Hосова підводhа частиhа корпуса судhа з водометальhим двигуhом

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям носовых подводных частей корпуса судна с водометным движителем, и. может быть применено в военном судостроении, например, в торпедах с парогазовыми двигателями. Известна носовая подводная часть корпуса судна с водометным движителем [Авт. св. СССР №542673, кл. 04.04.73, В 63 В 1/06, В 63 Н 11/08], водозаборное отверстие которого расположено в центре носового бульба, а отверстия выпускных сопел расположены по обоим бортам на обшивке в районе сопряжения бульба с корпусом судна. При этом нормаль к обшивке в районе отверстия выпускного сопла составляет острый угол с диаметральной плоскостью корпуса судна. Недостаток такой конструкции состоит в том, что положительные силы засасывания, возникающие на обшивке корпуса судна в районе струй, выходящих из бортовых выпускных сопел водометного движителя, незначительны, так как выходящие струи накрывают малую площадь корпуса судна и отбрасываются практически вдоль набегающего потока. Кроме того, в промежуток между корпусом судна и отбрасываемой водометной струей с двух сторон свободно подсасывается вода из набегающего потока, что также снижает величину положительных сил засасывания. Наиболее близким из известных является устройство для уменьшения волнового сопротивления корпуса надводного судна [Авт. св. СССР №1022858, кл, В 63 В 1/40, 26.06.80], содержащее носовой бульб, внутри которого в его носовой части расположен центробежный насос, причем ось канала водозаборного отверстия и ось вращения ротора этого насоса совпадают с осью носового бульба. Устройство содержит выходной кольцевой радиальный канал с лопаточным отводным приспособлением и кольцевой уступ в передней части носового бульба, при этом наружный диаметр окружности выходного кольцевого радиального 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. Концы лопаток отводного приспособления загнуты против направления вращения ротора центробежного насоса и выполнены секторными секциями с коническими направляющими поверхностями, раструбы которых обращены в сторону носа судна с возможностью раздельного и совместного перемещения вдоль оси носового бульба с приводом от гидроцилиндров. Недостатки такого устройства состоят в том, что: во-первых, набегающий поток вне площади отверстия водозаборника не претерпевает изменения в направлении движений и встречается с выпускной струей, выходящей из кольцевого радиального канала под прямым углом, что не способствует плавному обтеканию набегающим потоком носовой части бульба - основного условия получения оптимальных значений положительных сил засасывания; во-вторых, в начальный момент, когда судно стоит или движется еще с малой скоростью, под уступом будет образовываться кавитационная каверна, которая действует разрушительно на сопряженные конструкции; в третьих, практически не уменьшается основная составляющая лобового сопротивления - сопротивление трения. В основу изобретения поставлена задача создать такой конструктивный комплекс носовой подводной части корпуса судна с водометным движителем, который уменьшает все составляющие лобового сопротивления воды, что позволит повысить скорость судна без увеличения мощности главной силовой установки. Это достигается тем, что в носовой подводной части корпуса судна перед носовым бульбом устанавливается обтекатель. Внутри обтекателя размещаются центральное водозаборное отверстие, водовод, рабочий орган водометного движителя и выпускной кольцевой радиальный канал с лопаточными спрямителями потока. Кроме того, между выпускным кольцевым радиальным каналом и обшивкой носового бульба размещена кольцевая щель, внутренняя полость которой через воздуховод связана с атмосферой или другим источникам газа. На чертеже схематически изображена носовая подводная часть корпуса судна с водометным движителем (сечение по диаметральной плоскости), привод которого размещен в носовом бульбе (не показан). Носовая подводная часть корпуса судна 1 содержит носовой бульб 2, впереди которого по центру размещен обтекатель 3 с центральным водозаборным отверстием 4 и водоводом 5. В конце водовода 5 размещен рабочий орган водометного движителя 6 (центробежный или осевой насос), выпускной кольцевой радиальный канал 7 которого имеет лопаточные спрямители потока 8. Между выпускным кольцевым радиальным каналом 7 и обшивкой носового бульба 2 размещена кольцевая щель 9, внутренняя полость которой 10 связана воздуховодом 11 с атмосферой (на чертеже не показано). Когда судно не движется, воздушная полость 10 и воздуховод 11 заполнены водой до уровня грузовой ватерлинии, а набегающий поток отсутствует. При работе водометного движителя вода через водозаборное отверстие 4 поступает по водоводу 5 на лопатки рабочего органа водометного движителя 6, а затем, получив дополнительную энергию, через выходной радиальный канал 7 и лопаточные спрямители потока 8 выбрасывается в радиальном направлении веером сплошной струей параллельно поверхности бульба 2. Под действием сил засасывания (эффект Коанда) со стороны передней поверхности бульба 2 из-за ограниченной возможности подсоса статическое давление понизится, выброшенная в радиальном направлении струя отклонится в сторону сферообразной поверхности бульба и, постепенно изгибаясь, изменит направление на продольное - вдоль оси бульба. Поворот реактивной струи обуславливает появление тяги (упора). Вода из полости 10 и воздуховода 11 через кольцевую щель 9 под действием засасывающего эффекта будет отсосана и атмосферный воздух поступит в пространство между носовой поверхностью бульба и выбрасываемой струей, внутреннее давление которого можно регулировать (на чертеже не показано). Воздушная прослойка, сплошная в носовой части бульба, а затем, разбитая на множество пузырьков, перемещаясь вдоль всей длины судна, снижает сопротивление трения. При движении судна часть набегающего потока, взаимодействуя с наружной поверхностью обтекателя, которая является поверхностью вращения двоякой кривизны, изменяет направление своего движения на параллельное выпускной струе, что способствует ламинимизированию обтекаемого потока и увеличению положительных сил засасывания, которые компенсируют импульс сопротивления, возникающий при взаимодействии набегающего потока с наружной поверхностью обтекателя. Как известно, увеличение положительных сил засасывания уменьшает давление на переднюю поверхность носового бульба, что способствует снижению волнового сопротивления Водометная струя, выбрасываемая через кольцевой радиальный канал, дает дополнительную кинетическую энергию обтекаемому потоку, что предотвращает срыв пограничного слоя и образование вихрей в кормовой части судна, что, как известно, снижает сопротивление формы. Приемный водовод, размещенный по центру обтекателя, может иметь форму от конфузорной вплоть до диффузорной в зависимости от принятой оптимальной скорости набегающего потока (скорости судна) и типа насоса водометного движителя. Таким образом, предлагаемый комплекс носовой подводной части суда с водометным движителем создает реактивную тягу (упор) как главная силовая установка и одновременно снижает лобовое сопротивление, что, в конечном счете, уменьшает энергетические затраты, необходимые для достижения судном определенной скорости, то есть позволяет увеличить скорость судна без увеличения мощности главной силовой установки. Предлагаемое устройство носовой части корпуса судна может быть применено на торпедах для уменьшения лобового сопротивления и увеличения скорости движения. При этом носовым бульбом будет являться сама носовая часть торпеды, обтекатель с центробежным насосом и приводом от парогазового двигателя будет главной силовой установкой торпеды, а выхлопные газы двигателя будут выходить через кольцевую щель в полость между выбрасываемой струей и носовой поверхностью корпуса торпеды.