Спосіб одержання тяги

 

Винахід відноситься до енергомашинобудування, зокрема, до способів одержання тяги в рідини, переважно у воді, і може бути використано, наприклад, на водному транспорті, в якості приводу для судів і різноманітних підводних та надводних об'єктів різного призначення, і в інших галузях, для переміщення об'єктів у рідкому середовищі.

Відомі різні способи одержання тяги, у тому числі способи створення тяги для суден, див. наприклад патенти: №2057683 RU (1996) [1], №2165375 RU (2001) [2], №2169101 RU (2001) [3], №2429366 RU (2009) [4], №2429367 RU (2011) [5], №2478060 RU (2013) [6], №2493398 RU (2013) [7] та ін

Так, наприклад, спосіб створення тяги суден, відомий з опису роботи пристрою за патентом №2057683, включає створення пульсуючого гидрореактивной тяги рушієм судна при почерговому заповненні і швидкісному спорожнення щонайменше двох робочих камер (поршнів-сильфонів) забортною водою, переміщаються надлишковим тиском пари, який отримують в процесі спалювання пального у внутрішній порожнині камери згоряння з подальшою передачею теплової енергії через металеву стінку камери згоряння у випарник, де воду нагрівають, перетворюють в пар з необхідним тиском, потім подають у внутрішню полост�так). При переміщенні поршня-сильфона пором в надпоршневой порожнини останній переміщається за рахунок збільшення обсягу і видавлює воду з-під поршневого простору через тягову трубу рушія в забортну воду у вигляді гідропотока, який створює тягу на рушій, перемещающую судно. При цьому паливо і повітря підігрівають спалюванням додаткової кількості горючої суміші. Причому повітря є несжигаемим компонентом, кількість якого в суміші з пальним перевищує стехіометрично необхідний обсяг в 3-10 разів. При виробництві пари в камері згоряння маємо такі втрати енергії: на пристінковому паровому шарі, металевої стінки камери згоряння і всередині самої парогазової суміші, в холодильнику, сильфоне; крім того, втрати на розігрів повітря, що забирається з атмосфери і втрати тепла з вихлопними газами, що істотно знижує ККД установки. Даний метод здійснюється із застосуванням громіздкого, важкого, складного і ненадійного двигуна-рушія, що має низький ККД.

Відомі способи одержання тяги у водному середовищі за допомогою різноманітних рушіїв, дія яких заснована на метанні приєднаної маси рідини в заданому напрямку: за допомогою весла, лопатково�я за рахунок механічного приводу від додаткових та основних механічних двигунів (парова машина, ДВЗ, турбодвигун, тощо), тобто існує ланцюжок: двигун, трансмісія, рушій.

Відомі способи одержання тяги на основі реактивних рушіїв, в яких вода використовується як окислювач для спеціальних палив, які неприйнятні для широкого застосування з екологічних причин.

Істотними недоліками відомих механічних способів одержання тяги є складність і громіздкість механічних пристроїв, що їх реалізують. Складність і громіздкість механічних силових установок не дозволяють суттєво підвищити питому тягу за рахунок втрат на численних трансмісійних елементах: в двигуні, в рушій, в передатної системі.

Недолік реактивних рушіїв полягає у використанні нестандартних спеціальних палив, для яких вода використовується як окислювач. Ці палива недоступні для пересічного споживання і не можуть широкого використовуватися по ряду причин, включаючи екологічну небезпечність.

Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється способу є спосіб, відомий з опису роботи пристрою за патентом на винахід №2050307 RU (1995 р.) [8], обраний заявником в якості прототипу.

Відомий спосіб включае� тиском вихлопних газів і пари, отримуються при спалюванні паливної горючої суміші в сфероподібною металевої камері згоряння двигуна постійного об'єму. При цьому інжекція паливної горючої суміші здійснюється безпосередньо в камеру згоряння.

Таким чином, у відомому способі створюють спрямовані течії (гидрореактивний потік) рідини відносно об'єкта з рушієм при згорянні горючих речовин (паливної горючої суміші в камері згоряння, що забезпечує переміщення судна.

Однак для відомого способу характерні недостатня питома тяга і недостатня економічна ефективність, яка зумовлена дорожнечею виробництва за рахунок наявності та складання численних металевих деталей та складністю експлуатації двигуна-рушія, які полягають у втрати на тертя між деталями, а також на розігрів повітря, що забирається з атмосфери, і втрати тепла з вихлопними газами, що істотно знижує ККД установки.

Таким чином, недоліками відомого способу є недостатня питома тяга і недостатня економічна ефективність.

Завданням, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід, є підвищення питомої тяги і підвищення економічної �, що, на відміну від відомого способу отримання тяги, що включає генерування пульсуючої гидрореактивной тяги метанням рідини з тягової труби в забортну воду вихлопними газами і водяною парою, що отримуються при спалюванні паливної суміші, в заявляється винахід здійснюють інжекції пального палива і окислювача роздільно безпосередньо в рідину, наприклад, в забортну воду. Причому пальне паливо і окислювач подають окремо, забезпечуючи в процесі інжекції на кордоні інжекторів з рідиною їх змішування з утворенням газових бульбашок з горючою сумішшю на активній поверхні рушія, а утворилися бульбашки з горючою сумішшю спалюють, наприклад, підпалюють електричним розрядом. При цьому процес ведуть в керованому пульсуючому режимі. Управління процесом може бути здійснено, наприклад, за допомогою комп'ютерної програми.

Тобто на відміну від відомого способу, що включає створення спрямованих течій (гидрореактивних потоків) рідини відносно об'єкта з рушієм на тяговій стінці при згорянні горючих речовин (палива), що забезпечує переміщення судна, в пропонованому способі спалювання палива здійснюють безпосередньо у воді на кордоні з инверхности рушія, жорстко закріпленого з об'єктом переміщення. Причому пальне і окислювач подають окремо з одночасним змішуванням в утворюваному в рідині міхурі та отриманням, таким чином, газового міхура з горючою сумішшю рідини на активній поверхні рушія, прилеглої до тягової стінки, після чого горючу суміш підпалюють в міхурі, наприклад, з допомогою електричного розряду.

Таким чином, сутність винаходу полягає в тому, що, на відміну від відомого способу отримання тяги для переміщення об'єктів у рідини, переважно у водному середовищі, що включає створення спрямованого потоку рідини відносно об'єкта з рушієм на тяговій стінці при згорянні горючих речовин, згідно винаходу, здійснюють інжекції компонентів горючої речовини, а саме пального палива і окислювача, роздільно в керованому пульсуючому режимі. При цьому здійснюють згадану інжекції безпосередньо в забортну воду на кордоні з об'єктом. Пальне і окислювач подають окремо з одночасним змішуванням в рідини на виході з інжекторів з отриманням газового міхура з горючою сумішшю рідини на активній поверхні рушія, прилеглої до тягової стінці, а горючпутем варіювання обсягів горючої суміші в згаданому міхурі, для чого змінюють обсяг інжектіруемих пального палива і окислювача.

Крім того, силу тяги регулюють шляхом варіювання (зміни) кількості видуваемих бульбашок з горючою сумішшю і частоти циклів спалювання згаданих бульбашок.

Крім того, силу тяги регулюють шляхом зміни форми міхурів з горючою сумішшю.

При цьому управління здійснюється, наприклад, за допомогою автоматизованої системи.

Технічний результат, який може бути отриманий при використанні винаходу, полягає в підвищенні питомої тяги і підвищення економічної ефективності способу.

Винахід пояснюється кресленням.

На фіг. 1 представлена принципова схема здійснення заявляється способу, де 1 - тягова стінка, на яку встановлено рушій, наприклад, транспортного засобу (або іншого об'єкта, який підлягає переміщенню); 2 - рушій, який здійснює генерацію тяги, згідно заявляється способу; 3 - вказаний вектор гідропотока, що генерує імпульси сили тяги; 4 - напрямок переміщення об'єкта.

Заявляється спосіб здійснюють наступним чином. У воду на активну поверхню рушія подають окремо пальне паливо і окислювач (наприклад, кисень, повітря тощо) з об�ь в міхурі безпосередньо у воді на активній поверхні рушія, прилеглого до тягової стінці переміщуваного об'єкту. Спалювання горючої суміші в міхурі призводить до його розширення до максимального розміру. Розширення міхура до максимального розміру забезпечує генерацію імпульсного гідропотока, що і забезпечує тягу для об'єкта. Цей процес носить циклічний характер в1 керованому пульсуючому режимі, при цьому паливо і окислювач подають в зону спалювання роздільно, за різними каналами, з одночасним зміщенням на виході з інжекторів, тобто отримують міхур з горючою сумішшю у воді, потім, по досягненні останнім необхідних розмірів підпалюють, в результаті міхур різко збільшується в об'ємі, відкидає навколишню воду в заданому напрямку, що призводить до створення орієнтованого потоку рідини (води) щодо тягової поверхні, який і створює тягу судна. Міхур з горючою сумішшю перед спалюванням і той же збільшений - з продуктами згоряння є по суті як би «камерою згоряння» змінного обсягу у воді. Пальне паливо і окислювач подають і спалюють згідно заданому алгоритму з регулюванням частоти циклів спалювання палива, величини, форми і кількості видуваемих бульбашок.

Застосування винаходу дозволить значител�иональние можливості, а також поліпшити експлуатаційні якості рушія, виконаного на основі заявляється способу, наприклад, при проводки суден по мілководдю, засміченим водних трасах і в болотистих водоймах, з одночасним поліпшенням умов праці і техніки безпеки.

1. Спосіб одержання тяги для переміщення об'єктів у рідини, переважно у водному середовищі, при якому створюють спрямований потік рідини відносно об'єкта з рушієм при згорянні горючих речовин, відрізняється тим, що здійснюють інжекції компонентів горючої речовини, а саме пального палива і окислювача, окремо, причому в керованому пульсуючому режимі, з одночасним змішуванням їх у рідини, з отриманням газового міхура з горючою сумішшю рідини на активній поверхні рушія, а горючу суміш в міхурі спалюють, наприклад, з допомогою електричного розряду.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що силу тяги регулюють шляхом варіювання обсягів горючої суміші в згаданому міхурі, для чого змінюють обсяг інжектіруемих пального палива і окислювача.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що силу тяги регулюють шляхом варіювання кількості видуваемих бульбашок з горючою сумішшю і частоти цикло форми міхурів з горючою сумішшю.



 

Схожі патенти:

Рятувальна шлюпка вільного падіння для екстреної евакуації персоналу з морських об'єктів в льодових умовах

Винахід відноситься до галузі суднобудування і стосується питання забезпечення евакуації і порятунку персоналу, а також екіпажів морських об'єктів, які працюють у замерзаючих морях, і дозволяє здійснити екстрену евакуацію та рятування персоналу та екіпажів морських об'єктів в льодових умовах. Рятувальна шлюпка вільного падіння має корпус з вогнестійкого матеріалу. Амортизуюча система зниження ударних навантажень виконана у вигляді амортизуючою подушки, розташованої в корпусі шлюпки в районі її днища. Шлюпка оснащена побортно встановленими реактивними соплами-рушіями. В корпусі або на корпусі шлюпки встановлені балони високого тиску, пов'язані з соплами-рушіями допомогою трубопроводів з керованими засувками. В шлюпці передбачені посадочні кошти для персоналу. В якості матеріалу корпусу може бути використаний поліефірний склопластик з заповненням з спіненого поліуретану. Амортизуюча подушка може бути виконана з армованої гуми з повітряними порожнинами. Досягається безпечний для персоналу контакт шлюпки з льодом при скиданні її з морських об'єктів і її самостійне рух по льоду для покидання небезпечної зони. 3 з.п. ф-л

Легконагруженний водомет

Винахід відноситься до галузі суднобудування і стосується розробки легконавантажених водометних рушіїв. Легконагруженний водомет складається з робочого колеса, спрямляющего апарату, водовідведення та центрального тіла, що виступає вперед і назад з водогону. Водовід являє собою кільце з довжиною хорди перерізу меншою або рівною діаметру робочого колеса. Внутрішня поверхня водоводу виконана циліндричної або конічної. Діаметр центрального тіла змін по його довжині і має максимальну величину на кормовому зрізі водоводу. Досягається спрощення конструкції, підвищення ефективності, підвищення екологічної чистоти і технологічності рушія, зменшення споживаної потужності головного двигуна. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб створення водометного рушія судна

Винахід відноситься до галузі суднобудування і може бути використано в якості рушія надводних і підводних суден різного призначення. Для створення водометного рушія застосовують реверсивний шестерневий насос, односекційна або багатосекційний. Забортну воду подають до кожної секції насоса через всмоктуючі канали в корпусі судна і перетворюють у водометні при реверсі. Об'єднують нагнітальні канали секцій, принаймні, одне водометное сопло і перетворюють при реверсі у всмоктувальний канал для забортної води, і оснащують водометное сопло регулярною насадкою для зміни вектора реактивної сили водометного потоку. Для прискорення виконання маневру носова частина судна має додатковий шестерневий насос, який володіє нагнітальні водометними розтрубами перпендикулярно осі судна. Досягається висока швидкість переміщення і маневреність, зниження звукової потужності, підвищення живучості судна. 2 іл.

Універсальний судновий рушій підвищеної захищеності

Винахід відноситься до засобів створення тяги для руху судна, зокрема до суднових движительно-рульовим комплексів. Судновий рушій містить відкритий з протилежних торців циліндричний корпус, всередині якого встановлені соосно гребні гвинти протилежного обертання, реверсивний редуктор, вхідний вал якого призначений для зв'язку з приводним валом двигуна. Кожен гребний гвинт на кінцях лопатей має циліндричну обечайку, на зовнішній поверхні якої утворений зубчастий вінець, кінематично пов'язаний з відповідною вихідний шестірнею реверсивного редуктора. На корпусі з одного з відкритих торців закріплено рульове пристрій. Досягається підвищення надійності і ККД рушія, підвищення маневреності, зменшення гідродинамічних втрат. 9 з.п. ф-ли, 1 іл.

Установка для випробування рухово-движительного комплексу судна

Винахід відноситься до галузі суднобудування, зокрема до установок для випробування рухово-движительного комплексу судна переважно в умовах дока. Установка для випробування рухово-движительного комплексу судна містить камеру з потоконаправляющими каналами. Установка додатково постачена пристроєм створення гідростатичного тиску, сполученим з камерою, датчиками швидкості рідини, встановленими в потоконаправляющих каналах, і запірною арматурою, що дозволяє регулювати гідравлічний опір, встановленої на потоконаправляющих каналах. Напрямки вихідних ділянок потоконаправляющих каналів співпадають з напрямами векторів швидкостей рідини, що виникають при русі корпусу судна. Досягається підвищення точності випробування рушія. 1 іл.

Кормова край судна тунельного типу

Винахід відноситься до галузі суднобудування і стосується конструювання кормовій частині судна, яка має водометні рушії. Кормова край судна тунельного типу має надводний корпус і підводний корпус з днищем, виконаним, принаймні, з одним подовжнім аркообразним у поперечному перерізі каналом, що тягнуться вздовж всього корпусу судна нижче конструктивної ватерлінії. Профіль перерізу корпусу підводного по конструктивній ватерлінії має максимальну ширину в районі корми. Днищевие поверхні побортно між стінками бортів і каналу виконані у вигляді двох полуконусов з вершинами в носовій і підставами у кормовій краях корпусу. В кормовій частині корпусу підводного у його полуконические освіти вбудовані водометні рушії. У верхній частині поздовжнього каналу в кормовій частині вбудований додатковий водомет. Технічний результат полягає в підвищенні пропульсивних і морехідних якостей судна. 2 з.п. ф-ли, 5 іл.

Водометное пристрій

Винахід відноситься до водометним рушіїв

Водомет

Водомет // 2486100
Винахід відноситься до суднобудування і стосується водометних рушіїв

Реверсивно-рульове пристрій водометного рушія

Винахід відноситься до суднобудування і стосується реверсивно-рульових пристроїв водометних рушіїв

Рушій прямоточний

Винахід відноситься до пристроїв для перетворення роботи двигуна чи інших джерел енергії в роботу, що забезпечує рух транспортних пристроїв
Up!