Способ работы реверсивно-рулевого устройства водометного движителя и реверсивно-рулевое устройство водометного движителя
METHOD OF OPERATION OF REVERSE-STEERING DEVICE OF WATER-JET PROPULSOR AND REVERSE-STEERING DEVICE OF WATER-JET PROPULSOR

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в судовых движителях, а именно, в конструкциях реверсивно-рулевых устройств водометных движителей.
Известен способ работы реверсивно-рулевого устройства (РРУ) водометного движителя (ВД) заключающийся в изменении пространственного направления струи путем поворота сопла водометного движителя, соединенного с его корпусом (см. патент РФ №2256583, МКИ В63Н 11/11, 2005 г.). Недостаток известного способа заключается в необходимости изменения направления всей струи, исходящей из водометного движителя, что приводит к большим потерям мощности и снижения к.п.д. ВД.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ работы РРУ ВД, включающий изменение направления струи, исходящей из сопла водометного движителя (см. патент РФ №2205774 «Водометный движительно-рулевой комплекс», МКИ В63Н 11/11, 2003 год). Недостаток такого способа объясняется поворотом струи за счет отклоняющих элементов, выполненных в виде двух плоских рулей, поворотом которых струя из ВД отклоняется в ту или иную сторону, что ведет к потерям тяги, создаваемой движителем.
Известно реверсивно-рулевое устройство водометного движителя, включающее реверсивный ковш и отклоняющие элементы в виде двух рулей, имеющих форму клина. Работа РРУ на прямом ходе заключается в перекладке указанных рулей, что позволяет осуществить поворот судна, на котором установлен водометный движитель в одну или другую сторону (см. вышеуказанный патент РФ №2205774). Недостатком данного РРУ является существенная потеря тяги, что ведет к снижению к.п.д. ВД.
Цель изобретения - повышение к.п.д. реверсивно-рулевого устройства водометного движителя и расширение его функциональных возможностей.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе работы реверсивно-рулевого устройства водометного движителя, включающем изменение направления струи, исходящей из сопла водометного движителя, в нем часть струи, исходящей из сопла водометного движителя, отсекают и отклоняют ее на необходимый угол без изменения структуры и направления движения оставшейся части струи или отсекают и отклоняют всю струю, исходящую из водометного движителя.
В известном реверсивно-рулевом устройстве водометного движителя, включающем реверсивный ковш и отклоняющие элементы, изменяющие в необходимом направлении струю водометного движителя, в нем отклоняющие элементы выполнены в виде, по крайней мере, одной ковшеобразной заслонки с криволинейной поверхностью, имеющей возможность перемещения вдоль уреза сопла водометного движителя, обеспечивая перекрытие поперечного сечения сопла водометного движителя и рассечение струи. Входной срез ковшеобразной заслонки расположен квазиперпендикулярно оси водометного движителя, а выходной срез заслонки расположен квазипараллельно этой оси. Внешняя поверхность ковшеобразной заслонки, прилегающая к рассекающей кромке, выполнена с интерцептором.
Отсечение и отклонение струи, исходящей из сопла водометного движителя позволяет не отклонять всю струю, а только ее часть. При этом оставшаяся часть струи без изменения ее структуры реализует тягу переднего хода, а отсеченная часть - работает на создание поворачивающего усилия. Отсечение и отклонение струи может производиться как с одной стороны сопла, так и с другой, обеспечивает поворот судна, на котором установлен водометный движитель, в одну или другую сторону. Если нужно провести поворот судна за короткий промежуток времени, тогда отсечение и отклонение осуществляется всей струи. Следует отметить, что при отсечении части или всей струи отклонение ее производится таким образом, что потери энергии при такой операции сводятся к минимуму. Это достигается выполнением отклоняющих элементов в виде одной или нескольких ковшеобразных заслонок с криволинейной поверхностью. Входной срез этих заслонок расположен квазиперпендикулярно оси водометного движителя, а выходной срез - квазипараллельно такой оси. Это позволяет отсеченный поток равномерно развернуть в сторону борта судна с минимальными потерями к.п.д. При частичном отсечении струи водометного движителя и создании бокового усилия оставшаяся струя, выходящая из сопла, будет обтекать внешнею криволинейную поверхность ковшеобразных заслонок. Однако в этом случае будет осуществляться некоторое «прилипание» основного потока к криволинейной поверхности заслонки, образуя отрывное течение и создавая определенные потери энергии потока. Для исключения этого явления внешняя поверхность ковшеобразной заслонки, прилегающей к рассекающей кромке, выполнена с интерцептором, который обеспечивает прямолинейное направление основной части струи, работающей на передний ход судна.
Предлагаемая конструкция реверсивно-рулевого устройства водометного движителя приведена на фигурах. На фигуре 1 изображен общий вид РРУ ВД, а на фигурах 2-4 схематично показано положение ковшеобразных заслонок по отношению к урезу сопла ВД для осуществления рулевого управления со следующими обозначениями:
1 - судно;
2 - сопло водометного движителя;
3 - реверсивный ковш;
4 - ковшеобразная заслонка;
5 - внешняя поверхность ковшеобразной заслонки;
6 - внутренняя поверхность ковшеобразной заслонки;
7 - интерцептор.
Реверсивно-рулевое устройство водометного движителя установлено на корме судна 1 (см. фиг. 1). В состав РРУ ВД входят: реверсивный ковш 3, расположенный над соплом 2 ВД, и ковшеобразные заслонки 4. Внешняя поверхность 5 заслонок 4 выполнена с интерцепторами 7. Заслонки 4 имеют возможность перемещения вдоль уреза сопла 2 ВД. Механизм, обеспечивающий перемещение ковшеобразных заслонок 4, и направляющие, по которым они перемещаются, на фигурах не показаны. На фиг. 1 показаны две ковшеобразные заслонки 4. Реально в РРУ могут быть использованы и одна и три и четыре таких заслонки в зависимости от количества сопел водометных движителей и их конструктивных особенностей.
Работа РРУ осуществляется следующим образом. Для выполнения реверса (заднего хода) как и в прототипе (патент РФ №2205774) осуществляют опускание реверсивного ковша 3. Струя из сопла 2, отражаясь от указанного ковша 3, обеспечивает судну 1 задний ход. Для выполнения поворота судна ковшеобразная заслонка 4 сдвигается вдоль уреза сопла 2, отсекает часть струи и плавно направляет ее в сторону борта судна 1 с равномерным разворотом под углом, близким к 90 градусам (см. фиг. 2). При этом основная часть струи без изменения своей структуры продолжает перемещаться прямолинейно, обеспечивая судну передний ход. По мере движения заслонки 4 вдоль сопла 2 все большая часть струи отсекается и отклоняется в сторону борта судна, увеличивая усилие для его поворота. При полном перекрытии уреза сопла (см. фиг. 3) весь поток отсекается и направляется в сторону борта, обеспечивая максимальное усилие поворота. Для поворота судна 1 в другую сторону данная заслонка приводится в исходное положение, а в действие вступает другая ковшеобразная заслонка 4.
На практике бывают случаи, когда при работающем ВД необходимо обеспечить режим «управление на месте». В этом случае обе ковшеобразные заслонки надвигаются на сопло 2 и полностью его перекрывают (см. фиг. 4). Струя из сопла распадается на две равноценных струи, которые направляется одновременно в направлении обеих бортов судна. Возникающие усилия компенсируют друг друга и судно при работающем ВД находится на месте без движения.
При движении судна вперед пограничные части струи из сопла ВД, соприкасаясь с внешней поверхностью ковшеобразных заслонок, «залипают» на этих поверхностях, что приводит к потерям к.п.д. движителя. Введение в конструкцию интерцепторов 7, которые устанавливаются на внешних поверхностях 5 заслонок, исключает это «залипание». Особенно важно учитывать это явление когда ковшеобразная заслонка частично перекрывает урез сопла, как это показано на фиг. 2.
Использование предлагаемого способа и устройства РРУ для его реализации позволяет существенно повысить к.п.д. РРУ ВД за счет организации плавного и равномерного разворота части или всей струи, истекающей из сопла ВД, и отсутствия потерь переднего хода, а также позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет организации режима «управление на месте» при работающем водометном движителе.