Устройство для снижения сопротивления трения движущегося в воде объекта Советский патент 1992 года по МПК B63B1/38 B63B1/34 

Изобретение относится к средствам, повышающим скорость движения судов, а именно к устройствам, снижающим коэффициент трения обшивки о воду.

Известны различные средства, улучшающие ходовые качества судов, например, самополирующиеся лакокрасочные покрытия подводной поверхности судов; покрытие наружной обшивки восковым составом при разглаживании его нагретой гладилкой, демпфирующее покрытие, представляющее собой наклеенный на подводную поверхность судна слой упругого материала (резины), имеющий внутри каналы и полости, заполненные жидкостью.

Известно также устройство для подачи раствора полимера на поверхность корпуса судна, создающее струю водного раствора полимера, смешивающегося с обтекающей судно водой.

Известно гидроволновое устройство движущегося плавучего средства, содержащее гибкую (по-видимому, резинотканевую) оболочку, поддерживаемую в натянутом состоянии вокруг подводной части судна многочисленными подпружиненными рычагами.

Известно устройство, содержащее гибкую оболочку с ферромагнитными включениями, с помощью кото-рых оболочке придают бегущую волну с помощью магнитных индукторов, генерирующих переменное магнитное поле.

Из всех перечисленных.технических решений только самополирующиеся лакокрасочные покрытия показали достаточную эффективность для того, чтобы получить широкое применение в судоходстве.

Однако и они далеко не исчерпывают тех резервов снижения трения судов о воду, какие еще имеются у судов по сравнению с рыбами. Основными причинами этого являются отсутствие податливости наружной поверхности судна и отсутствие гидрофобной

и

XI

ю

о

GJ О 00

(водоотталкивающей) смазки на поверхности судна.

Остальные из указанных устройств оказались менее эффективными поразным причинам, но общим их недостатком является отсутствие гидрофобной смазки на наружной поверхности судна. Даже струя раствора полимера, выливаемого за борт судна, не обеспечивает смазки между судовой поверхностью и пограничным слоем воды, а раз- носится турбулентными потоками на всю толщину пограничного слоя воды.

Кроме этих общих недостатков, указанные устройства характеризуются низкой ремонтопригодностью, непропорционально высокой стоимостью, высоким расходом реагентов, наличием переменного магнитного поля, нарушающего работу судовой аппаратуры, а также низкой технологичностью монтажа устройства.

Цель изобретения - снижение коэффициента трения судна о воду, упрощение конструкции устройства и технологии его монтажа, а также повышение степени ремонтопригодности.

Указанная цель достигается введением комбинированной системы жидкостного наполнителя полостей гидродемпфирующего покрытия, при этом часть жидкостного наполнителя, вытекающая на наружную по- верхность упругой оболочки, создает гидрофобную смазку наружной поверхности судна. Демпфирующие способности покрытия обеспечены упругостью наружной оболочки, податливостью упругих перегоро- док (являющихся одновременно единствен- ными узлами крепления оболочки) и вязкостью жидкостного наполнителя, перетекающего в соседние ячейки покрытия через калиброванные отверстия в упругих перегородках. Технологичность монтажа и ремонтопригодность устройства обеспечены разделением оболочки на стандартные элементы небольших размеров, монтаж и демонтаж которых осуществляется без при- менения каких-либо инструментов, деталей крепежа или клеев - крепление элементов покрытия аналогично принципу работы застежки типа молния. Стандартные элементы оболочки, закрепленные через резиновые упругие перегородки к корпусу судна создают аналогию рыбьей чешуи, но обеспечивают высокую степень качества шероховатости наружной поверхности, так как стандартные элементы выполнены из нержавеющих материалов и не имеют окраски.

На фиг. 1 показана схема расположения отсеков; на фиг. 2 - отсек с полостями; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг; 2; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - горизонтальное сечение в носовой оконечности судна; на фиг. 7 - вид Г на фиг. 2.

Устройство состоит из отсеков 1, расположенных между обшивкой судна 2 и оболочкой, состоящей из гибких пластин 3 (изготовленных, например, из латуни или из прочной эластичной пластмассы). Эти отсеки заполнены жидкостным наполнителем 4, выполненным в виде водоотталкивающей смазки (например, воскожирового состава), и отделены друг от друга упругими непроницаемыми перегородками 5 и поперечными 6, выполненными в виде, например, резиновых шин. В самой верхней части верхних отсеков 1 установлена упругая продольная перегородка 7, расположенная под защитным ребром 8, находящимся вблизи от грузовой ватерлинии 9. Каждый отсек 1 внутри разделен упругими проницаемыми продольными перегородками 10 и поперечными - 11 на полости, сообщающиеся между собой посредством отверстий 12, которые имеются как в перегородках 10, так и 11. Все перегородки 5, 6, 7, 10, 11 закреплены к обшивке судна 1 посредством заклепкооб- разных штырей 13, приваренных к обшивке судна 2 снаружи отверстий 14, имеющихся в перегородках, а пластины 3 закреплены к этим перегородкам посредством заклепко- образных штырей 15, а также отверстий 16 в указанных.перегородках. У поперечного края одной из двух сопрягаемых пластин 3 имеются отверстия 17 диаметром d, размер которого больше диаметра головок штырей 15 для обеспечения прохода головок сквозь эти отверстия 17 и сопряжения (сцепления) головок с отверстиями 16. При этом поперечные края пластин 3 накладываются на края соседних пластин 3 с перекроем размером Z, который равен ширине перегородок 6 и 11, а продольные края этих пластин наложены на перегородки 5, 7, 10с шириной опирания h. К пластинам 3 посредством за- клепкообразных штырей 18, установленных на них, закреплены (выполненные из отрезков, например, резиновых трубок) вибродемпферы 19, сопряженные с обшивкой судна 2 с возможностью их скольжения по ней в процессе работы. Каждый вибродемпфер 19 снабжен несколькими отверстиями 20 и 21. Вибродемпферы 19 выполнены различной упругости, степень которой определяется различием величин пульсации давления в турбулентном пограничном слое того или иного района судна 2. Края пластин 3 в носу и в корме крепятся к обшивке судна 2, например, полупотайными винтами 22.

Перегородки 5, 6, 7, 10, 11 могут быть выполнены как в виде монолитных упругих шин, так и в виде пустотелых упругих шин. Крепление пустотелых шин к обшивке судна 2 и пластин 3 к этим шинам может быть выполнено аналогично креплению вибродемпферов 19 к пластине 3.

В каждом отсеке 1 установлен распределительный штуцер 23, связанный с коллектором 24, периодически питающим через вводные трубки 25 (выполненные, например, из гибкой пластмассы) каждую из полостей отсека 1 жидкостным водоотталкивающим наполнителем 4, для выделения которого на поверхность пластин 3 предусмотрены выводные протоки -зазоры между пластинами 3 и мелкие выводные отверстия 26, сгруппированные в прямоугольные ряды, которые расположены параллельно миделю судна 2. Коллектор 24 связан со смесителем, который соединен с ёмкостями, содержащими компоненты жидкостного водоотталкивающего наполнителя 4.

Устройство работает следующим образом.

При эксплуатации судна 2 водоотталкивающий наполнитель 4 периодически выделяется через выводные отверстия 26 под некоторым давлением на поверхность пластин 3, образуя на них водоотталкивающую пленку, что облегчает обтекание судна 2 струями воды, т.е. обеспечивает снижение коэффициента трения судна о воду. Колебания податливых пластин 3, вызываемые пульсацией давления в турбулентном пограничном слое, а также вибрацией или ударами той или иной силы, передаются с этих пластин на вибродемпферы 19, при этом трубки последних, то сжимаясь (в той или иной степени), то возвращаясь в прежнее положение, то выносят из своих полостей, то втягивают в них наполнитель 4 как через торцовые отверстия, так и через отверстия 20 и 21. Такое восприятие колебаний системой: упругая пластина, вязкая жидкость, упругие трубки, представляет собой растянутый во времени нелинейный процесс гашения этих колебаний, иначе говоря, процесс наиболее эффективного демпфирования, также приводящий к уменьшению гидродинамического сопротивления движению судна 2.

Особенную значимость указанное демпфирование имеет в районах наибольшего

вихреобразования - как в носовой части судна 2, так и других. В кормовой части судна 2 во избежание повреждения предлагаемого устройства значительными пульсирующими усилиями, генерируемыми гребным винтом, оно не устанавливается в зоне непосредственного воздействия гидродинамических пульсаций гребного винта. Предлагаемое устройство по сравнению с известным, благодаря применению в нем наполнителя, выделяемого на поверхность оболочки (листов 3) в. качестве водоотталкивающей смазки, значительно снижает коэффициент трения оболочки о воду, что

уменьшает энергозатраты судна.

Гидрофобная смазка (наполнитель), выделяемая устройством .на наружную поверхность судна, заменяет собой окраску корпуса судна, т.е. применение данного устройства исключает очень трудоемкую и вредную для человека ручную работу по окраске подводной части судна.

Формула изобретения

1. Устройство для снижения сопротивления трения движущегося в воде объекта, содержащее оболочку, охватывающую корпус объекта с образованием полости между ними, разделенной упругими перегородками на ячейки и заполненной жидкостным наполнителем, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности путем уменьшения сопротивления трения оболочки о воду, устройство снабжено системой периодической подачи жидкостного наполнителя, соединенной с каждой ячейкой посредством трубопровода и штуцера, закрепленного на корпусе объекта, при этом оболочка выполнена с отверстиями для выпуска жидкостного наполнителя на наружную поверхность оболочки, а в качестве жидкостного наполнителя использована водоотталкивающая смазка.

2. Устройство по п. 1, о т-л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью упрощения конструкции и упрощения монтажа, оболочка выпол- нена в виде набора пластин, прикрепленных к упругим .перегородкам,

которые закреплены на корпусе объекта, при этом часть упругих перегородок выполнена пустотелыми и с отверстиями для перетока жидкостного наполнителя между ними.

/Щ

Л

Изобретение относится к судостроению и касается средств, снижающих коэффициент трения обшивки судна о воду. Цель изобретения - повышение эффективности устройства путем уменьшения сопротивления трения обшивки судна о воду. Устройство содержит оболочку, охватывающую подводную часть судна 2 с отсеками 1, расположенными между оболочкой и судном 2, заполненным жидкостным наполнителем, который периодически пополняется в полостях с помощью трубопровода. В качестве жидкостного наполнителя использована водоотталкивающая смазка. Оболочка имеет выводные протоки для выпуска жидкостного наполнителя на наружную поверхность оболочки. Оболочка выполнена из отдельных тонких пластин 3, прикрепленных к судну 2 с помощью упругих перегородок. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

80Ј95il

ВиЗГ