КОРПУС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE BODY

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпуса транспортного средства.
Известен корпус транспортного средства (патент RU №2127692 от 20.03.1999 г., МПК B63G 8/08. 8/14, В63Н 25/42, 5/00), симметричный как диаметральной плоскости, так и горизонтальной плоскости симметрии, состоящий из носовой оконечности, центральной части и кормовой оконечности и содержащий движители в носовой и кормовой оконечностях, выполненных в виде каналов с рабочими органами и установленных возле корпуса с зазорами в виде входных и выходных щелей с возможностью тангенциального вдува и/или отсоса жидкости на криволинейной поверхности корпуса.
Как следует из описания к устройству-прототипу, в нем решается задача снижения энергозатрат при создании тяги любого направления путем активного управления пограничным слоем на криволинейной поверхности корпуса транспортного средства. При вдуве жидкости через верхние и нижние выходные щели носового движителя тангенциально к криволинейной поверхности корпуса в носовой оконечности транспортного средства жидкие струи прилипают к этой поверхности и с внесением дополнительной энергии ускоряют поток в пограничном слое за счет эффекта Коанда. На криволинейной поверхности носовой оконечности корпуса создается разрежение. В кормовой оконечности корпуса посредством рабочих органов производят отсос жидкости через верхние и нижние входные щели кормового движителя, а через верхние и нижние выходные щели поток выбрасывается, создавая реактивную тягу, при этом предотвращается отрыв пограничного слоя в этом районе.
Таким образом, за счет эффекта Коанда снижается сопротивление формы, посредством ликвидации лобового сопротивления создается тяга в носовой оконечности корпуса, снижается отрывное вихревое сопротивление в кормовой оконечности корпуса, а также снижается сопротивление трения за счет ускоренного потока, обтекающего корпус. В результате этого снижаются энергозатраты при создании тяги на транспортном средстве путем активного управления пограничным слоем на криволинейной поверхности корпуса.
Задачей заявляемого изобретения является дополнительное снижение энергозатрат и, соответственно, повышение пропульсивного коэффициента транспортного средства путем конструирования обводов корпуса.
Для решения этой задачи в корпусе транспортного средства, симметричного как диаметральной плоскости, так и горизонтальной плоскости симметрии, состоящего из носовой оконечности, центральной части и кормовой оконечности и содержащего движители в носовой и кормовой оконечностях, выполненных в виде каналов с рабочими органами и установленных возле корпуса с зазорами в виде входных и выходных щелей с возможностью тангенциального вдува и/или отсоса жидкости на криволинейной поверхности корпуса, во всех сечениях корпуса, параллельных диаметральной плоскости, симметрично горизонтальной плоскости симметрии носовую оконечность выполняют с поверхностью в виде четверти окружности от выходных щелей носового движителя до центральной части, центральную часть выполняют в виде цилиндрической вставки с горизонтальными образующими, а кормовую оконечность выполняют с поверхностью в виде половины шарового сегмента от центральной части до входных щелей кормового движителя с отношением R/h не менее 2,5,
где R - радиус шарового сегмента;
h - максимальная высота шарового сегмента от центральной части до входных щелей кормового движителя.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - продольный разрез транспортного средства;
фиг.2 - транспортное средство в плане.
Транспортное средство содержит корпус 1, носовой движитель 2 и кормовой движитель 3. Корпус 1 состоит из носовой оконечности 4, центральной части 5 и кормовой оконечности 6. Носовой движитель 2 установлен возле носовой оконечности 4. Кормовой движитель 3 установлен возле кормовой оконечности 6. Каждый из движителей носовой 2 и кормовой 3 образует канал 7, который сообщается с окружающей средой посредством входных 8 и выходных 9 щелей. В каждом канале 7 устанавливают рабочий орган 10 для создания потока в канале 7. Рабочий орган 10 может быть любого типа, а именно: винт, насос, генератор вихрей, магнитогидродинамический и т.п. Возле каждого из движителей носового 2 и кормового 3 установлен горизонтальный руль 11 для управления транспортным средством в вертикальной плоскости. На кормовой оконечности 6 симметрично диаметральной плоскости установлены два нижних и два верхних вертикальных стабилизатора 12 с вертикальными рулями для управления транспортным средством в горизонтальной плоскости. Во всех сечениях корпуса 1, параллельных диаметральной плоскости, симметрично горизонтальной плоскости симметрии носовая оконечность 4 выполнена с поверхностью в виде четверти окружности от выходных щелей 9 носового движителя 2 до центральной части, а центральная часть 5 выполнена в виде цилиндрической вставки с горизонтальными образующими. Кормовая оконечность 6 выполнена с поверхностью в виде половины шарового сегмента от центральной части 5 до входных щелей 8 кормового движителя 3 с отношением R/h не менее 2,5, где R - радиус шарового сегмента; a h - максимальная высота шарового сегмента от центральной части 5 до входных щелей 8 кормового движителя 3.
Стрелками показано направление набегающего потока, отсоса жидкости через входные щели 8 и вдува жидкости через выходные щели 9.
При перемещении корпуса 1 со стороны жидкости на него действует сопротивление, состоящее из сопротивления формы, зависящее от геометрии обводов носовой оконечности 4, сопротивления трения, зависящего в основном от величины смоченной поверхности корпуса 1, и отрывного вихревого сопротивления в кормовой оконечности 6.
Для создания поступательного движения вперед транспортного средства, также как и в устройстве-прототипе, рабочие органы 10 в носовом 2 и кормовом 3 движителях создают поток в каналах 7 и производят отсос и вдув жидкости через, соответственно, входные 8 и выходные 9 щели, как показано на фиг.1. Управление транспортным средством производят: в вертикальной плоскости посредством перекладки горизонтальных рулей 11, а в горизонтальной плоскости - перекладкой вертикальных рулей в вертикальных стабилизаторах 12.
При выполнении носовой оконечности 4 с поверхностью в виде четверти окружности от выходных щелей 9 носового движителя 2 до центральной части 5 во всех сечениях корпуса 1, параллельных диаметральной плоскости, симметрично горизонтальной плоскости симметрии плоские струи жидкости, вдуваемые из выходящих щелей 9 носового движителя 2, будут направлены перпендикулярно продольной оси транспортного средства, а затем прилипать к криволинейной поверхности носовой оконечности 4 за счет эффекта Коанда. Тяга непосредственно при работе носового движителя 2 будет равна нулю и дополнительная тяга (или снижение сопротивления) комплекса корпус 1 транспортного средства - носовой движитель 2 будет реализоваться за счет разрежения, возникающего на криволинейной поверхности корпуса 1 в районе носовой оконечности 4. Причем, как показали эксперименты, тяга при работе носового движителя 2 с предлагаемыми обводами носовой оконечности 4 реализуется максимальной, по сравнению с носовой оконечностью 4, выполненной с поверхностью в виде шарового сегмента, как например, кормовой оконечности 6.
Следует отметить, что выполнение центральной части 5 в виде цилиндрической вставки с горизонтальными образующими позволит получить минимальное сопротивление от центральной части 5 при движении транспортного средства вперед, которое выразится только в сопротивлении трения.
Также следует отметить, что выполнение кормовой оконечности 6 с поверхностью в виде половины шарового сегмента от центральной части 5 до входных щелей 8 кормового движителя 3 с отношением R/h не менее 2,5 (где R - радиус шарового сегмента, a h - максимальная высота шарового сегмента от центральной части 5 до входных щелей 8 кормового движителя 3) позволит обеспечить безотрывное обтекание кормовой оконечности 6 при работе кормового движителя 3, а следовательно, минимизировать сопротивление кормовой оконечности 6 при движении транспортного средства вперед.
В результате предложенный корпус транспортного средства позволит снизить энергозатраты и, соответственно, повысить пропульсивный коэффициент транспортного средства путем конструирования обводов корпуса.