Нос судна
Изобретение относится к гидродинамике и судостроению и может быть использовано для увеличения скорости хода судна без повышения мощности его энергетической установки или для экономии топлива при снижения мощности в случае расчетной скорости хода. Нос судна содержит щиты, установленные ниже ватерлинии с двух его сторон. Передняя часть щитов параллельна направлению движения судна. Нижние и верхние горизонтальные кромки щитов соединены с обшивкой судна пластинами с образованием каналов. Внутри канала по его длине размещено по крайней мере одно решетчатое крыло с регулируемым углом атаки составляющих решетку крыльев. Переднее крыло решетки установлено вблизи обшивки судна. Заднее крыло решетки установлено у поверхности боковой стенки канала. Промежуточные крылья решетки находятся между передним и задним крыльями. Вдоль задней кромки крыльев на нижней поверхности установлен пластинчатый интерцептор. Технический результат реализации изобретения заключается в увеличении силы тяги судна, что обеспечивает возможностью повышения скорости хода судна или возможностью уменьшения расхода топлива при прежней скорости хода судна. 2 ил.
Изобретение относится к гидродинамике и может быть использовано для увеличения скорости движения судов без повышения мощности энергетических установок или для снижения мощности (экономии топлива) судов при расчетной скорости хода.
Известно устройство для повышения силы тяги, содержащее щиты, установленные ниже ватерлинии с двух сторон носа судна и закрепленные к его обшивке, а также вращаемые цилиндрические роторы, размещаемые в пространстве между обшивкой носа и щитами (авторское свидетельство №19479, В 63 В 1/4, СССР, публ. 1931 г.).
Известен способ увеличения скорости движения в водной среде, заключающийся в создании колебаний рабочего органа в виде жесткого обтекателя в носу поступательно движущегося в воде судна, осуществляемых подпружиненным толкателем от источника колебаний (патент №2006415, В 63 В 1/36, Россия, 1994 г.).
Известно устройство для увеличения силы тяги в виде колеблющегося носового крыльевого профиля, установленного впереди корпуса судна (патент США №5090352, В 63 В 1/36, 1993 г.).
Общие недостатки перечисленных устройств - наличие крупногабаритных, массивных колеблющихся (или вращаемых) деталей, конструкций и необходимость существенных затрат дополнительной энергии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство носа судна, содержащее щиты, установленные ниже ватерлинии с двух его сторон, причем передняя часть щитов параллельна направлению движения судна, нижние и верхние горизонтальные кромки щитов соединены с обшивкой пластинами (патент №2131374, В 63 В 1/40, Россия, опубл. 10.06.1999 г.) - прототип.
Недостаток этого устройства, принятого за прототип, заключается в снижении только волнового сопротивления движению судна, при этом по существу кинетическая энергия потока воды в канале устройства практически не используется.
Технический результат изобретения состоит в повышении величины тяги судна и соответственно в увеличении скорости хода или уменьшении расхода топлива.
При необходимости устройство может быть применено как дополнительное средство для маневрирования судном. При этом достаточно перекрыть один из каналов путем соответствующего поворота крыльев решетки.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем щиты, установленные ниже ватерлинии с двух сторон носа судна, передняя часть щитов параллельна направлению движения судна, причем нижние и верхние горизонтальные кромки щитов соединены с обшивкой пластинами, внутри канала по его длине размещено по крайней мере одно решетчатое крыло с регулируемым углом атаки составляющих решетку крыльев, при этом переднее крыло решетки установлено вблизи обшивки судна, а заднее - по диагонали в корму судна у поверхности боковой стенки канала, промежуточные крылья решетки - между передним и задним крыльями, причем на нижней поверхности вдоль задней кромки крыльев установлен пластинчатый интерцептор, форма обшивки судна и боковой стенки канала соответствует поверхности тока реальной жидкости при обтекании установленных тел в канале.
На фиг.1 представлен нос судна с каналом (вид сбоку), на фиг.2 дан горизонтальный разрез устройства.
Устройство состоит из установленных в носу судна 1 ниже ватерлинии бортовых каналов 2 (фиг.1) и размещенных в каналах решетчатых крыльев 3 (фиг.2) (показано одно решетчатое крыло в канале). Переднее крыло 4 решетки 3 установлено вблизи обшивки 5 судна, заднее крыло 6 решетки - у боковой стенки 7. Все или часть крыльев решетки имеют пластинчатые интерцепторы 8, закрепленные на нижней поверхности крыла вдоль задней его кромки. Устройство регулирования углом атаки крыльев решетки не показано.
Устройство работает следующим образом. При движении судна 1 набегающий на нос поток воды под напором поступает в каналы 2, при этом на решетчатом крыле 3 возникает подъемная сила, величина которой регулируется путем установки угла атаки крыльев. Расположение крыльев 4 и 6 относительно обшивки 5 судна и боковой стенки 7 выбирается из условия минимально возможной величиной проекции дополнительного сопротивления, вносимого решетчатыми крыльями, на направление движения судна.
Проекция подъемной силы на направление движения судна дает дополнительную силу тяги. Величина подъемной силы, а также гидродинамического качества решетки за счет взаимодействия потоков между крыльями существенно (до двух раз) выше по сравнению с одиночным крылом. Установка пластинчатого интерцептора 8 способствует дальнейшему повышению подъемной силы и гидродинамического качества решетчатого крыла. Действительно, с одной стороны, интерцептор увеличивает подъемную силу каждого крыла решетки, создавая подпор на нижней поверхности крыла за счет торможения потока перед интерцептором. С другой стороны, интерцепторы сужают расстояние между соседними крыльями, что увеличивает скорость обтекания верхней поверхности нижележащего крыла. Для уменьшения гидравлического сопротивления внутри канала форма обшивки и боковой стенки канала соответствует поверхности тока реальной жидкости при обтекании установленных в канале обтекаемых тел для заданной скорости хода судна, например максимальной.
Выполненные оценки показывают, что предложенное устройство дает возможность существенно (на 15% и более) повысить силу тяги судна, что позволит увеличить скорость движения судна или при прежней скорости снизить расход топлива.
Формула изобретения
Hoc судна, содержащий щиты, установленные ниже ватерлинии с двух его сторон, причем передняя часть щитов параллельна направлению движения судна, нижние и верхние горизонтальные кромки щитов соединены с обшивкой судна пластинами с образованием каналов, отличающийся тем, что внутри канала по его длине размещено по крайней мере одно решетчатое крыло с регулируемым углом атаки составляющих решетку крыльев, при этом переднее крыло решетки установлено вблизи обшивки судна, заднее - у поверхности боковой стенки канала, а промежуточные крылья решетки - между передним и задним крыльями, причем вдоль задней кромки крыльев на нижней поверхности установлен пластинчатый интерцептор.
