ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области водного транспорта, в частности к судовым водометным движителям, обеспечивающие реактивную силу за счет выброса массы воды из профилированного соплового насадка.
Широко известны водометные движители, установленные совместно с двигателями внутреннего сгорания, которые обеспечивают реактивную силу путем выброса отработавшего газа или массы воды из профилированного соплового насадка - канала, в котором находится винт (многоступенчатый насос). Например, судовой двигатель внутреннего сгорания, описанный в книге «Отечественные суда на подводных крыльях» (авторы Н.А.Зайцев, А.И.Маскалик, Ленинград, 1967 г., страница 246), содержит судовой двигатель внутреннего сгорания с выхлопным газовым патрубком и насосом -движителем, заключенного в трубу, в которой установлен спрямляющий аппарат с профилированными лопатками.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели, принятый в качестве прототипа, является водометный движитель судового двигателя внутреннего сгорания по патенту №5054664/11 от 30.06.92 г. авторов Желтухина И.Д., Анчикова С.Л., Куликова С.В. и др. (ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова), содержащий судовой двигатель внутреннего сгорания с выхлопным газовым патрубком, лопастной осевой насос, размещенным в канале, и имеющий лопатки спрямляющего аппарата.
Однако при работе такого движителя не используется энергия выхлопных газов двигателя, что ухудшает энергетические данные силовой установки. При этом газы, выходя из выхлопного патрубка двигателя внутреннего сгорания с большой скоростью, создают сильный акустических шум и загрязняют атмосферный воздух как за счет окислов углерода и азота, так и за счет дымности газа.
Целью предполагаемой полезной модели является использование энергии выхлопных газов для создания дополнительной тяги и повышения
проимпульсного к.п.д при одновременном уменьшении вредного экологического воздействия на окружающую атмосферу.
Поставленная цель достигается тем, что водометный движитель судового двигателя внутреннего сгорания с выхлопным патрубком, содержащий лопастной осевой насос, размещенный в канале и имеющий лопатки спрямляющего аппарата, причем лопатки спрямляющего аппарата выполнены полыми с щелями на задней кромке и объединены кожухом, который соединен с выхлопным газовым патрубком двигателя внутреннего сгорания посредством газо-воздушного эжектора.
На фиг.1 изображен разрез предлагаемого устройства.
На фиг.2 показано сечение лопатки спрямляющего аппарата и вид течения газо-воздушной смеси.
Фиг.3 изображает вариант подводного исполнения выхлопной системы.
Устройство содержит судовой двигатель внутреннего сгорания 1, выхлопной патрубок 2, газо-воздушный эжектор 3, насос 4, кожух 5, лопатки спрямляющего аппарата 6, трубу 7, сопло 8, пусковой клапан 9, воздушный канал 10.
Судовой двигатель внутреннего сгорания 1 имеет выхлопной газовый патрубок 2, на конце которого закреплен газо-воздушный эжектор 3. С одной стороны к газо-воздушному эжектору 3 прикреплен воздушный канал 10. С другой стороны газо-воздушный эжектор 3 связан болтами через фланец с кожухом 5, а кожух 5 соединен с полыми лопатками спрямляющего аппарата 6 и объединяет в общий объем полости выхлопного патрубка 2, газо-воздушного эжектора 3 и внутренние полости лопаток спрямляющего аппарата 6. Все лопатки спрямляющего аппарата 6 одним концом жестко прикреплены к трубе 7, а другим концом - с общим обтекателем. Все лопатки спрямляющего аппарата 6 имеют щели (или отверстия) на их задней кромке для свободного выхода газо-воздушной смеси из кожуха 5. Сам движитель 4 и лопатки спрямляющего аппарата 6 находятся в трубе 7, на конце которой установлено сопло 8. Кроме того, выхлопной патрубок 2 оснащен пусковым клапаном 9,
который принудительно открывается только во время запуска двигателя внутреннего сгорания 1.
Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. фиг.1). При работе двигателя внутреннего сгорания 1 вращается ротор осевого насоса 4, что приводит к интенсивному движению жидкости (воды) по трубе 7 в сторону сопла 8. Высокая скорость воды, проходящей через лопатки спрямляющего аппарата 6, создает на выходных кромках лопаток спрямляющего аппарата 6 пониженное давление. Одновременно с этим газ из выхлопного патрубка 2 проходит в газо-воздушный эжектор 3, где смешивается с холодным атмосферным воздухом, поступающего по воздушному каналу 10. Эта охлажденная газо-воздушная смесь поступает в кожух 5, а затем распределяется по полостям лопаток спрямляющего аппарата 6. За счет пониженного статического давления воды на задних кромках лопаток спрямляющего аппарата 6 через щели или ряд отверстий, выполненные в них, газо-воздушная смесь засасывается в поток воды. Реальная конструкция может содержать четыре и более лопаток спрямляющего аппарата 6, что определяется углом закрутки потока и диаметром трубы 7. Проведенные эксперименты показывают, что при этом возникает мелкодисперсная смесь газовых пузырьков в воде (фиг.2), которая наблюдается как мгновенное помутнение водного потока. Такая эмульсированная смесь выбрасывается (фиг.1) через сопло 8. При этом скорость потока значительно увеличивается из-за уменьшения его плотности, и сила тяги, зависящая, в основном, от скорости, также увеличивается, что ведет к росту пропульсионного к.п.д., достигающего 60-70% (у двигателей без предлагаемого устройства к.п.д. не более 40%). Кроме того, газ, выходя из сопла 8 в виде мелких пузырьков, быстро охлаждается, что способствует уменьшению окислов азота в выхлопных газах. При этом значительно уменьшается шум как от самого двигателя внутреннего сгорания 1, так и от струи выхлопных газов. При запуске двигателя внутреннего сгорания 1 противодавление в выхлопном патрубке 2 (в виде столба воды) может создать трудности. Поэтому необходима постановка пускового клапана
9, который открыт только в момент запуска двигателя внутреннего сгорания 1. Как только насос 4 начинает создавать поток воды, в кожухе 5 и внутри лопаток спрямляющего аппарата 6 создается пониженное давление, за счет чего противодавление уменьшается и пусковой клапан 9 закрывается. При некотором конструктивном решении роль пускового клапана 9 может быть выполнена воздушным каналом 10. Вся конструкция выхлопного устройства может быть расположена ниже уровня воды (фиг.3). Уменьшение противодавления со стороны выхлопного патрубка 2 приводит к улучшению наполняемости цилиндров двигателя внутреннего сгорания 1 и, в результате, повышению его мощности и к.п.д.
Таким образом, постановка описанного выхлопного устройства с учетом увеличения массы и скорости выходящей из сопла струи позволяет реализовать поставленную задачу, обеспечив увеличение тяги и пропульсивного к.п.д. при одновременном улучшении экологии атмосферы.