Многоструйный реактивный движитель для высокоскоростных судов, движущихся по поверхности воды, над поверхностью воды и под водой (варианты)
Изобретение относится к области судостроения, а именно к реактивным водным движителям, которые могут быть установлены на надводных либо подводных водоизмещающих судах, либо на универсальных судах, движущихся по поверхности воды, над поверхностью воды и под водой. Реактивный водный движитель включает в себя водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами. Для варианта высокоскоростного водоизмещающего надводного либо подводного судна выпускные сопла расположены на участках смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом истекание струй из выпускных сопел направлено вдоль поверхности корпуса судна либо под острым углом к поверхности корпуса судна. Для второго варианта высокоскоростного судна, движущегося как по поверхности воды, так и над поверхностью воды, выпускные сопла расположены в виде двумерного массива на днище судна либо в виде двумерного массива как на днище судна, так и на бортах судна. Истекание струй из выпускных сопел направлено вдоль поверхности корпуса судна либо под острым углом к поверхности корпуса судна, при этом выпускные сопла имеют изменяемый вектор тяги. На корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства. Для третьего варианта высокоскоростного судна, движущегося по поверхности воды, над поверхностью воды либо под водой, выпускные сопла расположены в виде двумерного массива по всей поверхности судна в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна. Выпускные сопла имеют изменяемый вектор тяги. Погружное водозаборное устройство, используемое при движении судна над поверхностью воды, закреплено к корпусу судна при помощи трансформируемой системы стержневых конструкций. При этом для первого, второго и третьего варианта реактивного водного движителя на выпускных соплах установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости. Достигается минимизация гидродинамического сопротивления движущегося судна и, как следствие, увеличение скорости движения судна. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 23 ил.
Изобретение относится к области судостроения, а именно к реактивным водным движителям, которые могут быть установлены на надводных либо подводных водоизмещающих судах, либо на универсальных судах, движущихся по поверхности воды, над поверхностью воды и под водой.
Известен способ снижения гидродинамического сопротивления судна путем эжектирования на поверхность корпуса судна вязкоупругого полимерного покрытия (см. патент РФ N 2501823, авторы Мур К.Дж.(US), Райен Т.Д.(US), Мур K.M.(US), Бойс T.A.(US), публикация 20.12.2013 г.). Данная технология снижения гидродинамического сопротивления водной среды является слишком трудоемкой и дорогостоящей в реализации.
Известен способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде, при котором создается электрическое поле в пограничном слое, окружающем поверхность тела, путем приложения электрического напряжения к проводящим участкам, разделенным изолятором, при этом происходит образование пограничного газового слоя вокруг поверхности движущегося тела (см. патент РФ N 2223195, авторы Дозоров Т.А., Смирнов Г.В., публикация 10.02.2004 г.).
Известен способ снижения сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды, при котором создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него (см. патент РФ N 2169097, авторы Альпин А.Я., Альпин В.А., публикация 20.06.2001 г.). Следует отметить, что все вышеприведенные аналоги решают задачу пассивного снижения сопротивления при движении тела в воде, что не дает существенного положительного эффекта от использования данных технологических решений.
Известен способ создания тяги на судне, заключающийся в установке основных силовых роторных движителей с обеих сторон носовой и кормовой оконечностей судна в цилиндрических нишах с входными и выходными плоскими щелевыми каналами, при этом осуществляется соответственно тангенциальный отсос и подача воды на поверхность судна (см. патент ЕР N 0414827, МКИ В63Н 11/08, публикация 27.02.1991 г.). Следует отметить эффективность применения метода снижения гидродинамического сопротивления судна путем активного управления пограничным слоем, при этом к недостаткам данного способа следует отнести то обстоятельство, что активное управление пограничным слоем предусмотрено только на носовой и кормовой частях корпуса судна.
Известно также техническое решение активного подводного крыла с применением силовой установки с водометным движителем. Данное техническое решение принято за прототип (см. патент РФ N 2176609, автор Бойцов Е.Н., публикация 10.12.2001 г.). Активное подводное крыло представляет собой тело обтекаемой формы с водозаборником, гидравлическим нагнетателем, соединенными с выпускными водопроточными каналами и щелевыми соплами, при этом щелевые сопла имеют возможность изменять направление истекающей водяной струи. Целью данного изобретения является распространение принципа испускания потока жидкости либо газоводяной рабочей смеси от силовой водометной установки вдоль всей или большей части поверхности корпуса судна, соприкасающейся с водой, для минимизации гидродинамического сопротивления движущегося судна и, как следствие, увеличения скорости движения судна.
Данная цель достигается путем выполнения реактивного водного движителя, включающего водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, при этом для варианта высокоскоростного водоизмещающего надводного либо подводного судна выпускные сопла от силовой водометной установки расположены на участках смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом истекание струй из выпускных сопел от силовой водометной установки направлено вдоль поверхности корпуса судна либо под острым углом к поверхности корпуса судна. Для второго варианта реактивного водного движителя, включающего водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, при этом для высокоскоростного судна, движущегося как по поверхности воды, так и над поверхностью воды, выпускные сопла от силовой водометной установки расположены в виде двумерного массива на днище судна либо в виде двумерного массива как на днище судна, так и на бортах судна, которые ориентированы под острым углом к поверхности воды, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки имеют изменяемый вектор тяги, при этом погружное водозаборное устройство, используемое при движении судна над поверхностью воды, закреплено к корпусу судна при помощи трансформируемой системы стержневых конструкций. Для третьего варианта реактивного водного движителя, включающего водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, при этом для высокоскоростного судна, движущегося по поверхности воды, над поверхностью воды либо под водой, выпускные сопла от силовой водометной установки расположены в виде двумерного массива по всей поверхности судна в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки имеют изменяемый вектор тяги, при этом погружное водозаборное устройство, используемое при движении судна над поверхностью воды, закреплено к корпусу судна при помощи трансформируемой системы стержневых конструкций. При этом для первого, второго и третьего варианта реактивного водного движителя на выпускных соплах от силовой водометной установки установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости. При этом для второго и третьего варианта реактивного водного движителя на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства.
На иллюстрационных примерах данного изобретения показаны варианты исполнения реактивных водных движителей для различных типов судов.
На фиг. 1 - вид сбоку высокоскоростного водоизмещающего надводного судна с расположением выпускных сопел от силовой водометной установки по всей смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива с истеканием струй из выпускных сопел вдоль поверхности корпуса водоизмещающего надводного судна;
на фиг. 2 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего надводного судна по фиг. 1;
на фиг. 3 - вид А1-А1, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 1 и 2;
на фиг. 4 - вид сбоку высокоскоростного водоизмещающего надводного судна с расположением выпускных сопел от силовой водометной установки по всей смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива с истеканием струй из выпускных сопел вдоль поверхности корпуса водоизмещающего надводного судна, при этом для повышения плавучести, управляемости и мореходности судна днище судна выполнено в виде симметричных продольных опорных вогнутых цилиндрических плоскостей по обеим сторонам от диаметральной плоскости судна;
на фиг. 5 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего надводного судна по фиг. 4;
на фиг. 6 - вид А2-А2, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 4 и 5;
на фиг. 7 - вид сбоку высокоскоростного водоизмещающего подводного судна с расположением выпускных сопел от силовой водометной установки по всей смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива с истеканием струй из выпускных сопел вдоль поверхности корпуса водоизмещающего подводного судна;
на фиг. 8 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего подводного судна по фиг. 7;
на фиг. 9 - вид A3-A3, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 7 и 8;
на фиг. 10 - вид сбоку высокоскоростного водоизмещающего подводного судна с расположением выпускных сопел от силовой водометной установки по всей смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива с истеканием струй из выпускных сопел вдоль поверхности корпуса водоизмещающего надводного судна, при этом для повышения плавучести и управляемости судна днище судна выполнено в виде симметричных продольных опорных вогнутых цилиндрических плоскостей по обеим сторонам от диаметральной плоскости судна;
на фиг. 11 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего надводного судна по фиг. 10;
на фиг. 12 - вид А4-А4, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 10 и 11;
на фиг. 13 - вид сбоку высокоскоростного водоизмещающего надводного судна с малой осадкой, с расположением выпускных сопел от силовой водометной установки по всей смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива с истеканием струй из выпускных сопел вдоль поверхности корпуса водоизмещающего надводного судна, при этом для повышения плавучести, управляемости и мореходности судна днище судна выполнено в виде симметричных продольных опорных вогнутых цилиндрических плоскостей по обеим сторонам от диаметральной плоскости судна;
на фиг. 14 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего надводного судна по фиг. 13;
на фиг. 15 - вид А5-А5, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 13 и 14;
на фиг. 16 - вид сбоку высокоскоростного судна, движущегося как по поверхности воды с малой осадкой, так и над поверхностью воды, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки выполнены с изменяемым вектором тяги и расположены в виде двумерного массива на днище судна и на наклонных бортах судна, при этом для создания подъемной силы, в режиме движения над поверхностью воды, истечение струй из выпускных сопел направлено под углом к поверхности воды, при этом для повышения плавучести, управляемости и мореходности судна днище судна выполнено в виде сочлененных симметричных продольных опорных вогнутых цилиндрических плоскостей по обеим сторонам от диаметральной плоскости судна, при этом на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства;
на фиг. 17 - вид со стороны днища высокоскоростного водоизмещающего надводного судна по фиг. 16;
на фиг. 18 - вид А6-А6, фронтальный вид носовой части судна по фиг. 16 и 17;
на фиг. 19 - вид в плане высокоскоростного судна дискообразной формы, варианты исполнения которого могут быть для движения под водой, по поверхности воды, так и над поверхностью воды, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки выполнены с изменяемым вектором тяги и расположены в виде двумерного массива на днище судна и на верхней поверхности корпуса дискообразного судна;
на фиг. 20 - вид сбоку дискообразного судна по фиг. 19 при движении по поверхности воды, при этом истекание струй из выпускных сопел направлено вдоль поверхности днища и периферийным участкам верхней поверхности дискообразного корпуса судна;
на фиг. 21 - вид сбоку дискообразного судна при движении под водой, при этом истекание струй из выпускных сопел направлено вдоль всей поверхности днища и всей верхней поверхности дискообразного корпуса судна;
на фиг. 22 - вид сбоку дискообразного судна при движении над поверхностью воды, при этом для создания подъемной силы истечение струй из выпускных сопел на поверхности днища направлено под углом к поверхности воды, при этом на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства;
на фиг. 23 - вид сбоку дискообразного судна при движении под водой для варианта судна, которое может быть использовано для движения под водой, по поверхности воды, так и над поверхностью воды, при этом истекание струй из выпускных сопел от силовой водометной установки направлено вдоль всей поверхности днища и всей верхней поверхности дискообразного корпуса судна, при этом погружное водозаборное устройство помещено в предусмотренную нишу внутри обтекаемого корпуса дискообразного судна.
На представленных чертежах позициями обозначены:
поз. 1 - морское надводное водоизмещающее судно;
поз. 2 - подводная лодка;
поз. 3 - надводное водоизмещающее судно с малой осадкой;
поз. 4 – судно, движущееся как по поверхности воды, так и над поверхностью воды;
поз. 5 - судно дискообразной формы для движения по поверхности воды и под водой;
поз. 6 - судно дискообразной формы для движения по поверхности воды, над поверхностью воды и под водой;
поз. 7 - выпускное сопло от силовой водометной установки;
поз. 8 - выпускное сопло от силовой водометной установки с изменяемым вектором тяги;
поз. 9 - продольные вогнутые симметричные цилиндрические плоскости на поверхности днища судна;
поз. 10 - выдвижная рубка подводной лодки;
поз. 11 - горизонтальный руль;
поз. 12 - вертикальный руль;
поз. 13 - водозаборное устройство на корпусе судна;
поз. 14 - погружное водозаборное устройство;
поз. 15 - трансформируемая система из стержневых элементов для крепления погружного водозаборного устройства к корпусу судна.
1. Реактивный водный движитель, включающий водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, отличающийся тем, что для высокоскоростного водоизмещающего надводного либо подводного судна выпускные сопла от силовой водометной установки расположены на участках смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом истекание струй из выпускных сопел от силовой водометной установки направлено вдоль поверхности корпуса судна либо под острым углом к поверхности корпуса судна.
2. Реактивный водный движитель по п.1, отличающийся тем, что на выпускных соплах от силовой водометной установки установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости.
3. Реактивный водный движитель, включающий водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, отличающийся тем, что для высокоскоростного судна, движущегося как по поверхности воды, так и над поверхностью воды, выпускные сопла от силовой водометной установки расположены в виде двумерного массива на днище судна либо в виде двумерного массива как на днище судна, так и на бортах судна, при этом истекание струй из выпускных сопел от силовой водометной установки направлено вдоль поверхности корпуса судна либо под острым углом к поверхности корпуса судна и к поверхности воды, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки имеют изменяемый вектор тяги, при этом погружное водозаборное устройство, используемое при движении судна над поверхностью воды, закреплено к корпусу судна при помощи трансформируемой системы стержневых конструкций.
4. Реактивный водный движитель по п.3, отличающийся тем, что на выпускных соплах от силовой водометной установки установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости.
5. Реактивный водный движитель по п.3, отличающийся тем, что на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства.
6. Реактивный водный движитель, включающий водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов, соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, отличающийся тем, что для высокоскоростного судна, движущегося по поверхности воды, над поверхностью воды либо под водой, выпускные сопла от силовой водометной установки расположены в виде двумерного массива по всей поверхности судна в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом выпускные сопла от силовой водометной установки имеют изменяемый вектор тяги, при этом погружное водозаборное устройство, используемое при движении судна над поверхностью воды, закреплено к корпусу судна при помощи трансформируемой системы стержневых конструкций.
7. Реактивный водный движитель по п.6, отличающийся тем, что на выпускных соплах от силовой водометной установки установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости.
8. Реактивный водный движитель по п.6, отличающийся тем, что на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении судна над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства.
