Способ повышения скорости судна и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования бульбообразной носовой оконечности судна. Предлагается лидирующую оконечность носового бульба подводной части корпуса судна в горизонтальных продольных сечениях выполнять по дуге окружностей радиусом RГ и углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°В=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св =274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды, γВ=981·10-6(кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В=45°. Технический результат заключается в снижении сопротивления воды движению судна. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования бульбообразной носовой оконечности судна.

Известен способ повышения скорости судна, заключающийся в том, что подводную часть корпуса судна изготавливают с носовым и кормовым бульбом, носовым бульбом снижают волнообразование при движении судна и уменьшают сопротивление воды, носовой бульб выполняют с площадью поперечного сечения, составляющей 2…15% и более от площади сечения подводной части судна в его середине, а кормовым бульбом выравнивают поле скоростей потока за кормой судна, при этом носовому бульбу придают форму эллипсоида с полусферой на его лидирующей оконечности [1].

В предлагаемом способе изготовление носового бульба на корпусе судна существенно повышает скорость судна за счет снижения волнообразования, что уменьшает сопротивление воды. Изготовление корпуса судна с кормовым бульбом повышает эффективность работы гребного винта. Однако эллипсоидная форма носового бульба судна не является достаточно эффективной для снижения сопротивления воды движению судна из-за значительного перепада напряжений перед носовой частью судна в воде.

Технический результат по способу повышения скорости судна, заключающемуся в том, что подводную часть корпуса судна оснащают носовым бульбом, носовой бульб изготавливают с площадью поперечного сечения, составляющей 2…15% и более от площади сечения подводной части судна в его середине и с полусферой на его лидирующей оконечности, достигается тем, что лидирующую оконечность носового бульба в горизонтальных продольных сечениях выполняют по дуге окружностей радиусом RГ с углом L° кругового сектора полуконтакта, равным углу φ° внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°В=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды, γВ.ср≈981·10-6 (кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В≈45°.

Теоретические основы «Физики материального контактного взаимодействия» свидетельствуют, что вода обладает жидкокристаллической структурой и, как любая материальная среда, удельным сцеплением Св=274,642·10-6(кг/см2) и углом внутреннего трения φ°=arctg[1-Св/(γВ·h)]. Контакт воды с жестким носовым бульбом подводной носовой оконечности судна происходит при его движении при равномерном распределении давления перед носовой сферической оконечностью бульба при условии, что сферическая оконечность бульба имеет контакт по круговому сектору полуконтакта с углом, равным углу φ внутреннего трения воды [2].

Известно устройство носовой оконечности судна, содержащее бульбовую наделку с боковыми стенками, клиновидно сходящихся книзу и состыкованными с корпусом судна по линии слома, а также выполненными вогнутыми и образующими закругленный профиль бульбовой наделки в районе диаметральной плоскости, при этом верхняя точка примыкания бульбовой наделки к корпусу судна расположена впереди носового перпендикуляра на высоте Н ≥k·FГ2·L над грузовой ватерлинией, нижняя - на высоте от основания линии, равной не более 1/4 грузовой осадки, а ширина и длина бульбовой наделки в плоскости грузовой ватерлинии соответственно равны b=(0,09…0,15)·В, l≈0,07В+FГ2·L, где Н (м) - высота бульбовой наделки над плоскостью грузовой ватерлинии, b (м) - ширина бульбовой наделки в плоскости грузовой ватерлинии в районе ее присоединения к корпусу судна, k - безразмерный коэффициент, FГ - число Фруда, L (м) - длина судна между перпендикулярами, l (м) - длина бульбовой наделки, В (м) - ширина корпуса судна [3].

Известно также устройство корпуса судна, содержащего носовую бульбовую оконечность и транцевую кормовую оконечность, причем корпус на миделевом шпангоуте выполнен со скруглением скулы по радиусу, отличающееся тем, что радиус кривизны скругления миделевого шпангоута равен радиусу осадок от грузовой марки до уровня ватерлинии судна без груза с минимальными запасами [4].

Носовые бульбовые оконечности судов с известным закругленным профилем не обеспечивают возможные снижения сопротивления воды движению судна. Так, выполнение носовой бульбовой оконечности в форме полусферы способствует развитию седлообразной эпюры контактных напряжений перед сферой с максимальными пиками напряжений по краям полусферы, а выполнение носовой бульбовой оконечности в форме полуэллипсоида способствует развитию значительной эпюры контактных напряжений корпуса бульбовой оконечности с водой с максимумом перед центром бульбовой оконечности, что резко повышает волнообразование перед корпусом судна и снижает его скорость перемещения.

Технический результата по устройству для повышения скорости судна, состоящему из носового бульба на подводной носовой части корпуса судна, выполненного с площадью поперечного сечения, составляющей 2…15% и более от площади поперечного сечения подводной части судна в его середине, и с полусферой на лидирующей оконечности, достигается тем, что лидирующая оконечность носового бульба в горизонтальных продольных сечениях выполнена по дуге окружностей радиусом RГ с углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды, γВср=981·10-6 (кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В≈45°.

Теоретические основы «Физики контактного материального взаимодействия» свидетельствует, что только выпуклый полусферический контакт более жесткой материальной среды со слабой по прочности средой под углом L° кругового сектора, равным углу внутреннего трения φ° слабой среды (L°=φ°), позволяет создать равномерную эпюру контактных напряжений двух сред, что и реализовано в предлагаемом устройстве для снижения гидродинамического сопротивления воды движению судна и повышения его скорости.

Предлагаемые изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 представлен носовой бульб судна на поверхности носовой части корпуса судна с вертикальной эпюрой лидирующих избыточных контактных напряжений σК; на фиг. 2 - сечение А-А носовой оконечности бульба судна с горизонтальными эпюрами лидирующих контактных напряжений σК перед носовой оконечностью бульба; на фиг. 3 - вертикальные поперечные сечения В-В носового бульба, вытянутого а) по горизонтали и б) - по вертикали; на фиг. 4 - эпюра лидирующих контактных напряжений перед носовым бульбом с эллипсоидной оконечностью; на фиг. 5 - эпюра лидирующих контактных напряжений перед полусферической оконечностью носового бульба судна.

Устройство для повышения скорости судна состоит из корпуса 1 судна (фиг. 1, фиг. 2), жестко связанного с носовым бульбом 2 на подводной носовой части корпуса судна. Носовой бульб 2 выполнен с площадью поперечного сечения, составляющей 2…15% и более от площади поперечного сечения подводной части судна в его середине, и с полусферой 3 на лидирующей оконечности. При этом лидирующая оконечность носового бульба 2 в горизонтальных продольных сечениях (фиг. 2) выполнена по дуге окружностей радиусом RГ с углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6(кг/см2) - удельное сцепление воды, γВ.ср=981·10-6(кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В=45°, при этом поперечные сечения носового бульба выполнены в виде вертикально сжатого эллипса 4 (фиг. 3а) и в виде вертикально вытянутого (фиг. 3б) эллипса 5 или окружности.

В предлагаемом способе повышения скорости судна, заключающемся в том, что подводную носовую часть корпуса 1 судна оснащают носовым бульбом 2, носовой бульб изготавливают с площадью поперечного сечения, которая составляет 2…15% и более от площади поперечного сечения подводной части судна в его середине, лидирующую оконечность 3 носового бульба 2 в горизонтальных продольных сечениях выполняют по дуге окружностей радиусом RГ с углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности - L°=φ°=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды γВ.ср=981·10-6 (кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φ°В внутреннего трения воды на глубине h>80 см - β°=φ°В=45°. При этом поперечные сечения носового бульба выполняют в форме вертикально или горизонтально вытянутого эллипса или окружности.

За счет устранения пиков контактных напряжений σ K max и перед полуэллиптической (фиг. 4) или перед полусферической оконечностью 3 (фиг. 5) носового бульба 2 в известных способах повышения скорости судна и замены их на поверхность эллипсоидной или шаровой поверхности носового бульба с углами L или β раскрытия круговых секторов полуконтакта продольных горизонтальных и вертикальных сечений получают равномерную эпюру контактных напряжений, снижение гидродинамического сопротивления движению судна и повышение его скорости.

Источники информации

1. Политехнический словарь. / Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: «Советская Энциклопедия», 1977. - С. 62 (слово - бульб).

2. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. Ч.II. Напряжения и деформации оснований сооружений: Монография. - Тверь: «Научная книга», 2007. - С. 76 (рис. 2.9а), 84 (рис. 2.14).

3. Патент РФ №2067942. Носовая оконечность судна. / Кокорин В.А., B63B 1/06, от 12.11.1993.

4. Патент РФ №2091267. Корпус судна. / Белов Л.В., Бодягин А.А., B63B 1/02, B63B 1/00, B63B 1/04, от 29.05.1995.

1. Способ повышения скорости судна, заключающийся в том, что подводную носовую часть корпуса судна оснащают носовым бульбом, носовой бульб изготавливают с площадью поперечного сечения, которая составляет 2…15% и более от площади сечения подводной части судна в его середине, и с полусферой на его лидирующей оконечности, отличающийся тем, что лидирующую оконечность носового бульба в горизонтальных продольных сечениях выполняют по дуге окружностей радиусом RГ с углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°В=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды, γВ.ср=981·10-6 (кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В=45°.

2. Устройство повышения скорости судна, состоящее из носового бульба на подводной носовой части корпуса судна, выполненного с площадью поперечного сечения, составляющей 2…15% и более от площади сечения подводной части судна в его середине, и с полусферой на лидирующей оконечности, отличающееся тем, что лидирующая оконечность носового бульба в горизонтальных продольных сечениях выполнена по дуге окружностей радиусом RГ с углом L кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h (см) от свободной поверхности, L°=φ°В=arctg[1-Св/(γВ·h)]=arctg[1-(0,28/h)], где Св=274,642·10-6 (кг/см2) - удельное сцепление воды, γВ.ср≈981·10-6 (кг/см3) - удельный вес воды, а в вертикальных продольных сечениях - по дуге окружностей радиусом Rв с углом β кругового сектора полуконтакта, равным углу φВ внутреннего трения воды на глубине h>80 см, β°=φ°В=45°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам маскировки судов, преимущественно подводных. Для маскировки подводного аппарата изменяют плотность воды в следе аппарата.

Изобретение относится к области водного транспорта и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации судов. Судно переднеприводное с аэродинамической разгрузкой выполнено продольно-сочлененным, двухкорпусным.

Изобретение относится к области судостроения и касается судов, имеющих подводные крылья. Предложен корпус судна, содержащий водонепроницаемую стенку с нанесенной ватерлинией, расположенные в его носовом и кормовом участках подводные крылья, которые прикреплены непосредственно к стенке, выполнены плоскими, имеют дугообразную/стреловидную/треугольную форму и расположены одно над другим/со смещением одного относительно другого.

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования обводов носовой оконечности грузовых судов с коэффициентом общей полноты около 0,94. Предложена носовая оконечность судна смешанного плавания, имеющая шпангоуты U-образной формы.

Изобретение относится к области судостроения и касается судов на подводных крыльях. Предложен корпус судна, содержащий водонепроницаемую стенку с нанесенной ватерлинией, разделяющей ее на надводную и подводную части, на стенке между носовым и кормовым участками с каждого борта установлено по меньшей мере одно расположенное наклонно по отношению к ватерлинии подводное крыло с возможностью его поворота из рабочего состояния в нерабочее и наоборот.

Изобретение относится к области судостроения и касается модульных плавучих конструкций для различного типа сооружений. Предложена модульная полупогружная конструкция 1, содержащая платформу для размещения на борту различных типов сооружений вблизи морского побережья или берегов озер и рек.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования корпуса судна туннельно-скегового типа. Корпус судна имеет надводный корпус и подводный корпус, имеющий криволинейные борта ниже конструктивной ватерлинии, сходящиеся к носу.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам с лопастными гребными колёсами. Корма судна с лопастными гребными колёсами выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающих секции.

Изобретение относится к судостроению, а именно к средству водного транспорта с основным корпусом и по меньшей мере одним аутригером. Тримаран содержит по меньшей мере два аутригера с возможностью регулирования по высоте.

Изобретение относится к области судостроения и касается моделирования преимущественно мелких судов гражданского назначения, например, катеров, моторных лодок, скутеров.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с ледоколом, для формирования канала для сбора разливов нефти механическим способом. Предложено буксируемое устройство для разрушения ледового покрова и формирования фарватера для сбора нефтяных разливов, включающее корпус, состоящий из двух боковых ледокольных корпусов и размещенного перед ними центрального вспомогательного ледокольного корпуса, связанных между собой рамой. Связь боковых ледокольных корпусов друг с другом выполнена с возможностью их перемещения в поперечном направлении относительно центрального вспомогательного корпуса. Буксируемое устройство оснащено ледоотводящим клином, прикрепленным своей носовой частью к центральному вспомогательному корпусу, а к боковым ледокольным корпусам он прикреплен через свои образующие, подвижно связанные с упомянутыми корпусами с возможностью изменения фиксируемой ширины клина. В корпусе клина вдоль его образующих в районе уровня поверхности воды выполнены проемы для прохождения мелких битых льдин и нефтяных разливов. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледового покрова для формирования фарватера для сбора нефтяных разливов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и тримаранов. Корпус водоизмещающего судна-полутримарана имеет носовую оконечность с обводами водоизмещающего однокорпусного судна и кормовую оконечность с обводами тримарана, включающую средний основной корпус и два сравнительно узких боковых корпуса - аутригеры. Указанные элементы тримаранной кормовой оконечности образуют между собой два туннеля. Внешние борта и палуба (палубы) носовой оконечности плавно переходят во внешние борта аутригеров тримарана и палубу (палубы) кормовой оконечности. В целом корпус судна имеет плавные обводы, соответствующие водоизмещающему режиму движения. Между носовой и кормовой оконечностями имеется зона плавного взаимного перехода их обводов, включающая два симметрично расположенных относительно диаметральной плоскости корпуса судна боковых участка днища, плавно поднимающихся по длине судна от однокорпусной носовой оконечности к действующей ватерлинии в туннелях между элементами тримаранной кормовой оконечности. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик судна, включая его мореходные качества. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов улучшения гидродинамических, технико-эксплуатационных и экологических качеств транспортных судов. Предложено водоизмещающее судно с воздушной каверной на днище, содержащее выемку в последнем, которая ограничена носовым реданом, бортовыми килями и кормовой наклонной пластиной, включающее систему образования каверны, состоящую из источника принудительной подачи воздуха и системы воздушных трактов. Воздушные тракты выполнены в поперечном сечении в форме трапеции, наклонные части которых оборудованы отверстиями с шагом t>=0,1 В, где B - ширина корпуса, обеспечивающими поперечную подачу воздуха от источника в полость выемки для создания сплошной воздушной каверны. Технический результат заключается в повышении надежности системы образования воздушной каверны и, соответственно, более эффективном снижении гидродинамического сопротивления движению судна. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области гидроавиации и касается конструкций корпусов для уменьшения сопротивления при движении высокоскоростных низкосидящих, повышенной килеватости морских судов по водной поверхности. Устройство для снижения гидродинамического сопротивления корпуса гидросамолета при взлете с водной поверхности содержит бортовые и днищевые скеги, расположенные за реданом, между которыми образуются воздушные полости. При этом бортовые скеги выполнены подвижными посредством установленных в корпусе гидросамолета планетарных электромеханизмов. Воздухопровод состоит из основного воздухопровода, расположенного внутри конструкции, и его наружной части - воздушного коллектора, который выполнен повторяющим форму днища. Достигается повышение эксплуатационных характеристик устройства путем снижения гидродинамического сопротивления корпуса гидросамолета, исключая влияние состояния водной поверхности за счет одновременного применения «воздушной смазки» и «воздушной подушки». 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса проектирования обводов носовой оконечности корпуса судна. Предложена форма надводной части носовой оконечности судна, образованной поверхностями правого и левого бортов, соединяющимися у форштевня, ограниченной снизу конструктивной ватерлинией судна, представляющей собой носовое заострение корпуса судна выше ватерлинии и имеющей полные носовые обводы. Борта носовой оконечности судна в его надводной части в интервале от конструктивной ватерлинии до уровня верхней кромки поверхности борта судна выполнены в виде симметричных относительно диаметральной плоскости поверхностей скоса борта, ватерлинии теоретического чертежа которых, начиная от половинного теоретического шпангоута и далее в корму на всем протяжении носовой оконечности, во всех своих точках имеют угол наклона к диаметральной плоскости судна не более 60о. Технический результат заключается в улучшении мореходных качеств судна с полными носовыми обводами в надводной части носовой оконечности в условиях интенсивного морского волнения при одновременном снижении интенсивности обледенения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе транспортировки криогенной текучей среды на шельфе. Плавучая конструкция находится на поверхности моря и содержит установки для обработки. Плавучий танкер находится на поверхности моря и транспортирует криогенные текучие среды из одного месторасположения в другое. По меньшей мере одна криогенная линия перекачки проходит от кормы плавучей конструкции к носу плавучего танкера для переноса криогенных текучих сред от одной к другому. По меньшей мере одна линия возврата испарений проходит от кормы плавучей конструкции к носу плавучего танкера для переноса испарившегося газа от плавучего танкера к плавучей конструкции. Нос плавучего танкера снабжен дополнительным уровнем, содержащим палубу подключения текучей среды, размещенную сверху носовой верхней палубы. Плавучий танкер снабжен коффердамом. Достигается оптимизация расстояния между линиями перекачки и средством швартовки, использованным для швартовки судов в тандемной конфигурации. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к водному транспорту, а именно к судам с подводными крыльями. Средство водного транспорта содержит по меньшей мере одно подводное крыло, регулируемое по высоте. Предусмотрена выемка, которая принимает подводное крыло в положении, находящемся в области корпуса. Подводное крыло закреплено на рычаге с возможностью поворота вокруг продольной оси и/или расположено с возможностью телескопического выдвижения в аксиальном направлении. На рычаге расположен приводной элемент. Выемка принимает этот приводной элемент и имеет проточные каналы для притока и оттока приводного элемента. Достигается минимизация повреждений при вдвинутом крыле, увеличение надёжности, невосприимчивость конструкции в отношении возможных препятствий и увеличение манёвренности. 11 з.п. ф-лы, 38 ил.

Изобретение относится к области кораблестроения, в основном к сторожевым кораблям и эсминцам. Предложенный корабль представляет собой два корпуса с транцевой кормой, соединенные кормами с помощью управляемого временного крепления. Каждый корпус имеет вертикальный колодец с подвижно вставленным в него цилиндром, причем в цилиндре размещен двигатель/двигатели, двухступенчатый редуктор и плавник с гребным винтом. В качестве движителей для силовых установок полного хода используются водометы, или полупогруженные винты, или приводы Арнесона, или угловые колонки, или воздушные винты. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водному судну, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус (1), содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство (10, 11). Выступы (8, 9), выполненные наподобие скегов, содержат два узла, размещенные с различных сторон от центровой линии корпуса. Лопастное устройство (10, 11) расположено в кормовом конце выступа (8, 9), выполненного наподобие скега. Кроме того, выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, имеет между лопастным устройством (10, 11) и корпусом водного судна, в продольном направлении на выступе, выполненном наподобие скега, одно или большее количество подруливающих устройств (12, 12', 12") для обеспечения потока воды в целом поперечно относительно корпуса (1). Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик судна в ледовых условиях. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Система для управления движением для скоростных судов содержит пульт индикации и управления с видеоконтроллером, две группы датчиков динамических перемещений судна положения органов управления, носовые и кормовые двухканальные исполнительные приводы рулевых поверхностей судна, два вычислителя нижнего управления, размещенные в пульте индикации и управления, неблокирующий коммутатор транзакций на основе программируемой пользователем вентильной матрицы FPGA, соединенные определенным образом радиальными каналами связи. Обеспечивается повышение безопасности, отказоустойчивости и живучести системы управления движением судна. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх