Устройство для уменьшения волнового сопротивления корпуса надводного судна Советский патент 1983 года по МПК B63B1/40 

Изобретение относится к судостроению а именно к устройствам для уменьшения волнового сопротивления корпуса надводного судна. Известно устройство для уменьшения волнового сопротивления корпуса надводного судна, содержащее носовой бульб, внутри которого в его носовой части расположен центробежный насос, причем ось канала водозаборника и ось враш,ения ротора этого насоса совпадают с продольной осью носового бульба, снабженного лопаточным отводным приспособлением 1. Однако управление этим устройством усложнено, что снижает эффективность его работы. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства. Эта цель достигается тем, что устройство для уменьшения волнового сопротивления корпуса надводного судна выполнено с кольцевым выходным каналом по всей окружнести лопаточного отводного приспособления и с кольцевым уступом на передней части носового бульба, при этом наружный диаметр упомянутого уступа составляют 0,3-0,9 максимального диаметра поперечного сечения бульба, а ширина кольцевого уступа равна 0,3-0,01 этого максимального диаметра. Кроме того, у такого устройства концы лопаток отводного приспособления загнуты против направления вращения ротора. , Устройство выполнено с несколькими секторными секциями с коническими направляющими поверхностями, обращенными раструбами конусов этих поверхностей в сторону носа судна и установленными на кольцевом уступе с возможностью раздельного и совместного перемещения вдоль продольной оси носового бульба. На фиг. 1 схематически изображено устройство с лопаточным отводным приспособлением, расположенным в кольцевом радиальном канале перед выходным сечением кольцевого выходного канала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, с лопаточным отводным приспособлением, расположенным после выходного сечения кольцевого выходного канала; на фиг. 4 разрез Б Б на фиг. 3. Устройство для уменьшения волнового сопротивления корпуса 1 надводного судна содержит носовой бульб 2, расположенный на носовой части корпуса 1 и центробежный насос в носовой части бульба 2. Насос, в свою очередь, содержит ротор 3, водозаборник 4 и лопаточное отводное приспособление 5, расположенное или в кольцевом радиальном канале перед выходным сечением кольцевого выходного канала 6 (см. фиг. 1 и 2) или после выходного сечения канала 6 (см. фиг. 3 и 4), выполненного по всей окружности выходного канала ротора 3. Наружный диаметр окружности канала 6 составляет 0,3-0,9 от максимального диаметра бульба 2. На передней части образующей поверхности бульба 2 выполнен кольцевой уступ, ширина которого составляет 0,3-0,01 максимального диаметра бульба 2, а меньший диаметр равен наружному диаметру окружности канала 6. Концы лопаток приспособления 5 загнуты против направления вращения ротора 3, при этом выходные кромки лопаток направлены по радиусу, а входные кромки - под. углом к радиусу и по направлению потока, сходящего с ротора. На кольцевом уступе бульба 2 установлена секторные секции 7-10 с коническими направляющими поверхностями, раструбом конуса каждая из них при этом О(бращена в сторону носа судна. Секции 7-10 с помощью гидроцилиндров 11 способны перемещаться раздельно или совместно вдоль продольной оси бульба 2. Ротор 3 имеет привод для вращения (не показан), который расположен внутри бульба 2. При вращении ротор 3 выбрасывает воду с большой скоростью через канал 6. Закрученный ротором поток воды, попадая на лопатки приспособления 5, приобретает радиальное направление. Кольцевой радиаль„щи поток с большой скоростью увлекает за собой массы воды из окружающего пространства. Вследствие ограничения пространства со стороны бульба 2 уступом при отсосе масс воды кольцевым радиальным потоком статическое давление в пространстве уступа понижается, становясь меньше статического давления с другой стороны диска кольцевого радиального потока. Вследствие разности давлений кольцевой радиальный поток отклоняется в сторону уступа бульба 2, меняя дискообразную форму на конусообразную.Это еще сильнее ограничивает пространство для притока воды со стороны кольцевого уступа, давление на последнем падает еще больше, и кольцевой поток отклоняется к кольцевому уступу в еще больщей степени. В конечном итоге, кольцевой радиальный поток, выходящий из канала 6, изменяет свое радиальное направление на продольное вдоль оси бульба 2, замыкая пространство кольцевого уступа кольцевым изогнутым потоком. При этом давление в кольцевом уступе может упасть до критического, и в пространстве этого уступа образуется кольцевая кавитационная кавер„а, давление в которой практически близко к нулю. Изогнутый кольцевой поток воды подсасывает из окружающей среды массы воды и гонит их с повышенной скоростью вдоль поверхности бульба 2 и корпуса 1 судна назад к его сужающейся кормовой .оконечности, где в связи с расширением потока скорость падает: Как известно, сопротивление формы и волновое сопротивление корпуса 1 надводHdro судна связаны с повышением давления на носовую оконечность корпуса 1, а

также с отрывом пограничного слоя у кормовой оконечности при образовании вихрей вследствие замедления скорости обтекания в пограничном слое.

Предлагаемое устройство понижает давление на носовую оконечность корпуса 1, одновременно ускоряя скорость в пограничном слое, предотвращает срыв пограничного слоя и образование вихрей, что значительно снижает сопротивление формы и волновое сопротивление корпуса 1 судна.

При выдвижении секций 7-10 вперед к каналу 6, поток, выходящий из канала, отражаясь от конической поверхности секций вперед, изменяет свое направление. При полном выдвижении всех секций кольцевой поток не присасывается к поверхности бульба 2 и направляется вперед под углом к продольной оси последнего. При этом возникает сила тяги, направленная назад вдоль оси бульба 2. При неполном выдвижении секций 7-10 кольцевой поток присасывается к поверхности бульба 2 по различной траектории в зависимости от степени выдвижения секций, что позволяет выбрать

оптимальный режим обтекания при различных скоростях движения судна. При выдвижении полностью вперед только одной секции 7 поток, выходящий из канала 6 в зоне этой секции, отклоняется в нос судна и отрывается от секции 7, при этом появляется упор, направленный в сторону, противоположную выдвинутой секции и действующий на носовую оконечность корпуса 1 судна, что обеспечивает его управляемость. В некоторых случаях для упрощения устройство может выполняться без водозаборника и лопаточного отводного приспособления.

Предлагаемое устройство может применяться « качестве основного движителя судна, при этом нет необходимости использовать гребной движитель.

По сравнению с известными судами значительное уменьшение сопротивления формы и волнового сопротивления корпуса судна обеспечивает повыщение его скоро ти хода без роста общей мощности движительной установки, для движения с одинаковой скоростью требуется меньшая мощность такой установки.

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОРПУСА Н АДВОДНОГО СУДНА, содержащее носовой бульб, внутри которого в его носовой части расположен центробежный насос, причем ось канала водозаборника и ось вращения ротора этого насоса совпадают с продольной осью носового бульба, снабженного лопаточным отводным приспособлением, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, оно выполнено с кольцевым выходным каналом по всей окружности лопаточного отводного приспособления и с кольцевым уступом на передней части носового бульба, при этом наружный диаметр окружности кольцевого выходного канала и меньший диаметр упомянутого уступа составляют 0,3-0,9 максимального диаметра поперечного сечения бульба, а ширина кольцевого уступа равна 0,3-0,01 этого максимального диаметра. ,2. Устройство по п. 1, отличающееся , тем, что, концы лопаток отводного приспособления загнуты против направления вращения ротора. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно выполнено с несколькими секторными секциями с коническими на- . правляющими поверхностями, обращенными раструбами конусов этих поверхностей в сторону носа судна и установленными на У) кольцевом уступе с возможностью раздельного и . совместного перемещения вдоль продольной оси носового бульба. ю 1C 00 СП оо