, конструкция которого принята в качестве прототипа.Known, adopted as a prototype, the design of the propulsion vehicle (2), including a rotary shaft with a centrifugal pump impeller fixed on it, as well as an annular screen made in the form of a truncated cone side surface, the axis of which coincides with the axis of the rotary shaft. In this design of the propeller, the kinetic energy of the water flow created by the centrifugal impeller is used more efficiently and efficiency. of this propulsion design is higher than the efficiency. propeller. However, energy losses in the axial and radial directions with an accelerated water flow at the exit from the internal volume of the annular screen, as well as end losses, take place, which ultimately reduces the efficiency. propeller, the design of which is accepted as a prototype.

Целью предложенной конструкции полезной модели является создание более эффективного и экономичного преобразователя механической энергии поворотного рабочего вала в кинетическую энергию плавательного средства с к.п.д. более высоким, чем у движителя, принятого в качестве прототипа.The purpose of the proposed design of the utility model is to create a more efficient and economical converter of the mechanical energy of the rotary working shaft into the kinetic energy of a floating craft with efficiency. higher than that of the mover adopted as a prototype.

Поставленная цель достигается в конструкции движителя для плавательного средства, включающей поворотный вал с закрепленной на нем крыльчаткой центробежного насоса, а также кольцевой экран, выполненный в виде боковой поверхности усеченного конуса, ось которого совпадает с осью поворотного вала, тем, что кольцевой экран выполнен с высотой усеченного конуса, превышающей диаметр большего основания и с углом между образующей боковой поверхности конуса и его осью, не превышающим 15 градусов.This goal is achieved in the design of the propeller for a floating facility, including a rotary shaft with a centrifugal pump impeller fixed on it, as well as an annular screen made in the form of a truncated cone side surface, the axis of which coincides with the axis of the rotary shaft, in that the annular screen is made with a height truncated cone, exceeding the diameter of the larger base and with an angle between the generatrix of the lateral surface of the cone and its axis, not exceeding 15 degrees.

Предложенная конструкция полезной модели поясняется схематическими чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид движителя, а на фиг. 2 представлен разрез А-А по фиг. 1. Предложенный движитель состоит из соединенного с кормой 1 судна кольцевого экрана 2, выполненного в виде боковой поверхности усеченного конуса, на оси которого размещена центробежная крыльчатка 3, закрепленная на поворотном валу 4.The proposed design of the utility model is illustrated by schematic drawings, where in Fig. 1 shows a general view of the propeller, and Fig. 2 shows section A-A of FIG. 1. The proposed mover consists of an annular screen 2 connected to the stern 1 of the vessel, made in the form of a lateral surface of a truncated cone, on the axis of which a centrifugal impeller 3 is mounted, mounted on a rotary shaft 4.

Предложенный движитель работает следующим образом.The proposed mover works as follows.

Вращением центробежной крыльчатки 3 создается принудительный радиально-концентрический поток воды, движущийся по окружности, который, взаимодействуя с кольцевым экраном 2, создает действием центробежных сил повышенное давление на внутренней поверхности кольцевого экрана 2, превышающее давление на наружной стороне стенки кольцевого экрана 2. Эта разность давления создает на поверхности конической стенки кольцевого экрана 2 силу F (фиг. 2), проекция которой на ось, параллельную оси экрана 2, крыльчатки 3 и оси поворотного вала 4 передается корме 1 корпуса судна и служит движущей силой Fдв (фиг. 2). Составляющая силы F, лежащая в плоскости, перпендикулярной оси кольцевого экрана Fок, вследствие кольцевой формы экрана 2 имеет вектор противоположного направления и взаимно компенсируется (уничтожается). В итоге равнодействующая всех сил Fок равна 0. Вращение центробежной крыльчатки 3 создает поток воды, который движется внутри конической стенки кольцевого экрана 2 по винтовой траектории (фиг. 2), что увеличивает длину траектории и время контакта потока воды со стенкой экрана 2, что дает более полную передачу кинетической энергии водного потока кольцевому экрану 2, соединенного с кормой 1 корпуса судна, и самому корпусу судна. В итоге создаваемое центробежной крыльчаткой 3 вращательное движение потока воды по окружности (фиг. 1 и 2) позволяет действием центробежных сил значительно увеличить давление на поверхность конической стенки кольцевого экрана 2 и, соответственно, величину движущей силы Fдв (фиг. 2). Выполнение кольцевого экрана 2 движителя в виде боковой поверхности усеченного конуса с высотой, превышающей диаметр большего основания, позволяет устранить профильные потери энергии каждого отдельного кольца и суммы этих потерь для всего набора колец, имеющих место в конструкции прототипа. Выполнение кольцевого экрана с углом 15 градусов между образующей боковой поверхности и осью усеченного конуса позволяет минимизировать потери энергии на преодоление сопротивления формы кольцевого экрана 2 при движении судна. Согласно (3) при изменении величины данного угла с 15 до 30 градусов коэффициент сопротивления возрастает с 0,35 до 0,61. В итоге к.п.д. предложенного движителя превышает к.п.д. движителя, представленного конструкцией прототипа.The rotation of the centrifugal impeller 3 creates a forced radial-concentric flow of water moving in a circle, which, interacting with the annular screen 2, creates an increased pressure on the inner surface of the annular screen 2 by centrifugal forces, exceeding the pressure on the outer side of the wall of the annular screen 2. This pressure difference creates on the surface of the conical wall of the annular screen 2 a force F (Fig. 2), the projection of which on an axis parallel to the axis of the screen 2, the impeller 3 and the axis of the rotary shaft 4 is transmitted to the stern 1 of the ship's hull and serves as the driving force Fdv (Fig. 2). The component of the force F, lying in a plane perpendicular to the axis of the annular screen Fok, due to the annular shape of the screen 2 has a vector of the opposite direction and is mutually compensated (destroyed). As a result, the resultant of all forces Fok is equal to 0. The rotation of the centrifugal impeller 3 creates a water flow that moves inside the conical wall of the annular screen 2 along a helical trajectory (Fig. 2), which increases the length of the trajectory and the contact time of the water flow with the wall of the screen 2, which gives a more complete transfer of the kinetic energy of the water flow to the annular screen 2, connected to the stern 1 of the ship's hull, and the ship's hull itself. As a result, the rotational movement of the water flow along the circumference created by the centrifugal impeller 3 (Fig. 1 and 2) allows the action of centrifugal forces to significantly increase the pressure on the surface of the conical wall of the annular screen 2 and, accordingly, the magnitude of the driving force Fdv (Fig. 2). The execution of the annular screen 2 propulsion in the form of a lateral surface of a truncated cone with a height exceeding the diameter of the larger base, allows you to eliminate the profile energy losses of each individual ring and the sum of these losses for the entire set of rings that occur in the design of the prototype. The implementation of the annular screen with an angle of 15 degrees between the generatrix of the side surface and the axis of the truncated cone allows you to minimize the energy loss to overcome the resistance of the shape of the annular screen 2 when the vessel is moving. According to (3), when the value of this angle changes from 15 to 30 degrees, the drag coefficient increases from 0.35 to 0.61. As a result, the efficiency the proposed mover exceeds the efficiency. propeller represented by the design of the prototype.

ЛитератураLiterature

1. https://cyberpedia.su/12x42f5.html. к.п.д. гребного винта. Физическая сущность потерь при работе гребного винта.1. https://cyberpedia.su/12x42f5.html. efficiency propeller. The physical essence of losses during the operation of the propeller.

2. Ковалев И.С. Заявка на ПМ №2021126956 от 13.09.2021 г. класса МПК В63Н 1/14. Движитель плавательного средства.2. Kovalev I.S. Application for PM No. 2021126956 dated September 13, 2021, class IPC B63N 1/14. Propulsion vehicle.

3. Кутателадзе Теплопередача и гидродинамическое сопротивление (Справочное пособие), М.: Энергоатомиздат, 1990 г., стр. 351.3. Kutateladze Heat transfer and hydrodynamic resistance (Reference manual), M.: Energoatomizdat, 1990, p. 351.

Claims (1)

Движитель для плавательного средства, включающий поворотный вал с закрепленной на нем крыльчаткой центробежного насоса, а также кольцевой экран, выполненный в виде боковой поверхности усеченного конуса, ось которого совпадает с осью поворотного вала, отличающийся тем, что кольцевой экран выполнен с высотой усеченного конуса, превышающей диаметр большего основания, и с углом между образующей боковой поверхности конуса и его осью, не превышающим 15 градусов.Propeller for a floating vehicle, including a rotary shaft with a centrifugal pump impeller fixed on it, as well as an annular screen made in the form of a lateral surface of a truncated cone, the axis of which coincides with the axis of the rotary shaft, characterized in that the annular screen is made with a truncated cone height exceeding the diameter of the larger base, and with the angle between the generatrix of the lateral surface of the cone and its axis not exceeding 15 degrees.
RU2022107749U 2022-03-22 Mover Kovaleva I.S. for a boat RU212247U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU212247U1 true RU212247U1 (en) 2022-07-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156298A (en) * 1984-03-07 1985-10-09 Panaghiotis J Diamantopoulos Improvements in propellers
RU2438917C2 (en) * 2009-02-16 2012-01-10 Владимир Михайлович Палецких Ship propulsor
RU202199U1 (en) * 2020-09-14 2021-02-05 Игорь Сергеевич Ковалев Propeller head

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156298A (en) * 1984-03-07 1985-10-09 Panaghiotis J Diamantopoulos Improvements in propellers
RU2438917C2 (en) * 2009-02-16 2012-01-10 Владимир Михайлович Палецких Ship propulsor
RU202199U1 (en) * 2020-09-14 2021-02-05 Игорь Сергеевич Ковалев Propeller head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2629812C1 (en) Propulsive arrangement
US20110148117A1 (en) Underwater turbine with finned diffuser for flow enhancement
SE532755C2 (en) Watercraft and propulsion device for watercraft
KR101913690B1 (en) Propulsion unit and vessel equipped with the same
RU212247U1 (en) Mover Kovaleva I.S. for a boat
US4672807A (en) Wall thruster and method of operation
CN112498642B (en) Rotational flow shaftless pump ship propulsion system
WO2005016743A1 (en) Turbo-jet pump and water jet engine
EP2694361A1 (en) Marine tunnel thruster
US5505640A (en) Propulsion system for ships
RU210769U1 (en) Propulsion device
RU2405713C2 (en) Screw with cumulative effect
US9039348B1 (en) Open core continuous helical fin marine drive system
CN213800131U (en) Pod propeller capable of improving hydrodynamic performance and arrangement structure thereof
KR101523920B1 (en) Propulsion apparatus for vessel
CN112124545A (en) Pod propeller capable of improving hydrodynamic performance and arrangement structure thereof
EA027052B1 (en) Water-jet propeller
RU31766U1 (en) ROW SCREW HYDROTURBINE
RU221396U1 (en) Propeller ring attachment
GB2179014A (en) Improvements in propulsion systems
GB2419861A (en) Shrouded vane marine propeller
RU104917U1 (en) SHIPBOAT
US20230113792A1 (en) System and Method for Marine Propulsion With Low Acoustic Noise
GB2489551A (en) Drag-reducing arrangement for marine vessels
EP2852526B1 (en) A propulsion mechanism