Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1866
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_204442.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=204442&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB204442A
[]
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ. Способ и средство улучшения всхожести твердого клевера и других
твердых семян.
Я, Роберт Стивенсон, проживающий по адресу: 4, & Эйнсборо-авеню, Манор-парк, Лондон, E. 12, подданный
государства Великобритания и Ирландия, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующий
характер: данное изобретение относится к обработке твердых семян и других твердых семян и имеет своей
целью предоставление метода и средств для обработки таких семян с целью повышения их всхожести.
В настоящее время семена с такими характеристиками стандартизируются перед продажей на рынке, и
установлено, что если у некоторых семян из-за перезревания образуется твердая оболочка, более или менее
непроницаемая для влаги, то период прорастания значительно увеличивается по сравнению с правильно
созревшими семенами.
Основная цель изобретения состоит в обработке семян таким образом, чтобы твердые семена подвергались
царапанию или скарификации, не повреждая твердую оболочку механически, но увеличивая ее
проницаемость для влаги, в то время как нормально созревшие семена, не требующие обработки, не
подвергаются вредному воздействию при обработке твердыми семенами.
Изобретение заключается в обработке семян в больших объемах путем придания им импульса и поглощения
этого импульса в результате удара или контакта с абразивной поверхностью, а также в механических
средствах, позволяющих достичь этого результата.
Данный метод может быть реализован путем пропускания семян в машину, которая механически захватывает
семена и отбрасывает их на абразивную поверхность. Из этого следует, что либо семя обладает всем
необходимым импульсом, либо, альтернативно, лишь небольшой его частью, причем остаток импульса
фактически компенсируется соприкосновением семени с абразивной поверхностью, движущейся с
необходимой скоростью для достижения желаемого царапающего или шероховатого эффекта при ударе.
Очевидно, что вместо механического устройства семена могут быть прижаты к абразивной поверхности с
помощью струи воздуха или другой аналогичной жидкости. Удобная форма механических устройств
представляет собой корпус предпочтительно круглой или конической формы, внутренняя стенка которого
покрыта абразивным материалом, таким как наждачная ткань или другой аналогичный материал. Внутри
корпуса аксиально расположен вращающийся импеллер, который контролируемым образом принимает
семена из соответствующего бункера или подающего устройства и захватывает семена, которые под
действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю абразивную поверхность корпуса.
Необходимо следить за тем, чтобы скорость вращения элемента была подходящей: достаточно высокой для
того, чтобы поцарапать или скарифицировать твердые семена, и недостаточно высокой для того, чтобы
вызвать разрушение семян в целом.
В ходе эксперимента я установил, что семена клевера, состоящие из нормально созревших и перезревших
твердых семян, после обработки имеют одинаковый период прорастания, и таким образом смешанные
семена становятся способными соответствовать установленным условиям стандартизации.
Полное описание. Способ и средство улучшения всхожести клевера твердого и других твердых растений.
Я, Роберт Стивенсон, проживающий по адресу: Гейнсборо-авеню, 4, Манор-парк, Лондон, E. 12, подданный
короля Великобритании и Ирландии, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: «Настоящее
изобретение относится к обработке твердого клевера и других твердых семян и имеет своей целью
предоставление метода и средств для обработки таких семян с целью повышения их всхожести без
образования «поврежденных побегов»».
На практике у семян этого класса обнаруживается, что некоторые из них из-за перезревания имеют оболочку,
которая в той или иной степени непроницаема для влаги, и у таких семян период прорастания превышает
стандартный период, что приводит к значительному снижению рыночной стоимости семян в целом.
Для уменьшения доли медленно прорастающих семян, их оболочку царапают или скарифицируют путем
интенсивного истирания или контакта с абразивными поверхностями.
Ранее было установлено, что семена, обработанные таким образом, являются дефектными, поскольку все
они поцарапаны или повреждены, семена с мягкой оболочкой настолько сильно повреждены, что приводит к
значительному проценту сломанных побегов, в то время как семена с твердой оболочкой часто имеют сколы,
что также приводит к поломке побегов.
Изобретение заключается в обработке семян указанного вида в больших количествах таким образом, чтобы
твердые семена подвергались царапанию или скарификации, которая, не причиняя механического
повреждения или скола твердой оболочки, увеличивает ее проницаемость для влаги, в то время как
нормально созревшие семена, не требующие обработки, не подвергаются вредному воздействию при
одновременной обработке с твердыми семенами.
Обработка может быть проведена путем пропускания семян в машину, которая механически удерживает
семена в слое, находящемся в практически постоянном контакте с абразивной поверхностью и движущемся
относительно нее, что приводит к умеренному истиранию семян в течение значительного периода времени.
Из этого следует, что либо семя может совершать все необходимое движение, либо, наоборот, лишь
небольшую его часть, причем остальная часть движения фактически обеспечивается движением абразивной
поверхности, которая имеет относительное перемещение с необходимой скоростью для достижения
желаемого эффекта царапания или обжига. В результате длительного и умеренного истирания было
установлено, что, хотя твердые семена удовлетворительно царапаются или скарифицируются, они не
откалываются, а обычные семена не повреждаются.
Очевидно, что вместо механического устройства семя можно перемещать по абразивной поверхности с
помощью струи воздуха или другой аналогичной жидкости.
Для лучшего понимания изобретения я перейду к его описанию в связи с прилагаемыми чертежами,
обращаясь к буквам и цифрам, указанным на них; одинаковые буквы обозначают одинаковые детали на
различных рисунках, на которых... Фиг. 1 представляет собой поперечный разрез одной из форм машины, в
которой ось вращения расположена под углом к горизонтали.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение машины, изображенной на фиг. 1, выполненное приблизительно
по линии 2-2 на этом рисунке.
Как показано на иллюстрации, оболочка а имеет цилиндрическую форму и устроена таким образом, что
обработанные семена проходят через нее от подачи до выдачи. Внутренняя поверхность корпуса а покрыта
абразивным материалом в виде гранатовой ткани, наждачной ткани или подобного материала, или же корпус
а может быть изготовлен из чугуна или подобного материала, в этом случае внутреннюю поверхность можно
использовать без нанесения дополнительного абразивного материала.
Внутри корпуса a аксиально расположено рабочее колесо d, установленное на вращающемся валу e,
снабженном шкивом f или аналогичным устройством, предназначенным для передачи вращения от
какого-либо подходящего источника энергии.
Рабочее колесо d получает семена из соответствующего бункера или подающего устройства gh, имеющего
задвижку h, предназначенную для регулирования подачи семян к указанному рабочему колесу. Семена,
вращаемые импеллером d, под действием центробежной силы отбрасываются на абразивную поверхность c
корпуса a, в результате чего семена царапаются или скарифицируются, а обработанные семена подаются
через желоб i в подходящий контейнер.
В процессе обработки необходимо следить за тем, чтобы скорость вращения импеллера была минимально
возможной, достаточно высокой для обеспечения надрезания или скарификации твердых семян без их
повреждения, и, с другой стороны, недостаточно высокой, чтобы не оказывать вредного воздействия на
нормально созревшие семена.
Экспериментально было установлено, что семена клевера, включающие нормально созревшие семена,
смешанные с перезревшими семенами, имеющими твердую кожицу после обработки в соответствии с данным
изобретением, имеют равномерный период прорастания без появления поврежденных побегов, и таким
образом, смешанные семена соответствуют установленным условиям стандартизации.
В качестве примера можно привести конструкцию машины для обработки семян в соответствии с данным
изобретением, в которой оболочка a имеет диаметр 14 дюймов и длину 24 дюйма, ее ось наклонена под углом
15 градусов к горизонтали, а внутренняя поверхность оболочки a облицована гранатовой тканью марки № 3.
Образец семян клевера урожая 1921 года, выращенный и собранный в Грейт-Чарт, графство Кент, и
содержащий 38% твердых семян, был обработан в описанной выше машине (вращающееся со скоростью 300
оборотов в минуту) в результате чего после обработки осталось только 1% твердых семян, и не было
обнаружено поврежденных побегов.
Хотя в качестве примера ось вращения была изображена и описана как наклоненная к горизонтали, очевидно,
что ось вращения может быть расположена иначе, не выходя за рамки изобретения.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я заявляю, это: 1. Способ обработки твердых семян клевера и других твердых семян в больших количествах
для улучшения их всхожести, включающий поддержание семени в слое, который находится в практически
постоянном контакте с абразивной поверхностью и движется относительно нее, так что царапаются или
скарифицируются твердые оболочки перезревших семян без механического повреждения или скола
указанных твердых семян и без существенного повреждения оболочек нормально созревших семян,
входящих в состав смеси, как описано выше.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_204443.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=204443&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB204443A
[]
Давление руки.
Я, Ричард Бринслет Кассаветти, заявляю о следующем: Усовершенствования механизма храпового
механизма, используемого Шериданом, подданным Великобритании, членом Национального либерального
клуба, Уайтхолл-Плейс, Лондон, временно проживающим в отеле Naval & Military, Харрингтон-роуд, 31,
Южный Кенсингтон. Однако в существующих устройствах зубчатая рейка возвращается в исходное
положение с помощью пружинного механизма возврата; возврат либо происходит в режиме ожидания, либо
просто меняет направление движения механизма. В данном изобретении инертное колесо дополнительно
вращается в том же направлении при возврате зубчатой рейки за счет дополнительного храпового
механизма, который зацепляется с храповым колесом только при возврате. При продвижении вперед
храповое колесо не зацепляется с дополнительной храповой планкой из-за угла ее зубьев.
Благодаря этому изобретению обратное движение зубчатой рейки больше не является холостым, импульс на
свободном колесе, несущем вентилятор, зубную щетку или другое устройство, удваивается, колесо
вращается более непрерывно и плавно с меньшим усилием руки. В то время как в предварительной
спецификации 17109 (21 июня 1922 г.) я описал это движение для вращающейся зубной щетки, мое
настоящее изобретение применяет это движение во всех других устройствах, основанных на
ленточно-зубчатой передаче, зубчатом механизме, храповом механизме и собачке, таких как вентиляторы,
воздуходувки, щетки, венчики для взбивания яиц и т. д., на том основании, что это новое устройство для
использования в этом классе механизмов.
Давление руки.
Я, Ричард Бринсли Кассаветти, адвокат из Национального либерального клуба, Уайтхолл-Плейс, подданный
Великобритании, временно проживающий в военно-морском отеле по адресу: Харрингтон-роуд, 31, Южный
Кенсингтон, настоящим заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: В полной спецификации 190787 я описал
портативное устройство для вращающейся зубной щетки, приводимой в действие ручным давлением на
зубчатую рейку, зацепляющуюся с зубчатой передачей, включающей храповой механизм, при этом зубчатая
рейка возвращается в интервалы ручного давления пружинным возвратным движением, а возвратное
движение рейки дает дополнительный импульс в том же направлении шпинделю щетки, как показано на
прилагаемых чертежах. Реечная зубчатая рейка B возвращается в исходное положение с помощью пружины
M и входит в зацепление с шестерней J, соединенной храповым механизмом K с зубчатым колесом F,
которое, в свою очередь, зацепляется с шестерней L, закрепленной на шпинделе щетки H. На рисунках 1, 2, 3
и 4 обратное движение осуществляется с помощью дополнительной храповой планки D, которая шарнирно
закреплена на планке B и свободно перемещается вперед при прохождении ручной зубчатой рейки, поскольку
она не соприкасается с храповым колесом C, закрепленным на шпинделе H, из-за угла его зубьев (как на
рисунке 3) или из-за разрыва пружины (как на рисунке 4), но входит в зацепление с храповым колесом C при
обратном движении рейки (контакт с C обычно поддерживается пружиной), тем самым обеспечивая
дополнительный импульс шпинделю щетки в том же направлении, увеличивая его оборот (который может
быть усилен маховиком) и обеспечивая большую устойчивость движения при меньшем усилии руки.
На рисунке 4 показано, как разрывная пружина прижимается к вертикальной обшивке H при движении вперед,
отрывая таким образом храповой стержень D от колеса C под действием пружины, но при прохождении
обшивки в конце хода она освобождает D для выполнения работы при обратном ходе. Для разделения D и C
можно использовать любой альтернативный метод, например, с помощью кулачка. Моё настоящее
изобретение направлено на использование этого возвратного движения зубчатой рейки в отношении всех
других устройств, основанных на зубчатой рейке, зубчатой передаче и храповом механизме, таких как
вентиляторы, воздуходувки, щетки, венчики и все другие вращающиеся устройства аналогичного характера,
на том основании, что возвратное движение, дающее дополнительный импульс в том же направлении
свободному колесу (усиленный, при необходимости, маховиком), является новым устройством для
использования в указанном классе механизмов. — Подробно описав и определив природу моего изобретения
и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_204444.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=204444&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB204444A
[]
Усовершенствования, касающиеся пропеллерных насосов. Мы, компания METROPOLITAN-VICKERS
ELECTRICAL COMPANY LIMITED, расположенная по адресу: 4, Central Buildings, City Westminster, британская
компания, настоящим заявляем о характере данного изобретения и способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к
пропеллерным насосам и имеет своей целью создание насоса этого типа, который был бы прост по
конструкции и более эффективен в работе, чем аналогичные насосы, используемые в настоящее время. Уже
известны винтовые насосы, в которых винт расположен в сужающемся-расширяющемся канале, а также
гребные винты, в которых осевой шаг лопастей увеличивается от передней к задней кромке. Однако во всех
известных типах пропеллерных насосов значительная потеря эффективности вызвана ударами и кавитацией
из-за неправильной конструкции и взаимосвязи различных частей. В соответствии с настоящим
изобретением, площадь кольцевого зазора или диска гребного винта, расстояние между лопастями, осевые
коэффициенты шага лопастей, а также площади и пропорции каналов для жидкости в корпусе насоса
подобраны таким образом, чтобы создать насос, в котором потери, вызванные ударами и кавитацией,
практически исключены.
На прилагаемых чертежах фиг. 1 представляет собой схематическое изображение продольного сечения
пропеллерного насоса, изготовленного в соответствии с изобретением; фиг. 2 и 3 представляют собой,
соответственно, боковой и торцевой виды пропеллера, воплощающего элементы изобретения и являющегося
деталью устройства, изображенного на фиг.
1
; На фиг. 4–9 включительно представлены схематические изображения, графически иллюстрирующие
принципы, используемые в насосах, сконструированных в соответствии с изобретением; на фиг. 10, 11 и 13
представлены иллюстративные кривые или диаграммы, графически отображающие особенности насосов,
сконструированных в соответствии с изобретением; на фиг. 13–16 включительно представлены
схематические изображения, поясняющие принципы, лежащие в основе изобретения; и на фиг. 17
представлено схематическое изображение, показывающее влияние коэффициента сужения потока на
конструкцию гребного винта. В дальнейшем описании изобретения слово «жидкость» используется в широком
смысле, то есть включает как газы, так и жидкости, а термин «насос» также используется в широком смысле,
поскольку не предполагается ограничивать изобретение насосами для использования в связи с
несжимаемыми жидкостями. Обращаясь теперь к чертежам, насос, изображенный на фиг. 1 и 2, включает в
себя корпус 15 с входным патрубком 16 и выходным патрубком 17. Как это обычно бывает в насосах такого
типа, каналы подачи жидкости сходятся от входного патрубка 16 к горловине, в которой расположен
пропеллер.
Это сближение происходит с целью уменьшения скорости потока на входе и, попутно, вызывает увеличение
скорости потока в горловине, так что при нормальных условиях эксплуатации жидкость движется со
скоростью, приблизительно равной осевой скорости на выходе, под воздействием гребного винта. На
изображении также показан корпус, снабженный расходящимся выходным отверстием, которое простирается
от горловины до порта 17. Это также распространенная конструкция, которая обеспечивает преобразование
скорости, при котором кинетическая или скоростная энергия жидкости, выходящей из винта, преобразуется в
потенциальную энергию в виде давления. На рисунке показан пропеллер 18, установленный на валу 19,
который проходит через сальниковый подшипник, выполненный заодно с корпусом 15 и снабженный на одном
конце сальником 20. Изображенный на рисунке гребной винт имеет две лопасти 21 и расположен в горловине,
образованной сходящимися и расходящимися каналами для жидкости в корпусе. Ступица 22 гребного винта
сужается от входной стороны к выходной, вызывая дополнительное сужение линий тока по мере прохождения
жидкости мимо винта.
Кроме того, коническая ступица используется для предотвращения явления, аналогичного тому, которое
возникает при препятствовании свободному потоку со всех сторон отверстия. Обычно это называется
«закрытым отверстием», когда поток с одной или нескольких сторон отверстия блокируется из-за близости
стенки или диафрагмы. На чертежах показан неподвижный конус или хвостовая часть 23, которая, по сути,
является продолжением ступичной части и удерживается на месте направляющими лопатками 24. Хвостовая
часть имеет такие пропорции, что образует одну из стенок расширяющегося кольцевого канала между винтом
и выходным отверстием 17. Направляющие лопатки 24 спроектированы и расположены таким образом, что
они перенаправляют жидкость, вытекающую из гребного винта, и направляют ее в направлении, практически
параллельном оси гребного винта. Очевидно, что лопатки используются в первую очередь для
преобразования вращательной скорости жидкости, выходящей из гребного винта, в эффективную скорость
вдоль линий, параллельных оси гребного винта.
Эти лопатки имеют такие пропорции и расположены таким образом, что входные кромки практически
касательны линиям потока, выходящего из винта, и жидкость постепенно отклоняется, так что изменение
происходит без ударных волн и с минимальными потерями из-за поверхностного трения. Для обеспечения
практически равномерного потока по всему входному каналу используются направляющие диафрагмы 25,
которые разделяют входное отверстие как минимум на две секции. Эти диафрагмы имеют такую форму и
расположение, что они точно соответствуют линиям течения жидкости и, разделяя поток, вызывают меньшие
колебания скорости в точках, определяемых любой поперечной плоскостью, чем это было бы в случае, если
бы диафрагмы не использовались. Конструкция гребного винта такова, что площадь проекции лопастей
существенно меньше площади их кольцевого зазора, что позволяет избежать нежелательных эффектов,
связанных с интерференцией потоков жидкости и образованием вихрей на входной стороне винта. Термин
«кольцевая или дисковая область» используется здесь для обозначения области кольцевого зазора,
образованной внешней периферийной поверхностью ступицы 22 и внешними концами вращающихся лопаток
21.
Радиальный шаг лопастей постоянен, и по мере увеличения осевого шага каждой лопасти от входа (ведущего
к выходу или задней кромке) отношение шага (под которым понимается отношение осевого шага,
предполагаемого постоянным для одного изгиба относительно плоскости отсчета, к диаметру винта) задней
кромки становится больше, чем отношение шага передней кромки. Увеличение шага винта служит для
ускорения потока жидкости при его прохождении через винт, компенсируя как увеличение скорости,
вызванное сужением потока при приближении к винту и его прохождении через него, так и выброс жидкости
винтом под углом. При конструировании насосов в соответствии с изобретением учитывается тот факт, что
все частицы жидкости движутся по линиям наименьшего сопротивления к точке наименьшего давления в
объеме жидкости. Сближение линий тока, возникающих внутри жидкости вследствие снижения давления в
какой-либо точке внутри тела, подтверждается тем фактом, что в струе жидкости, вытекающей из
остроконечного отверстия, образуется сужение потока (vena contracta).
Кроме того, признак сужения потока (vena contracta) указывает на то, что жидкость приближается к отверстию
со всех возможных направлений и что схождение линий тока внутри тела жидкости продолжается даже после
образования струи. Таким образом, признано, что движение лопастей гребного винта в воздействующей на
него жидкости вызывает поток через тело жидкости вдоль линий тока, сходящихся в направлении источника
возмущения, или, другими словами, в направлении, параллельном оси вращения лопастей гребного винта.
Также установлено, что вращательное движение лопастей винта изменяет направление потока жидкости,
вызывая тем самым поток по практически спиральной траектории, что приводит к дальнейшему сужению
потоков жидкости. Также следует учитывать тот факт, что лопасти воздействуют на неподвижный столб
жидкости, или, другими словами, что жидкость, на которую воздействует лопасти, удерживается корпусом
насоса до, во время и после того, как она подверглась непосредственному воздействию лопастей винта.
Все эти факты учитываются при проектировании и изготовлении насосов в соответствии с изобретением, и
насос сконструирован таким образом, что достигается взаимосвязь различных принципов, используемых в его
проектировании, таким образом, чтобы минимизировать потери при передаче энергии от лопастей винта к
рабочей жидкости и при преобразовании энергии скорости жидкости в потенциальную энергию или энергию
давления. Теперь обратимся к рис. 4, который представляет собой схематическое изображение потока
жидкости, протекающего через остроконечное отверстие диаметром B. На рисунке показано сужение струи
жидкости (vena contracta A), вытекающей из отверстия, а также линии тока, которые вызывают это сужение
струи. Хорошо известно, что явление «суженной вены» свидетельствует о том, что линии тока формируются
по всему объему заключенной в ней жидкости и что эти линии тока стремятся сходиться к центру отверстия.
На рис. 5 схематически изображена тонкая плоская пластина, погруженная в жидкость.
Рассмотрев поток, возникающий в условиях, показанных на рис. 4, станет очевидно, что движение пластины 8
в направлении, указанном стрелкой, вызовет состояние, с точки зрения линий тока, аналогичное состоянию,
графически изображенному на рис. 4. Быстрое поперечное движение пластины в направлении, указанном
стрелкой, будет способствовать созданию вакуума непосредственно за пластиной и вызовет приток жидкости
внутри тела в попытке заполнить или предотвратить образование такого вакуума. Этот поток протекает вдоль
линий тока внутри жидкости, аналогичных линиям тока, образующимся при выходе жидкости через отверстие
с острым краем, и условия течения будут очень похожи, поскольку на рис. 4 течение вызвано снижением
давления, обусловленным отверстием, а на рис. 5 течение вызвано снижением давления внутри жидкости,
обусловленным движением пластины. Станет очевидно, что весь объем жидкости будет в той или иной
степени подвержен влиянию смещения, вызванного движением пластины, и что жидкость позади и
непосредственно рядом с пластиной будет течь со скоростью, приблизительно равной скорости пластины, и
что образующиеся линии тока будут сходиться к пластине, причем жидкость будет стремиться двигаться по
линиям наименьшего сопротивления к возникающему вакууму, вызванному движением пластины.
Станет очевидно, что кавитация может и не произойти, но эффект от движения пластины будет одинаковым
внутри жидкости и будет отличаться лишь степенью выраженности, если кавитация все же произойдет. Таким
образом, рис. 5 иллюстрирует, что движение пластины через тело жидкости, подобное показанному на
рисунке, приводит к образованию сходящихся линий тока по всему телу, и что схождение этих линий тока
происходит в направлении источника возмущения, в данном случае пластины, и что скорость потока в
сходящихся линиях тока будет увеличиваться по мере схождения потоков, а максимальная скорость будет
достигнута в точке, непосредственно прилегающей к движущейся пластине. На рис. 6 схематически
изображены две пластины 8, погруженные в жидкость и приспособленные для одновременного перемещения
в жидкости по линиям, параллельным друг другу, и в направлениях, указанных стрелками. Станет очевидно,
что движение каждой плиты вызовет возмущение или локальное падение давления внутри жидкости и, таким
образом, создаст линии течения по всему телу, которые будут конфликтовать с линиями течения,
создаваемыми другой плитой.
Хотя невозможно расположить пластины таким образом, чтобы поток, вызванный смещением одной
пластины, в некоторой степени не взаимодействовал с потоком, вызванным смещением другой пластины,
очевидно, что расстояние между пластинами может быть таким, что при определенных условиях смещения
линии потока, хотя и будут взаимодействовать, не будут в такой степени, чтобы вызвать вихревые течения,
которые существенно снизят эффективность пластин в создании двух четко выраженных и практически
параллельных потоков внутри жидкости. Станет очевидно, что пластины могут быть расположены на таком
расстоянии друг от друга, что при определенных условиях смещения каждая из них будет препятствовать
потоку жидкости до точки низкого давления, вызванного движением другой пластины. На рис. 6 графически
показано направление линий потока, вызванных движением двух пластин 8, и видно, что часть тела жидкости
непосредственно подвержена влиянию обеих пластин, тогда как интенсивность этого двойного влияния
уменьшается и практически равна нулю в той части тела жидкости, которая расположена между соседними
краями пластин.
Из вышеизложенного становится очевидно, что расстояние между лопастями пропеллера может быть таким,
что их взаимодействие создаст конфликтующие потоки, которые будут препятствовать эффективной работе
каждой лопасти над жидкостью или потоком, и, с другой стороны, расстояние может быть таким, что лопасти
будут, по сути, работать независимо и, следовательно, не оказывая существенного негативного влияния друг
на друга. Иными словами, между пластинами может существовать отрицательное взаимодействие, при
котором каждая пластина будет эффективно работать, создавая поток жидкости или потока, и оказывать
незначительное или нулевое негативное воздействие на работу другой пластины. На рис. 7 изображена
пластина 8, погруженная в жидкость и движущаяся в направлении стрелки 10. Следует отметить, что
направление движения пластины находится под углом менее 90° к ее поверхности. В таких условиях
перемещение пластины из положения CD в положение EF, обозначенное пунктирной линией, даст тот же
эффект, что и перемещение пластины шириной GD и длиной, равной длине пластины 8, если рассматривать
смещение в направлении стрелки 11, как если бы пластина шириной GD и длиной, равной длине пластины 8,
была перемещена из положения, обозначенного пунктирными линиями GD, в направлении стрелки 11 в
положение CF. Другими словами, перемещение пластины через жидкость в направлении, расположенном под
углом, меньшим прямого угла к плоскости поверхности пластины, вызовет смещение в любом направлении
внутри тела жидкости, которое будет пропорционально площади проекции пластины на плоскость,
перпендикулярную направлению рассматриваемого смещения.
Такое смещение также приведет к образованию в объеме жидкости линий тока, в значительной степени
аналогичных линиям тока, схематически показанным на рис. 5 и 6, и скорость вдоль этих линий тока в
направлении рассматриваемого смещения будет возрастать по мере сближения линий тока и достигнет
максимальной скорости на задней кромке движущейся пластины. Однако станет очевидно, что на
образующиеся таким образом линии тока будут влиять как направление движения пластины, так и положение
ее эффективной поверхности. Иными словами, линии тока, образующиеся внутри жидкости, будут наклонены
относительно стрелок 10 и 11, и, следовательно, поток жидкости, выходящий из пластины, будет отклоняться
на величину, зависящую от движения пластины и ее углового положения относительно направления
движения. Это отклонение линий тока приводит к уменьшению площади поперечного сечения потока; и в
результате скорость потока в отклоненном потоке существенно увеличивается по сравнению со скоростью
жидкости, движущейся к пластине, поскольку произведение площади и потока в обоих случаях должно быть
равным.
Очевидно, что отклонение потока жидкости, выходящего из пластины 8, должно происходить без ударной
волны. Это означает, что направление линий тока жидкости, приближающейся к пластине, должно
соответствовать направлению линий тока жидкости, выходящей из пластины. В таких условиях изменение
направления будет постепенным, и линии тока, выходящие из пластины, фактически будут продолжением
линий тока, приближающихся к пластине, в результате чего постепенное изменение направления будет
происходить вдоль изогнутых линий тока как в жидкости, приближающейся к пластине, так и в жидкости,
выходящей из нее. Кроме того, эти изогнутые линии тока будут сходиться как из-за эффекта сужения потока,
показанного на рис. 4 и 5, так и из-за изменения направления потока, показанного на рис. 7. Для обеспечения
постепенного ускорения жидкости без ударных воздействий необходимо, чтобы относительное движение
жидкости и пластины было таким, чтобы жидкость приближалась к рабочей поверхности пластины вдоль
линий, практически параллельных поверхности пластины на входе или передней кромке.
Однако очевидно, что при таком относительном движении жидкости и пластины пластина не будет оказывать
движущего воздействия на жидкость, и, следовательно, необходимо расположить поверхность пластины
таким образом, чтобы угол наклона поверхности по отношению к направлению движения пластины
увеличивался от передней к задней кромке пластины. Также необходимо, чтобы это возрастающее изменение
шага было пропорционально таким образом, чтобы жидкость постепенно ускорялась на достаточную
величину для компенсации схождения линий тока, вызванного эффектом сужения потока (vena contracta), и
изменения направления потока. Тот факт, что площадь сужения струи меньше площади отверстия, из
которого она исходит, указывает на то, что скорость потока в сужении больше, поскольку для потока жидкости
в канале произведение скорости и площади является постоянным. Однако, если элемент смещения
перемещается в плоскости, практически перпендикулярной оси приближающегося столба жидкости, как
показано на рис. 7, то отклонение потока вызывает еще большее сближение линий тока; и, следовательно,
это сближение приводит к увеличению скорости потока, которое больше, чем увеличение, вызванное
уменьшением площади в месте сужения потока.
Следовательно, лопасти гребного винта усовершенствованного насоса должны иметь возрастающий осевой
шаг, или такое отношение шага задних кромок к передним кромкам, чтобы, воздействуя на жидкость, они
вызывали скорость потока, превышающую скорость, возникающую при сужении потока при его прохождении
через гребной винт и при изменении направления потока жидкости, вытекающей из гребного винта. Кроме
того, соотношение площади проекции лопатки к площади кольцевого зазора или диска должно быть таким,
чтобы обеспечить неразделенный и однородный расход, позволяющий полностью заполнить корпус и
избежать потерь из-за вихревых потоков или ударов. Таким образом, отношение площадей лопастей
делается практически равным обратной величине отношения углов наклона лопастей, благодаря чему
лопасти винта расположены на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы исключить существенные потери
из-за влияния линий тока в жидкости, приближающейся к лопастям. Эксперименты показывают, что угловое
отклонение потока может изменяться, например, от 15° до 30° относительно оси приближающегося столба.
На фиг. 8 показан развитый участок лопасти винта, снятый вдоль цилиндрической поверхности посередине
между основанием и кончиком лопасти. Направление потоков, возникающих при перемещении такого лезвия
через жидкость, также схематически показано в направлении стрелки, указанной на рисунке. На изображении
лопасти 12 осевой шаг увеличивается от передней к задней кромке в соответствии с расширенным правилом,
изложенным выше. На рис. 9 показан аналогичный разрез гребного винта насоса, имеющего две такие
лопасти, а также схематически изображены линии потока, создаваемые таким гребным винтом, где
направление вращения указано стрелкой. Линии AA и BB, соответствующие рис. 9, указывают на
расщепление поверхности при формировании поперечного сечения. На изображенном на рис. 9 гребном
винте насоса видно, что площадь проекции лопастей должна быть такой, чтобы избежать влияния
интерференции потока на входной стороне.
Что касается количества лопастей, которыми должен обладать винт, экспериментально установлено, что
наилучшая эффективность достигается при наименьшем количестве лопастей, а эффективность снижается
примерно на 4,5 процента с каждой дополнительной лопастью, при этом отношение шага лопастей к площади
проекции и диска остается постоянным. В соответствии с изобретением, отношение площади проекции
лопатки к площади диска практически равно коэффициенту сжатия насоса, а отношение шага задних кромок
по отношению к передним кромкам лопаток практически равно обратной величине отношения площадей. При
низком давлении или напоре на выходе значение коэффициента сжатия обычно составляет 0,625; однако, как
было установлено экспериментально, коэффициент сжатия увеличивается с повышением давления или
напора на выходе. Поэтому при проектировании пропеллерного насоса в соответствии с изобретением,
прежде всего, при правильном определении отношения площади проекции и отношения шага лопастей
учитывается давление или напор на выходе.
Предположим, например, что коэффициент сжатия равен 0,625. При низком давлении или напоре на выходе
станет очевидно, что скорость потока находится в соотношении 1 к 0,625. Следовательно, при таком значении
коэффициента угловая составляющая или шаг вытесняющей поверхности должны быть такими, чтобы ее
задняя кромка, воздействуя на жидкость, вызывала скорость потока, превышающую соотношение 1 к 1/0,625,
и, кроме того, вызывала увеличение потока, превышающее суммарное ускорение, требуемое сужением
потока и изменением направления. Исходя из значения сужения вены (vena contracta), равного 0,625,
приведенная выше теория указывает на то, что шаг задней кромки должен быть как минимум равен или
больше 1,85 шага передней кромки. Эксперименты показывают, что шаг задней кромки должен быть примерно
в 2–2,5 раза больше шага передней кромки. Вероятно, это расхождение объясняется трением и краевыми
потерями, которые трудно оценить с теоретической точностью.
Описанное выше увеличение шага лопастей происходит в осевом направлении относительно винта,
поскольку радиальный шаг лопастей постоянен. На рисунках 10, 11 и 12 представлены иллюстрации
некоторых экспериментов, проведенных изобретателем. В этих экспериментах использовалось низкое
давление на голову или спину, а также общепринятый коэффициент сокращения 0,625. На рис. 10 по оси
ординат представлены процент эффективности и мощность. При воздействии на площадь диска
коэффициент сужения потока составляет 0,625; кривая показывает, что максимальная эффективность была
достигнута с лопастями, имеющими отношение площади проекции приблизительно 60 процентов; однако
следует понимать, что отношение площади проекции может варьироваться, поскольку это отношение зависит
от относительной площади, необходимой для обеспечения неразделенного и однородного потока, который
полностью заполняет корпус насоса, а также от отношения шага задних кромок относительно передних кромок
лопастей, необходимого для ускорения жидкости, перемещающейся вдоль винта, с целью компенсации
увеличения скорости, вызванного сужением потока и его выбросом под углом.
На рис. 11, где по оси ординат показаны процентная эффективность и производительность, а по оси абсцисс
— отношение шага лопастей, показано изменение эффективности, вызванное использованием насосных
гребных винтов или лопастей с различным шагом, при этом площадь проекции остается постоянной. Кривая
показывает, что максимальная эффективность достигается, когда шаг выходной или задней кромки в два с
половиной раза превышает шаг передней кромки. На рис. 12, где по оси ординат указана процентная
эффективность, а по оси абсцисс — количество лопастей на винте, показано влияние количества лопастей на
эффективность при условии, что соотношение шага и площади остается постоянным. Следует отметить, что
шаг лопастей уменьшается с увеличением их количества, при этом, по-видимому, максимальная
эффективность достигается с однолопастным винтом. Однако очевидно, что однолопастный винт обычно не
используется из-за присущей ему несбалансированности и, как следствие, склонности к вибрации.
Следует четко понимать, что диаграммы на рис. 10, 11 и 12 носят исключительно иллюстративный характер и
были получены экспериментальным путем при низком давлении или напоре на выходе; соответственно,
никаких ограничений на точное соотношение компонентов, как это показано на них, не подразумевается,
поскольку на работу пропеллерных насосов влияет множество факторов, которые своим действием и
взаимодействием слегка смещают ключевые точки этих рабочих кривых в ту или иную сторону. Например,
если изменить коэффициент сжатия, то и кривые изменятся соответствующим образом. Требование о том,
что отношение площади проекции лопатки к площади диска должно быть достаточным для обеспечения
неразделенного и однородного расхода, очевидно из рассмотрения рисунков 13, 15 и 16. Также из рис. 13
видно, что отношение углов шага задней кромки к передней кромке лопастей изменяется обратно
пропорционально площади проекции лопасти на кольцевое или дисковое пространство: На рис. 13
схематически и в процессе разработки показаны две лопасти винта 21, имеющие меньшее отношение углов
шага, чем пара лопастей 30.
Соседние файлы в папке патенты