Pędnik odrzutowy parowo-wodny

Przedmiotem wynalazku jest pędnik odrzutowy parowo-wodny nadający się do manewrowania i napędzania statków o małej, a pozycjonowania też i średniej wyporności. Z polskiego zgłoszenia patentowego P.360768 znany jest p ędnik dla motorowych jednostek pływających takich jak statki, okręty i łodzie. W pędniku tym, zastosowano rotacyjną pompę dośrodkową o odpowiednio wyprofilowanych łopatkach, które zagarniają wodę otaczająca pompę i tłoczą ją przy udziale stożka kierownicy do dyfuzora i dalej na zewnątrz wywołując siłę ciągu powodującą ruch jednostki pływającej.

Najbliższym rozwiązaniem pędnika jest układ składający się z kotła parowego i dyszy parowej, z której wytłaczana jest para wodna do zestawu dysz wodnych o podobnych rozmiarach, a który to układ służy najczęściej do zasilanie kotła wodą.
Istota pędnika, według wynalazku, polega na tym, że zasilający go kocioł parowy wyposażony jest w przegrzewacz pary wykonany jako wężownica umieszczona pod nim, zakończona przewodem parowym, z co najmniej jedną dyszą parową skierowaną pomiędzy płetwę górną i dolną, co najmniej jednego zestawu dysz wodnych.

Korzystnie, rozmiary dysz wodnych rosną wraz ze wzrostem ich odległości od dyszy parowej.
Korzystnym jest, gdy przewód parowy stanowi rozgałęziony przewód parowy wyposażony w przepustnicę pary.
Korzystnie, rozgałęziony przewód parowy jest umocowany w mechanizmie obrotu z uszczelniaczem.
Zasadniczą zaletą układu według wynalazku jest nie wytwarzanie hałasu, szczególnie nad wodą. Jest on też bezpieczniejszy od napędów wirnikowych, a stąd przyjazny dla środowiska.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przestawia pędnik odrzutowy parowo-wodny, umieszczony za rufa, w widoku z boku, fig. 2 - pędnik odrzutowy parowo-wodny, pod dnem stadku w widoku z boku, a fig. 3 - pędnik odrzutowy parowo-wodny, pod dnem stadku w widoku z przodu.

Przykład 1

Pędnik odrzutowy parowo-wodny umieszczony za rufą, składa się on z zestawu dysz wodnych 1 zamocowanych w płetwie górnej 2 i dolnej 3. Na dysze wodne 1 skierowana jest osadzona na przewodzie parowym 4, dysza parowa 5. Przewód parowy 4 połączony jest z kotłem parowym 6 poprzez przegrzewacz pary 7. Ponadto kocioł parowy 6 ma płomieniówkę 8 o zwiększonej średnicy i umieszczony jest nad paleniskiem 9. Pędnik wyposażony jest w mechanizm obrotu a przewód parowy 4 w zawór regulacyjno-odcinający zwany przepustnicą pary. Kocioł parowy 6 z paleniskiem 9 umieszczone są w rufie stadku 10. Poza tym pędnik wyposażony jest w mechanizm obrotu, a przewód parowy 4 służy też za oś pędnika.

Działanie pędnika odrzutowego parowego-wodnego, polega na nagrzaniu wody w kotle parowym 6, co powoduje zrost w nim ciśnienia i wtłaczanie jej do przegrzewacza pary 7, gdzie wzrasta jej temperatura a stąd i jej objętość. Z przegrzewacza pary 7 przewodem parowym 4 wtłaczana jest do dyszy parowej 5 gdzie spada jej ciśnienie. Wywołuje to wzrost prędkości a przez to wzrost energii kinetycznej pary, która po wylocie z dyszy skrapla się i porywa otaczającą ją wodę. Zostaje ona wtłaczana do kolejnych dysz wodnych 1, wywołując przez to siłę ciągu przez zwiększanie pędu tej wody. Mechanizm obrotu pozwala na kierowanie ich w dowolną stronę, a przez to nie tylko napędzanie, ale i manewrowanie stadkiem.

Przykład 2

Pędnik odrzutowy parowo-wodny wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że umieszczony jest pod dnem stadku i ma dwa zestawy dysz wodnych 1 zamocowane w płetwach górnych 2 i dolnych 3. Na dysze wodne skierowane są dwie dysze parowe 5, połączone poprzez rozgałęziony przewodem parowym 11 i poprzez przepustnicę 12 z kotłem parowym 6. Rozgałęziony przewód parowy 11 przechodzi przez mechanizm obrotu 13 osadzony na dnie stadku za pomocą uszczelniacza 14.

Działanie pędnika odrzutowego parowego-wodnego, w wykonaniu drugim, polega na nagrzaniu wody w kotle parowym 10, co powoduje zrost w nim ciśnienia i wtłaczanie jej do przegrzewacza pary 7, gdzie wzrasta jej temperatura a stąd i jej objętość. Z przegrzewacza rozgałęzionym przewodem parowym 11 wtłaczana jest do dysz parowych 5 gdzie spada jej ciśnienie. Wywołuje to wzrost prędkości a przez to wzrost energii kinetycznej pary, która po wylocie z dyszy skrapla się i porywa otaczającą ją wodę. Zostaje ona wtłaczana do kolejnych dysz wodnych 1, wywołując przez to siłę ciągu. Mechanizm obrotu pozwala na kierowanie ich w dowolną stronę, a przez to precyzowanie położenia stadku.

Napełnienie przegrzewacza pary 7 wodą przed rozpalaniem kotła parowego  6, przyspiesza ten proces oraz zapobiega jego przepalaniu.

Ze względu na to, że para dostarczana do dyszy parowej nie musi być przegrzana, kocioł parowy 6 może być ogrzewany odnawialnym paliwem ekologicznym o małej wartości opałowej, na przykład chrustem lub sitowiem. Może być też ogrzewany stosem atomowym, pozwalając uniknąć tego, co dzieje się w napędach turbinowych gdzie wytwarzana za jego pomocą mokra para wodna zużywa szybko łopatki turbin.