ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ГИДРОРЕАКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ
AUXILIARY HYDROJET DEVICE FOR UNDERWATER VEHICLES

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии свободного падения под воздействием гравитации и энергии подъема под воздействием выталкивающей силы в водной среде, в частности для преобразования энергии погружений-всплытий подводного аппарата, полный последовательный цикл которых представляет собой растянутые во времени и пространстве колебания подводного судна, схожие с «килевой качкой», в гидрореактивную энергию, в частности в гидрореактивный упор, позволяющий судну продвигаться одновременно вниз-вперед при погружении и вверх вперед при всплытии, не используя энергию аккумуляторов.
Известно вспомогательное гидрореактивное устройство, содержащее водовод, выполненный в виде расположенных симметрично относительно его продольной оси камер с входными водозаборными отверстиями и горизонтальными криволинейными стенками, образующими сужающиеся по ходу потока сопла с выходными отверстиями, перпендикулярными продольной оси водовода (см. авторское свидетельство SU №982969, опубл. 23.12.1982).
Данное устройство позволяет преобразовывать энергию волн в гидрореактивную энергию. Однако данное устройство не в полной мере использует энергию волн, поскольку содержит только два горизонтально расположенных относительно продольной оси устройства входных водозаборных отверстия, что не позволяет использовать энергию набегающего под небольшим углом к продольной оси устройства потока. Как следствие, эффективность использования устройства сравнительно невелика.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вспомогательное гидрореактивное устройство, содержащее водовод, выполненный в виде сужающихся по ходу потока сопел с выходными отверстиями и расположенными под углом к продольной оси входными водозаборными отверстиями, при этом вертикальные стенки водовода образованы плоскими пластинами, сопла образованы расположенными между вертикальными стенками водовода горизонтальными в поперечном сечении сопел криволинейными стенками с образованием прямоугольного поперечного сечения сопел, причем горизонтальные криволинейные стенки сопел выполнены из пластин с плавно изогнутым выпуклым относительно продольной оси водовода участком, расположенным со стороны входного водозаборного отверстия (см. патент RU №2322609, кл. F03B 13/14, опубл. 20.04.2008).
Данное устройство позволяет преобразовывать энергию волн в гидрореактивную энергию. Однако устройство не позволяет использовать энергию воды для создания движущей силы для продольного перемещения аппарата, на котором оно установлено, при вертикальном перемещении аппарата, например при погружении аппарата в воду или при его всплытии, что сужает функциональные возможности вспомогательного гидрореактивного устройства.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение возможности создания гидрореактивной силы при вертикальном перемещений аппарата, на котором установлено устройство, в воде.
Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение эффективности использования энергии воды при перемещении в ней аппарата с гидрореактивными устройствами.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что вспомогательное гидрореактивное устройство для подводных аппаратов содержит, по меньшей мере, два водовода, расположенных с возможностью поворота симметрично в вертикальной плоскости относительно продольной оси подводного аппарата, при этом каждый водовод выполнен в виде сужающихся по ходу потока сопел с выходными отверстиями и расположенными под углом к продольной оси входными водозаборными отверстиями, при этом вертикальные стенки водовода образованы плоскими пластинами, сопла образованы расположенными между вертикальными стенками водовода горизонтальными в поперечном сечении сопел криволинейными стенками с образованием прямоугольного поперечного сечения сопел, причем горизонтальные криволинейные стенки сопел выполнены из пластин с плавно изогнутым выпуклым относительно продольной оси подводного аппарата участком, расположенным со стороны входного водозаборного отверстия, а между плавно изогнутыми участками смежных горизонтальных криволинейных стенок на входе в сопла установлены изогнутые в продольном направлении и вогнутые относительно продольной оси подводного аппарата направляющие поток горизонтальные в поперечном сечении пластины.
В ходе проведенных испытаний было установлено, что выполнение вспомогательного гидрореактивного устройства для подводных аппаратов с, по меньшей мере, двумя водоводами, расположенными с возможностью поворота симметрично в вертикальной плоскости относительно продольной оси подводного аппарата в сочетании с выполнением каждого водовода в виде сужающихся по ходу потока сопел с выходными отверстиями и расположенными под углом к продольной оси входными водозаборными отверстиями позволяет в полной мере использовать энергию набегающего на подводный аппарат потока воды при погружении подводного аппарата или при его всплытии для их преобразования в гидрореактивную энергию, посредством которой подводный аппарат может передвигаться в продольном направлении.
При этом вертикальные стенки водовода образованы плоскими пластинами, сопла образованы расположенными между вертикальными стенками водовода горизонтальными в поперечном сечении сопел криволинейными стенками с образованием прямоугольного поперечного сечения сопел, что позволяет создать простую в исполнении жесткую и надежную в работе конструкцию, а выполнение горизонтальных криволинейных стенок сопел из пластин с плавно изогнутым выпуклым относительно продольной оси подводного аппарата участком, расположенным со стороны входного водозаборного отверстия, в сочетании с расположением на входе в сопла между плавно изогнутыми участками смежных горизонтальных криволинейных стенок изогнутых в продольном направлении и вогнутых относительно продольной оси подводного аппарата направляющих поток горизонтальных в поперечном сечении пластин, позволяет направлять набегающий поток воды в прямоугольные сопла с наименьшими гидравлическими потерями, что повышает эффективность преобразования энергии набегающего потока воды в гидрореактивную энергию.
На фиг.1 представлен продольный разрез конструкции вспомогательного гидрореактивного устройства, установленного на подводном аппарате.
На фиг.2 представлен продольный разрез одного из водоводов вспомогательного гидрореактивного устройства для подводных аппаратов.
На фиг.3 представлено аксонометрическое изображение одного из водоводов вспомогательного гидрореактивного устройства для подводных аппаратов.
Вспомогательное гидрореактивное устройство для подводных аппаратов содержит, по меньшей мере, два водовода 1 и 2, расположенных с возможностью поворота симметрично в вертикальной плоскости относительно продольной оси подводного аппарата 3. Каждый из водоводов 1 и 2 выполнен в виде сужающихся по ходу потока сопел 4 с выходными отверстиями 5 и расположенными под углом к продольной оси подводного аппарата 3 входными водозаборными отверстиями 6. Вертикальные стенки 7 и 8 каждого водовода 1 и 2 образованы плоскими пластинами. Сопла 4 образованы расположенными между вертикальными стенками 7 и 8 каждого водовода 1 и 2 горизонтальными в поперечном сечении сопел 4 криволинейными стенками 9 с образованием прямоугольного поперечного сечения сопел 4, причем горизонтальные криволинейные стенки 9 сопел 4 выполнены из пластин с плавно изогнутым выпуклым относительно продольной оси подводного аппарата 3 участком 10, расположенным со стороны входного водозаборного отверстия 6. Между плавно изогнутыми участками 10 смежных горизонтальных криволинейных стенок 9 на входе в сопла 4 установлены изогнутые в продольном направлении и вогнутые относительно продольной оси подводного аппарата 3 направляющие поток горизонтальные в поперечном сечении пластины 11.
Водоводы 1 и 2 вспомогательного гидрореактивного устройства, как правило, устанавливается на верхней (верхний водовод 1) и нижней (нижний водовод 2) стенках подводного аппарата 3.
Вспомогательное гидрореактивное устройство для подводного аппарата может быть изготовлено из того же материала, из которого изготавливается корпус подводного аппарата (сталь, легкий сплав, стеклопластик и т.п.), по одинаковым технологиям, на том же оборудовании и тем же составом работников судостроительного или судоремонтного предприятия.
Устройство способно реализовывать свои возможности при всплытии или погружении подводного аппарата.
Преобразование энергии потока воды, набегающего на погружающийся или всплывающий подводный аппарат, в гидрореактивную энергию происходит в результате наполнения сопел 4 верхнего 1 (при всплытии) или нижнего 2 (при погружении) водоводов устройства водой и проталкивания потоков воды напором набегающей воды через сопла 4, и выхода ускоренных потоков воды через выходные отверстия 5 сопел 4 верхнего водовода 1 при всплытии или нижнего водовода 2 при погружении подводного аппарата 3.
По существу вспомогательное гидрореактивное устройство, закрепленное на стенках корпуса подводного аппарата 3, работает как дополнительный гидрореактивный движитель, утилизируя энергию набегающего потока воды и придавая подводному аппарату возможность движения передним ходом в продольном направлении. В случае, если в подобном движении подводного аппарата 3 нет необходимости, водоводы 1 и/или 2 поворачивают и укладывают вдоль верхней и нижней стенок подводного аппарата 3 (не показано на чертежах) и таким образом перекрывают выходные отверстия 5 сопел 4. Аналогичным образом поступают при самостоятельном продольном перемещении подводного аппарата 3 для снижения его лобового гидравлического сопротивления.
Настоящее изобретение может быть использовано на любом подводном аппарате, где есть необходимость преобразования энергии набегающего на подводный аппарат потока воды в гидрореактивную энергию, в первую очередь в судостроительной промышленности.