Реактивный паровой водомет: как построить его самому
«А где вы доставали медные трубочки и латунные пластиночки?» — в отчаянии кричал я, когда Дмитрий Мамонтов рассказывал мне об экспериментах своего детства. Я собирался повторить его опыт и построить особый паровой двигатель. Такой мотор может работать только на игрушечных корабликах, а рецепт его изготовления десятилетиями передается от отца к сыну…
В советское время у детей не было Барби, Playstation и радиоуправляемых вертолетов. Зато столько всего интересного можно было найти у ближайшего завода, на стройке или, пардон, на свалке. Селитра, карбид, металлическая стружка, наконец, те же медные трубки и латунные пластины. По древнесоветскому рецепту водометный двигатель строился так: с большой батарейки типа D снималась оболочка, извлекался центральный электрод и все содержимое. Судомоделиста интересовал цинковый стаканчик. Верхние две трети стаканчика спиливались ножовкой, края ровнялись ножницами, в получившейся «кастрюльке» сверлились два отверстия под медные трубки. Трубки припаивались обычным оловом. Из латунной пластинки вырезалась круглая крышка и тоже припаивалась к «кастрюльке». Затем крышка слегка продавливалась, чтобы получить подвижную мембрану. Подув в трубочки, можно было заставить мембрану щелкать. Котел лучше делать как можно меньше: чем меньше объем воды внутри двигателя, тем быстрее он будет заводиться.
Трубопроводы имеет смысл располагать на корабле так, чтобы значительная часть труб находилась ниже ватерлинии. Вода в данном случае играет роль охладителя. Чем быстрее пар охлаждается в трубах, тем надежнее работает двигатель. Конструируя корпус корабля, помните, что стальные трубки от «восьмерки» немало весят. Объем и водоизмещение лодки должны соответствовать солидной массе двигателя и свечи.
Перед включением двигатель следует полностью заполнить водой с помощью шприца. Конструкция имеет именно две трубки, а не одну, чтобы облегчить «заправку»: пока вода заливается в одно сопло, воздух выходит из другого. Корабль строится так, чтобы обе трубки были постоянно погружены в воду. Когда под котел ставится свечка, вода в нем нагревается и начинает кипеть. Образующиеся при этом пары выталкивают воду из котла. Проходя по трубкам, вода остывает, давление в котле падает, и двигатель всасывает воду обратно. Таким образом в трубах происходит постоянное возвратно-поступательное движение водяного столба.
Залив в двигатель немного чернил, мы смогли рассмотреть водометную струю во всей красе. На фото видно, насколько далеко и собранно бьет паровой двигатель. Неудивительно, что с такой тягой корабль стремительно устремляется вперед.
Простейший паровой водомет можно сделать и вовсе без котла. Достаточно согнуть трубу в несколько витков прямо над свечкой на манер кипятильника. Котел делается для спецэффектов: изгибающаяся мембрана издает громкий тарахтящий звук. Несмотря на то что водяной столб совершает движения в обе стороны с равной амплитудой, двигатель толкает лодку вперед. Это связано стем, что вся вода выталкивается из трубок в одном направлении, а засасывается со всех сторон.
Попытки подыскать замену редким в наши дни медным трубкам и латунным пластинам привели нас к следующему решению: отличной трубкой стала тормозная магистраль от автомобиля ВАЗ 2108. Она идеально подходит по диаметру, хорошо паяется и, главное, продается влюбом автомагазине.
Паровой водомет можно назвать двухтактным двигателем. На первом такте вода в котле нагревается и достигает температуры кипения. Образующийся пар выталкивает воду из котла и гонит ее по трубам. На втором такте горячая вода в трубах охлаждается, давление в системе падает, и вода вновь засасывается в котел. Выброс воды происходит в строго определенном направлении, а всасывание — со всех сторон. Поэтому на первом такте корабль толкается вперед, а на втором не отходит назад.
Мембрана — дело тонкое, во всех смыслах слова. При столь малом диаметре крышки ее материал должен быть очень мягким и податливым. После нескольких неудачных попыток мы сделали мембрану из алюминиевой чашки от самой дешевой греющей свечи. Она очень тонкая, мягкая, хорошо звучит. Единственный минус — алюминий не паяется. Вместо пайки мы применили 10-минутный двухкомпонентный эпоксидный клей. Опасения по поводу его прочности в жестких температурных условиях не оправдались. Если двигатель работает правильно, чашка раскаляется не слишком сильно — таков термодинамический цикл водомета.
Работа двигателя впечатляет. Его мощность достаточна, чтобы толкать корабль вперед, создавая позади видимые невооруженным глазом потоки воды. Честно признаться, нам не удалось добиться от машины действительно яркого звука, как в дедовские времена. Так что, похоже, с материалом мембраны еще стоит поэкспериментировать. Искренне желаем удачи в поиске латунных пластинок!
Водная ракета — новый движитель для скоростного флота – Наука – Коммерсантъ
Максимальная скорость привычных водных транспортных средств ограничена. В их двигателях происходит непрямое преобразование химической энергии топлива в энергию движения воды: через преобразование в механическую энергию различного рода движителей (гребных винтов, турбин, насосов). Неизбежные при непрямом преобразовании потери приводят к ограничению на максимальную скорость — на уровне 100-130 км/ч (это связано с кавитацией, разрушающей лопасти винтов, импеллеров и др.). Но это ограничение преодолеть можно.
В Центре импульсно-детонационного горения (Центр ИДГ) при Институте химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) разработаны, созданы и испытаны экспериментальные образцы прямоточного импульсно-детонационного гидрореактивного движителя, работающие на иных физических принципах и не имеющие мировых аналогов. В новом движителе происходит прямое преобразование химической энергии топлива в энергию движения воды. В результате надводному объекту сообщается гидрореактивная тяга, ускоряющая его до скоростей, недостижимых при использовании традиционных движителей. Отличительная особенность нового движителя — применение наиболее энергоэффективного и энергосберегающего рабочего цикла: цикла Зельдовича* с управляемым детонационным горением смеси моторного топлива с окислителем. Кроме того, в нем нет подвижных механических частей.
Расчеты
Экспериментальные образцы спроектированы специалистами ИХФ РАН на основе гидродинамических расчетов, позволивших оптимизировать параметры движителя. Конструкция и принцип работы движителя просты (рис. 1). Он представляет собой водовод (профилированную трубу с водозаборным устройством и соплом, погруженную в воду) с введенной в него импульсно-детонационной трубкой. Импульсно-детонационная трубка — сердце движителя — предназначена для генерации коротких, но очень интенсивных периодических импульсов давления в виде ударных волн, выходящих в водовод и выбрасывающих забортную воду из водовода через сопло. Каждый импульс давления в импульсно-детонационной трубке — это детонационная волна, образованная в результате зажигания топливной смеси и последующего быстрого, но управляемого перехода горения в детонацию — ускорения пламени от ~0,5 м/с до ~2000 м/c. Каждая ударная волна, выходящая в водовод, вовлекает воду в движение к соплу и, следовательно, придает движителю импульс силы — реактивной тяги.
Рис. 1. Схема плоского прямоточного водометного движителя
Важнейший фактор, влияющий на передачу количества движения от ударной волны к воде, а значит, и на энергоэффективность,— это сжимаемость воды, которая сильно зависит от содержания в ней газов. Вода в таком движителе всегда насыщена пузырьками с газообразными продуктами детонации предыдущего цикла, а при высокой скорости — еще и кавитационными пузырьками. Сжи
Реактивный ранец | Журнал Популярная Механика
Когда Рэй Ли был маленьким, он часто летал во сне. Повзрослев, он решил воплотить свои любимые сны в реальность. Этим летом изобретенный Рэем ранец JetLev появится в продаже.
Рэй с удовольствием рассказывает о своих снах: «Иногда я был в большом зале и летал над другими людьми и предметами, а порой взлетал вверх по огромной лестнице, приземлялся и летел вниз прямо над ступеньками, не касаясь их ногами. От подобных снов я получал невероятное удовольствие и поэтому страшно не любил вставать по утрам». Много лет спустя взрослый Ли вычитал в интернете, что почти каждый третий человек видит похожие сны. Но в детстве он был уверен, что лишь ему знакомо подобное наслаждение.
Ранец для надводных полетов Во время полетов пилот Jetlev сидит в седле (1), похожем на велосипедное, с закрепленными внизу ногами. Направление движения меняется за счет поворота рычагов управления (2), которые вращают сопла водометных движителей (3), а управление тягой двигателя осуществляется дистанционно по беспроводной связи вращением рукоятки (4), как на многих моторных лодках.
«Моя судьба была определена, — продолжает свой рассказ Рэй, — когда я увидел фильм про Джеймса Бонда «Шаровая молния» 1965 года выпуска». Картина знаменита тем, что Шон Коннери летает в ней с помощью ракетного ранца и к тому же напыщенно заявляет, что без этого устройства мужчина не может считать себя джентльменом. После просмотра фильма Рэй Ли отправился в местную библиотеку, где собрал всю возможную информацию о ракетах и турбореактивных двигателях. Но проведенные школьником расчеты заставили его отказаться от создания собственного ранца. Слишком опасно и дорого. Кроме того, формулы убедительно показывали, что такое устройство будет слишком тяжелым и едва ли способным на более-менее продолжительный полет. «Я был разочарован, — подытоживает Рэй свой рассказ, — но моя мечта создать свой ранец не умерла».
Ранцевая эпоха
Скептические расчеты юного Рэя оказались вполне правдоподобными. Шестидесятые годы прошлого века были эпохой невероятного технического прорыва: первый полет в космос, первый полет на Луну… Человечество было очаровано собственными достижениями, и, когда на сцену вышел ракетный пояс, многие легко поверили, что именно таким будет транспорт будущего. В США по заказу военных вовсю велись опыты с ракетными ранцами. Но после того как в 1969 году от сердечного приступа скончался Уэнделл Мур, главный в Америке разработчик и энтузиаст ракетных ранцев, увлечение этим видом персонального транспорта сошло на нет. Стало понятно, что недостатки ракетного ранца неустранимы. А поскольку время полета на ранце было ограничено всего лишь 20 секундами, а управление требовало особенного мастерства, вскоре про эту техническую диковину забыли.
Правда, некоторые продолжили дело Уэнделла Мура. Среди них, например, уже известный нашим читателям мексиканец Хуан Мануэль Лозано («ПМ» № 9’2006). Ему удалось немного увеличить длительность полета (до полуминуты) и сделать управление ранцем проще. Но что такое даже 30 секунд? Чуть зазевался — и свалился с высоты в несколько метров, повезет, если ничего не сломаешь.
Иные ранцы
Несмотря на то что работы над совершенствованием ракетных ранцев так и не принесли ощутимых результатов, устройство не было забыто. В СССР, например, в конце 1960-х — начале 1970-х годов разрабатывали проект лунного поселения, и часть специалистов в рамках проекта занималась проектированием ракетного ранца. Если на Земле такой ранец выглядел не более чем игрушкой, то в лунных условиях — при меньшей силе гравитации и в отсутствие сопротивления воздуха при полетах — он проявлял себя во всей красе: за счет значительно меньшего расхода топлива на одной заправке космонавт мог переместиться на расстояние 30 км, причем всего за несколько минут. Оптимальная скорость полета на полную дальность составляла 350−400 км/ч. Но лунная база так и осталась проектом, и работы по созданию лунного ранца прекратились на уровне разработки прототипов.
Все конструкторы ракетных ранцев в конце концов попадали в замкнутый круг. С одной стороны, чтобы повысить длительность полета, стоит увеличить количество баллонов с топливом. С другой стороны, такая мера увеличивала массу пилота. Под возросший вес требовалось увеличить тягу ракетного двигателя, а соответственно, и расход топлива. В результате длительность полета либо оставалась на прежнем уровне, либо снижалась.
Впрочем, замкнутый круг можно было обойти. Еще в 1965 году Уэнделл Мур начал работать над ранцем с турбореактивным двигателем. Впервые такой аппарат был испытан в апреле 1969 года: продолжительность полетов достигала 5 минут. Причем теоретически такой ранец мог находиться в воздухе до 25 минут. Увы, достоинства этого аппарата терялись на фоне недостатков: ранец был невероятно тяжелым и сложным в обращении. И хотя современные конструкции турбореактивных ранцев стали легче и проще, революционного прорыва в области не произошло.
Любопытно, что у ракетного и реактивного ранцев есть еще одна альтернатива — ранцы вертолетного типа. Так, относительно недавно в США был представлен ранец Martin Jetpack. Вопреки названию аппарат приводится в движение обычным двигателем внутреннего сгорания: последний раскручивает до необходимых оборотов два подъемных винта. По данным разработчиков, аппарат ориентировочной стоимостью около $100 000 может летать около получаса, но вопрос, насколько он безопасен, так и остается открытым. Так что пока из всего многообразия подобной техники лишь одну конструкцию можно назвать вполне безопасной — это JetLev Рэймонда Ли.
Рюкзак по‑венециански
«В 2000 году я прогуливался на автомобиле с женой и сыном в окрестностях Ньюфаундленда (Канада). Был прекрасный летний день, и когда возле одного из озер мы увидели точку по прокату гидроциклов, решили непременно попробовать», — рассказывает Ли о знаменательном в его жизни дне. Рэй никогда ранее не ездил на гидроцикле, поэтому был впечатлен тем, какую тягу дает небольшой мотор с водометом. В тот же день Рэй решил оценить возможность полета с использованием водометных двигателей.
Расчеты показали, что такой полет возможен, и Ли приступил к разработке своего ранца. На первых рабочих эскизах летающая часть конструкции включала бак для топлива и двигатель, а от аппарата вниз спускалась труба для забора воды. Но со временем аппарат претерпел элегантную трансформацию. На пилота теперь надевается только относительно легкий 14-килограммовый ранец, а все остальное — мотор, топливный бак, насос — размещается в лодке. Лодка и ранец соединены прочным и эластичным шлангом.
Цена вопроса Хотя нынешняя цена ранца (€99 000) высока, Рэй Ли полагает, что вскоре немало людей смогут опробовать его детище. Многие дома отдыха уже заинтересовались новым изобретением. В отличие от других конструкций, на ранце JetLev можно летать только над водой. Ограниченную свободу перемещения компенсируют такие достоинства ранца, как высокая безопасность и легкость обучения. JetLev-Flyer-155. Масса ранца — 14 кг // Максимальная тяга — 1900 Н // Отношение тяги к весу — 2,3:1 (для пилота массой 68 кг) // Максимальная скорость — 35 км/ч (для пилота массой 68 кг) // Длина соединительного шланга — 10 м // Максимальная высота полета — 8,5 м // Продолжительность полета на максимальной скорости — 1 час // Продолжительность полета в режиме частичных нагрузок — 1,5−2 часа // Модель JF-215 с двигателем мощностью 215 л.с., которая выйдет на рынок позже базовой, будет иметь максимальную скорость около 70 км/ч. Будущие модели, по данным Рэя Ли, смогут иметь скорость выше 80 км/ч, высоту полета 15 м и продолжительность полета — 5 часов, а также будут способны перевозить до 450 кг грузов.
«На первых порах я был единственным человеком на земле, кто верил, что мое устройство будет работать», — вспоминает Ли. Инженеры убеждали изобретателя, что добиться стабильного полета на подобном ранце не удастся. Рэю стоило огромного труда убедить семью в осмысленности его дела, а большинство его друзей решили, что он просто сошел с ума. В такой обстановке Рэю было тяжело всерьез заняться проектом, но в 2002 году в его жизни случился переломный момент. Ли посмотрел документальный фильм о том, как в 1982 году в Северной Атлантике затонула буровая платформа Ocean Ranger. Хотя на помощь тонущей платформе прибыли спасательные корабли, из-за шторма они не смогли оказать помощь. В итоге спастись не удалось никому. «Я подумал, что если бы у моряков было в наличие водометные ранцы, то многие жизни были бы спасены», — вспоминает Ли. Именно тогда он и решил продолжить заниматься своим проектом, несмотря на давление окружающих.
«На первых порах было очень сложно добиться устойчивости в полете, — продолжает канадец свой рассказ. — Достаточно всего лишь небольшой силы, отклоняющей от нормального положения, чтобы пилот потерял равновесие». На решение этой проблемы энтузиасту пришлось потратить почти полтора года. Конструкция модернизировалась пять раз, прежде чем Ли удалось добиться желаемого результата.
Триумф реактивной левитации
День 5 марта 2005 года стал одним из самых счастливых в жизни Рэя. В этот день во Флориде был произведен первый пилотируемый полет на ранце, названном JetLev (сокращение от Jet Levitation, «реактивная левитация»). Уже тогда аппарат демонстрировал хорошую устойчивость. С тех пор летающий ранец Ли опробовало около 30 пилотов, на нем было совершено свыше 200 полетов и в ходе работы над ним было произведено около 100 усовершенствований. Всего же команда Ли построила три варианта летающих ранцев и пять прототипов лодок.
В 2008 году была сконструирована предсерийная демонстрационная модель, а в январе 2009-го дебютировала на яхтенной выставке в Дюссельдорфе серийная модель JetLev-Flyer. Ее по лицензии вскоре начнет выпускать гамбургская фирма MS Watersports. Первые владельцы, которые захотят отдать за аппарат ¤99 000, получат его уже в июне 2009 года. Причем команда Рэя Ли полна уверенности в том, что такие люди найдутся, даже несмотря на мировой кризис.
1. Ракетный ранец. Аппарат конструкции американца Кая Майкельсона — классический ракетный ранец. На схожем летал Джеймс Бонд в картине 1965 года. Максимальная продолжительность полета — около 30 секунд. 2. Турбореактивный ранец. Аппарат T-73 американской компании JetPack International может летать до 9 мин. С ним за один полет можно переместиться на расстояние около 15 км. Главный недостаток — большой вес модели. 3. С двигателем внутреннего сгорания. Устройство Martin Jetpack представляет собой миниатюрный вертолет. Два воздушных винта модели работают от бензинового двигателя V4. На одной заправке может за полчаса пролететь 50 км.
Сумасшедшие лодочники
«Отношение тяги к весу нашего аппарата вместе с пилотом составляет примерно 2,3 к 1, — объясняет Рэй Ли. — Это выше, чем у самых передовых самолетов вертикального взлета и вертолетов». Так что пилоту JetLev гарантирована масса удовольствий, и, в отличие от пилота традиционного ракетного ранца, их он получит без риска свернуть себе шею.
Создатель JetLev хорошо знает, какое у его аппарата главное конкурентное преимущество, и в разговоре всегда рад коснуться тем безопасности. Ли посвятил несколько месяцев изучению спортивных инцидентов и сделал JetLev настолько безопасным, насколько это возможно. В частности, из соображений безопасности разработчики ранца ограничили подъем высотой 8,5 м. Вообще-то упасть в защитной экипировке с высоты в 10 м тоже вполне безопасно, но разработчики решили подстраховаться по объективным причинам. Во‑первых, пилот может упасть в воду на мелководье, а во-вторых, он может при падении наткнуться на лодку с двигателем. «Такое падение будет мягче, чем если бы пилот просто упал на землю, — уверяют разработчики, — но он все равно может получить травмы».
Самая приятная особенность ранца JetLev заключается в том, что научиться летать на нем действительно просто. Самые способные ученики осваивают самостоятельное управление уже за несколько минут. Ракетный ранец куда опасней в освоении, дороже и сложнее.
Сопла устройства расположены выше центра тяжести пилота, поэтому вертикальное положение пилота устойчиво. Причем шланг и вода внутри него добавляют вес ниже центра тяжести. Благодаря этому чем выше полет, тем он стабильней. Мало того, если пилот все-таки упадет в воду, он легко может снова взлететь без посторонней поддержки.
Первая модель, которая выходит на рынок, оснащена двигателем мощностью 155 л.с. — с таким серьезным мотором пилот будет способен развить скорость выше 35 км/ч. А ближе к концу года запланировано появление новой, еще более мощной, 215-сильной модели. Такой ранец сможет потягаться по скорости со многими катерами. «Удивляете, наверное, окружающих своим ранцем?» — интересуюсь я, задавая в ходе интервью последний вопрос. «Случается». Однажды Ли стал летать над рекой вблизи автомобильного моста, не задумываясь о последствиях. На мосту остановились три фуры и куча легкового транспорта, практически перегородив дорогу. Дорожное движение было восстановлено, только когда Ли улетел подальше от этого места.
В другой раз, когда Рэй Ли летал неподалеку от моста во Флориде, патрульная машина обнаружила компанию зевак, остановивших автомобили на мосту. Местный шериф вышел из машины и появился перед Рэем, держа в обеих руках небольшой предмет. «Мужчина выглядел как полицейский, который направил на меня пистолет! — живо рассказывает Рэй. — Но когда я к нему подлетел, оказалось, что это телефон с фотокамерой. ‘Не против, если я вас сфотографирую? — поинтересовался шериф. — Иначе никто не поверит, что я увидел такое в своем округе».
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2009).Реактивный паровой водомет: как построить его самому
В советское время у детей не было Барби, Playstation и радиоуправляемых вертолетов. Зато столько всего интересного можно было найти у ближайшего завода, на стройке или, пардон, на свалке. Селитра, карбид, металлическая стружка, наконец, те же медные трубки и латунные пластины. По древнесоветскому рецепту водометный двигатель строился так: с большой батарейки типа D снималась оболочка, извлекался центральный электрод и все содержимое. Судомоделиста интересовал цинковый стаканчик. Верхние две трети стаканчика спиливались ножовкой, края ровнялись ножницами, в получившейся «кастрюльке» сверлились два отверстия под медные трубки. Трубки припаивались обычным оловом. Из латунной пластинки вырезалась круглая крышка и тоже припаивалась к «кастрюльке». Затем крышка слегка продавливалась, чтобы получить подвижную мембрану. Подув в трубочки, можно было заставить мембрану щелкать. Котел лучше делать как можно меньше: чем меньше объем воды внутри двигателя, тем быстрее он будет заводиться.
Перед включением двигатель следует полностью заполнить водой с помощью шприца. Конструкция имеет именно две трубки, а не одну, чтобы облегчить «заправку»: пока вода заливается в одно сопло, воздух выходит из другого. Корабль строится так, чтобы обе трубки были постоянно погружены в воду. Когда под котел ставится свечка, вода в нем нагревается и начинает кипеть. Образующиеся при этом пары выталкивают воду из котла. Проходя по трубкам, вода остывает, давление в котле падает, и двигатель всасывает воду обратно. Таким образом в трубах происходит постоянное возвратно-поступательное движение водяного столба.
Простейший паровой водомет можно сделать и вовсе без котла. Достаточно согнуть трубу в несколько витков прямо над свечкой на манер кипятильника. Котел делается для спецэффектов: изгибающаяся мембрана издает громкий тарахтящий звук. Несмотря на то что водяной столб совершает движения в обе стороны с равной амплитудой, двигатель толкает лодку вперед. Это связано стем, что вся вода выталкивается из трубок в одном направлении, а засасывается со всех сторон.
Попытки подыскать замену редким в наши дни медным трубкам и латунным пластинам привели нас к следующему решению: отличной трубкой стала тормозная магистраль от автомобиля ВАЗ 2108. Она идеально подходит по диаметру, хорошо паяется и, главное, продается влюбом автомагазине.
Мембрана — дело тонкое, во всех смыслах слова. При столь малом диаметре крышки ее материал должен быть очень мягким и податливым. После нескольких неудачных попыток мы сделали мембрану из алюминиевой чашки от самой дешевой греющей свечи. Она очень тонкая, мягкая, хорошо звучит. Единственный минус — алюминий не паяется. Вместо пайки мы применили 10-минутный двухкомпонентный эпоксидный клей. Опасения по поводу его прочности в жестких температурных условиях не оправдались. Если двигатель работает правильно, чашка раскаляется не слишком сильно — таков термодинамический цикл водомета.
Работа двигателя впечатляет. Его мощность достаточна, чтобы толкать корабль вперед, создавая позади видимые невооруженным глазом потоки воды. Честно признаться, нам не удалось добиться от машины действительно яркого звука, как в дедовские времена. Так что, похоже, с материалом мембраны еще стоит поэкспериментировать. Искренне желаем удачи в поиске латунных пластинок!
Статья «Реактивный паровой водомет» опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2011).
Источник
Источник
Водомет гидрореактивная установка «JET-STAR 200»
Водомёт из нержавеющей стали, алюминия и титана!!! В его конструкции также как у корпуса «самолетная» культура веса: прокат нержавеющей стали, алюминий и титан — поэтому наш водомёт весит всего 20кг, а вес катера «RiverJet» не превышает 520кг.
Гидрореактивная установка Защищена патентом Российской Федерации №67059.
В процессе проектирования особое внимание было уделено надежности и простоте обслуживания при эксплуатации в тяжелых условиях, на большом удалении от базы. При эксплуатации любого водомёта на засоренной акватории или в условиях мелководья наибольшие опасения судоводителей вызывает попадание посторонних предметов в проточную часть. На максимально возможную защиту водометной установки направлены следующие конструктивные решения:
- Гребной вал «Jet-Star 200» заключен в неподвижный кожух, что исключает возможность наматывания на него: веревок, сетей, водорослей и т.п., а специальная заправка входных кромок ротора обеспечивает его самоочистку.
- Для осмотра или удаления посторонних предметов из проточной части, а так же при необходимости замены ротора или его предохранительных элементов (шпонок) реактивное сопло со спрямляющим аппаратом выполнено легкосъемным. Осмотреть или заменить ротор можно в одиночку, не поднимая катер на берег.
- Длительная эксплуатация любой гидрореактивной установки, в условиях мелководья, ведет к интенсивному абразивному износу гильзы ротора, увеличению торцевого зазора по лопаткам рабочего колеса и, как следствие, потере тяги силовой установки. «Jet-Star 200» имеет съемный узел осевого насоса, выполненный как моноблок, и представляющий собой тело вращения, что позволяет легко, либо заменить его новым, либо восстановить торцевой зазор рабочего колеса.
- При попадании особо крупных предметов в проточную часть срезаются предохранительные штифты, передающие крутящий момент на ротор, однако, и при этом катер не теряет ход полностью, остается возможность продолжить движение со скоростью до 30 — 35км/ч. Для замены предохранительных штифтов необходимо лишь открыть сопло и вставить запасные штифты в резервные отверстия гребного вала.
- Насосный узел гидрореактивной установки «Jet-Star 200» это – Легко съемный моноблок. Изготовлен из нержавеющий стали и титана и весит 11,5 кг, в случае повреждения может быть легко заменен в одиночку. Трудоемкость замены соизмерима с установкой запасного колеса легкового автомобиля.
Катер «RIVER JET» защищен патентами РФ
- № 68083 промышленный образец, катер;
- № 67059 полезная модель, водомет;
Катер сертифицирован ЦНИИ им. академика Крылова (филиал-НИИ стандартизации и сертификации «ЛОТ») г.Санкт-Петербург. Сертификат соответствия № РОСС RU.МП13.А00168.
Строится серийно по ТУ 7441-001-75812789-2005.
Водореактивный паровой прямоточный движитель
Изобретение относится к судостроению и может использоваться в энергетике, в насосостроении и в системах отопления. Водореактивный паровой прямоточный движитель имеет котел, водовод и нагреватель. Водовод движителя выполнен в виде трубы со входной и выходной подпружиненными заслонками, ограничивающими рабочую зону. При этом котел установлен в пределах рабочей зоны у верхней поверхности трубы водовода, и его полости сообщены с полостью трубы водовода в рабочей зоне над нагревателем. Котел такого движителя может быть выполнен по форме параллелепипеда или являться кольцевым. Движитель может быть выполнен с дополнительными котлами и нагревателями. Изобретение позволяет расширить возможности применения разнообразных источников в нагревателе, повысить экономичность движителя и снизить непроизводительные затраты энергии. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Движитель предназначен для использования в народном хозяйстве в кораблестроении, в энергетике в комплекте с турбиной, а также в системах отопления и насосостроении.
Известны как аналоги водяные движители с механическим перемещением жидкости типа водометов.
Ближайшим прототипом, который я знаю и привел ранее в заявке 15.06.06 «Движитель водореактивный паровой прямоточный», но литературы не нашел, является игрушка в виде модели катера с движителем, основанном на использовании взрывного характера парообразования для ускорения реактивного эффекта движения рабочего тела и состоявшем из квадратного, 20×20 мм, котла высотой 4 мм с верхней гранью-мембраной, двумя трубками-водоводами, диаметром около 4-х мм в нижней грани-днище, направленными к корме. Предварительно заполненный водой и подогреваемый снизу движитель довольно энергично перемещал кораблик. Недостатком устройства было быстрое, усталостное разрушение мембраны и превращение в пар всего объема жидкости в зоне подогрева (чем страдает и устройство по вышеприведенной заявке), поскольку площадь проходного сечения котла должна быть не менее сечения водовода, что снижало эффективность устройства.
Конструкция в статическом состоянии
На Фиг.1 представлена кинематическая схема движителя с внешним котлом прямоугольного плана и поперечным разрезом на Фиг.2, а на Фиг.3 — вариант конструкции с кольцевым котлом и поперечным разрезом на Фиг.4.
Движитель (Фиг.1 и 3) состоит из водовода 1 в виде трубы предпочтительно прямоугольного сечения, с укрепленным(и) у ее верхней поверхности тонкополостным(и) (т.е. малым расстоянием между верхней и нижней стенками) внешним(и) котлом(ами) 2 в виде, например, параллелепипеда (Фиг.2) или свернутого в кольцо (Фиг.4) так, что их полости сообщаются с полостью трубы в рабочей зоне, которая отделена подпружиненными входной и выходной заслонками-клапанами 3, установленными, например, жесткими на шарнирах, либо жестко закрепленными упругими, и нагревателя(ей) котлов 4, как на Фиг.2 или 3, причем обеспечивается возможность установки нагревателя внутри кольцевого котла и применения внешней теплоизоляции.
Конструкция в динамике
При вскипании жидкости в котле 1 пар проникает за выходную заслонку 2, частично конденсируется и подогревает жидкость, придает ей ускорение, а взрывообразно увеличившийся из остатка жидкости в котле объем пара открывает выходную заслонку, увеличивая скорость и инерцию движущейся по трубе жидкости, при этом резко повышается объем разреженного пространства за заслонкой, процесс, провоцируемый быстрой конденсацией пара и демпфированием котла, создающий условие для кавитации, — разреженное пространство — схлопывается и подсасывает в котел, через входную заслонку, очередную порцию жидкости, создавая эффект насоса. Процесс повторяется. Использование варианта с кольцевым котлом по Фиг.3 и 4 позволяет производить нагрев от, например, вторичного контура атомной энергоустановки.
Технические результаты применения изобретения
Они заключаются в расширении возможности применения разнообразных источников энергии в нагревателе, в повышении экономичности и КПД движителя за счет расположения всасывающего обреза трубы в передней части судна, возможности, а также в простоте конструкции, возможности применения выпускаемых промышленностью материалов и действующих технологий, кроме того, разделение объемов водовода и котла увеличивает производительность за счет уменьшения объема жидкости, нагреваемой в единицу времени, а применение внешней теплоизоляции снижает непроизводительные затраты энергии, что в сумме повышает КПД устройства.
1. Водореактивный паровой прямоточный движитель, содержащий котел, водовод и нагреватель, отличающийся тем, что водовод выполнен в виде трубы со входной и выходной подпружиненными заслонками, ограничивающими рабочую зону, при этом котел установлен в пределах рабочей зоны у верхней поверхности трубы водовода и его полости сообщены с полостью трубы водовода в рабочей зоне над нагревателем.
2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что котел выполнен по форме параллелепипеда.
3. Движитель по п.2, отличающийся тем, что котел является кольцевым.
4. Движитель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он выполнен с дополнительными котлами и нагревателями.