Спосіб зниження гідродинамічного опору і глісуюче судно для його реалізації

1. Спосіб зниження гідродинамічного опору глісуючого судна, що полягає в створенні аеродинамічної підйомної сили, що діє на корпус судна набігаючим повітряним потоком, який відрізняється тим, що щільність потоку збільшують шляхом створення у повітрозабирачах судна щільного туману у вигляді колоїдної системи "вода в повітрі" одночасно поперечним водяним і подовжнім набігаючим повітряним потоками, потік цього туману C2 2 (19) 1 3 75696 4 на відстані 0,70-0,75 висоти інтерцептора від його Такий технічний результат може бути досягнунижньої крайки по нормалі до днища. тий, якщо за способом зниження гідродинамічного Відоме швидкохідне судно по [А.С. СРСР опору глісуючого судна, що полягає в створенні №683947, по МПК В63В1/20, Бюл.№33, 1979p.], аеродинамічної підйомної сили потоку повітря, що обладнане висувними пластинаминабігає, відповідно до винаходу, щільність потоку інтерцепторами, установленими поперек днища на значно збільшують шляхом створення у транці і на відстані 0,5-0,6 довжини судна від повітрозаборниках щільного туману (колоїдна систранця, розділеними на секції лівий і правий бортема „вода в повітрі") одночасно поперечним воти. Судно містить - нагнітач з повітроводами і дяним і подовжнім набігаючим повітряним потокашпангоут з нульовою кіловатістю. ми, потік цього туману розділяють на три окремих Перераховані вище винаходи вимагають для потоки, два з яких направляють під задні спонсосвого здійснення спеціальних енергетичних ни, де під дією зростаючого тиску відбувається пристроїв, потужність яких, за приблизними розраінверсія туману у піну (колоїдна система „повітря у хунками, одного порядку з маршевим двигуном, воді"), а третій направляють під задню поверхню що забезпечує рух судна. До того ж, інтерцептори днища для створення аеродинамічної підйомної завжди застосовувалися виключно для гальмусили, завдяки якій зменшують площу контакту невання швидкості, наприклад у літаках, що заходять сучих поверхнею спонсонів з водною поверхнею. на посадку , і цим можна б було обмежити їх Крім того, у способі по п.1, відповідно до винафункціональне призначення, якби не повітряна ходу, усі водні потоки, що обтікають днище і мають подушка, що створюється під днищем за допомопоперечну складову швидкості, відхиляють униз, гою потужного компресора, і тут інтерцептори перетворюючи таким чином хвильовий опір у довідіграють роль захисного фартуха подушки. Продаткову підйомну силу. те, як це широко відомо, повітряна подушка розраІншою ознакою, що відрізняє, є те, що в хована на максимальну швидкість 60...65 км/год., а глісуючому судні класичної трьох точкової схеми при вищих швидкостях її просто здуває набігаючий 1+2, що складається з корпусу і днища, зареданна потік повітря. До того ж у перехідному режимі задня частина якого виконана у вигляді саней інтерцептори - це просто гальма, що неважко доФокса, і містить форштевень, передній і задні вести простими розрахунками. Наприклад, на спонсони, відповідно до винаходу, у транцевій швидкості 20 м/с опір інтерцептора складає 247 частині судна розташован додатковий спонсон, кгс/кв. дм. Отже економічно і конструктивно виділений подовжніми реданами, при цьому задні приведені технічні рішення недоцільні. спонсони мають аркову форму, утворену Найбільш близькими по сукупності істотних розподільними подовжніми гребенями, які плавно ознак є спосіб зниження гідродинамічного опору і переходять у плоску несучу поверхню, передній глісуючи судна. Спосіб полягає у створенні спонсон виконаний у вигляді тунельного тримарааеродинамічної підйомної сили потоку повітря, що ну з додатковою несучою площадкою, у набігає. А також глісуюче судно трьох точкової дореданній частині днище відігнуте з наростаючою схеми Аппеля-Кобба 1+2, днище якого має форкривизною до вилиці, а задні спонсони постачені штевень, передній (один) і задні (два) спонсони, а повітрозаборниками, що являють собою зареданна задня частина днища виконана у трансформовані передні частини лиж саней Фоквигляді саней Фокса [див., наприклад Справочник са. по малотоннажному судостроению. Сост. Введення нових істотних ознак у спосіб зниБ.Г.Мордвинов, Ленинград, «Судостроение», ження гідродинамічного опору і зміна геометрії 1987г. с265,267]. днища глісуючого судна, що реалізує даний спосіб, Однак, приведене технічне рішення не одердозволили забезпечити сполучення високої жало широкого поширення, тому що гвинт, розташвидкості з високою маневреністю, повне усуненшований за транцем, змушений працювати в ня хвильового опору шляхом перетворення його в збудженому переднім спонсоном середовищі, що додаткову підйомну силу, значне збільшення знижує ККД гвинта. Усі глісуючі судна, що аеродинамічної підйомної сили кормової області побудовані з класичними схемами, мають два днища за рахунок збільшення щільності потоку, що швидкісних бар'єра: перший - це бар'єр набігає, на 1,5-2 порядки і зменшення площі конперехідного режиму коли судно виходить на такту з водною поверхнею, практично повне усуглісування, і другий - це невпинне зростання нення бар'єру опору при виході на режим гідродинамічного опору відповідно зростанню глісування за рахунок збереження оптимального швидкості. Подолання першого бар'єру (приблизно 4 градуси) кута атаки на всіх режимах вирішується шляхом збільшення потужності двиплавання створення пінного прошарку (колоїдна гуна, а що до другого - то ця проблема вважається система „повітря в воді") під несучими поверхнями такою, що не має поки ще рішення взагалі, тобто задніх спонсонів знижує опір майже на пів порядку створити судно, у якого гідродинамічний опір винятково завдяки раціональній геометрії днища. зменшувався б при збільшенні швидкості, і тут на Походячи з цього, за поставленою нами задачею збільшення опору відповідали збільшенням запропонований спосіб і глісуюче судно для його потужності двигуна аж до тисяч кінських сил. реалізації дозволяють знизити гідродинамічний В основу винаходу поставлена задача ствоопір разом із зростанням швидкості до того ліміту, рення судна з високими швидкісними показниками коли вже аеродинамічний опір компенсує тягу двипри обмеженій потужності мотора і з максимальгуна не застосовуючи допоміжні енергетичні ною безпекою для екіпажа і пасажирів судна викпристрої. Але сама можливість розв'язання такої лючно за рахунок удосконалення геометрії днища. 5 75696 6 задачі потребує обґрунтування, яке базується на Форштевень 1 розсікає хвилю або гладку потаких технічних рішеннях: верхню води і утворює потік, що має поперечну, 1. Збереження оптимального кута атаки за всіх що до напрямку руху судна, складову швидкості, і режимів плавання. При цьому, подальше зростанцей потік рухається в напрямку вилиці 7, де ня швидкості веде до зменшення площі контакту з швидкість його зростає внаслідок збільшення криповерхнею води і, як наслідок, до зменшення визни поверхні днища в напрямку від гідродинамічного опору. Основною силою, що діаметральної площини (ДП) до вилиці 7 (в попестворює цей ефект є аеродинамічна підйомна сиречному перерізі поверхня днища являє собою ла, що підіймає корпус судна і тим самим зменшує спіраль Корню, що обмежена на першому витку), і площу контакту з поверхнею води, а також суттєво далі його спрямовують до повітрязаборників 8, де знижується чутливість судна до навантаження. здійснюють диспергування потоку, його 2. Пінний прошарок під задніми спонсонами змішування з набігаючим повітряним потоком і знижує коефіцієнт тертя майже на половину позакручування його у вихор тангенційними силами рядку. поперечного потоку. Прискорення потоку поблизу 3. Утилізація хвильового опору вилиць 7 створює додаткову підйомну силу (острансформацією його у підйомну силу. новну підйомну силу забезпечує плоска поверхня Таким чином ми вирішили задачу, розв'язання переднього спонсона 2). Створений таким спосоякої до нас вважалося неможливим. бом вихровий потік, що являє собою щільний туНа фіг.1 представлене глісуюче судно ман (колоїдна система „вода в повітрі"), направкласичної трьох точкової схеми 1+2, вид збоку; на ляють на стінку дифузора повітрязаборника 8, тією фіг.2 - днище, у переверненому вигляді; на фіг.3 ж геометрією надають довженного напрямку. представлений фотознімок днища, у перевернеЩільність туману на 1,5-2 порядку більше ному вигляді. щільності повітря, відповідно, більше підйомна Днище глісуючого судна (фіг.2,3), зареданна сила днища. У зареданній частині днища за допочастина якого виконана у вигляді саней Фокса і могою подовжніх гребенів 6 цей потік розділяють містить форштевень 1, передній 2, задній 3 і дона три потоки, два з яких (50%) направляють під датковий 4 спонсони. Передній спонсон 2, виконазадні спонсони 3, а третій - під днище для ствоний у вигляді тунельного тримарану з додатковою рення аеродинамічної підйомної сили. Центральнесучою площадкою. Спонсон 4 виділений ний задній спонсон 4 служить винятково подовжніми реданами 5, а спонсони 3 мають аркооптимізації умов роботи гвинта. Установленими ву форму, утворену розподільними гребенями 6, перед гвинтом на днище спонсон 4 відігнутою вниз які плавно переходять у плоску несучу поверхню. пластиною зі стрілою прогину 15 мм на відстані 0,5 У дореданній частині днище відігнуте з наростаюширини пластини від транцевого зрізу ламінує і чою кривизною до вилиці 7, а задні спонсони ущільнює потік води перед гвинтом. В результаті постачені повітрязаборниками 8, що являють согвинт працює в умовах підвищеного тиску, що бою трансформовані передні частини лиж саней зменшує кавітацію і підвищує ККД гвинта. Фокса. Таким чином, поставлена нами задача знайшСпосіб зниження гідродинамічного опору ла своє рішення у всій своїй повноті, що було глісуючого судна може бути здійснений таким чипідтверджено ходовими випробуваннями катера ном. «Міцар-А19Е», у якому спосіб і конструкція, що заявляються, знайшли своє матеріальне втілення. 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75696 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601