водомётные движители для подводных аппаратов

au> Щаз нарисую схемку, хотя годится и та выше.

Офф: шо, это тоже в Солиде рисовал???

au> Да, вместе с книгой, потому и запомнил что хорошо и плохо. Но там всё же мелкота, а тут возник вопрос про крупные формы. Во не касаясь формул, чисто на пальцах, если увеличивать размеры водомёта, как в той схеме, где он на весь диаметр корпуса, это сводит фактор снижения кпд до незначительного?

Это не очень просто. Для увеличения объема прокачивоемой воды, необходимы водоводы большого сечения, крупное колесо и его приводы здорово набирают в весе, уменьшение числа оборотов требует мощных ТЗА и т.д. и т.п.
Так что, вот так на пальцах, без привязки к конкретному корпусу, ни чего сказать нельзя.
В самой книге, методика упрощенная. Вообще, расчет винта или водомёта, да же, отдельный раздел кораблестроения.

au> А кроме шумности ничего?

Для ПЛ это основное. Для ПА, ещё полюс - улучшение маневренности (резкое улудшение), для торпед позможность увеличения скорости отодвигая кавитацию в более высокие скорости (прошу прощения за туфтологию).

артём> Это не очень просто. Для увеличения объема прокачивоемой воды, необходимы водоводы большого сечения, крупное колесо и его приводы здорово набирают в весе, уменьшение числа оборотов требует мощных ТЗА и т.д. и т.п.
Решение скорее всего в электроприводе, тем более созданы регулируемые на переменном токе и погружной конструкции со смазкой подшипников заборотной водой.
артём> Так что, вот так на пальцах, без привязки к конкретному корпусу, ни чего сказать нельзя.
безусловно

au> А кроме шумности ничего?

Похоже нет.

Косвенным индикатором этого, является в т.ч и полное отсутствие именно таких водометов (нем. Duesenringpropeller - единственное название на всех известных мне языках, не пересекающееся с другими определениями и не вызывающее путанницы) на гражданских судах. Там в первую очередь обращают внимание на малую стоимостъ и экономию топлива и иногда на малую виброактивность (лайнеры, яхты). Так вот, не нашлосъ ни одного применения, которое оправдывало бы этот водомет там. Значит стоимостъ, усложнение конструкции и низкий КПД забили все существующие преимущества системы... единственное в этом направлении, что естъ, это винт в поворотной насадке конической формы (буксиры и малые ПА) - "Kortduese"

Еше, глядя на картинку renegade ина вашу схемку мне трудно представитъ,что это можно реализовать с высокой ремонтопригодностью...

Короче, как и ряд других интересных "игрушек" (Стирлинг и др.) водомет навсегда останется чисто военным устройством. Даже коммерческое подводное судостроение это решение не заинтересует.

P.S. Кстати, Duesenringpropeller по определению из Вики это всегда ДВА рабочих колеса. Одно нагнетающее и одно неподвижное, или два подвижных противоположного вращения. Вот и нашли точное определение.

PumpJet - в немецком это тоже совершенно другой привод - центробежный водомет фирмы Shotel

au> Первый толкается и создаёт волну из-за смещения "несжимаемой" воды,

Какую волну? Мы ж о подводном аппарате имеем в виду???

au> и обтекается со скоростью движения. Второй (с тянущим водомётом) обтекается (при определённой скорости) с меньшей скоростью, и потому меньше потери.

Хоть бей лопатой - не понимаю, как такое вообще может быть. Как ни крути, но при "ускорении потока на носу" обтекание корпуса может осуществляться только со скоростью большей, но никак не наоборот.

Кстати, ИМХО, и при заднем расположении винта корпус как минимум отнюдь не всюду обтекается со скоростью потока на бесконечности V0 (это помимо того, что она "из-за геометрии" несколько меняется) - cчитается, что на винте половина приращения скорости потока приходится перед винтом, а половина - за ним. (можно сформулировать чуть иначе: поскольку скорость движения ощутимо дозвуковая , вода и перед винтом неизбежно "чувствует" возмущения скорости вследствие его работы).

au> Плюс, тоже при некоторых условиях, меньше волна — вода не расталкивается носом, а прокачивается с ускорением.

Как-то не очень понял, что ты имеешь в виду...

au> Разница в системе отсчёта: в обычной схеме корпус обтекается неподвижной водой, а в тянущей — струёй водомёта. И вот скорость струи относительно корпуса будет ниже чем скорость корпуса (и водомёта) относительно неподвижной воды,

"Сэр, но КАК?!!"

au> Ну так и есть. Разница лишь в том с какой стороны движителя находится корпус. Если он спреди, то он делает волну и обтекается обычно.

Вот нифига не понял смысла этой фразы


au> Вот V0 — это скорость движения, dV — ускорение, придаваемое потоку после водомёта, V0+dV — это скорость потока относительно неподвижной воды, а вот скорость омывания корпуса уже dV, и она может быть меньше чем V0.

Да господь с тобою, откуда dV омывание корпуса?! V0 - ты куда уберёшь?!
V0+dV, и НИКАК иначе.

артём> Это не очень просто. Для увеличения объема прокачивоемой воды, необходимы водоводы большого сечения, крупное колесо и его приводы здорово набирают в весе, уменьшение числа оборотов требует мощных ТЗА и т.д. и т.п.
артём> Так что, вот так на пальцах, без привязки к конкретному корпусу, ни чего сказать нельзя.

Спасибо. Но могу конкретизировать — это я думки думаю В общем, "концептуальные" детали такие: под водомётный комплекс (сам водомёт, его электромотор и всё их непосредственное хозяйство — в собственной прочной капсуле) выделяется полный сегмент в корме — там ничего кроме это нет. Это пространство (внутри огибающей "идеального корпуса" — параболоида) примерно как усечённый конус с диаметром основания порядка 4 метров (картинка ниже), длиной порядка 4-5 метров от края полусферической стенки (прочный корпус) до заднего среза сопла. То есть весь полупрозрачный объём — это сугубое пространство для водомётного комплекса. Мощь его (требуемая, без деления на все КПД) получается в районе 500~600кВт плюс-минус. Т.е. где-то там внутри предполагается электромотор примерно на 1 МВт. У меня сложилось впечатление (не более), что оно туда помещается Скорость сего плавсредства видится в районе 15~20уз. Критерием оптимизации является КПД, т.е. чтобы получился максимальный пробег по имеющемуся топливу (в конечном итоге). Но водомёт интересен ещё и тем что полностью прячется в контур корпуса, плюс сопла и водоводы можно закрывать — ничего не торчит и ни за что не зацепится, а значит и не сломается, не намотается и не угробит. Это в данном случае ценно

артём> улучшение маневренности (резкое улудшение), для торпед позможность увеличения скорости отодвигая кавитацию в более высокие скорости (прошу прощения за туфтологию).

Вот кстати, да. Раз уж такой шмат кораблика отводится под это дело, интересно сможет ли оно дать регулируемый вектор тяги. Т.е. не тупо, как в самолётах, а грубо: откр/закр сопло в бок, и так на нескольких направлениях-векторах. Плюс хоть какой-то реверс тоже водоводами — да, морда у меня хотеть не треснет Это реально? Поместится? КПД по сравнению с "обычным" винтом может быть на уровне? (иначе жаба задушит неминуемо)
Да, почему всё выделено в один сегмент корпуса. В общем замысел этого квазитехнический: чтобы вся конструкция могла быть спроектирована и построена отдельно как готовая секция, а потом смонтирована на стапеле с минимумом возни и соединений (в идеале только электрика). Ну и в обратном порядке — откручена и отправлена на ремонт, заменена и т.п. Это как неповорачивающийся крупный вписанный в корпус азипод, пардон за тавтологию

---

Факир:

Нет, это я выдрал картинку из патента и на ней покалякал слегка.

Fakir> "Сэр, но КАК?!!"

Поскольку при публичном вскрытии ничего интересного в этом патенте не обнаружилось, я о нём уже давно забыл и на твои вопросы ответить не могу

ИМХО, скорее всего, патент просто гонивный.
Это ж не СССР с его патентной экспертизой, где проверялась реализуемость и т.п.
Ща важно что? Новизна и незапатентованность, а может работать или не может, абсурдны выкладки или нет - мало кого волнует
Так что запатентовать любое гониво можно, если чуть денег и времени не жалко
(я видел такие патенты, что просто "Ой!", причём не только российские)

Соответственно, пожалуй, стоит хоть как-то обращать внимание только на патенты от серьёзных контор/людей. Заведомо вменяемых и компетентных.

au>> А кроме шумности ничего?
A.K.> Похоже нет.

Меня в этой конструкции привлекло то что она вписана в корпус и ничего не торчит, что она может быть выполнена (от проекта до монтажа в корпус) совершенно отдельно (упрощает проект), что все дырки могут закрываться (это для меня важно) и ничем ни за что не зацепятся (тоже важно), что оно (вроде как) в целом тише работает, что нет точных+длинных=дорогих валов, что это в принципе тот же азипод, которые уже делаются на примерно нужный уровень мощи. Ну и мне лично не нравится "мясорубка с автоподачей и автонамоткой" вблизи от проплывающих мимо мягких и твёрдых предметов

A.K.> Еше, глядя на картинку renegade ина вашу схемку мне трудно представитъ,что это можно реализовать с высокой ремонтопригодностью...

А вы представьте что это азипод без вращения, вписанный в корпус. Азипод очень ремонтопригоден, не так ли? Особо по сравнению с классическим мотором в ПК, трубой, и прочим — если что-то капитально свихнётся, ремонт тоже потребуется капитальный, со вскрытием всего.

A.K.> Короче, как и ряд других интересных "игрушек" (Стирлинг и др.) водомет навсегда останется чисто военным устройством. Даже коммерческое подводное судостроение это решение не заинтересует.

Не стоит так категорично — нет пока коммерческого подводного корабле(пардон, не выношу судо-)строения, чтобы оно чем-то интересовалось или не интересовалось, что выше уровня юбота. Меня вот заинтересовало, а я совсем не адмирал Дёниц

Fakir> (я видел такие патенты, что просто "Ой!", причём не только российские)
Fakir> Соответственно, пожалуй, стоит хоть как-то обращать внимание только на патенты от серьёзных контор/людей. Заведомо вменяемых и компетентных.
хи-хи

au>> он хуже, ну кроме смоченной поверхности. Как это "хуже" меняется от размеров, как будет с этим мега-водомётом, который больше любого винта, и крутиться может медленно, прокачивая при этом больше воды чем типичный винт. Это ведь фактор, который обычно снижает КПД, а тут он наоборот как раз получается. Формулу я уже забыл, но там было про скорость и количество воды: чем ниже скорость и больше воды, тем больше КПД. Дык с большим колесом и площадью канала это попунктно выполняется..

Я кажется понял... На винтах помимо увеличения диамтера и снижения оборотов при рассчете, как черт ладана боятся увеличивать диаметр втулки. Почему не знаю, но он зверски снижает КПД. Это второй болъшой минус помимо смоченной поверхности. И ЕШЕ РАЗ - оченъ большои шаг лопаток, который, собственно говоря и заставляет делатъ столько лоаток - это третий минус.

В военном подводном кораблестроении единственный болъшой плюс- малошумность и маневренность по скорости заставляют плевать на КПД. Так сильно их загнала в угол современная гидроакустика.

Мегавинт - это мегавтулка. Вот и все...вокруг мегавтулки никогда не будет никакого замедления...

И еще раз логический ряд для зарезания осетра для людей, которые по любопытству читают эту ветку:
1. Кавитация - перепад давлений перед и за винтом вызывает образование кавитационных пузыръков, которые шумят и вызывают вибрации
2. Хочешь избавиться от кавитации - увеличь шаг лопастей. За счет этого перепад давления будет меньше.
3. Перепад давления рождает реактивную силу, которая толкает кораблъ вперед. Избавился от кавитации? Бутъ любезен увеличить число лопастей в винте, чтобы они все вместе создавали прежнюю реактивную силу. На этом месте мы примерно удвоили смоченную поверхность и увеличиле трение...
4. Сделал 15 лопастей - будь любезен их жестко закрепить так, чтобы они не лоамались толкая вперед 8000т железа - сделай для этого большую втулку. На этом месте эффективная площадъ лопастей в заданном диаметре винта сократилась. КПД упал снова...
5. Сделал толстую втулку, увидел, что реактивная сила снова упала. Будъ добр увеличь диаметр винта и не забудъ сделать втулку еще толще, потому как вес самого винта тоже забыватъ не стоит. Укрепи дейдвуд, укрепи линию вала и т.д. Не самые идеалъные обводы кормы, скажу я по-секрету...
6. Ах! Винт увеличитъ не получится потому что он скоро будет больше диаметра корпуса и цепляет за все что попало? Хм... Ищем алътернативынй подход... Эврика! Оставляем диаметр винта как есть маленьким, но заключаем его в кольцевую насадку. Таким образом резко увеличиваем скорость потока в насадке, за счет чего увеличиваем реактивную силу. Заодно избегаем потери в связи с завихрениями на концах лопастей. При этом увличиваем смоченную поверхность (с учетом креплений) на выпуклый глаз в 4-5 раз, увеличиваем массу ситемы, уменьшаем ее ремонтнригодность и получаем геморрой с рассчетами акустического резонанса в кольце. Ладно у нас комъютеры хорошие. Посчитаем...
7. Хм. С шумностью вроде разобрались, но теперь мы хотим сократитъ диаметр кильватерного следа за нами и сократить крутящий момент от винта. А давайте удлинним насадку!? Не фиг! И так резонансы еле просчитали. Хм, ну тогда вставим еще один винт, противоположного вращения. Чего!!!? Еще болъший диаметр втулки?! Еше болъше смоченная поверхность?!!!! Ну, тогда сделаем второй винт неподвижным. Он тоже сможет раскрутить закрученный первым винтом поток...
8. Блин, считаем все снова с учетом всех переменных снова до победного конца...

tramp_> хи-хи

Ага. Не помню (и не найду сейчас) насчёт этого, но подобных под биркой юснэви там полно.

tramp_>> хи-хи
au> Ага. Не помню (и не найду сейчас) насчёт этого, но подобных под биркой юснэви там полно.

М-м... Подобных? Где скорость обтекания корпуса за винтом меньше скорости на бесконечности?

Но вообще-то я специально выделил - "хоть как-то обращать внимание...".
Да, и серьёзные конторы тоже могут гониво гнать - свежая позорная история с инерцоидом на спутнике тому подтверждение, увы...
Собственно, чем ЮС Неви хуже НИИ КС?

Заметил, что постоянно пишу мимо... Ну, да ладно...

Азипод ремонтопригоден? Да, конечно поболее ГЭДа в корпусе, но Вы задумывались сколъко с ним геморроя с креплением к корпусу? Он, бедолажный долже толкатъ махину в 50000 тонн и при этом его не должно выломать из кормы. Момент величиной 2,5 млн. Н/м в фундаменте закрепить, да еще и подвижно слабо? В курсе, почему Queen mary 2 разок возвращаласы на Блом и Фосс внеочередно? Скажу по-секрету -один из Азиподов начал нехорошо так вибрироватъ и почти ампутировался...

Я не знаю какого размера величина вашего Аппарата, может быть какие-то решения ему и подойдут, но скепсис имеется...

A.K.> И еще раз логический ряд для зарезания осетра для людей, которые по любопытству читают эту ветку:
A.K.> 8. Блин, считаем все снова с учетом всех переменных снова до победного конца...

Трудно посчитать — это конечный аргумент против? Ну значит не надо будет так сильно считать
Осетра не зарежете — откармливайте своего Насчёт смоченной поверхности — при площади корпуса порядка 700м², увеличение на десяток-другой метров площади за счёт движителя как-то "теряется в шумах". Мне важно сколько км пройдёт корабль в пересчёте на литр топлива, а не частные кпд отдельных элементов системы. Если потеря пробега в пределах десяти процентов — это приемлемая цена. Насчёт дополнительного веса тоже не проблема (не знаю насчёт центровки, потому что её нет:) — треть водоизмещения на данный момент занимает корпус, треть всё жидкое, и ещё треть на всё остальное. Пока что похоже что без твёрдого балласта оно не погрузится вообще, так что от увеличение массы на несколько процентов водоизмещения разницы не будет никакой.

Вот другая версия...

A.K.> Азипод ремонтопригоден? Да, конечно поболее ГЭДа в корпусе, но Вы задумывались сколъко с ним геморроя с креплением к корпусу? Он, бедолажный долже толкатъ махину в 50000 тонн и при этом его не должно выломать из кормы. Момент величиной 2,5 млн. Н/м в фундаменте закрепить, да еще и подвижно слабо? В курсе, почему Queen mary 2 разок возвращаласы на Блом и Фосс внеочередно? Скажу по-секрету -один из Азиподов начал нехорошо так вибрироватъ и почти ампутировался...

Конечно ремонтопригоден. Сняли, поставили другой — вот и ремонт. Насчёт КМ2 я смотрел фильм как его строили — зацепил он дно в речке своим винтом, но не заметили, а потом к вибрации на испытаниях докопались. Вот вы и привели частный пример чем конформный движитель лучше винта — у него ничего не торчит и не цепляется.
Насчёт нагрузок — есть разница между торчащим в бок азиподом и толкающим движителем. Толкая передавать усилие легко и просто — прямо на прочный корпус через крепление. Если движитель в целом близок к нейтральной плавучести или просто немного весит в воде, то ещё проще.

A.K.> Я не знаю какого размера величина вашего Аппарата, может быть какие-то решения ему и подойдут, но скепсис имеется...

Примерно 40 метров, примерно 900 кубов, чтобы не мучились в догадках Скепсиса теперь меньше?

tramp_> Решение скорее всего в электроприводе, тем более созданы регулируемые на переменном токе и погружной конструкции со смазкой подшипников заборотной водой.

скорее всего это палиатив. на мой взгляд, решение в прямом преобразовании энергии.

au> Конечно ремонтопригоден. Сняли, поставили другой — вот и ремонт.
au> Насчёт нагрузок — есть разница между торчащим в бок азиподом и толкающим движителем. Толкая передавать усилие легко и просто — прямо на прочный корпус через крепление. Если движитель в целом близок к нейтральной плавучести или просто немного весит в воде, то ещё проще.

Вообще то, и на мой взгляд, всё консольно крепящееся тяжелее и менее надёжно.

au> Меня в этой конструкции привлекло то что она вписана в корпус и ничего не торчит, что она может быть выполнена (от проекта до монтажа в корпус) совершенно отдельно (упрощает проект), .....

Есть ещё более красивое решение. Колесо с лопатками вращающееся по прочному корпусу. Водоводом будет лёгкий корпус. Если подобное колесо будет на конической части корпуса, то тяга его будет поджимать к самому прочному корпусу.
Двигателем же может быть электродвигатель диаметром с прочный корпус.
Лопатки спрямляещего аппарата выполняются на легком корпусе.

Всё выполняется как автономный отсек, встраиваемый в корпус или стыкуемый с корпусом с кормы.

Fakir> Какую волну? Мы ж о подводном аппарате имеем в виду???

Как это какую? На ходу, и на подводных аппаратах, по длинне корпуса перепад давления присутствует.

au> Вот кстати, да. Раз уж такой шмат кораблика отводится под это дело, интересно сможет ли оно дать регулируемый вектор тяги. Т.е. не тупо, как в самолётах, а грубо: откр/закр сопло в бок, и так на нескольких направлениях-векторах. Плюс хоть какой-то реверс тоже водоводами — да, морда у меня хотеть не треснет Это реально? Поместится? КПД по сравнению с "обычным" винтом может быть на уровне? (иначе жаба задушит неминуемо)

Пожалуй конструкция поворотного сопла выйдет очень тяжелой, а вот уменьшить размах рулей вполне возможно.
Хотя всё что омывается в ускоренном потоке, служит дополнительным источником шумов. При чем шумов низкочастотных, с которыми крайне сложно бороться.

Вероятно, возможно решение, в виде водомётов малого диаметра, заменяющих развитые рули. Могут быть поворотные сопла или несколько перекрываемых труб.

Fakir>> Какую волну? Мы ж о подводном аппарате имеем в виду???
артём> Как это какую? На ходу, и на подводных аппаратах, по длинне корпуса перепад давления присутствует.

Перепад - верю; собственно, "веретенообразный" корпус аппарата - своего рода сопло

Но называть это именно "волной"... Я, конечно, не знаю как у корабелов принято, но мне как "теоретическому гидродинамику" такая терминология решительно не нравится

артём> Есть ещё более красивое решение. Колесо с лопатками вращающееся по прочному корпусу. Водоводом будет лёгкий корпус. Если подобное колесо будет на конической части корпуса, то тяга его будет поджимать к самому прочному корпусу.
артём> Двигателем же может быть электродвигатель диаметром с прочный корпус.
артём> Лопатки спрямляещего аппарата выполняются на легком корпусе.

Я примерно такое видел в амовском патенте. Гигантским минусом схемы (для меня) является уникальный и единственный в своём роде мотор, который для этой схемы подразумевается. Они (в патенте) хотят чтобы ротор с лопатками был снаружи (в воде), а статор с катушками внутри (в корпусе). Фактически мотор сливается в одну конструкцию с корпусом, а это неминуемо породит кучу проблем и открытий, которые всё удорожают, портят или вообще гробят. Так что среди принятых ограничений подразумевается проверенный коммерческий мотор (типа Permasyn или подобное). А вот дальше уже разработчику простор максимальный: есть секция корпуса, где он может делать что угодно и размещать как угодно, чтобы спецификацию выполнить. И эта секция должна быть как можно менее связана с ПК — в идеале только электрика, никаких труб и т.п. Вся гидравлика движителя, если она есть, у него внутри желательно автономная.

артём> Всё выполняется как автономный отсек, встраиваемый в корпус или стыкуемый с корпусом с кормы.

Так автономный стыкуемый отсек и подразумевается. Причём со своим собстенным ПР ПК (мотор и все кишки) и ЛК (водоводы), только лишь в форме соответствующей заднему параболоиду.
Насчёт консольного крепления — это смотря как к этому подойти. Алюминаут вон весь на болтах был собран, и ничего. В данном случае подход именно такой — должно быть без сварки, или с минимумом, но чтобы держалось почти как сварка. Почти — это чтобы если уж отломается, то чтобы чисто и без разгерметизации ПК

tramp_>> Решение скорее всего в электроприводе, тем более созданы регулируемые на переменном токе и погружной конструкции со смазкой подшипников заборотной водой.
артём> скорее всего это палиатив. на мой взгляд, решение в прямом преобразовании энергии.
Ага, с Ямато уже решили... SciTecLibrary - База Данных Технологий
На ближайшую перспективу регулируемый электропривод наиболее реальная вещь? есть такие espacenet - An error has occurred варианты, есть без центрального тела.