Волнодвижители подводного судна
SUBMARINE VESSEL WAVE PROPULSORS

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым устройствам, использующим энергию волн для создания дополнительной тяговой силы.
Средние условия плавания океанских судов можно приравнять к непрерывному плаванию против набегающей волны интенсивностью 4 балла [1].
Со времен парусного флота из двух сил, действующих на судно (ветра и волнения моря), приоритет получила первая. Остался незамеченным тот факт, что энергия морских волн значительно больше энергии ветра, улавливаемой парусами. Волна, подходящая к носовой оконечности судна, обладает энергией
где p - плотность воды,
g - ускорение свободного падения,
а - амплитуда волны,
λ - длина волны
Следует отметить, что частицы жидкости в волне движутся по круговым орбитам, с радиусами, пропорциональными амплитуде волны:
h
где: R - радиус орбит частиц жидкости на глубине h;
o
R - радиус орбит частиц жидкости у свободной поверхности;
h - глубина жидкости;
λ - длина волны.
Следовательно, в морях и океанах волна на перископной глубине обладает достаточной энергией, которую можно использовать для движения корабля.
Эту энергию можно реализовывать в тяговую силу с помощью различных устройств, установленных на судах. Особый интерес представляют устройства, использующие энергию волн на подводных судах, так как основное плавание последних - это плавание на перископной глубине. Существуют ряд способов для движения подводных судов. Это и движение с помощью мускульной силы [2] и движение, где в качестве волнодвижителя используется наклонная пластина [3]. Последнее устройство принято нами за прототип. Подводное судно 1 (фиг. 1), идущее под перископом 4 оборудована на рубке 5 жестко закрепленной пластиной 6. Пластина установлена под углом α.
Как показали экспериментальные исследования, оптимальный угол α составляет 20°-30°. На пластине, подобно мелководью, происходит увеличение крутизны волны и обрушение последней. При этом происходит передача импульса внутренней стороне пластины в результате чего возникает сила тяги Т. К недостаткам этого устройства следует отнести то, что возникающая сила тяги не позволяет подводному судну самостоятельно двигаться без использования главной силовой установки и винтов.
Целью настоящего изобретения является оборудование подводного судна устройствами, использующими энергию волн которые позволят двигаться кораблю без подключения главной иловой установки и винтов.
Указанная цель достигается тем, что для усиления силы тяги пластины подключаются штатные носовые рули (крылья).
На подводном судне носовые рули приводятся во вращение в электрическую, гидравликой и воздухом, а в случае поломки этих систем предусмотрен вариант отключения крыльев от последних и перевод работы носовых рулей вручную или во флюгерный режим.
На подводном судне 1 (фиг. 1) на крыльях 2 возникает тяговая сила Т, если они при вращении будут опираться на упоры 3.
Упоры представляют собой металлические стержни, закрепленные в межкорпусном пространстве, ограничивающие угол перекладки крыльев при вращении.
Как показали экспериментальные исследования, оптимальный угол перекладки крыла составляет 20° на одну сторону.
Это устройство, использующее энергию волн, работает следующим образом: при движении носовой оконечности подводного судна 1 (фиг. 1), находящегося на перископной глубине, на волнении вниз на крыльях 2, опирающихся на верхние упоры 3, возникает гидродинамическая сила F, вертикальная составляющая которой - сила N уменьшает амплитуду качки, что благоприятно сказывается на условиях обитания экипажа, а горизонтальная составляющая - сила Т создает тяговую силу которая усиливает тяговую силу пластины 6.
В результате действия этих двух сил на устройствах 2 и 6 корабль может двигаться самостоятельно без включения главных двигателей, а используя только энергию волн.
При изменении фазы волны на противоположную, носовая оконечность судна идет вверх, крылья 2 опираются на нижние опоры 3, сила N будет направлена вниз, а направление силы Т не изменится, и она по-прежнему будет двигать корабль.
Список литературы.
1. Чикаренко В.Г. «Волнодвижители». Издательство «Спутник», 2015 г.
2. Патент №2081028, 1997 г.
3. Патент №2528449, 2011 г.