СПОСОБ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
METHOD OF VESSEL PROPULSION

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при проектировании и изготовлении как судов различного класса, так и судовых движителей.
Известен способ движения судна, включающий забор воды через входной канал, расположенный в кормовой части корпуса судна, придание ей ускорения и выброс струи воды через выходной канал, расположенный в корпусе судна (см. С.В. Куликов и др. «Водометные движители», Л.: Судостроение, 1980 г., стр.15, 20). Недостатком известного способа является невозможность обеспечения достаточно больших скоростей судов. При расположении движителя в кормовой части судна создается зона пониженного давления, а на его носовую часть действуют соответствующие силы лобового давления. Преодолевая его и раздвигая массу воды, корпус судна создает систему волн, приводящую к появлению волнового сопротивления. Кроме того, при движении судна на его корпус действуют силы трения, также противодействующие движению. Сумма этих основных сил и создает огромное сопротивление движению судов. При этом совершенствование формы корпуса судов и увеличение мощности двигательных установок не дает существенного увеличения скорости движения таких судов, так как сопротивление движению с ростом скорости растет нелинейно.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ движения судна, включающий забор воды через входной канал, расположенный в носовой части корпуса судна, придание ей ускорения и выброс струи воды через выходной канал, расположенный в корпусе судна (см. С.В. Куликов и др. «Водометные движители», Л.: Судостроение, 1980 г., стр.262). При носовом расположении входного канала и заборе воды в носовой части судна в этой области создается разряжение и появляются силы кормового давления, направленные в сторону движения. Однако этот положительный эффект в известном способе практически полностью ликвидируется возрастанием сил трения за счет «прилипания» выходящих струй к корпусу судна и перераспределения сил давления по корпусу. Носовой забор воды и его выброс хоть и является более прогрессивным, однако привести к существенному увеличению скорости движения судна не может.
Цель настоящего изобретения - повышение скорости движения судна, а также улучшение его управляемости и маневренности.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе движения судна, включающем забор воды через основной входной канал, расположенный в носовой части корпуса судна, придание ей ускорения и выброс струи воды через основной выходной канал, расположенный в корпусе судна, в нем выброс воды из выходного канала осуществляют без начального контактного взаимодействия струи воды с корпусом судна. Забор воды, равно как и выброс струи воды, может осуществляться с использованием нескольких каналов, например двух (основного и дополнительного) расположенных с каждой стороны носовой части корпуса, при этом забор воды может осуществляться через входной канал на одной стороне носовой части корпуса судна, а выброс - через выходной канал на другой стороне носовой части. Выброс воды через выходной канал может производиться как непосредственно в водную среду, так и в воздушную среду в носовой части корпуса. Осуществление выброса струи воды без начального контактного взаимодействия ее с корпусом судна позволяет на этом участке корпуса судна сформировать попутный поток, который образуется за счет эжекции. Попутный поток возле корпуса судна приобретает скорость большую, чем скорость самого судна. Это приводит к появлению сил трения, но уже направленных в сторону движения судна и способствующих его ускорению. Однако полностью исключить контактное взаимодействие струи воды с корпусом судна очень сложно из-за перемешивания воды. Чем дальше от носовой части корпуса судна к его корме, тем более вероятно это взаимодействие. Длина участка L, на котором не происходит контактное взаимодействие струи воды с корпусом, зависит от большого числа факторов: геометрии корпуса судна, угла выхода струи воды из выходного канала, ее скорости, расхода и ряда других. Чем больше будет длина этого участка, тем большую скорость может развить судно. Забор воды в носовой части и попутный поток вдоль корпуса в направлении движения исключает волнообразование и судно движется в спокойной воде, то есть волновое сопротивление отсутствует. Забор воды может производиться как через один входной канал, так и через несколько. Это позволяет организовать забор воды с каждой стороны носовой части корпуса судна. Аналогично через несколько выходных каналов может осуществляться и выброс воды. Такое сочетание входных и выходных каналов с каждой стороны носа обеспечивает возможность маневрирования судна. Это достигается выбросом воды с различным расходом с каждой стороны носовой части или при заборе воды через входной канал на одной стороне носовой части корпуса, а выброс - через выходной канал на другой стороне носовой части.
Выброс воды может осуществляться не только в водную среду, но и в воздушную. В этом случае попадание струи воды из выходного канала в водную среду происходит ближе к корме судна, что в свою очередь позволяет удлинить участок, на котором струи воды не взаимодействуют с корпусом судна.
Предлагаемый способ движения судна иллюстрируется графическими материалами, приведенными на фигурах 1 и 2, со следующими обозначениями:
1 - носовая часть корпуса судна;
2 - энергетическая установка;
3 - входной канал;
4 - выходной канал;
5 - попутный поток;
L - длина участка, на которой струи воды не взаимодействуют с корпусом судна.
В носовой части корпуса судна 1 (фиг.1, 2) размещены входные каналы 3 и выходные каналы 4, а также энергетическая установка 2. Забор воды производят через входные каналы 3. Далее воде энергетической установкой 2 обеспечивается ускорение, и она выбрасывается через выходные каналы 4 без начального контактного взаимодействия струи воды с корпусом 1 судна на участке L. На этом участке образуется попутный поток 5, который за счет своей скорости, большей скорости судна, и направления способствует увеличению скорости движения самого судна. После участка L происходит контактное взаимодействие струи воды из выходного канала с корпусом судна и попутный поток 5 исчезает. Как уже говорилось выше, величина этого участка зависит от большого числа факторов. Однако уже сам факт существование такого участка, на котором струи воды не взаимодействуют с корпусом судна, вне зависимости от длины участка L, способствует увеличению скорости судна при прочих равных условиях. Конструктивно образование участка L может быть создано за счет выноса среза выходного канала за обвод корпуса судна, как это показано на фиг.1 и 2. Существует вполне определенное оптимальное расположение среза выходного канала за обводом корпуса судна: при большом удалении этого среза от корпуса судна или при расположении его заподлицо с корпусом образование попутного потока и дополнительное увеличение скорости судна становиться невозможным.
Расположение выходных каналов с каждой стороны носовой части корпуса позволяет не только организовать попутный поток с обоих бортов судна, но и организовать его эффективное маневрирование, особенно когда и входные каналы также расположены с каждой стороны носовой части. Это позволяет осуществлять забор воды через входной канал на одной стороне носовой части корпуса судна, а выброс - через выходной канал на другой стороне носовой части.
Использование предлагаемого технического решения в судостроении позволит создать новый класс высокоскоростных судов, позволяющих увеличить скорость движения не на проценты, а в разы. При этом появляется и возможность эффективного управления судном при движении, а также его маневрированием в портовых условиях.