ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАНАЛИЗИРУЮЩИЙ НАСАДОК ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА НА НОСУ СУДНА

1
t
1
t
1. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна в такое положение, в котором он может при любых обстоятельствах быть погруженным в воду ниже уровня моря, причем такой канализирующий насадок создает эффект снижения волнового сопротивления и сопротивления трения, возникающих при движении судна, и состоит из горизонтального стенового участка (1), имеющего профиль (а) определенной геометрической формы с длиной (a) в направлении потока и толщиной (a), причем указанный горизонтальный стеновой участок (1) простирается по обе стороны от линии носа судна внутренней поверхностью (10) внутри канализирующего насадка и наружной поверхностью (11) снаружи канализирующего насадка, и пары боковых стеновых участков (2, 3) с профилем (b) определенной геометрической формы длиной (b) в направлении потока и толщиной (b), причем боковые стеновые участки (2, 3) соединяются с горизонтальным стеновым участком (1) и простираются вверх с обеих сторон носа судна, формируя, таким образом, вместе с горизонтальным стеновым участком (1) и с поверхностями бортов носовой части судна, к которым они присоединены посредством опорных стоек (4), область внутри канализирующего насадка, поток в которой существенно отличается от потока воды за пределами канализирующего насадка, причем в результате такого отличия достигается улучшение ходовых характеристик судна, причем боковые стеновые участки (2, 3) имеют внутренние поверхности (20, 30) внутри канализирующего насадка и внешние поверхности (21, 31) снаружи канализирующего насадка, при этом указанный гидродинамический канализирующий насадок отличается тем, что профиль (а) горизонтального стенового участка (1) и профили (b) боковых стеновых участков (2, 3) устанавливаются передними кромками (1а) и (2а, 3а) соответственно навстречу фронту потока, входящего в канал, и задними кромками (1b) и (2b, 3b) соответственно в сторону заднего конца потока, выходящего из канала, причем положение Центра Низкого Давления (1с) вдоль внутренней поверхности (10) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) выбирается в соответствии с углом атаки на горизонтальный стеновой участок (1) для расположения в зоне формирования первой носовой волны на носовой линии или минимально впереди носовой линии, и причем положение Центров Низкого Давления (2с, 3с) вдоль внутренних поверхностей (20, 30) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) в зоне соединения боковых стеновых участков (2, 3) с горизонтальным стеновым участком (1) выбирается в соответствии с углом атаки на боковые стеновые участки (2, 3) и устанавливаются в выбранное положение, находящееся между Центром Низкого Давления (1с) горизонтального стенового участка (1) и передней кромкой (1а) горизонтального стенового участка (1) или перед передней кромкой (1а), причем боковые стеновые участки (2, 3) изготовляются такой длины, чтобы обеспечить совпадение задних кромок (2b, 3b) боковых стеновых участков (2, 3) с задней кромкой (1b) горизонтального стенового участка (1).
2. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что определенная геометрическая форма профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или определенная геометрическая форма профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) представляют собой аэродинамический профиль с передней кромкой (1а) и (2а, 3а), установленной соответственно навстречу фронту потока, входящего в канал, и с их задними кромками (1b) и (2b, 3b), установленными соответственно в сторону заднего конца потока, выходящего из канала.
3. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 2, отличающийся тем, что аэродинамический профиль (а) горизонтального стенового участка (1) и/или аэродинамический профиль (b) боковых стеновых участков (2, 3) включает в себя соответственно выпуклую внутреннюю для канализирующего насадка поверхность (10) и выпуклые внутренние для канализирующего насадка поверхности (20, 30), и наружную поверхность (11) горизонтального стенового участка (1) и наружные поверхности (21, 31) боковых стеновых участков (2, 3), которые могут быть плоскими или полыми изнутри или комбинацией частично плоской или частично полой внутрь поверхности.
4. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что определенная геометрическая форма профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или определенная геометрическая форма профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) осуществляется в виде изогнутых пластин (1′) и (2′, 3′), соответственно, которые устанавливаются так, что внутренняя для канализирующего насадка поверхность (10) горизонтального стенового участка (1) или внутренние для канализирующего насадка поверхности (20, 30) боковых стеновых участков (2, 3) соответствуют выпуклой стороне изогнутых пластин (1′) и (2′, 3′), соответственно, а наружная для канализирующего насадка поверхность (11) горизонтального стенового участка (1) и наружные для канализирующего насадка поверхности (21, 31) боковых стеновых участков (2, 3) соответствуют полой стороне изогнутой пластины (1′) и изогнутых пластин (2′, 3′) соответственно, при этом Центр Низкого Давления (1 с) выбирается в соответствии с углом атаки на горизонтальный стеновой участок (1) вдоль внутренней для канализирующего насадка поверхности (10) профиля (а) горизонтального стенового участка (1), и/или Центры Низкого Давления (2с, 3с) выбираются в соответствии с углом атаки на боковые стеновые участки (2с, 3с) вдоль внутренних для канализирующего насадка поверхностей (20, 30) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) вблизи области максимальной выпуклости изогнутой пластины (1′) и/или изогнутых пластин (2′, 3′).
5. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что определенная геометрическая форма профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или определенная геометрическая форма профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) представляет собой остроугольную пластину (1″) и (2″, 3″), соответственно, с двумя полками (10а, 10b), и (20а, 20b), (30а, 30b), соответственно, простирающимися по обе стороны от вершины (10″) горизонтального стенового участка (1″) и по обе стороны от вершин (20″), (30″) боковых стеновых участков (2, 3), соответственно, причем полка (10а) и соответствующие полки (20а, 30а) расположены на том конце, где поток входит в канализирующий насадок, и полка (10b) и соответствующие полки (20b, 30b) расположены на том конце, где поток выходит из канализирующего насадка, при этом полки (10а, 10b), (20а, 20b) и (30а, 30b) образуют в соответствующих вершинах (10″, 20″, 30″) угол больше 180° внутри канализирующего насадка, и угол меньше 180° снаружи канализирующего насадка, причем Центр Низкого Давления (1с) выбирается в соответствии с углом атаки на внутреннюю для канализирующего насадка поверхность (10) профиля (а) горизонтального стенового участка (1), и/или Центры Низкого Давления (2с, 3с) выбираются в соответствии с углом атаки на внутренние для канализирующего насадка поверхности (20, 30) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) вблизи вершин (10″) и (20″, 30″), остроугольных пластин (1″) и (2″, 3″), соответственно.
6. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 5, отличающийся тем, что как полка (10а) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне входа потока в канализирующий насадок, так и полка (10b) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне выхода потока из канализирующего насадка являются плоскими пластинами или пластинами с небольшой выпуклостью.
7. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 5, отличающийся тем, что полка (10а) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне входа потока в канализирующий насадок, является плоской или слегка выпуклой, в то время как полка (10b) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне выхода потока из канализирующего насадка, является пластиной с аэродинамическим профилем, или же полка (10а) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне входа потока в канализирующий насадок, является пластиной с аэродинамическим профилем, в то время как полка (10b) остроугольной пластины (1″), расположенная на стороне выхода потока из канализирующего насадка, является плоской или слегка выпуклой.
8. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 5, отличающийся тем, что вершины (10″) и (20″, 30″) остроугольных пластин (1″) и (2″, 3″), соответственно, представляют собой короткие линейные участки и/или скругленные углы определенной изогнутой конфигурации.
9. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 4, отличающийся тем, что он снабжен пластиной (40), которая используется для того, чтобы закрыть наружную для канализирующего насадка сторону изогнутой пластины (1′) и/или остроугольной пластины (1″) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или наружную для канализирующего насадка сторону изогнутых пластин (2′, 3′) или остроугольных пластин (2″, 3″) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3), причем пластина (40) простирается от передней кромки к задней кромке наружной для канализирующего насадка стороны изогнутой пластины (1′) или остроугольной пластины (1″) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или наружной для канализирующего насадка стороны изогнутых пластин (2′, 3′) или остроугольных пластин (2″, 3″) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3).
10. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 9, отличающийся тем, что пластина (40), выполненная для закрывания наружной для канализирующего насадка стороны изогнутой пластины (1′) или остроугольной пластины (1″) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или наружной для канализирующего насадка стороны изогнутых пластин (2′, 3′) или остроугольных пластин (2″, 3″) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) выбирается в виде плоской пластины (40а), или изогнутой пластины (40b), или остроугольной пластины (40 с) или их комбинации.
L
D
L
L
D
L1
L2,3
L1
L2
3
11. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что он сформирован в виде комбинации горизонтального стенового участка (1), выполненного из пластины с аэродинамическим профилем или из изогнутой пластины (1′) или остроугольной пластины (1″), и боковых стеновых участков (2, 3), выполненных из пластины с аэродинамическим профилем или изогнутой пластины ((2′, 3′) или остроугольной пластины (2″, 3″), причем выбранная комбинация удовлетворяет требованию оптимизации отношения C,/C коэффициента подъемной силы C к коэффициенту лобового сопротивления Со, при этом отношение C/C имеет величину максимально возможную как в отношении горизонтального стенового участка (1), так и боковых стеновых участков (2, 3), а также требованию оптимизации отношения коэффициента подъемной силы C горизонтального стенового участка (1) к коэффициенту подъемной силы C боковых стеновых участков (2, 3) в каждом конкретном случае, причем при любых обстоятельствах отношение C/C, должно быть больше единицы (>1) и в зависимости от геометрии носа возрастает для каждого выбранного носа судна при увеличении номинальной крейсерской скорости судна.
1
1
12. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что длина (a) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) в направлении потока равна длине (b) профиля (b) боковых стеновых участков (2. 3), и тем, что канализирующий насадок установлен так, что в зоне соединения боковых стеновых участков (2, 3) с горизонтальным стеновым участком (1), Центр Низкого Давления (1с), который выбран в соответствии с углом атаки на горизонтальный стеновой участок (1), расположен рядом с Центрами Низкого Давления (2с, 3с), которые выбраны в соответствии с углом атаки на боковые стеновые участки (2, 3).
1
1
13. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что длина (a) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) в направлении потока меньше длины (b) профиля (b) боковых стеновых участков (2. 3), и канализирующий насадок установлен так, что в зоне соединения боковых стеновых участков (2, 3) с горизонтальным стеновым участком (1), передняя кромка (1а) горизонтального стенового участка (1) расположена рядом с Центрами Низкого Давления (2с, 3с) боковых стеновых участков (2, 3).
14. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что когда горизонтальный стеновой участок (1) имеет длину, отличную от длины боковых стеновых участков (2, 3), канализирующий насадок дополнительно снабжен выступающими вперед и назад удлинителями направляющих пластин с целью выравнивания длины горизонтального стенового участка (1) с длиной боковых стеновых участков (2, 3), посредством чего профиль (а) горизонтального стенового участка (1) может включать удлинитель (1d) направляющей пластины, выступающий вперед от горизонтального стенового участка (1), и/или удлинитель (1е) направляющей пластины, выступающий назад от горизонтального стенового участка (1), и/или посредством чего профиль (b) боковых стеновых участков (2, 3) может включать удлинители направляющих пластин (2d, 3d), выступающие вперед от боковых стеновых участков (2, 3), и/или удлинители направляющих пластин (2е, 3е), выступающие назад от боковых стеновых участков (2, 3), при этом всегда выполняется требование, что Центры Низкого Давления (2с, 3с) боковых стеновых участков (2, 3) расположены перед Центром Низкого давления (1с) горизонтального стенового участка (1) и ближе или за пределами его передней кромки (1а), при этом выступающие вперед и/или назад удлинители (1d, 1е) направляющих пластин горизонтального стенового участка (1), и/или выступающие вперед и/или назад удлинители (2d-3d, 2е-3е) направляющих пластин боковых стеновых участков (2, 3) ориентированы в направлении линейного участка (50), который соединяет переднюю кромку с задней кромкой горизонтального стенового участка (1) и боковых стеновых участков (2, 3), соответственно, или с определенным наклоном к направлению линейного участка (50).
15. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 14, отличающийся тем, что выступающий вперед или назад удлинитель направляющей пластины (1d, 1е) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или выступающий вперед и/или назад удлинитель направляющей пластины (2d-3d, 2е-3е) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) является плоской или изогнутой пластиной, которая ориентирована в направлении линейного участка (50), который соединяет переднюю кромку с задней кромкой горизонтального стенового участка (1) и соответственно переднюю кромку с задней кромкой боковых стеновых участков (2, 3) или ориентирована с определенным наклоном к направлению линейного участка (50), причем выступающий назад удлинитель направляющей пластины (1е) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) имеет направленную вниз выпуклость, а выступающие назад удлинители направляющей пластины (2е, 3е) профиля (b) боковых стеновых участков (2. 3) имеют выпуклость, выступающую наружу.
16. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 15, отличающийся тем, что выступающий вперед и/или назад удлинитель направляющей пластины (1d, 1е) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) и/или выступающий вперед и/или назад удлинитель направляющей пластины (2d-3d, 2е-3е) профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3) отрегулированы таким образом, чтобы желательно входить в горизонтальный стеновой участок (1) и быть встроенными в него и/или в боковые стеновые участки (2 3) и полностью или частично выступать из них вперед или назад под переменным углом наклона к горизонтальному стеновому участку (1) и/или к боковым стеновым участкам (2, 3).
L1
L2,3
L1
L2,3
17. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент подъемной силы С профиля (а) горизонтального стенового участка (1) при любых условиях равен или превышает коэффициент подъемной силы C профиля (b) боковых стеновых участков (2, 3), причем канализирующий насадок выполнен таким образом, что для заданного корпуса судна и при заданной скорости движения судна отношение С/С увеличивается при увеличении номинальной скорости движения судна, приводящем к увеличению волнообразования.
18. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальный стеновой участок (1) и/или боковые стеновые участки (2, 3) содержат средства контроля и регулирования их угла атаки для регулирования угла атаки в соответствии с увеличением или уменьшением скорости движения судна.
19. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 18, отличающийся тем, что угол атаки горизонтального стенового участка (1) регулируется смещением задней кромки (1b) с отрицательным наклоном вверх или с положительным наклоном вниз, в то время как передняя кромка (1а) сохраняется в фиксированном положении, причем смещение задней кромки (1b) горизонтального стенового участка (1) лежит в диапазоне между -10° и +20°, причем угол наклона равный 0° соответствует положению, в котором линейный участок (50), соединяющий переднюю кромку (1а) с задней кромкой (1b), ориентирован в направлении параллельном направлению киля судна, и тем, что угол атаки боковых стеновых участков (2, 3) регулируется смещением передней кромки (2а, 3а) при отрицательном наклоне наружу в направлении от бортов носовой части судна или в положительном направлении внутрь к бортам носовой части судна и при фиксированном положении задней кромки (2b, 3b) поддерживается в фиксированном положении, причем смещение передней кромки (2а, 3а) боковых стеновых участков (2, 3) лежит в диапазоне между -40° и +40° для боковых стеновых участков (2, 3), причем угол наклона равный 0° соответствует положению, в котором линейный участок (50), соединяющая переднюю кромку (2а, 3а) с задней кромкой (2b, 3и), ориентирован в направлении параллельном направлению линии носа судна.
20. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что боковые стеновые участки (2, 3) повторяют геометрию носа судна в направлении от киля к палубе, сохраняя при этом постоянное расстояние от обоих бортов носа судна, а также тем, что боковые стеновые участки (2. 3) ориентированы в направлении параллельном или с определенным наклоном к ватерлинии полностью загруженного судна, тогда как воображаемая линия, проходящая через последовательные положения передних кромок (2а, 3а) боковых стеновых участков (2, 3), простирается в направлении параллельном линии носа судна.
21. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 20, отличающийся тем, что расстояние боковых стеновых участков (2, 3) от бортов носовой части судна, где указанное расстояние определяется как расстояние задних кромок профиля (b) от прямо противоположных бортов носовой части судна, зафиксировано постоянным по всей высоте боковых стеновых участков (2, 3), поскольку последние имеют криволинейную форму, соответствующую криволинейной форме бортов носовой части судна, причем расстояние боковых стеновых участков (2, 3) от бортов носовой части судна является функцией геометрии носовой части, характеристик и длины профиля (b), а также номинальной крейсерской скорости судна и изменяется в диапазоне от 0,30 м до 10,00 м.
22. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что канализирующий насадок выполнен так, что Центр Низкого Давления (1с) профиля (а) горизонтального стенового участка (1) находится в зоне формирования первой носовой волны, причем первая носовая волна формируется на расстоянии от носовой части судна, зависящем от геометрии носовой части и от номинальной крейсерской скорости судна, причем указанное расстояние меняется в диапазоне от расстояния, равного 10% длины линейного участка (50), который соединяет переднюю кромку с задней кромкой профиля (а) горизонтального стенового участка (1), в направлении назад от линии носа, до расстояния, равного 50% длины линейного участка (50), который соединяет переднюю кромку с задней кромкой профиля (а) горизонтального стенового участка (1), по направлению вперед от линии носа.
23. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя для канализирующего насадка поверхность (10) горизонтального стенового участка (1) и/или внутренние для канализирующего насадка поверхности (20, 30) боковых стеновых участков (2, 3) снабжены выступающими ребрами (5), и/или наружная для канализирующего насадка поверхность (11) горизонтального стенового участка (1) и/или наружные для канализирующего насадка поверхности (21, 31) боковых стеновых участков (2, 3) снабжены выступающими ребрами (6), соответственно, причем выступающие ребра (5) и (6) предназначены для оптимизации характеристик ламинарного потока для потока, контактирующего, соответственно, с внутренней для канализирующего насадка поверхностью (10) или внешней для канализирующего насадка поверхностью (11) горизонтального стенового участка (1), и потока, контактирующего с внутренними для канализирующего насадка поверхностями (20, 30) и наружными для канализирующего насадка поверхностями (21, 31) боковых стеновых участков (2, 3), соответственно.
24. Гидродинамический канализирующий насадок, установленный на носу судна, по п. 1, отличающийся тем, что профиль (а) горизонтального стенового участка (1) и/или профиль (b) боковых стеновых участков (2, 3) содержат тонкие трубки для распределения воздуха, прикрепленные к ним в соответствующих позициях, или снабжены соответствующим образом расположенными отверстиями (7) на горизонтальном стеновом участке (1) и снабжены соответствующим образом расположенными отверстиями (8) на боковых стеновых участках (2, 3), соответственно, причем соответствующим образом расположенные отверстия (7) и (8) выполнены для обеспечения подачи воздуха на внутренние и/или наружные для канализирующего насадка поверхности (10, 11) горизонтального стенового участка (1) и/или на внутренние и/или наружные для канализирующего насадка поверхности (20, 30), (21, 31) боковых стеновых участков (2, 3), в результате чего создается воздушный пограничный слой на внутренней и/или внешних для канализирующего насадка поверхностях горизонтального стенового участка (1) и/или боковых стеновых участков (2, 3), соответственно.