ГАЗОВЫПУСКНОЕ УСТРОЙСТВО СУДОВОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области судовых газотурбинных двигателей, в частности к их газовыпускным устройствам.
Известно выходное устройство газотурбинного двигателя, содержащее корпус диффузора, выполненный с поворотом потока газов под углом к оси двигателя выхлопной патрубок и расположенный внутри выхлопного патрубка обтекатель для вывода вала назад, при этом угол поворота выхлопного патрубка составляет 55-65 градусов и выполнен он профилированным от круглого сечения диффузора до овального выходного сечения (см., например, патент на полезную модель RU №62374 U1, опубл. 10.04.2007 г.).
Известны улиточные газовыпускные устройства с диффузором, сборным кожухом (улиткой) и газоходом, где стенки улитки спрофилированы по достаточно сложным законам, что приводит, соответственно, к сложности изготовления, а при упрощении конструкции и изготовления к необходимости увеличения проходных сечений улитки, а значит, и к росту габаритов (см., например, кн.: А.М. Захаров и др. «Воздухоприемные и газовыпускные устройства быстроходных газотурбинных судов». Л., «Судостроение», 1977, стр. 144…151, рис. 105,112) - прототип.
Предлагаемая полезная модель решает задачу улучшения экономичности простого по конструкции и в изготовлении газовыпускного устройства судового газотурбинного двигателя путем оптимизации его конструкции.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом газовыпускном устройстве судового газотурбинного двигателя, содержащем выполненные из листовой стали в виде простых геометрических форм и соединенные между собой входной диффузор с горизонтальной осью и поперечный ему выхлопной патрубок, выполненный в виде улитки, ниже ее общей с входным диффузором горизонтальной оси представляющей собой полуцилиндр цилиндрической поверхностью вниз, а выше этой оси - направленный вверх раструб, соединяемый выходом с выхлопным газоходом газотурбинного двигателя, а также соосный горизонтальной оси диффузора и выхлопного патрубка выполненный внутри них сквозной обтекатель с наружным диаметром D для выхода силового вала двигателя, согласно полезной модели в полукольцевой (с учетом обтекателя) нижней части выхлопного патрубка между поверхностями обтекателя и нижней части двумя вертикальными плоскостными скосами образован угловой вырез с вершиной угла в проходящей через горизонтальную ось патрубка вертикальной плоскости и раскрывающийся углом в девяносто плюс-минус пять градусов симметрично по обе стороны этой плоскости в сторону выхода силового вала, причем размер этого раскрытия на наружной, поперечной горизонтальной оси, поверхности патрубка равен 0,9…1,0 D.
Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что в полукольцевой (с учетом обтекателя) нижней части выхлопного патрубка между поверхностями обтекателя и нижней части двумя вертикальными плоскостными скосами образован угловой вырез с вершиной угла в проходящей через горизонтальную ось патрубка вертикальной плоскости и раскрывающийся углом в девяносто плюс-минус пять градусов симметрично по обе стороны этой плоскости в сторону выхода силового вала, причем размер этого раскрытия на наружной, поперечной горизонтальной оси, поверхности патрубка равен 0,9…1,0 D.
Предлагаемое газовыпускное устройство судового газотурбинного двигателя можно проиллюстрировать с помощью чертежей фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 представлен разрез по плоскости симметрии устройства, на фиг. 2 - вид на устройство снизу, на фиг. 3 приведено аксонометрическое изображение устройства.
В газовыпускном устройстве 1 горизонтально расположенный диффузор 2, соединенный входом с выходным патрубком судового газотурбинного двигателя (поз. на фиг. 1, 2, 3 не обозначены) своим выходом врезан с использованием листовых элементов 3 в размещенный ему поперечно выхлопной патрубок 4 с раструбом 5 у него, направленным вверх. Раструбом 5 патрубок 4 соединен с выхлопным газоходом (поз. на фиг. 1, 2, 3 не обозначена) двигателя. Сквозь диффузор 2 и патрубок 4 соосно их общей горизонтальной оси 6 выполнен обтекатель 7 для выхода силового вала газотурбинного двигателя (поз. на фиг. 1, 2, 3 не обозначены). В нижней, полукольцевой, части 8 патрубка 4 (ниже проходящей через ось 6 горизонтальной плоскости) выполнен угловой вырез посредством вертикальных плоскостных скосов 9, образующих вершину угла в вертикальной плоскости (поз. на фиг. 1, 2, 3 не обозначены), проходящей через горизонтальную ось 6 патрубка 4, и раскрывающихся на угол в девяносто плюс минус пять градусов в сторону выхода силового вала двигателя (поз. на фиг. 1, 2, 3 не обозначены). Размер «раскрытия» этого выреза на поперечной оси патрубка 4 его наружной поверхности выполнен в пределах 0,9…1,0 D.
Работает предлагаемое газовыпускное устройство судового газотурбинного двигателя следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3).
В газовыпускном устройстве 1 отработавшие в газотурбинном двигателе газы проходят через диффузор 2 в соединенный с ним с помощью элементов 3 выхлопной патрубок 4. Далее газы через раструб 5 патрубка 4 поступают в выхлопной газоход двигателя и из него в атмосферу. Использование элементов 3 при соединении диффузора 2 и выхлопного патрубка 4 делает поворот потока газа в этом месте более плавным, что способствует уменьшению образования завихрений (турбулентности) в потоке выхлопных газов в патрубке 4, а следовательно, и снижению потерь. Выполнение посредством скосов 9 углового выреза в нижней части 8 патрубка 4 также способствует уменьшению образования завихрений (турбулентности) при выходе вверх из нижней, полукольцевой, части патрубка 4 потока газов, огибающих при этом соосный горизонтальной оси 6 обтекатель 7.
Компьютерное моделирование процессов течения газов в предлагаемом устройстве, проведенное в НТЦ «Сатурн», показало снижение потерь в выхлопном патрубке при выполнении такого углового выреза более чем в полтора раза по сравнению с его отсутствием.