Торпедный двигатель для дальноходных кислородных самонаводящихся торпед

(51) 42 19/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ одновенечных турбин активного типа с понижающими двухступенчатыми редукторами и может применяться в торпедах боевого и практического применения, энергокомпонентами которых являются кислород, керосин и забортная вода. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в повышении кпд двигателя. Высота рабочих лопаток ротора турбины выбрана с возможностью перекрытия в статическом состоянии верхними кромками рабочих лопаток соплового отверстия,а понижающий двухступенчатый редуктор выполнен с возможностью увеличения его общего передаточного отношения.(76) Кадыров Жаннат Нургалиевич Шубин Анатолий Борисович(56) Ударная кислородная самонаводящаяся торпеда 53-65 КЭ. 2009. //./-. Подводное оружие и атомные подводные лодки. 2012.//./р/93/2310155 С 2, 10.11.2007(54) ТОРПЕДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ДАЛЬНОХОДНЫХ КИСЛОРОДНЫХ САМОНАВОДЯЩИХСЯ ТОРПЕД(57) Изобретение относится к торпедным двигателям для дальноходных кислородных самонаводящихся торпед, выполненным в виде Изобретение относится к торпедным двигателям для дальноходных кислородных самонаводящихся торпед, выполненным в виде одновенечных турбин активного типа с понижающими двухступенчатыми редукторами и может применяться в торпедах боевого и практического применения,энергокомпонентами которых являются кислород,керосин и забортная вода. Один из энергокомпонентов торпедного двигателя - керосин, поступает в камеру сгорания. Сгорая в кислородной среде керосин образует продукты сгорания, которые, смешиваясь с забортной водой и испаряя ее, образуют парогазовую смесь, поступающую через сопла на рабочие лопатки ротора турбины. Вращение турбины через понижающий редуктор передается на движитель торпеды - ее гребные винты. Так работает двигатель торпеды 53-65 КЭ(Ударная кислородная самонаводящаяся торпеда 5365 КЭ.2009.//-./-.). Данное решение является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и принято за прототип. Известный двигатель имеет недостатки. Так,замеры, проведенные в работающем двигателе серийной торпеды 53-65 КЭ показали, что за счет имеющих место тепловых и окружных деформаций фактическое расположение сопел и рабочих лопаток ротора отличается от расчетного (номинального) положения, в связи с чем часть парогазовой смеси проходит мимо рабочих лопаток ротора, что приводит к снижению кпд двигателя. Расчеты и экспериментальные исследования показали имеющиеся резервы в повышении кпд двигателя за счет изменения (увеличения) общего передаточного отношения понижающего двухступенчатого редуктора, осуществляемого подбором соответствующих шестерен. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в повышении кпд двигателя. Указанный технический результат достигается тем, что, в торпедном двигателе для дальноходных кислородных самонаводящихся торпед,выполненном в виде одновенечной турбины активного типа с понижающим двухступенчатым редуктором, содержащем камеру сгорания, сопла и рабочие лопатки ротора турбины, высота последних выбрана с возможностью перекрытия в статическом состоянии верхними кромками рабочих лопаток соплового отверстия,а понижающий двухступенчатый редуктор выполнен с возможностью увеличения его общего передаточного отношения. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что высота рабочих лопаток ротора турбины выбрана с возможностью перекрытия в статическом состоянии верхними кромками рабочих лопаток соплового отверстия, а понижающий двухступенчатый редуктор выполнен с возможностью увеличения его общего передаточного отношения. Таким образом,заявляемое устройство соответствует критерию изобретения НОВИЗНА. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения Существенные отличия. Изобретение поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 изображено расчетное(номинальное) взаимное расположение сопла и лопатки ротора на фиг.2 - их фактическое (эксплуатационное) расположение на фиг.3 - предлагаемое в соответствии с данным изобретением расположение. Предлагаемый торпедный двигатель для дальноходных кислородных самонаводящихся торпед выполнен в виде одновенечной турбины активного типа с понижающим двухступенчатым редуктором и содержит камеру сгорания, сопла и рабочие лопатки ротора турбины. В процессе эксплуатации двигателя осуществляют подвод образованной в камере сгорания парогазовой смеси через сопла к рабочим лопаткам ротора турбины, осуществляют вращение ротора и передачу вращения через понижающий двухступенчатый редуктор на гребные винты. При этом, высоту рабочих лопаток ротора турбины выбирают таким образом, чтобы в статическом положении верхние кромки лопаток перекрывали сопловое отверстие. В соответствии с предлагаемым изобретением увеличивают также общее передаточное отношение редуктора. Все это в совокупности приводит к достижению технического результата, а именно, к повышению кпд торпедного двигателя. Номинальное (расчетное) расположение сопла 1 и лопаток 2 ротора показано на фиг.1. При этом размеры комплектующих торпедного двигателя, а именно, диаметр сопла с и высота 1 и рабочих лопаток ротора турбины выбраны таким образом,что в статике обеспечивается перекрытие лопатками ротора выходного отверстия сопла (В 1 и Н 1 соответственно верхнее и нижнее перекрытие, В 1 минимально). Стрелками 3 показано движение парогазовой смеси. Однако в процессе эксплуатации, как показали результаты замеров, за счет имеющих место тепловых и окружных деформаций фактическое расположение выходного отверстия сопла и лопаток ротора имеет вид, изображенный на фиг.2. При этом выходное отверстие сопла расположено выше верхней кромки лопатки ротора, образуя зазор ,через который происходит прохождение (утечка) парогазовой смеси мимо лопатки ротора, и приводит к снижению кпд двигателя. В соответствии с предлагаемым изобретением увеличивают высоту лопаток ротора с 110 до 211,5 мм, что придает взаимное расположение сопла и лопаток ротора, показанное на фиг.3 и обеспечит гарантированное перекрытие лопаткой ротора выходного отверстия сопла даже при имеющих место тепловых и окружных деформациях деталей ротора. (В 2 В 1), где В 2 и Н 2 соответственно, верхнее и нижнее перекрытие в соответствии с предлагаемым способом. Испытания показали, что только из-за увеличения высоты лопаток ротора кпд торпедного двигателя возрастает на 3. При этом осуществляемая в соответствии с предлагаемым изобретением модернизация лопаток ротора незначительна,экономически обоснована и нематериаломка и рекомендована для применения в серийных торпедах 53-65 КЭ. Известно, что окружной кпдтурбины активного типа описывается зависимостью 2 у 2 (1) (- /) /, где у - коэффициент потерь трения в соплахкоэффициент потерь трения на лопатках одновенечной турбины активного типа (роторе)- угол наклона сопел, град- окружная скорость ротора, мс-1 с скорость газа на выходе из сопел, мс-1. Видно, что КПД в значительной степени зависит от отношения / и величины . В соответствии с предлагаемым изобретением окружную скорость ротора увеличиваем за счет изменения общего передаточного отношения редуктора, например, за счет подбора шестерен первой ступени. В табл.1 приведены сравнительные данные,имеющие в серийной торпеде 53-65 КЭ и в соответствии с предлагаемым изобретением. Таблица 1 Сравнение технических параметров существующей серийной торпеды 53-65 КЭ и предлагаемых в соответствии с данным изобретением Номер Технический параметр/ 1 Числа зубьев передач и общее передаточное отношениередуктора 2 Скорость вращения одновенечной турбины (ротора), обмин-1 3 Окружная скорость ротора,мс-1 4 Отношение / 5 Окружной КПД Видно, что только за счет подбора шестерен первой ступени редуктора изменено (увеличено) его общее передаточное отношение с 15 до 16,428, что привело как к увеличению окружной скорости вращения ротора, так и к увеличению на 3,9 окружного кпд турбины (торпедного двигателя). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Торпедный кислородных двигатель для дальноходных самонаводящихся торпед, выполненный в виде одновенечной турбины активного типа с понижающим двухступенчатым редуктором, содержащий камеру сгорания, сопла и рабочие лопатки ротора турбины, отличающийся тем, что высота рабочих лопаток ротора турбины выбрана с возможностью перекрытия в статическом состоянии верхними кромками рабочих лопаток соплового отверстия,а понижающий двухступенчатый редуктор выполнен с возможностью увеличения его общего передаточного отношения.