УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОГРУЖЁННЫХ СУДОВ
DEVICE TO INCREASE IMMERSED VESSEL MOTION EFFICIENCY

Изобретение относится к судостроению и касается устройства и особой формы корпуса, снижающие гидродинамическое сопротивление водоизмещающих обтекаемых тел, в частности погруженных судов.
Известно, что существующие формы судов обладают особенностью, когда ток жидкости в носовой части изменяет свое направление и уходит вниз под днище; в кормовой части движение тока повторяется в обратном направлении. Жидкость, выведенная из равновесия динамически в носовой части, поднимается вследствие инерции на высоту, затем опускается и далее совершает колебательные движения, давая, таким образом, начало судовым волнам. При увеличении скорости движения тела в жидкости или газе появляются вихри, тормозящие движение: вследствие вязкости в области, прилегающей к поверхности тела, образуется пограничный слой частиц, движущихся с меньшими скоростями. В результате тормозящего действия этого слоя возникает вращение частиц, и движение жидкости в пограничном слое становится вихревым. Если тело не имеет обтекаемой формы, то пограничный слой жидкости отрывается от поверхности тела. За телом возникает течение жидкости, направленное противоположно набегающему потоку. Оторвавшийся пограничный слой, следуя за этим течением, образует вихри, вращающиеся в противоположные стороны. Жидкость, вращающаяся в вихре, движется быстрее жидкости в стационарном потоке. Поэтому с задней стороны обтекаемого тела, где образовались вихри, давление становится меньше, чем с передней. Разность давлений впереди и позади движущегося тела и создает сопротивление движению тела. Сила сопротивления зависит от формы тела. Придание телу специально рассчитанной обтекаемой формы существенно уменьшает силу сопротивления, так как в этом случае жидкость всюду прилегает к его поверхности и позади него не завихрена. Сопротивление зависит от скорости движения тела в жидкости, свойств жидкости, формы тела и его размеров. Важную роль в создании сопротивления играет форма задней стороны движущегося тела. Позади плоского тела возникает пониженное давление, поэтому сопротивление можно уменьшить, предотвратив срыв потока. Для этого телу придают обтекаемую форму. Поток плавно огибает тело и смыкается непосредственно за ним, не создавая области пониженного давления. В качестве движителя применим водометный движитель, который имеет такое первостепенное преимущество, как передача очень большой мощности упора, недоступной гребному винту из-за чрезмерного возрастания его массы и габаритов. Кроме того, водометный движитель, смонтированный внутри корпуса подводного судна, благодаря применению средств звукоизоляции и звукопоглощения позволит снизить шумность. Размещение рабочего колеса насоса в цилиндрической трубе уменьшит неравномерность потока, что, в свою очередь, приведет к снижению степени его гидродинамической неуравновешенности - одной из главных причин вибрации корпуса погруженного судна, оснащенной гребным винтом.
Известно устройство корпуса судна, снижающее гидродинамическое сопротивление водоизмещающих судов (патент RU 2380268 от 19.10.2007 г.), представляющее собой корпус судна, в носовой части которого установлено устройство в форме пространственной решетки, характеризующееся тем, что пространственная решетка имеет каналы, сформированные горизонтальными и вертикальными плоскостями, и облегает на 1/3 длины судна его носовую часть.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для снижения гидродинамического сопротивления водоизмещающих судов на высоких скоростях (патент RU 22460 от 08.08.2001), удовлетворяющее гидродинамическому свойству полого усеченного конуса, ориентированного малым сечением в сторону движения. При этом насадка, выполненная в виде полого усеченного конуса, устанавливается перед носовой частью судна.
Недостатком этого устройства является то, что жидкость, выведенная из равновесия динамически в носовой части, совершает колебательные движения, давая, таким образом, начало судовым волнам.
Задачей изобретения является создание устройства повышения эффективности движения погруженных судов за счет уменьшения лобового сопротивления, сокращения динамического воздействия на жидкость, как в носовой части судна, так и по всей длине корпуса, и значительное уменьшение шумовых характеристик за счет применения водометного движителя.
Требуемый технический результат достигается тем, что устройство повышения эффективности движения погруженных судов, содержащее корпус в виде полого усеченного конуса, представляющее собой конус, выполненный по размеру ¾ корпуса судна и ориентированный большим сечением в сторону движения, в кормовой части установлен водометный движитель, закрепленный на подвижных соединениях с зазором между стенками корпуса конуса и водометного движителя. Водометный движитель, который представляет собой гребной винт, заключенный в трубу, который всасывает воду через входное отверстие, разгоняет ее и выталкивает наружу через сопло. Сопло может поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обеспечивая поворот и изменение глубины погружения судна.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 представлено устройство повышения эффективности движения погруженных судов, где:
1 - корпус судна;
2 - усеченный конус;
3 - водометный движитель;
4 - крепления движителя к корпусу конуса.
Схема устройства движителя представлена на Фиг.2, где:
2 - усеченный конус;
3 - водометный движитель;
4 - крепления движителя к корпусу конуса;
5 - винт.
Изобретение работает следующим образом: слой воды перед корпусом судна (1) вырезается усеченным конусом (2), и водный поток направляется в межкорпусном пространстве вокруг корпуса судна на водометный движитель (3), представляющий собой, прежде всего, насос, который всасывает воду через входное отверстие, разгоняет ее и выталкивает наружу через сопло, дальше за задний срез конуса, придавая ускорение судну. Движущееся судно вырезает большим сечением конуса слой воды перед судном и направляет ее в межкорпусное пространство. Из-за особенностей формы подводного судна, имеющего веретенообразную форму и сужение корпуса конуса, вода сжимается и поступает на движитель. Избыток забранной конусом воды, не имеющий возможности быть прокаченным через движитель, выталкивается с ускорением через зазор между стенками корпуса конуса и водометного движителя (3), придавая дополнительное ускорение судну, давая возможность забираемой передним срезом воде прокачиваться через межкорпусное пространство.
Водометный движитель, закрепленный к корпусу конуса с помощью креплений (4), может поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обеспечивая поворот и изменение глубины погружения судна. При необходимости торможения, остановки или заднего хода судна винт (5) отрабатывает реверс, в результате чего вода поступает в корпус конуса с кормы и создает в носовой части среза конуса ускорение, обратное направлению движения судна.