СУДОВОЙ ВОЛНОДВИЖИТЕЛЬ
SHIP WAVE-DRIVEN PROPULSOR

Изобретение относится к судовым устройствам, в частности к судовым волнодвижителям.
Одной из проблем, решаемой современной наукой и техникой, является проблема поиска источников энергии. Только за одни сутки на земле сжигается столько топлива органического происхождения, сколько природа может синтезировать в течение 1000 лет. Вместе с тем поверхность земли на 2/3 занята морями и океанами, энергия волнения которых значительно превосходит запасы энергии полезных ископаемых [1]. Важным вопросом, таким образом, является задача получения энергии из морских волн. Для этого можно использовать различные технические устройства. Одно из таких устройств, использующих энергию волн, взято авторами за прототип [2]. Однако данное устройство обладает рядом недостатков, к которым следует отнести сложность конструкции, а именно наличие сложных в изготовлении коленного вала и гребного винта.
Целью настоящего изобретения является создание более простого устройства, использующего энергию волн и создающего тяговую силу без гребного винта и каких либо подвижных частей.
Указанная цель достигается установкой жестко закрепленной наклонной пластины 1 между корпусами катамарана 2 (фиг.1).
В Институте механики МГУ создана модель (фиг.1), принципиальное отличие которой от известных схем волнодвижителей состоит в отсутствии каких-либо деталей, подвижных относительно корпуса судна, и независимости эффективности работы устройства от качки судна.
Установка представляет собой пластину 1, закрепленную между корпусами катамарана 2 на малой глубине под свободной поверхностью воды, и имеющую уклон навстречу набегающим волнам, так что глубина слоя воды над пластиной уменьшается по направлению движения волн. Пластина моделирует накат морских волн на мелководье, в процессе которого волны разрушаются из-за мелководного увеличения крутизны их переднего фронта. Масса воды, вовлеченной в процесс обрушения, исключается из волнового движения, в котором происходит постоянное преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную и обратно, и при падении с высоты гребня h приобретает импульс, с которым выносится за пределы пластины. Таким образом, на вертикальной границе некоторого объема, включающего в себя жидкость и пластину, возникает ненулевой поток импульса, при компенсации которого пластина приобретает противоположно направленную тягу.
Параметры пластины (угол наклона и величина заглубления) выбираются такими, что обрушение набегающих волн происходит в области верхней кромки пластины. В этом случае работа волднодвижителя происходит следующим образом (фиг.1). Набегающий поток жидкости в виде волн, двигающихся со скоростью V, достигает жесткой пластины 1, установленной между корпусами катамарана 2 под некоторым углом, из-за искусственно созданного мелководья происходит увеличение крутизны переднего фронта и обрушение волн, так что импульс обрушившейся жидкости создает на внутренней стороне пластины силу тяги Т, которая позволяет катамарану двигаться против волн.
В окрестности верхней кромки пластины возможна установка направляющего устройства (типа закрылка), которое может изменять направление скорости движения массы обрушивающейся волны и тем самым проекцию импульса на горизонтальное направление.
Проведенные в гидроканале Института механики МГУ им. М. В. Ломоносова экспериментальные исследования модели волнодвижителя подтвердили работоспособность предлагаемого устройства. Эксперименты показали, что от угла установки плоского закрылка (укрепленного на верхней кромке пластины) сильно зависит скорость и направление движения модели.
Источники информации
1. Казанский К.В. «Штормование судов». М., Транспорт 1963 г.
2. Архангельский Е.А., Бойко А.В., Ерошин В.А., Прокофьев В.В., Самсонов В.А., Чикаренко В.Г. «Судовой волнодвижитель». Патент №2347714, 2009 г.