Водозаборное устройство водометного движителя

Полезная модель относится к судостроению, а именно к водозаборникам для водометного движителя (ВД), и может быть использована на быстроходных судах с большой килеватостью днища для побортного забора воды.
Известно применение водозаборных устройств на скоростных судах с различной килеватостью. При этом применение одновальной установки ВД на корпусе катера с килеватостью корпуса более 30 градусов становится крайне проблематично, т.к. труба водозаборника, перерезая под острым углом килеватое днище, создает крайне неблагоприятную с точки зрения работы ВД конфигурацию водозаборного устройства. Это выражается, прежде всего, в гидродинамических потерях, а также в возможности засорения водозаборника при касании нижней килевой части корпуса судна грунта, что может привести к аварийной ситуации.
Из уровня техники известен побортный забор воды, осуществляемый с помощью соединенных друг с другом водозаборных патрубков, по которым потоки воды объединяются в один поток, который подается по каналу водовода к рабочему колесу (см. http://dis.konflib.ru/dissertatsiya-mashinostroenie/1451-4-metodika-modelirovaniya-rabochego-processa-vodometnih-dvizhiteley-skorostnih-sudov.php, с. 4).
Недостатками известного решения являются: большая длина и ширина проточной части, вследствие этого высокие гидравлические потери и отсутствие возможности повышения давления на входном отверстии водовода; невозможность применения такой схемы на скоростных глиссирующих судах.
Также известен водозаборник для подвесного водомета, включающий корпус в виде водовода с входным и выходным с фланцем отверстиями, выполненный из упругого полимерного материала с закрепленной на нем защитной металлической решеткой (RU 166204, кл. В63Н 11/00, опубликовано 20.11.2016).
Недостатками известного решения являются: отсутствие возможности двухпоточного забора воды с обеих сторон судна; отсутствие возможности использования на судах с большой килеватостью для забора воды с плоских поверхностей килеватого днища; большая вероятность засорения водозаборника при касании судном грунта.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание такого водозаборного устройства, которое обеспечивало бы: побортный забор воды с наилучшими гидродинамическими свойствами; возможность использования на судах с большой килеватостью днища; защищенность входного отверстия водозаборника от засорения и исключение аварийных ситуаций при касании судном грунта своей нижней (килевой) частью корпуса.
Техническим результатом полезной модели, направленным на решение технической проблемы, является обеспечение возможности побортного двухстороннего забора воды на судах с большой килеватостью днища без потери гидродинамических свойств, исключение возможности засорения водозаборника и появления аварийной ситуации при касании судном грунта за счет исключения образования на килевой линии судов входного отверстия, повышение наполняемости водозаборника за счет повышения давления на входе в водозаборное отверстие.
Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что корпус водозаборного устройства водометного движителя выполнен с одним выходным отверстием, предназначенным для связи с ВД, и двумя расходящимися в стороны водозаборными патрубками, на конце каждого из которых образовано входное отверстие с фланцем, предназначенное для размещения на соответствующей стороне килеватого днища судна.
Входное отверстие каждого водозаборного патрубка имеет продолговатую форму, а его фланец снабжен обтекаемым выступом С-образной формы, расположенным с одной короткой стороны фланца между его краем и отверстием.
Фланцы входных отверстий водозаборных патрубков лежат в плоскостях, расположенных под острым углом, преимущественно составляющим 30° - 45° друг к другу.
Входное отверстие каждого водозаборного патрубка преимущественно имеет овальную форму, а наружные края фланца этого отверстия могут иметь как овальную, так и прямоугольную форму.
Выходное отверстие устройства имеет круглое или овальное поперечное сечение и снабжено фланцем.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показана установка водозаборного устройства на килеватом корпусе судна (разрез Д-Д на фиг. 2); на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 - водозаборное устройство (общий вид).
1
На фиг. 2, 3 чертежа изображено водозаборное устройство в сборе с водометным движителем. Корпус 1 водозаборного устройства выполнен с двумя водозаборными патрубками 2.1 и 2.2, симметрично расположенными относительно оси XX (фиг. 3). На концах этих патрубков 2.1 и 2.2 образованы входные отверстия 3.1 и 3.2, каждое из которых при монтаже устройства на килеватом днище судна расположено на соответствующей его стороне (фиг. 1).
В преимущественном варианте выполнения предложенного устройства патрубки 2.1 и 2.2 имеют овальную (эллипсоидную) форму поперечного сечения, а их входные отверстия 3.1 и 3.2 выполнены продолговатыми (фиг. 2). Отверстия 3.1, 3.2 патрубков 2.1, 2.2 вытянуты в направлении большей оси эллипса, а именно в направлении длины судна, на котором установлено предложенное устройство. В другом варианте выполнения устройства указанные патрубки 2.1, 2.2 могут иметь круглую форму поперечного сечения, однако их входные отверстия 3.1 и 3.2 также выполнены продолговатыми. Линии, образованные пересечением образующей поверхности каждого патрубка 2.1, 2.2 с плоскостью, в которой лежит малая ось эллипса (при поперечном сечении патрубка), имеют, преимущественно, форму дуги (соответственно с меньшим и большим радиусами).
Корпус 1 устройства имеет одно выходное отверстие 4 (фиг. 4), имеющее форму, ответную форме входного отверстия трубчатого элемента 5, представляющего собой корпус рабочего колеса (не показано), соединяющего водометный движитель 6 с водозаборным устройством (фиг. 3). Отверстие 4 имеет, преимущественно, круглую форму, при этом диаметр отверстия 4 равен внутреннему диаметру корпуса рабочего колеса (трубчатого элемента 5).
Корпус 1 устройства со стороны выходного отверстия 4 имеет фланец 7, предназначенный для соединения с фланцем 8 трубчатого элемента 5. Фланец 7 имеет, преимущественно, круглую форму, ответную форме фланца 8 (фиг. 2, 3). В вариантном выполнении устройства фланец 7 может иметь продолговатую (вытянутую) форму (фиг. 4), также ответную форме фланца 8 трубчатого элемента 5 (в данном случае фланец 8 имеет продолговатую форму, не показано).
Со стороны входных отверстий 3.1, 3.2 каждого патрубка 2.1, 2.2 выполнены фланцы 9.1 и 9.2, каждый из которых имеет продолговатую (вытянутую) форму. Каждый упомянутый фланец 9.1, 9.2 снабжен расположенным с короткой его стороны обтекаемым выступом 10, имеющим, преимущественно, С-образную форму (фиг. 4). Края Сообразного выступа 10 выполнены равномерно сужающимися и расположенными на длинных сторонах фланца. Вершина выступа 10 расположена на наиболее удаленном от центра входного отверстия (3.1, 3.2) патрубка (2.1, 2.2) расстоянии. Указанные выступы 10 обеспечивают повышение давления воды на входе в водозаборное устройство при движении судна. Благодаря этим выступам 10 также повышаются гидродинамические свойства забора воды, в результате чего обеспечивается лучшая наполняемость патрубков 2.1, 2.2 и всего водозаборного устройства в целом.
Отверстия 3.1 и 3.2 патрубков 2.1 и 2.2 расположены друг относительно друга таким образом, что плоскости В и Г (фиг. 1), в которых лежат фланцы этих отверстий, расположены под углом а друг к другу, равным 30° - 45°, который соответствует килеватости днища 11 судна.
Корпус 1 на внешней своей поверхности имеет полый выступ 12, соосный корпусу рабочего колеса (трубчатому элементу 5) (фиг. 2, 3). Выступ 12 образует посадочное место для гребного вала 13 водометного движителя 6.
Предложенное водозаборное устройство реализует побортный забор воды с плоских поверхностей килеватого днища 11 судна с последующим объединением двух потоков воды в одну трубу водозаборника. Благодаря продолговатой форме водозаборных отверстий, вытянутых вдоль длины судна и расположенных на плоских участках килеватого днища 11, а также благодаря расположенным за каждым водозаборным отверстием в направлении движения судна обтекаемым выступам 10, обеспечивается повышение давления на входе в водозаборник и его наилучшая наполняемость.
В результате применения предложенного устройства обеспечивается:
- возможность реализовать одновальную водометную установку на корпусах скоростных судов с большой килеватостью днища;
- возможность избежать расположения входного отверстия водозаборника на килевой линии;
- лучшая наполняемость водозаборника за счет повышения давления на входе в водозаборное отверстие;
- возможность защитить входное отверстие от засорения донными включениями.