Файл: Движительнорулевые комплексы.docx

Водометный движитель (водомет)

Водометный движитель, у которого сила, движущая судно, создается выталкиваемой из него струей воды (реактивная тяга). По сути это водяной насос, который работает под водой. Применяются обычно на судах, плавающих на мелководье.Водометные движители используются в мире уже с 1950-х годов. Это новозеландцы изобрели лодочный мотор, который можно было использовать безопасно и надежно на мелководных реках для доставки в труднодоступные места разнообразных грузов. Но для более ли менее коммерческого и повсеместного применения водометов ждали около 50 лет.Водометный движитель обычно состоит из:

• 
  импеллер;
  
• 
  водовод;
  
• 
  спрямляющий аппарат;
  
• 
  сопловой аппарат;
  
• 
  реверсивно-рулевое устройство;
  
• 
  привод реверсивно-рулевого устройства;
  
• 
  подшипниковые узлы и дейдвудные уплотнения.
  

Достоинства водометного движителя:

• 
  хорошо защищён от механических повреждений и кавитации (процесс парообразования и последующего схлопывания пузырьков пара с одновременным конденсированием пара в потоке жидкости);
  
• 
  хорошо плавает по мелководью (можно спокойно передвигаться по мелководным горным рекам и озерам с каменным дном), преодолевает засоренные участки водоёмов и даже перекаты и мели (в отличие от винтового мотора, в котором такие штуки могут можно разрушить и винт, и сам мотор);
  
• 
  безопасен для людей, которые находятся рядом в воде, т.к. импеллер находится внутри. Для применения в спасательной технике это очень актуально, т.к. спасательное судно должно быть как можно ближе к спасаемому человеку. И, кстати, глушить водомет нет необходимости;
  
• 
  на больших скоростях КПД лучше, чем у винтовых. Тут на выбор: либо увеличенная максимальная скорость, либо экономия топлива;
  
• 
  водомётные катера более устойчивы и управляемы (даже при резких виражах на высокой скорости), потому что водомёт как бы «присасывает» катер к воде, за счет чего он устойчиво ведет себя. Можно совершить разворот практически на месте и двигаться бортом вперёд. Не требуется использование реверс-редуктора, торможение с полного хода, выбег судна при экстренном торможении наиболее короткий;
  
• 
  тише по сравнению с винтовыми движителями;
  

---

Недостатки водометного движителя

• 
  меньший, по сравнению с винтом, КПД на небольшой скорости из-за необходимости перевозки, помимо собственно полезного груза, также и воды, находящейся в трубопроводе; трения воды в трубопроводах; турбулентных завихрений потока воды в каналах водомёта;
  
• 
  затруднительность подачи воды сквозь днище судна к насосу, на эффективность которого будет влиять скорость движения судна относительно воды.
  

2. Импеллер

Импеллер (или винт, или рабочее колесо) – это лопаточная машина, заключенная в кольцо, снижает потери мощности и шумность.Импеллер является главным элементом водометного движителя, преобразующим энергию двигателя в энергию поступательного движения судна.Гидродинамический импеллеры бывают: осевые с цилиндрической и конической ступицей, осе-диагональные, диагональные и шнековые. Каждый из типов имеет свою область использования.Осевые импеллеры являются предшественниками всех типов импеллеров водометных двигателей. Отличаются высокими значениями упора на низких скоростях движения. Имеют достаточно низкий кпд и небольшой запас по кавитации.Осе-диагональные импеллеры имеют высокие значения КПД. Диагональные и шнековые импеллеры – это наиболее современные импеллеры, проектирование которых могут себе позволить только фирмы, имеющие базу разработки гидродинамики. Вообще, импеллер самая сложная деталь в составе водометного движителя, обычно они изготавливаются литыми с последующей механической обработкой лопастей. Некоторые производители изготавливают сварные импеллеры, заранее обработанные лопасти привариваются к ступице. Такая технология допустима в случае с низкооборотными осевыми импеллерами и совершенно не допустима для высокооборотных движителейБольшинство производителей водометов для малого судостроения изготавливают импеллеры методом точного литья с минимальной последующей обработкой. Такая технология дает значительное снижение стоимости изготовления при соблюдении высокой точности геометрии. Импеллеры изготавливаются из нержавеющей стали или коррозионно-стойких бронз и латуней.

3. 1   2   3   4   5   6   7   8

---

Водовод

Водовод (или водометная труба, или водозаборник) - обычно это профилированная труба. Водяной поток ускоряется либо лопастным механизмом, либо энергией сгорания топлива или давлением сжатого газа, что и обеспечивает направленный выброс струи через выпускное отверстие в корме. Отбрасываемая масса воды создает упор движителя, что и приводит судно в движение.Водовод с точки зрения гидродинамики очень важная деталь любого водомета. Кроме этого конструктивно водозаборник, как правило, является несущей силовой деталью водометного движителя. Очень важно, чтобы течение жидкости подошедшей к импеллеру было максимально равномерным и ламинарным по всему сечению.Многие разработчики и производители недооценивают значения этого важного элемента водометного движителя, считая, что основная задача просто подвести воду к импеллеру. В угоду технологичности и компактности, водозаборники делают зачастую из листового материала, с очень крутыми подъемами свода водозаборника.Основные правила проектирования водозаборников:

• 
  свод водозаборника не должен быть крутым, должно быть соблюдено условие безотрывного течения потока воды от днища катера к своду водозаборника;
  
• 
  входящая кромка, так называемая «губа» должна иметь профиль максимально приближенный к гидродинамическому;
  
• 
  сечения водозаборника должны быть максимально приближены к форме трубы. Плоские поверхности, образующие вход водозаборника, за два калибра от импеллера должны плавно перейти к форме круга.
  

4. 
   Спрямляющий аппарат
   

Спрямляющий аппарат создает на пути движения воды определенное сопротивление. Что бы это сопротивление уменьшить, в идеале профиль лопаток спрямляющего аппарата должен быть правильного гидродинамического профиля, при этом сама конструкция спрямляющего аппарата не имеет большого значения с точки зрения гидродинамики.Гидродинамические схемы исполнения спрямляющего аппарата:

1. 
   Лопаточное поджатие. Это когда лопатки спрямляющего аппарата выполняют одновременно и функцию соплового аппарата. В этом случае профиль лопаток имеет форму клина. У такого спрямляющего аппарата имеется одно преимущество – уменьшение осевого габарита всего водометного движителя. Но недостатков больше, чем преимуществ. Потери КПД достаточно велики, благодаря профилю лопаток. О недостатках такого сопла будет сказано ниже в разделе Сопловой аппарат;
   
2. 
   Щелевой водомет. Собственно, самого спрямляющего аппарата в такой схеме нет. Функцию спрямления струи выполняет сжатое в прямоугольник сопло.
   

---

Авторство этого типа водометного движителя принадлежит ЦНИИ им. Акад. А.Н.Крылова. Разрабатывалось это щелевое сопла для водометов большой мощности, для водоизмещающих судов с частично напорным водозаборником. Для глиссирующих судов этот тип ВД не эффективен. Пропульсивный КПД такого движителя не более 0,46, тогда как у традиционных ВД не менее 0,6, а у лучших образцов до 0,65. Такая разница в КПД дает потерю скорости катера более 40%.

5. Сопловой аппарат

Сопловой аппарат (или просто сопло) – элемент гидродинамической части водометного движителя, формирующий струю, которая выходя из сопла обеспечивает реактивную тягу.Задача соплового аппарата произвести поджатие воды на выходе из водомета. Уменьшение в сопле проходного сечения преобразует давление воды в ее скорость. Наибольшая эффективность сопла достигается его точной, правильной профилировкой. Уменьшая или увеличивая поджатие сопла, можно менять характеристики водометного движителя.Виды сопловых аппаратов:

• 
  В сопле размещен спрямляющий аппарат. Это значительно экономит осевой размер водомета, но требует очень дорогостоящего производства;
  
• 
  Сопло с лопаточными поджатием. В этом случае, так же спрямляющий аппарат расположен в сопле, но само сопло не имеет поджатия, эту функцию выполняют клиновые лопатки спрямляющего аппарата. Из недостатков конструктивных и практических: трудность организации реверсивно-рулевого устройства. Диаметр струи равен диаметру импеллера, соответственно увеличиваются и размеры реверсивного устройства. Струя на выходе из такого сопла рваная и неравномерная, единственный вариант рулевого устройства – рули в потоке – не самый лучший вариант;
  
• 
  Щелевое сопло. В таком сопле, в угоду технологичности (можно все сделать из листового металла) и стремлению к уменьшению габаритов, некоторые изготовители водометов существенно пренебрегают эксплуатационными и техническими параметрами водометных движителей. Как было сказано выше, пропульсивный КПД такого движителя не более 0,46, что ведет к недобору скорости и перерасходу топлива. Как и для сопла с лопаточным поджатием, на водомете с щелевым соплом не возможно организовать эффективное реверсивно-рулевое устройство. Этот тип водометного движителя предложен в ЦНИИ им. Акад. А.Н.Крылова и разрабатывался специально для водометов большой мощности, с частично напорным водозаборником.
  

---

6. 1   2   3   4   5   6   7   8

---