Способ увеличения скорости движения судна в водной среде

 

Использование: изобретение относится к судостроению и может быть использовано для увеличения скорости движения морских и речных судов без увеличения их мощности или же для снижения мощности энергетических установок строящихся судов при расчетной скорости движения. Сущность изобретения: для уменьшения сопротивления движению корпуса судна изменяют режим движения огибающего потока воды путем создания в нем отрицательного градиента динамического давления, воздействуя на поток с помощью жесткого обтекателя, соединенного с корпусом судна упругой связью в виде пружины и совершающего относительно корпуса колебательное движение с помощью источника колебаний. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для увеличения скорости движения морских и ручных судов без увеличения их мощности или же для снижения мощности энергетических установок строящихся судов при расчетной скорости движения.

Известен способ увеличения скорости движения судна в водной среде, заключающийся в создании колебаний рабочего органа носовой части корпуса поступательно движущегося в водной среде судна путем передачи их этому рабочему органу через упругую связь от источника колебаний.

Недостатком такого способа является сложность его реализации.

Целью описываемого изобретения является упрощение реализации способа увеличения скорости движения судна в водной среде.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве носового рабочего органа используют жесткий обтекатель, а в качестве упругой связи - подпружиненный толкатель.

На фиг. 1 схематически показано устройство для реализации описываемого способа; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

К жесткому обтекателю 1 из листового металла присоединен подпружиненный толкатель 2, который проходит через отверстие 3 в корпусе 4 судна и выступами 5 опирается на пружину 6, которая насажена на направляющую полую штангу 7, пропускающую через себя толкатель 2 и закрепленную на корпусе 4.

Для предупреждения попадания воды между корпусом и обтекателем щель между краем обтекателя и корпусом по всей длине перекрыта полосой эластичного материала 8, обеспечивая свободное перемещение обтекателя 2 при его колебании относительно корпуса 4. Другой конец толкателя соединен с источником 9 колебаний. От вдавливания эластичного материала 8 давлением воды в щель последняя перекрыта по всей длине полосой армированного эластичного материала 10, одним краем закрепленной на обтекателе 2, а вторым краем свободно опирающейся на корпус (фиг. 2). Обтекатель 2, воспринимая силу гидростатического давления, приближается к корпусу при сжатии упругой связи в виде пружины 6.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В состоянии равновесия обтекатель 1 удерживается на некотором расстоянии от корпуса 4 пружиной 6, когда сила гидростатического давления равна силе упругого сжатия пружины 6.

Если обтекатель 1 выводится из равновесия внешней силой от источника 9 колебаний и приближается к корпусу 4 на некоторое расстояние, а, то в этом положении на обтекатель 1 со стороны пружины 6 действует сила, под действием которой он начинает удаляться от корпуса 4, отталкивая некоторый объем воды, прилегающий к его поверхности. Под действием упругой силы обтекатель 1 движется со скоростью, возрастающей от нуля до максимального значения положения равновесия.

В момент пересечения положения равновесия объем воды, прилегающий к поверхности обтекателя 1, имеет скорость движения, равную скорости обтекателя.

Пересекая положение равновесия, обтекатель 1, обладая массой, движется по инерции, удаляясь от положения равновесия на такое же расстояние, на которое он приближается к корпусу, при этом скорость его движения уменьшается от максимальной до нуля. Сила, замедляющая движение обтекателя 1, пропорциональна жесткости пружины 6.

Объем воды, прилегающий к обтекателю, после пересечения положения равновесия обтекателем 2 также движется по инерции, но эффективность действия силы, тормозящей движение его частиц, со стороны окружающей жидкости значительно меньше, чем эффективность силы, замедляющей движение обтекателя 1.

Поэтому, имея равную скорость в момент пересечения положения равновесия, обтекатель и прилегающий к нему объем воды удаляются от положения равновесия с разными скоростями, когда скорость обтекателя меньше скорости воды, прилегающей к его поверхности. Лишь в начале движения обтекателя 1 между ним и водой действует давление положительной величины, так как прилегающий объем воды разгоняется им из состояния покоя.

Далее, практически во время операции колебания между обтекателем и водой действует отрицательное давление, так как скорость движения отбрасываемой воды больше скорости обтекателя 1.

Если приложить к судну с колеблющимся обтекателем 1 усилие от движителя, то при движении оно будет испытывать не силу лобового сопротивления воды, а наоборот, силу влечения попутным течением, так как скорость убегания воды от поверхности обтекателя больше, чем скорость движения обтекателя.

Отрицательное динамическое давление, развиваемое вдоль поверхности обтекателя, препятствует развитию в потоке процессов, сопровождающихся возникновением в нем поперечного движения частиц жидкости, являющегося согласно последним исследованиям причиной гидравлического сопротивления при турбулентном режиме движения потока.

Возвращаясь к идее "бегущей волны", можно объяснить ее возникновение вдоль тела дельфина. Если исходить из допущения, что при движении дельфина его голова совершает возвратно-поступательное колебание, то естественно, что оно передается упругому кожному покрову дельфина, вдоль которого бежит поперечная волна возмущения от головы к хвосту. Бегущая волна является лишь следствием действий дельфина, направленных на создание отрицательного градиента давления, но не служит причиной ламинаризации потока.

Предлагаемым изобретением решается проблема воздействия на огибающий поток воды с целью его ламинаризации для уменьшения гидравлического сопротивления.

Снижение расхода топлива при транспортировке грузов по водным путям с помощью значительного увеличения скорости движения судов указывает на экономическую эффективность заявляемого способа.

Заявляемый способ предполагается применять для увеличения скорости движения строящихся судов, для реконструкции эксплуатируемых, а также при проектировании других тел, движущихся в водной среде. (56) Авторское свидетельство СССР N 1403520, кл. B 63 B 1/36, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА В ВОДНОЙ СРЕДЕ, заключающийся в создании колебаний рабочего органа носовой части корпуса поступательно движущегося в водной среде судна путем передачи их этому рабочему органу через упругую связь от источника колебаний, отличающийся тем, что в качестве носового рабочего органа используют жесткий обтекатель, а в качестве упругой связи - подпружиненный толкатель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2