Двигательно-движительный комплекс судна кашеварова

(5 Ц 5 3 63 Н 11 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Кемнтет Рессийской Федерации пю патентам и товарным знакам 1(76) Кашеваров Юрий Борисович(54) ДВИГАТЕЛЬНО-ДВИЖИТВТЬНЬ 1 И КОМПЛЕКС СУДНА КАШЕВАРОВА(7) Использование: в области. судостроения. Сущность изобретения: двига тельно-движительный комплекс содержит камеру сгорания с клапанами впуска и выпуска газов, водопроточную трубу движителя с водоприемным патрубком и устройство охлаждения двигателя. Комплекс снабжен конус- ными каналами с баллоном окатого горючего газа с размещенной в нем кольцевой эластичной камерой сжатого воздуха. Клапаны выпуска газов выполнены с поворотными выступами. Камера сгорания выполнена элпипсоидной и отделена от кольцевой камеры со сжатым воздухом поворотными выступами клапанов выпуска газа, размещенными по периферии камеры сгорания. Комплекс снабжен трубой выпуска выхлопных газов в атмосферу. 9 ип.50 55 Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым двигателям с водно-газовым реактивынм движителем к медокольно-ледорезным судам взамен судового дизеля с электрогенератором и гребных винтов с электромоторами, Изобретение может найти также применение для любых морских и речных судов, работающих на дизельном, газовом или. бензиновом топливе,Отдавая приоритет положительномузффекту, аналог, реализующий дизель и гребной винт в качестве судового двигателя и движителя, наиболее широко применяемых в настоящее время, выберем в качестве прототипа, Принятый прототип имеет мало общих существенных признаков для него и заявленного объекта изобретения.К общим существенным признакам прототипа и изобретения можно отнести только признаки относящиеся к двигателю: наличие устройства, подготавливающего топливную смесь горючего и воздуха, камеру сгорания, свечи зажигания, клапаны впуска и выпуска газов в камеру сгорания и из нее. У движителей предлагаемого и известного нет общих существенных признаков,Основными недостатками судового двигателя-дизеля и движителя-гребного винта являются малый КПД, не превосходящий 12;4 и большая стоимость изготовления и эксплуатации, обусловленная большой сложностью и металлоемкостью и малой степенью надежности, особенно в тяжелых ледовых условиях,Предлагаемый реактивный судовой двигатель устраняет эти недостатки прототипа в результате многократного повышения эффективности воздушного реактивного двигателя за счет того, что в качестве реактивной массы используются в основном не газы, выбрасываемые из камеры сгорания, а вода, увлекаемая этими газами, и составляющая массу реактивной струи, почти в тысячу раз превосходящую массу реактивной газовой струи,К тому же, предлагаемый реактивный двигатель не имеет других движущихся деталей кроме клапанов, определяющих режим впуска и выпуска газов и не имеет винтов, которые подвержены воздействию ледяных глыб, выводящих их из строя.Превосходство предлагаемого реактивного движителя перед известными гребными винтами заключается таоке в том, что удельное опорное давление гребного винта составляет всего 0,3-0,9 кг/см поверхности его лопастей. а удельное упорное давление водяной реактивной струи будет в 10 раз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 большим при давлении газовой реактивной струи более 100 кг/см,На фиг, 1 показана кормовая часть судна, вид снизу; на фиг, 2 - сечение А - А на фиг, 1; на фиг, 3 - сечение Б - Б на фиг. 2; на фиг.4 - сечение В - В на фиг. 3; на фиг. 5- сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 6 - движитель; на фиг.7 - сечение Д - Д на фиг. 6; на фиг. 8 а,б - сечение клапана двигателя (а - при закрытом, б - при открытом положениях); на фиг.9 - сечение Е-Е на фиг, 8 а.В ледокольно-ледорезном судне кормовая часть 1 судна 2 изменена в такой мере, в какой это было необходимо для замены гребных винтов с электромоторами на реактивные двигатели 3 с движителями 4,Кормовая часть 1 судна соединена со средней частью 2 судна вертикальной осью вращения 5, вокруг которой она может поворачиваться на угол +90. На кормовой части 1 установлены руль 6 с вертикальной осью 7 его вращения, секторной шестерней 8, жестко связанной с осью 7, Шестерня 8 находится в зацеплении с шестерней электродвигателя 9,На кормовой части судна установлены шесть реактивных двигателей 3 с движителями 4, воздухозаборная труба 10 с компрессором 11, труба 12 для природного газа, поступающего в двигатель 3 из газового баллона 13,Труба 12 установлена вдоль оси 5 и соединена с патрубком 14 газового баллона 18 с помощью муфты 15, в которой она поворачивается при повороте кормы 1 относительно средней части 2 судна.От трубы 12 к каждому двигателю 3 подходит трубка 16, по которой газ поступает в баллон 17. По периметру баллона 17 установлен эластичный кольцевой баллон 18 со сжатым воздухом, поступающим от компрессора 11. Из баллона 17 газ поступает в смесительную камеру 19 через клапан 20, Из эластичного баллона 18 сжатый воздух поступает по воздуховодам, перекрытым клапанами 20, в смесительную камеру 19 и в кольцевую камеру 21.Из смесительной камеры 19 по трубкам 22 топливная смесь сжатого газа и воздуха поступает в камеру сгорания 23.В кольцевую камеру 24 сжатый воздух поступает из кольцевой камеры 21 по трубкам 25, равномерно расположенными по всей окружности между камерами 21 и 24.Между трубками 22 по сферической поверхности камеры сгорания 23 установлены электросвечи 26. соединенные электропроводом 27 с источником тока и компьютером 28.5 10 15 20 25 ЗО 40 45 55 Кольцевая камера 24 отделена от камеры сгорания 23 неподвижными выступами 29 камеры 24 и подвижным выступами 30, установленными на первой перемычке 31 клапана 32 выпуска выхлопных газов.Пропускной канал 33 клапана 32 проходит между его первой 31 и второй 34 перемычками и боковыми дисками 35, с которыми жестко связана ось 36 вращения клапана 32.Через перемычку 31 проходит отверстие 37, соединяющее кольцевую камеру 24 с пропускным каналом 33, Пропускной канал 33 соединяет камеру сгорания 23 с пирамидальной камерой 38 прямоугольного сечения, совпадающего с прямоугольным сечением выходного отверстия канала 33 при открытом положении клапана 32 (фиг.8 б). Камеры 38 своими широкими основаниями образуют восьмигранную трубу 39, соединенную с четырехгранной трубой 40 движителя 4. установленной в стенке 41 кормы 1.В нижней части труба 39 соединена трубой 42 с забортной водой, в верхней части труба 39 соединена с выхлопной трубой 43. Трубы 42 и 43 перекрываются подвижными заслонками (не показаны),Двигатель охлаждается забортной водой, поступающей через нижнюю 44 и верхнюю 44 трубы в кольцевую трубу 45, а иэ нее через радиальные трубки 46 в конусную камеру 47. Из камеры 47 горячая вода через отверстие 48 поступает в трубу 39,Движитель 4 выполнен в виде трубы 40 прямоугольного сечения, оканчивающейся по бокам упругими гибкими пластинами 49 и жесткими верхней и нижней стенками 50. Если давление воды в трубе 40 становится больше чем с ее наружной стороны, то пластины 49 прогибаются в сторону от оси трубы на фиг. 6 их положение показано пунктирной линией), если меньше. то они прогибаются друг к другу. образуя обтекаемый конец трубы 40. В передней части труба 40 имеет по бокам окна 51, закрытые упругими пластинами 52 при большем давлении воды в трубе чем с наружной стороны пластины 52, Если в трубе 40 давление воды становится меньшим чем с наружной стороны пластины 52, то они прогибаются вовнутрь трубы (на фиг. 6 показано пунктиром), открывая окна, через которые в трубу 40 поступает наружная вода, Работу реактивного двигателя можно разделить на две фазы газо- и водораспределения. Первая, подготовительная фаза не создает полезной работы, т,е. не создает тяги. двигающей судно по заданному маршруту. Ее задача подготовить предлагаемое устройство для второй фазы, в процессе реализации которой возникнет тяга, двигающая судно, т.е. судет совершена полезная работа, Для выполнения этой работы необходимо подготовить все устройства, составляющие двигатель, и снабдить его топливом (в данном случае природным газом) и сжатым воздухом,Природным газом и сжатым воздухом должна быть заполнена камера сгорания 23, сжатым воздухом - камеры 21 и 24, водой - камеры 38, 47 и 45, а также трубы 42 и 44,Кроме того, должны быть заполнены природным газом камера 17 и сжатым воздухом камеры 18 и 19,Учитывая, что вторая фаза работы двигателя непосредственно выполняет задачу, решаемую устройством, рассмотрение порядка работы начнем со второй фазы.В начальный момент второй фазы клапан 32 закрыт и заторможен, По команде компьютера 28 одновременно производится подача напряжения на все свечи зажигания 26, на освобождение клапана 32 от тормоза и на закрытие клапана 20 на трубке, соединяющей камеру 19 с баллоном 18.Компьютер выдает эту команду по поступлении в него сигнала от датчика давления, находящегося в камере 19, о достижении в ней заданного давления 50, атмосфер с временной задержкой, предусмотренной его программой работы,Временная задержка обусловлена тем. что давление в 50 атм будет зафиксировано для обогащенной смеси газа и воздуха в камере 19 и компьютер 28 вначале подает управляющий сигнал на закрытие клапанов 20 впуска природного газа, а затем, с временной задержкой. впуска воздуха для того,чтобы вся топливная смесь поступила в камеру 23, а камера 19 и трубки 22 были заполневы только сжатым воздухом,Подача напряжения на свечи зажигания 26, воспламеняет обогащенную смесь в камере 23, В результате сгорания топливной смеси в камере сгорания за сотые доли секунды увеличивается давление в несколько раз, например, до 300 атм. Это давление воздействует на выступ 30 первой перемычки клапана 32, который в сотые доли секунды поворачивается до упорз и соединяет камеру 23 с камерой 38 пропускным каналом 33, заполненным сжатым воздухом через отверстие 37 при заполнении воздухом камеры 24.При этом происходит дожигание топливной смеси в канале 33 и воздействие давления газов выхлопа равного 30 атм на воду, заполняющую камеру 39, а также торможение клапана 32 в открытом положении,2003587 45 50 В момент воспламенения топливной смеси небольшая часть выхлопных газов пройдет в трубки 22 и повысит давление в камере 19, в последующие моменты времени давление в камере 23 будет быстро падать, что будет фиксироваться датчиком давления в камере 19. В тот момент, когда давление в камере уменьшится до давления в кольцевой камере 21, клапан 20, соединяющий камеры 19 и 21, открывается и воздух из камеры 21 поступает в камеру 19 для продувки камеры 19 от выхлопных газов. При дальнейшем падении давления в камере 19 до 5 атм клапан 32 растормаживается, клапан 20 на трубке, соединяющей камеры 19 и 21, закрывается, а клапан 20 на трубке, соединяющей баллон 18 камерой 21, открывается. В этот момент давление между выступом 30 клапана 32 и стенкой камеры 25 возрастет до 50 атм, и клапан 32 закроется и в этом положении затормозится, Этим действием заканчивается вторая фаза для устройств, расположенных левее (фиг,З) клапана 32, но продолжается для устройств, располокенных правее клапана 32. Так камера 38 после закрытия клапана 32 будет заполнена выхлопными газами и сжатым воздухом, использованным для продувки камеры 23.Перед газами под их давлением в труб, ках 39 и 40 будет овда, стремительно, как снаряд в пушке, движущаяся к отверстию в трубке 40,После того, как выхлопные газы достигнут отверстия трубы 43, заслонка на трубе открывается и выхлопные газы устремляются в турбу 43, В результате этого давление газа уменьшится почти до атмосферного, заслонка трубы 42 откроется и вода по трубе 42 хлынет в трубу 39, заполняя камеры 38,. Б середине второй фазы воды у отверстия 48 приобретет большую скорость и соФормула изобретения Двигательно-движительный комплекс судна, содержащий камеру сгорания с клапанами впуска и выпуска газов, водопроточную трубу движителя с водоприемным патрубком и устройство охлаждения двигателя, установленное соосно с трубой движителя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД двигательно-движитель- ного комплекса, он снабжен конусными каналами и баллоном сжатого горючего газа с размещенной в нем кольцевой эластичной камерой сжатого воздуха, клапаны выпуска газов выполнены с поворотными выступами, камера сгорания выполнена 5 10 15 20 25 30 35 40 здаст пониженное давление в камере 48,.в результате чего создается поток воды по трубам 44 в кольцевую камеру 45, а иэ нее по радиальным трубкам 46 в камеру 47 и далее в трубу 39.Проходя по указанному пути, забортная вода будет нагреваться, охлаждая корпус двигателя 3 и заднюю стенку камеры 23, Тепло, поступающее от передней стенки камеры 23, будет использоваться для подогрева топливной смеси, поступающей в камеру 23, а также отдаваться сжатому воздуху, используемому для продувки камеры 23,В начальный момент второй фазы вода, находящаяся в трубке 40 движителя 4, под действием давления выхлопных газов в камере 38 приобретет ускоренное движение, под ее напором пластины 49 изогнутся в, противоположные стороны и пропустят поток воды из трубы 40,После того как большая часть воды, заполнявшая камеры 38 и трубы 39 и 40; с большой скоростью выстрелит из конца трубы 40, в трубе 40 против окон 51 возникнет пониженное давление, упругие пластины 52 сблизятся друг с другом и откроют окна 51, через которые начнет поступать вода, поддерживающая ее поток в трубе 40, но с отрицательным ускорением, до полной его остановки, в результате которой пластины 49 и 52 займут первоначальное положение,Такова общая схема работы предлагаемого устройства во второй фазе.В первой фазе работы двигателя производят заполнение баллона 18 сжатым воздухом с помощью компрессора 11 и одновременно заполнение баллона 17 природным газом с целью поддержания в баллонах 17 и 18 постоянного давления, например, в 50 атм,(56) Авторское свидетельство СССР М 1579847, кл. В 63 Н 11/14, 1987. эллипсоидной и отделена от кольцевой камеры со сжатым воздухом поворотнымивыступами клапанов выпуска газа, размещенными по периферии камеры сгорания, и сообщена посредством указанных клапанов сузкими концами конусных каналов, которые своими широкими концами сообщены с водопроточной трубой движителя, при этом комплекс снабжен трубой выпуска выхлопных газов в атмосферу, выполненной с управляемой заслонкой и сообщенной с верхней частью водопроточной трубы водометного движителя, причем водоприемный патрубок выполнен споворотной заслонкой.2003587 ЮБ дакто ставитель А, Логачевхред М.Моргентал орректор Е. Па Подпис Заказ 33 НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва. Ж, Раушская наб., роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10