Способ создания прослойки воздуха под днищем судна
METHOD OF CREATING AN AIR LAYER UNDER THE VESSEL BOTTOM

Изобретение относится к водному транспорту, касается технологии конструирования судов с устройством образования воздушных каверн на днище и может быть использовано при строительстве быстроходных, судов, катеров, спортивных лодок и т.п.
Известно водоизмещающее судно, использующее технологию образования воздушных каверн на днище, оборудованное устройством для создания под днищем искусственных каверн, включающим систему кавернообразования, состоящую из следующих друг за другом по длине судна расположенных на днище поперечных насадков в виде наклонных пластин и побортно установленных на днище прдольных ограничительных килей. Судно имеет также источник принудительной подачи по трубопроводам воздуха под днище судна для создания и поддержания образованных за поперечными каверн. Система кавернообразования выполнена убирающейся, для чего поперечные насадки и продольные кили выполнены с возможностью их раскрытия и складывания с прилеганием к днищу путем их поворота вокруг своих продольных осей, расположенных на днище судна. См. патент РФ №2461489, В63В 1/38.
К недостаткам технологии конструирования известного судна с воздушными кавернами на днище можно отнести высокое сопротивление движению судна при изменениях наклона пластин и образования завихрений воды между днищем и пластинами.
Известно более совершенное водоизмещающее судно использующее технологию создания воздушной каверны на днище с дифферентно-креновой системой, имеющее в днище выемку для образования единой воздушной каверны с волновым профилем, начинающуюся с редана в носовой части и ограниченную скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной пластины, причем полость выемки сообщена с системой подачи воздуха и с системой стравливания воздуха из нее, а внутри выемки размещены продольные кили (направляющие), ограничивающие поперечное перемещение воздуха по днищу выемки и разделяющие выемку на продольные секции, и поперечные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку, при этом системы стравливания и подачи воздуха в продольных секциях выемки, а также в носовой и кормовой частях каждой продольной секции, ограниченных козырьками, выполнены независимыми друг от друга с возможностью раздельной подачи и стравливания воздуха. См. патент 2601997, М. кл. В63В 1/38 публ. 10.11.2016 г. прототип.
К недостаткам технологии конструирования известного судна можно отнести низкую эффективность использования воздушных каверн при движении судна, связанную с наличием ряда конструктивных особенностей, таких как наличие выемки и редана в передней части днища судна, создающего перепад воды под днищем, наличие кормового свода, ограничивающего выход воздуха из-под днища требующего системы стравливания воздуха.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности движения судна за счет повышения скорости движения путем создание под днищем равномерно распределенной по ширине судна тонкой воздушной прослойки.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания известных общих с прототипом признаков, включающих подачу воздуха по трубопроводам, направление воздуха вдоль днища при помощи продольных направляющих, распределение воздуха по ширине судна и создание каверн воздуха и новых признаков, заключающихся в том, что подачу воздуха под днище судна осуществляют в зону устойчивого контакта днища судна с водой при помощи, по меньшей мере, одного поперечного выхода воздуха из трубопроводов, после чего на днище создают тонкостенную воздушную прослойку для чего воздушный поток последовательно и многократно разбивают и измельчают на более мелкие пузырьки воздуха и равномерно распределяют их по ширине каждой части днища между продольными направляющими-ограничителями при помощи канавок-углублений, выполненных полуовальной формы поперечными рядами на днище судна.
Последовательную и многократную разбивку и измельчение воздушного потока на более мелкие пузырьки воздуха, по всей длине днища, осуществляют путем разновременного, вследствие овальности канавок-углублений и различной удаленности краев канавок и их середины от канавок предшествующего ряда, попадания воздуха в канавки-углубления и образования завихрений в них.
Создание равномерной по толщине тонкостенной воздушной прослойки, осуществляют при помощи полуовальных канавок прямоугольной формы в поперечном сечении с закруглениями кромок сторон канавок обращенных к корме радиусом 0,1- 0,6 ширины канавки.
Новизной предполагаемого изобретения является выполнение подачи под днище судна в зону устойчивого контакта днища судна с водой при помощи, по меньшей мере, одного поперечного выхода воздуха из трубопроводов, после чего на днище создают тонкостенную воздушную прослойку для чего воздушный поток последовательно и многократно разбивают и измельчают на более мелкие пузырьки воздуха и равномерно распределяют их по ширине каждой части днища между продольными направляющими-ограничителями при помощи канавок-углублений, выполненных полуовальной формы поперечными рядами на днище судна.
Так, выполнение подачи воздуха под днище судна в зону устойчивого контакта днища с водой при помощи, по меньшей мере, одного поперечного выхода воздуха из трубопроводов позволяет постоянно и без перерывов подавать воздух в зону устойчивого контакта днища судна с водой независимо от горизонтального или наклонного расположения судна к горизонту.
Создание тонкостенной воздушной прослойки под днищем судна путем последовательной и многократной разбивки и измельчения на более мелкие пузырьки воздуха и равномерного их распределения по ширине каждой части днища между продольными направляющими-ограничителями при помощи канавок-углублений, выполненных полуовальной формы поперечными рядами на днище судна позволяет размельчить воздух и равномерно рассредоточить его пузырьки по ширине поверхности днища между каждыми направляющими. При этом воздух, перемещаясь по днищу, встречая на своем пути полуовальные канавки и последовательно, попадая в них с различным временем вхождения в края и в середину канавки за счет их овальности, дробится на более мелкие фракции и продолжает движение по поверхности днища до следующей канавки, где также дробится и создает, таким образом, тонкую воздушную устойчивую прослойку по всему днищу, способствующую снижению сопротивления воды движению судна и повышению скорости его перемещения.
Признаки последовательной и многократной разбивки и измельчения воздушного потока на более мелкие пузырьки воздуха, по всей длине днища, осуществляемые путем разновременного, вследствие овальности канавок-углублений и различной удаленности краев канавок и их середины от канавок предшествующего ряда, попадания воздуха в канавки-углубления и образования завихрений в них, а также создание равномерной по толщине тонкостенной воздушной прослойки, осуществляемой при помощи полуовальных канавок прямоугольной формы в поперечном сечении с закруглениями кромок сторон канавок обращенных к корме радиусом 0,1-0,6 ширины канавки - являются признаками дополнительными, направленными на уточнение выполнения основных признаков и способствуют достижению предполагаемым изобретением поставленного технического результата.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого способа позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлено днище судна с выполненными в двух вариантах на его поверхности формами (С и D) соединения канавок-углублений друг с другом и установленными продольными направляющими.
На фиг. 2 показан поперечный разрез днища судна с изображением выполненных в нем канавок-углублений.
На фиг. 3 схематично показан вариант подвода воздуха под днище при помощи трубопроводов, смонтированных внутри корпуса судна на различном расстоянии от носовой части судна.
На фиг. 4 схематично показан вариант подвода воздуха под днище при помощи трубопроводов, смонтированных снаружи корпуса судна.
Предлагаемый способ создания прослойки воздуха под днищем судна осуществляется при помощи устройства судна состоящего из корпуса 1 с днищем 2, продольными направляющими-ограничителями 3 и канавками-углублениями 4. Воздух при помощи средства 5 (например, компрессора с рессивером) нагнетания воздуха при помощи трубопроводов 6 и 7, выполненных снаружи (6) или внутри (7) носовой части судна подводят к днищу 2 судна. При этом выход воздуха под днище судна может быть осуществлен при помощи, по меньшей мере, одного поперечного ряда 8 выходов воздуха из трубопроводов 6 и 7. На фиг. 3 пунктирными линиями 9 обозначен трубопровод подвода воздуха ко второму поперечному ряду 10 выходов воздуха из трубопроводов 6 или 7 под днище судна. У каждой полуовальной канавки 4 кромка 11, со стороны кормы и кромки основания 12 полуовальной канавки-углубления 4 скруглены для уменьшения сопротивления и улучшения завихрения воздуха. Края полуовальных канавок-углублений 4 в поперечном ряду могут быть выполнены с контактом друг с другом см. по стрелке А зона С или с контактом полувала канавки предшествующего ряда см. по стрелке В зона D. При этом, в случае контакта краев канавки углубления с полувалом канавки-углубления предшествующего ряда (см. по стрелке В зона D) расстояние между точками контакта «L» может быть выполнено равным 0,1-0,6 ширины полуовала канавки.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
При движении судна, воздух из источника принудительной подачи 5 по трубопроводам 7 или 6 подается к поперечному к одному ряду выходов 8 воздуха или к двум рядам выходов 8 и 10 из трубопроводов для создания под днищем 2 воздушной прослойки в виде искусственной каверны. Подаваемый воздух, перемещаясь под днищем 2 судна взаимодействует с продольными направляющими-ограничителями 3, которые предотвращают выход воздуха в стороны и выполненными на днище полуовальными канавками-углублениями 4 в которых пузырьки воздуха, попадая из одной канавки в другую каждый раз дробятся на более мелкие пузырьки и не создают крупных пузырей, способных смещаться в какую-либо сторону. При этом, при постоянном дроблении воздуха на более мелкие пузырьки создается прочная, тонкая, распределенная по ширине между направляющими-ограничителями 3 воздушная прослойка. Направляющие-ограничители 3 обеспечивают направленное перемещение судна по воде и предотвращают выход воздуха в стороны из под днища судна. При движении судна с повышенной скоростью или в случае незначительного подъема носовой части судна подачу воздуха осуществляют при помощи последующих (поз. 10) поперечных рядов выхода воздуха из трубопроводов 6 или 7.
Выполнение каждой канавки днища в поперечном сечении прямоугольной формы с закруглениями кромок основания и стороны канавок, обращенных к корме, радиусом 0,1-0,6 ширины канавки способствуют раздробление воздуха под днищем на более мелкие фракции и способствует снижению сопротивления перемещению судна.
Выполнение средства подачи воздуха под днище судна, по меньшей мере, с двумя выходами воздуха в передней половине днища судна, позволяет подавать воздух в зону устойчивого контакта воды с днищем судна и способствует повышению скорости движения судна, предотвращая разрывы в подаче воздуха.
Выполнение по длине днища судна, по меньшей мере, трех продольных направляющих-ограничителей для воды и воздуха предотвращает выход воздуха из под днища и обеспечивает направленное передвижение судна.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.
При выполнении опытных испытаний изготовленной автором модели судна, последнему была придана скорость движении порядка 12-15 м/с. Воздух из (источника принудительной подачи) ресивера компрессора 5 по трубопроводу 7 с поперечными тремя выходами по числе участков днища между направляющими-ограничителями 3 подавался под днищем 2 судна для образования воздушной прослойки в виде искусственной каверны. Подаваемый воздух, перемещаясь под днищем 2 судна взаимодействовал с продольными направляющими-ограничителями 3, которые предотвращали выход воздуха в стороны и взаимодействовал с выполненными на днище полуовальными канавками-углублениями 4 в которые попадали пузырьки воздуха. Пузырьки воздуха перемещаясь из канавок одного ряда в другой каждый раз дробились на более мелкие пузырьки, не создавая крупных пузырей, способных смещаться в какую-либо сторону и растекались (распределялись по ширине каждой канавки-углубления и по ширине каждого участка днища между направляющими-ограничителями. При этом, при постоянном дроблении воздуха на более мелкие пузырьки на днище судна создавалась прочная, тонкая, распределенная по ширине между направляющими-ограничителями 3 воздушная прослойка. Направляющие-ограничители 3 обеспечивали направленное перемещение судна по воде и предотвращали выход воздуха в стороны. При движении судна с незначительным подъемом носовой части судна подачу воздуха осуществляли при помощи последующего (поз. 10) поперечного ряда выходов воздуха из трубопровода 7. Выполнение каждой канавки-углубления днища в поперечном сечении прямоугольной формы с закруглениями кромок основания и стороны канавок, обращенных к корме, радиусом 0,1-0,6 ширины канавки способствовало раздроблению воздуха под днищем на более мелкие фракции и способствовало снижению сопротивления перемещению судна.
Выполнение средства подачи воздуха под днище судна, по меньшей мере, с двумя выходами воздуха в передней половине днища судна, позволили подавать воздух в зону устойчивого контакта воды с днищем судна и способствовало повышению скорости движения судна, предотвращая при этом разрывы в подаче воздуха и рывки в движении опытной модели.
Выполнение по длине днища судна, по меньшей мере, четырех продольных направляющих-ограничителей для воды и воздуха предотвращало выход воздуха из под днища и обеспечивало направленное передвижение судна.
В настоящее время автором изготовлена опытная модель судна, показавшая положительные результаты при испытаниях.