Корпус судна

Полезная модель относится к судостроению, в частности, к конструкциям корпусов судов с устройствами для снижения гидродинамического сопротивления при движении корпуса судна в воде.
Известны устройства, позволяющие снизить гидродинамическое сопротивление корпуса судна, например, выполнение бульбообразной формы носовой части корпуса, использование устройств, подающих на наружную обшивку корпуса ниже ватерлинии пузырьков сжатого воздуха или химикатов, например, растворов полиоксиэтилена (https://mylektsil.ru/13-28345.tml Пути увеличения скорости водоизмещающего судна).
Известно принятое в качестве прототипа изобретение «Корпус судна» по патенту №2201372, класса МПК В63В 1/40. В данном изобретении корпус судна снабжен дополнительной стенкой, закрепленной вдоль корпуса судна, которая уменьшает волновое и вихревое сопротивление корпуса судна. Недостатком данной конструкции является увеличение общей площади смоченной поверхности корпуса судна за счет дополнительной стенки и, как следствие, увеличение сопротивления трения воды о корпус судна при его движении.
Целью предложенного технического решения является снижение сопротивления движению корпуса судна в воде путем устранения прилипания молекул воды к наружной поверхности корпуса судна и устранение образования ламинарного и турбулентного пограничных слоев, которые являются главной причиной возникновения сил сопротивления трения и вихревого сопротивления.
Поставленная цель достигается в конструкции корпуса судна, включающей дополнительную стенку тем, что последняя соединена с основной стенкой корпуса креплениями, снабженными прокладками из материала, способного гасить вибрацию, а на дополнительной стенке жестко закреплен вибронаконечник, который соединен гибким валом с электродвигателем, размещенным внутри корпуса судна.
Предложенная конструкция корпуса судна поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид корпуса судна, на фиг. 2 - вид А по фиг. 1, на фиг. 3 - поз 1 по фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В-В по фиг. 1 и на фиг. 5 - поз. 11 по фиг. 4.
Устройство состоит из дополнительной стенки 1, закрепленной на основной стенке 2, например, болтами 3, снабженными прокладками 4, гасящими вибрацию, например, выполненными из резины. На дополнительной стенке 1 жестко закреплен, например, сваркой, вибронаконечник 5, который гибким валом 6, проходящим через отверстие в стенке 2 корпуса судна, снабженное уплотнением 7, гасящим вибрацию, соединен с электродвигателем 8, размещенным внутри корпуса судна.
Устройство работает следующим образом. Энергия вращения от электродвигателя 8 передается гибким валом 6 вибронаконечнику 5 и преобразуется в энергию вибрации корпуса наконечника 5 с частотой 50-200 Гц. За счет жесткого соединения вибрация от корпуса вибронаконечника 5 передается дополнительной стенке 1. При этом молекулам воды, контактирующим с поверхностью дополнительной стенки 1 передается энергия, увеличивающая амплитуду колебаний молекул воды, что препятствует прилипанию молекул воды к поверхности дополнительной стенки 1 и передаче энергии движущейся стенки корпуса судна слоям воды, параллельным поверхности стенки 1. То есть устраняется сама возможность образования ламинарного пограничного слоя, переходящего в турбулентный пограничный слой. При подводе энергии к жидкости колебания ее молекул усиливается (ускоряется) и снижается динамическая вязкость жидкости - воды (стр. 127, 167 Х. Кухлинг, Справочник по физике, М. Изд.Мир, 1982 г.) независимо от способа и вида подводимой энергии - подводится она как тепловая энергия или как энергия вибрации стенки, контактирующей с жидкостью (в данном случае с водой).
В результате вибрации дополнительной стенки 1 и снижения вязкости воды в слое, прилегающим к стенке 1, уменьшается сопротивление трения и формы при движении судна. Проведенные предварительные испытания показали, что снижение сопротивления движению в воде вибрирующей плоскости составляет 16,5-30,0%.
Вибрация от вибронаконечника 5 передается только дополнительной стенке 1 и не передается основной стенке 2 корпуса судна за счет ее гашения в уплотнениях 4 и 7.
Корпус судна, в данном случае, при движении не тянет за собой массу воды, образующую ламинарный пограничный слой, переходящий в турбулентный, а просто раздвигает воду, перемещая ее только по нормали к наружной поверхности корпуса судна. Энергия, подводимая при вибрации дополнительной стенки 1 к прилегающему к ней слою воды, может изменяться в широком диапазоне, так как если вибрация стенки 1, генерируемая электродвигателем 8 лежит в пределах 50-200 Гц, то при использовании магнитострикционных или пьезоэлектрических генераторов получаемые частоты колебаний достигают величин, измеряемых в кГц и мГц, что делает эффективным действие вибрации даже при значительном снижении мощности, затрачиваемой на генерирование вибрации. Реализации данного положения способствует высокая скорость распространение звука в металле вибрирующей стенки - 5000 м/сек. И как показали проведенные эксперименты, вибрация от вибронаконечника 5 передается на всю площадь дополнитеной стенки 1. Наличие уплотнений 4 и 7, гасящих вибрацию, устраняет отрицательное влияние вибрации на основную стенку 2 корпуса судна и ее конструктивные элементы.
Для снижения лобового сопротивления (сопротивления формы) при движении судна дополнительная стенка 1 размещается в границах: по горизонтали - от форштивня до миделя и по вертикали _ от ватерлинии до киля. В зависимости от размеров корпуса судна, количество дополнительных стенок с вибронаконечниками может изменяться от одной до нескольких.