Винахід відноситься до водного транспорту і суднобудуванню, торкаючись зниження опору корпусів суден. Пристрій являє собою подвійну конструкцію з порожниною, утвореної між внутрішньою і зовнішньою частинами корпусу судна. Зовнішня частина корпусу судна має систему отворів. У корпусі виконано, по крайней мере, один отвір для непримусового виходу з порожнини при русі судна. Щонайменше один отвір розташоване на омивається частини корпусу і / або на транце судна. Перед отвором встановлено виступ, коли воно розташоване на омивається частини корпусу. Отвір для виходу води з порожнини може бути виконано з можливістю регулювання його площі. Порожнина доцільно розділяти на сектори геретічность перегородками. Кожен сектор може мати отвір для непримусового виходу води. Технічний результат реалізації винаходу полягає в підвищенні ефективності зниження гідродинамічного опору корпусу судна. 2 з.п.ф-ли, 1 мул.
ОПИС ВИНАХОДИ До патентів
Винахід відноситься до галузі водного транспорту і суднобудування і може бути використано на всіх типах суден.
Всі вони мають великий опір, гак як числа Рейнольдса Re практично на всіх типах суден мають такі великі величини, що практично вся омивається площа корпусу має турбулентний прикордонний шар, який, як відомо, створює опір тертя в кілька разів більше в порівнянні з ламінарним пограничним шаром .
Відомо глиссирующих судно, яке для зменшення гідродинамічного опору має поперечний редан стрілоподібної форми (див. Журнал "Катери і яхти", 13, - 1968 р c. 58, 62, вид-во "Суднобудування").
Недоліком даного судна є те, що його гідродинамічний підйомний пристрій - редан також має турбулентний прикордонний шар і відповідне великий опір.
Відомо пристрій, призначений для реалізації способу зниження опору руху плохообтекаемого тіла в потоці, яке містить профільований Ежекційна канал в тілі з вхідним і вихідним отворами, розподільну порожнину, з'єднану через отвір з одного боку з каналом, а з іншого боку має ряд вхідних отворів для повідомлення з забортної водою (див, патент РФ 2051062, МПК В 63 В 1/34).
Недоліком даного пристрою є те, що воно в стані дещо зменшити лише опір форми і не має практично ніякого впливу на зменшення опору тертя. По-перше, подавляюще велика частина корпусу залишається без відсмоктування прикордонного шару і він залишається турбулентним з відповідним багаторазовим перевагою опору тертя в порівнянні з ламінарним. По-друге, практично виключає ламинаризации прикордонного шару навіть на тій площі, яка забезпечена отсосом, оскільки в такому випадку безвідривно обтікання досягне зони вихідного отвору, ежекційного каналу і в цій тоні виникне не зниження, а підвищений тиск, що призведе до припинення роботи пристрою, тобто навіть в зменшенні опору форми даний пристрій має значні обмеження.
Відомо пристрій дня зниження опору тертя корпусу судна, що представляє собою систему внутрішніх порожнин у вигляді труб, які забезпечені отворами з впускними і випускними клапанами (див. Патент РФ 2053924, МПК В 63 Н 11/02).
Недоліком даного пристрою є надзвичайна складність його клапанної системи і низька ефективність, обумовлена тим, що воно в змозі використати лише незначну частину енергії турбулентних пульсацій, велика частина яких продовжує надавати підвищений, в порівнянні з ламінарним пограничним шаром, опір тертя.
Найбільш близьким до пропонованого пристрою для зниження опору корпусу судна є пристрій, що представляє собою днище з порожниною, утвореної подвійним дном і системою отворів, через які під днище нагнітається повітря (див. Патент РФ 2108257, МПК В 63 В 1/14).
Недоліком даного пристрою є те, що воно вимагає агрегату, що забезпечує нагнітання повітря під днище, відповідних енерговитрат і має низьку ефективність зменшення опору, обумовлену тим, що мала кількість повітря, що подається утворює під днищем бульбашкову структуру, малоефективну для мети зменшення опору тертя, а велика кількість повітря вимагає великих енерговитрат, які ледь заповнюються зниженням опору тертя, досягнутим цим пристроєм.
Завданням запропонованого винаходу є підвищення ефективності зниження гідродинамічного опору корпусу судна.
Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для зниження опору корпусу судна, що представляє собою подвійну конструкцію з порожниною, утвореної між внутрішньою і зовнішньою частинами корпусу судна, зовнішня частина якої має систему отворів, відповідно до винаходу в корпусі виконано принаймні один отвір для непримусового виходу води з порожнини при русі судна, розташоване на омивається частини корпусу і / або на транце, при цьому перед отвором, розташованим на омивається частини корпусу, встановлений виступ.
Крім того, отвір для виходу води з порожнини виконано з можливістю регулювання його площі.
Порожнина може бути розділена на сектори герметичними перегородками, при цьому кожен сектор має своє отвір для непримусового виходу води.
Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому показаний поздовжній розріз пристрою в варіанті глиссирующего судна з двома поперечними перегородками і відповідно трьома поперечними секторами порожнини, де:
1 - внутрішня герметична поверхню корпусу судна;
2 - зовнішня перфорована поверхня корпусу судна;
3 - порожнина, утворена внутрішньою і зовнішньою поверхнями корпусу судна;
4 - вихідні отвори;
5 - виступ;
6 - транец;
7 - поперечні герметичні перебирання порожнини;
8 - розподілені вхідні отвори (перфорація).
Омивана частина корпусу судна є конструкцією, що складається з внутрішньої 1 і зовнішньої 2 поверхонь, між якими утворена порожнина 3. Зовнішня поверхня 2 є омивається поверхнею корпусу судна і має систему вхідних отворів 8 у вигляді розподіленої по всій її площі перфорації. На зовнішній поверхні 2 і на транце 6 виконані вихідні отвори 4, причому перед отворами, розташованими на поверхні 2, встановлені виступи 5. Порожнина 3 розділена па поперечні сектори поперечними герметичними перегородками 7. Порожнина також розділена поздовжніми перегородками на поздовжні сектори (на кресленні не показані ).
При округлій формі кормової омивається частини корпусу судна отвір для виходу води з порожнини розташовується тільки на омивається частини корпусу судна за виступом (реданом). Виступи можуть бути виконані, наприклад, у вигляді пустотілого півконуса.
При гліссірующей формі днища отвори для виходу води з порожнини можна розташовувати і на транце, в самій нижній його частині, при цьому функція виступу виконується самим днищем.
Вихідні отвори на глиссирующих судах в деяких випадках можуть бути розташовані одночасно і на транце, і на що омивається поверхні корпусу, а також тільки па омивається поверхні. У разі розташування вихідних отворів на омивається поверхні корпусу глиссирующего судна перед отворами встановлюються виступи так само, як і на водоізмещающем судні.
Вихідні отвори, з метою оптимізації відсмоктування прикордонного шару в залежності від режиму руху судна, доцільно виконувати з можливістю регулювання їх площі, наприклад, за допомогою заслінки.
Вихідні отвори максимально локалізовані, тобто кількість їх повинна бути мінімальною.
Вхідні отвори розташовані на всій омивається поверхні корпусу судна.
Діаметр вхідних отворів, визначений за сукупністю технологічних, експлуатаційних та гідродинамічних умов, знаходиться в межах 1,5-5 мм.
Сумарна площа вхідних отворів, визначена за гідродинамічним умовами, становить 3-20% від перфорованої площі омивається поверхні корпусу судна.
Найближча відстань між центрами вхідних отворів, певне але гідродинамічним умовами, становить 10-50 мм.
Сумарна площа вихідних отворів, визначена за гідродинамічним умовами, становить 1 / 500-1 / 3000 частку площі омивається поверхні корпусу судна.
Число Рейнольдса Rе, певне по відстані між центрами вхідних отворі, не повинно перевищувати величину 3 • 10 6.
Порожнина охоплює весь контур омивається поверхні корпусу судна.
Відстань між внутрішньою і зовнішньою поверхнями порожнини, певне за сукупністю конструктивних, технологічних, експлуатаційних та гідродинамічних умов, має складати 4-100 мм. Менші величини відносяться до легких глиссирующих судам, великі - до водоизмещающих судам великих водотоннажності.
За умовами забезпечення найбільш вигідного відсмоктування прикордонного шару порожнину повинна бути розділена герметичними перегородками на сектори з тим, щоб відміну середніх величин коефіцієнтів гідродинамічного тиску сусідніх секторів становило не більше 0,01. Кількість перегородок і, відповідно, кількість секторів, на які повинна бути розділена порожнину, буде залежати від типу судна, від його водотоннажності, повноти його обводів, швидкості руху, розрахункових умов хвилювання.
Наявність виступу перед вихідними отворами і розташування їх на транце глиссирующего судна забезпечує при русі судна витікання частини води з порожнини через ці отвори і її надходження в порожнину через вхідні отвори, розташовані на омивається поверхні, що і забезпечує ефект відсмоктування прикордонного шару і його ламинаризации.
При значних змінах режимів руху судна: водотоннажності, швидкості, ступеня хвилювання - може виявитися доцільним виконувати деякі вихідні отвори з можливістю регулювання їх площі.
За умовами аерогідродинаміки найбільший ефект зменшення опору тертя при отсосе прикордонного шару досягається на пористої поверхні тертя. Але для використання на суднах конструктивно і технологічно виконання такої поверхні важко і по експлуатаційних умов практично не придатне, так як пори будуть швидко забиватися щільними мікрочастинками, що знаходяться у воді, тому що омивається поверхню корпусу судна виконується перфорованої.
Працює пропонований пристрій наступним чином.
При русі судна за виступами 5 і при його виході на глиссирование за транцем 6 виникає гідродинамічний розрідження, в результаті якого частина води з порожнини 3 починає витікати через отвори 4. створюючи умова для надходження води в порожнину 3 через розподілені на омивається поверхні 2 отвори 8. така циркуляція води забезпечує ламинаризации прикордонного шару практично на всій омивається поверхні корпусу судна і відповідне зменшення опору тертя і форми. При виконанні зазначених у описі умов і співвідношень, а саме: вхідні отвори розподілені на всій омивається поверхні судна, їх діаметр знаходиться в межах 1,5-5 мм, їх сумарна площа складає 3-20% від перфорованої площі, найближча відстань між їх центрами знаходиться в межах 10-50 мм, вихідні отвори максимально локалізовані, сумарна їх площа становить 1 / 500-1 / 3000 частку площі омивається поверхні корпусу судна, порожнину охоплює весь контур омивається поверхні і розділена на сектори із забезпеченням услов я, щоб відмінності середніх величин коефіцієнтів гідродинамічного тиску сусідніх секторів становило не більше 0,01, а кожен сектор мав своє вихідний отвір - досягається оптимальний ефект зниження опору тертя.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Пристрій для зниження опору корпусу судна, що представляє собою подвійну конструкцію з порожниною, утвореної між внутрішньою і зовнішньою частинами корпусу судна, зовнішня частина якої має систему отворів, що відрізняється тим, що в корпусі виконано, по крайней мере, один отвір для непримусового виходу води з порожнини при русі судна, розташоване на омивається частини корпусу і / або па транце, при цьому перед отвором, розташованим на омивається частини корпусу встановлено виступ.
2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що отвір для виходу води з порожнини виконано з можливістю регулювання його площі.
3. Пристрій за допомогою одного з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що порожнина розділена на сектори герметичними перегородками, при цьому кожен сектор має отвір для непримусового виходу води.