Способ снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке

Изобретение относится к способам снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке и касается транспортных средств с малым отношением длины к ширине. Для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления. Носовое гибкое ограждение выполнено полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Причем отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Достигается увеличение скорости аппаратов на статической воздушной подушке. 4 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам для снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке и может быть использовано для других транспортных средств с малым отношением длины к ширине.

Известен способ снижения лобового сопротивления активно движущихся тел (см. Способ снижения лобового сопротивления активно движущихся тел и устройство для его осуществления. Патент RU 2317919; МПК В64С 23/00; В63В 1/38, опубликован 27.02.2008), заключающийся в том, что для снижения скорости набегания внешней среды, ей навстречу выпускают струю рабочего тела, по курсу истекающего из носовой оконечности корпуса, а струи рабочего тела, изменяющие набегание внешней среды со встречного на предмидельный радиальный уход от тела, выпускают перпендикулярно к удлиненному участку носовой части корпуса. Струи формируют обратным потоком рабочего тела, который перепускают от маршевого двигателя-движителя в носовую часть через подводящие каналы.

Известный способ применяется для снижения лобового сопротивления длинных узких тел стреловидной формы с удлиненным участком носовой части и не эффективен для снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке с малым отношением:

L/B<3,

где:

L - длина аппарата;

В - ширина аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ снижения лобового сопротивления, используемый в тяжелом судне на воздушной подушке (Heavy type air cushion ship. Патент CN 201670231 (U): МПК B60V 3/06; B63B 1/38, опубликован 15.12.2010), заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающей воды, ей навстречу выпускают струю воздуха, по курсу истекающего из отверстия в носовой оконечности корпуса, а струи воздуха, изменяющие набегание воды со встречного на предмидельный радиальный уход выпускают из отверстий в носовой водоизмещающей части корпуса судна перпендикулярно его поверхности. Струи формируют воздухом, поступающим от компрессора через емкость высокого давления по подводящим каналам к отверстиям в корпусе.

Известный способ применяется для снижения лобового сопротивления водоизмещающих судов с узким корпусом и ему присущи указанные выше недостатки аналога.

Задачи, решаемые изобретением:

- снижение лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке с малым отношением L/8<3.

Технический результат от использования изобретения заключается в увеличении скорости аппаратов на статической воздушной подушке.

Предлагается способ снижения лобового сопротивления аппарата на статической воздушной подушке, заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления.

Для достижения указанного технического результата носовое гибкое ограждение выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.

При истечения воздуха из воздушной подушки через щели в носовом гибком ограждении наблюдается увеличение разрежения и снижение избыточного давления на поверхности ограждения, чем и достигается снижение лобового сопротивления при движении аппарата.

Направленное по касательной к поверхности ограждения течение является устойчивым по отношению к внешним возмущениям (порывам бокового ветра, пульсациям скоростей истечения из воздушной подушки).

На фиг. 1 представлен общий вид аппарата на статической воздушной подушке, на фиг. 2 - сечение А-А носового гибкого ограждения на фиг. 1, фиг. 3 - диаграмма изменения коэффициента давления вдоль поверхности носового гибкого ограждения, на фиг. 4 - диаграмма изменения коэффициента лобового сопротивления от скорости.

Коэффициент давления определяется соотношением (Гидромеханика. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Л.: Судостроение, 1982. 450 с.):

,

где:

Cp - коэффициент давления;

p - относительное давление;

ρ - плотность воздуха;

V - скорость движения аппарата.

Коэффициент сопротивления определяется соотношением (Гидромеханика. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Л.: Судостроение, 1982. 450 с.):

,

где:

Сх - коэффициент давления;

X - сопротивление;

ρ - плотность воздуха;

V - скорость движения аппарата;

S - площадь проекции ограждения на плоскость миделя.

На фиг. 3, 4 использованы следующие обозначения: Vc - скорость истечения воздуха через щели в носовом ограждении, Lr - длина дуги носовой части корпуса и гибкого ограждения в плане, R - радиус носовой части.

При движении аппарата 1 на статической воздушной подушке 2, для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха 3, из отверстий 4 в носовой части корпуса аппарата выпускают струи 5 воздуха избыточного давления. Носовое гибкое ограждение 6 выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом 7 носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Отверстия 4 выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.

При истечении воздуха из воздушной подушки через щели в носовом ограждении наблюдается увеличение разрежения и снижение избыточного давления на поверхности ограждения, чем и достигается снижение лобового сопротивления при движении аппарата, см. рис. 3.

Величина лобового сопротивления зависит от отношения скоростей движения судна и скорости истечения воздуха из щелей гибкого ограждения, см. рис. 4.

Режимы движения судна отмечены на диаграмме рис. 4 точками а и b. Режим a соответствует скорости движения судна 16,7 м/с (60 км/час), скорости истечения воздуха 25 м/с (расход 0,5 м3/с) и избыточному давлению в воздушной подушке 400 Па. Режим b соответствует скорости движения судна 16,7 м/с (60 км/час), скорости истечения воздуха 50 м/с (расход 1 м3/с) и избыточному давлению в воздушной подушке 1200 Па.

Способ реализован в судах на статической воздушной подушке с носовым гибким ограждением высотой 2 м. Носовое гибкое ограждение имеет 10 отверстий для истечения воздуха, выполненных в виде вертикальных щелей. Ширина щели составляет 10 мм.

Способ снижения лобового сопротивления аппарата на статической воздушной подушке, заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления, отличающийся тем, что носовое гибкое ограждение выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки, отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата, струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, в частности касается транспортировки тяжеловесных и крупногабаритных морских подводных объектов.

Изобретение относится к области судостроения и касается профилирования обводов корпусов судов. Предложен корпус водоизмещающего судна несимметричной формы с криволинейным несимметричным днищем, имеющим вытянутую изогнутую каплевидную форму, с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, а также с округлой носовой и заостренной кормовой частями, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам - носителям плавучих средств, например глубоководных исследовательских аппаратов. Предложено судно тримаранного типа с аутригерами - энергетическими модулями, состоящее из основного корпуса, двух боковых плавучестей - аутригеров и соединяющих их с корпусом надводных мостов.

Изобретение относится к судостроению, в частности к надувным гидроциклам. Надувной гидроцикл со стационарным транцем содержит центральный несущий баллон и U-образный бортовой баллон.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам с лопастными гребными колесами. Предложено мелкосидящее судно с лопастными колесами, состоящее из корпуса, двигателей, силовых трансмиссий, лопастных колес, закрепленных на гребных валах, установленных перпендикулярно направлению движения судна, водопроточных каналов и рулевого устройства, причем корма судна выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающие секции, на которых установлены опоры двух гребных валов с закрепленными на них лопастными колесами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними изогнутыми лопастями, расположенными по нескольким разноудаленным от вала диаметрам так, что при вращении колес они следуют друг за другом, переливая воду на более отдаленные от вала лопасти, и входят в воду под прямым углом в безударном режиме.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к однокорпусным глиссирующим судам. Предложена конструкция формы корпуса судна, которая содержит бортовые полувыступы, представляющие собой выступы, расположенные с обеих сторон V-образной центральной части корпуса.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и модернизации морских быстроходных однокорпусных килевых парусных/парусно-моторных судов с большой парусной энерговооруженностью, где используется единственный водоизмещающий узкий волнопронизывающий корпус.

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавсредствам. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания включает в себя вариант конструкции надводного судна, которое содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами, перекрывающимися при их движении в сторону осевой линии судна лопастями.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к маломерному судостроению, и может быть использовано в конструировании глиссирующих корпусов. Корпус маломерного судна содержит борт, носовую часть, транец и днище, которое расположено между ними и снабжено центральной горизонтальной гидролыжей.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию успокоителей продольной и бортовой качки судов. Предложен успокоитель качки судна, содержащий крылья-стабилизаторы, закрепленные на выполненном с выемками на носовой оконечности корпусе судна, снабженные упругими элементами для прижима к корпусу при всплытии и закрепленные над выемками с образованием сообщающихся с внешней средой объемов с возможностью отклонения от корпуса под действием гидродинамической силы, возникающей при погружении носовой оконечности корпуса, при этом объемы в выемках на носовой оконечности выполнены сообщающимися между собой, а сообщение объемов в выемках с внешней средой установлено через обратные клапаны.

Изобретение относится к авиации и касается аэрогидродинамической схемы экранопланов на динамической воздушной подушке. Экраноплан содержит интегральную аэрогидродинамическую комбинацию двух составных крыльев, состоящую из внутреннего и внешнего составного крыла.

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и касается спасательных судов на воздушной подушке. Спасательное судно содержит каюту с металлическим штампосварным каркасом, состоящим из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов.

Изобретение относится к спасательным судам на воздушной подушке и касается конструкции корпусов спасательных судов. Спасательное судно на воздушной подушке содержит звукопоглощающий элемент металлического штампосварного каркаса малошумной судовой каюты, в котором установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов.

Изобретение относится к спасательным судам на воздушной подушке и касается конструкции корпусов спасательных судов. Спасательное судно на воздушной подушке содержит звукопоглощающий элемент металлического штампосварного каркаса малошумной судовой каюты, в котором установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов.

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в надстроечных конструкциях судов на воздушной подушке.

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в частности к объектам спасательного судостроения, и может быть использовано в надстроечных конструкциях судов на воздушной подушке.

Изобретение относится к летательным аппаратам на воздушной подушке. Экраноплан по схеме «Утка» содержит фюзеляж с кабиной экипажа, в передней части которого установлено горизонтальное оперение, в кормовой части крыло малого удлинения и вертикальное оперение с рулем направления, два двигателя с нагнетателями.

Изобретение относится к транспортным средствам, способным двигаться по воде, земле и воздуху на воздушной подушке (ВП) в режимах аэростатической и аэродинамической поддержки, и касается конструкции полужесткого ограждения ВП.

Экраноход // 2545566
Изобретение относится к судостроению и касается судов на воздушной подушке. Экраноход содержит корпус, выполненный водоизмещающим с днищем V-образной формы, центральную лыжу с поперечными реданами, продольные реданы.

Изобретение относится к области судостроения и используется при постройке судов и аппаратов на воздушной подушке. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструированию корпусов судов с газовыми днищевыми кавернами. Предложен корпус судна, который имеет надводный корпус и подводный корпус с криволинейными бортами ниже конструктивной ватерлинии, сходящимися к носу. Подводный корпус имеет днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом и вертикальными стенками, простирающимся вдоль всего корпуса судна ниже конструктивной ватерлинии и с образующими, параллельными ДП судна. Профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы. На вертикальных стенках продольного туннеля симметрично ДП судна установлено по меньшей мере по одному продольному редану, каждый из которых выполнен полым и по всей длине которых проделаны отверстия, например, щелевидной формы, при этом в корпусе судна размещено средство для подачи воздуха или газа к каждому редану. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик судна за счет снижения сопротивления трения при движении судна. 3 ил.
Наверх