ДВИЖИТЕЛЬ СУДОВОЙ

Полезная модель относится к области судостроения, а именно, к усовершенствованию движителей судовых.
В настоящее время широко известны различные конструкции движителей судовых, выполненных в виде гребных винтов, в работе образующих опорный поток воды, направленный по оси судна [1, 2].
Недостатком этих известных конструкций движителей судовых [1, 2] является 100% потеря энергии опорного потока воды, сообщаемой движителем судовым.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является движитель судовой по Патенту СССР №330604, МКИ В 63 Н 1/20, опубл. 9.02.1972 г., выполненный в виде гребного винта, установленного в корме судна [3].
К недостатку известной конструкции движителя судового, выбранного в качестве прототипа - гребного винта [3], относится то, что опорный поток воды от движителя судового уносит в окружающую среду (воду) всю получаемую энергию, то есть на образование силы тяги судна кинетическая энергия опорного потока воды теряется полностью.
Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение скорости судна и экономия топлива за счет снижения потерь кинетической энергии опорного потока воды.
Поставленная техническая задача решается тем, что движитель судовой включающий гребной винт, установленный в корме судна, в отличие от прототипа, снабжен полым усеченным конусом, установленным в корме судна, причем гребной винт расположен с зазором внутри узкой части полого усеченного конуса на одной оси с ним.
Установка полого усеченного конуса с помощью крепежных стержней на корме судна с расположением гребного винта с зазором в узкой части полого усеченного конуса на одной оси с ним позволяет значительно увеличить скорость судна за счет того, что потери кинетической энергии с опорным потоком воды равны количеству энергии, сообщаемой потоку воды гребным
винтом, деленному на квадрат отношения площадей сечений в широкой и узкой частях полого усеченного конуса, это основывается на законе сохранения массы, на известном уравнении Бернулли.
На фиг.1 изображен заявляемый движитель судовой.
Заявляемый движитель судовой включает судно 1, к корме которого посредством крепежных стержней 2 укреплен полый усеченный конус 3, причем гребной винт 4 расположен с зазором внутри узкой части полого усеченного конуса 4 на одной оси с ним.
Полый усеченный конус 3 может быть укреплен к корме судна 1 с помощью других конструктивных элементов, при этом должно быть выполнено условие свободного доступа потока воды к гребному винту 4.
Движитель судовой работает следующим образом.
При вращении гребного винта 4 поток воды направляется в узкую часть полого усеченного конуса 3 и движется к широкой части полого усеченного конуса 3 с выходом в окружающую среду - воду.
В заявляемом движителе судовом обеспечивается равенство расхода массы опорного потока воды в узкой части полого усеченного конуса 3 в зоне гребного винта 4 и на выходе из полого усеченного конуса 3.
По расходу потока воды, проходящей через полый усеченный конус 3:
1
1
γSv=γSv,
где: γ - объемная масса воды;
S - сечение полого усеченного конуса 3 в узкой части;
1
S - сечение полого усеченного конуса 3 в широкой части на выходе;
v - скорость потока воды в узкой части полого усеченного конуса 3;
1
v - скорость потока воды в широкой части полого усеченного конуса 3 на его выходе.
1
Сила F, действующая на опорный поток воды в узкой части полого усеченного конуса 3, к силе F, действующей на опорный поток воды в широкой части полого усеченного конуса 3 на его выходе, равна:
1
F=kF,
2
где: F=γSv,
1
1
1
2
F=γSv .
1
Соответственно мощности N сил, действующих на опорный поток воды в узкой части полого усеченного конуса 3 в зоне гребного винта 4, и мощность N сил, действующих на опорный поток воды на выходе, равны:
3
N=Fv=γSv,
1
1
1
1
1
3
N=Fv=γSv ,
При k=4
Таким образом, в заявляемом движителе судовом за счет установки полого усеченного конуса 3 теряется только 6% кинетической энергии, сообщаемой опорному потоку воды гребным винтом 4. В известных конструкциях гребных винтов теряется 100% кинетической энергии, сообщаемой опорному потоку воды.
В заявляемом движителе судовом 94% кинетической энергии Т преобразуется в потенциальную энергию П давления в полости усеченного конуса 3, которая обеспечивает дополнительную силу тяги судна за счет разности сил давлений внутри и снаружи полого усеченного конуса 3.
При работе движителя судового величина потенциальной энергии П равна:
где: Т - кинетическая энергия опорного потока воды, сообщаемая гребным винтом 4.
При k=4,
т.е. сэкономлено 94% кинетической энергии.
Таким образом, учитывая вышеприведенные формулы, доказывается достижение поставленной технической задачи заявляемым движителем судовым, а именно, увеличивается скорость судна и экономится топливо за счет снижения потерь кинетической энергии опорного потока воды.
Источники информации, принятые во внимание
1. Заявка РФ №2003112193/11, МКИ В 63 Н 3/00, «Гребной винт», опубл. 22.11.2004 г.
2. Заявка РФ №4316345/40-11, МКИ В 63 Н 1/26, «Гребной винт», опубл. 30.01.1999 г.
3. Патент СССР №330604, МКИ В 63 Н 1/20, «Соединение съемных лопастей гребного винта со ступицей», опубл. 9.02.1972 г.