УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к судостроению и касается конструирования устройств для снижения сопротивления воды движению судов с применением воздушной смазки подводной части корпусов судов.
Известно устройство для снижения сопротивления воды движению судна, содержащее эластичную оболочку, прикрепленную с зазором к корпусу судна [1]. Однако такое устройство имеет электромагнитный привод для своей работы, что не позволяет использовать энергию сжатого воздуха.
Известно устройство для снижения сопротивления воды за счет подачи воздуха на днище судна, через специальные выступы с отверстиями, расположенными в шахматном порядке на днище судна, за счет разряжения образующегося в отверстиях при движении судна [2].
Однако выступы на днище судна увеличивают сопротивление воды движению судна, а так же отверстия для выхода воздуха со временем засорятся и эффект при снижении сопротивления воды за счет воздушной смазки уменьшится.
Так же известно устройство [3] для снижения сопротивления воды движению судна за счет открытых отсеков, размещенных на днище судна и ресивера, как источника сжатого воздуха, сообщенного с этими отсеками посредством невозвратных клапанов по трубопроводу, при этом ресивер снабжен системой раздачи воздуха по поверхности корпуса под водой, а каждый из воздушных отсеков перекрыт снизу частью эластичной оболочки, которая выполнена в виде плоской замкнутой камеры, заполненной жидкостью, и снабжен напорным трубопроводом для подачи воздуха в этот отсек с невозвратным клапаном. Кроме того, вышеуказанный напорный трубопровод каждого из воздушных отсеков сообщен с атмосферой. Устройство работает за счет волнового сопротивления или волн на водной поверхности, которые через эластичные оболочки над герметичными отсеками передают давление воздуха в воздушную систему, которая в дальнейшем через систему клапанов и воздуховодных трубок распределяют воздух вдоль днища и бортов судна, создавая воздушную смазку для уменьшения трения судна о воду. Это устройство принято за ближайший аналог-прототип для обоих вариантов.
Основные недостатки: сложность конструкции на деление днища судна на отсеки и в случае разрушения эластичной мембраны движение судна сильно замедлится. Проблематично создание крупногабаритных судов с таким устройством.
Задача и технический результат заключается в снижении сопротивления воды движению судна за счет создания вокруг днища судна слоя пузырьковой
смазки из мелких воздушных пузырьков, образованных выходом сжатого воздуха через микроотверстия в эластичной мембране.
Предлагаемая полезная модель обладает следующей совокупностью существенных признаков, имеющих причинно-следственную связь с техническим результатом.
В уже известном устройстве для снижения сопротивления воды движению судна с образованием воздушной смазки подводной части корпуса судна содержащем трубопроводы и источник сжатого воздуха отличительными от прототипа признаками, создающими указанный технический результат является то, что у подводной части корпуса судна смонтирована воздушная система, включающая как минимум по варианту 1 - один или несколько воздуховодов, содержащих основание, на котором закреплена крышка с отверстиями и эластичная мембрана с микроотверстиями для выхода сжатого воздуха; по варианту 2 - одну или несколько труб с отверстиями и закрепленную на них мембрану с микроотверстиями для выхода сжатого воздуха.
По обоим вариантам воздуховоды (вариант 1) и трубы (вариант 2) соединены с источником сжатого воздуха. Микроотверстия в эластичных мембранах выполнены в пределах 0,003 мм плюс, минус 50%.
Определение прототипа, как наиболее близкого аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату признаков в заявленном устройстве, которые изложены в формуле полезной модели. Следовательно заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна» по действующему законодательству.
На фиг.1 - предлагаемое устройство вид сбоку на судно, схематично.
На фиг.2 - поперечный разрез судна, схематично.
На фиг.3 - разрез А-А воздуховода, схематично, вариант 1.
На фиг.4 - разрез по Б-Б трубы, схематично, вариант 2.
На фиг.3, 4 отверстия 0,003 мм изображены в увеличенном масштабе.
Позиции на фигурах обозначают.
Для вариантов 1, 2.
1 - корпус судна; 2 - подводная часть корпуса судна; 3 - трубопроводы; 4 - компрессор как источник сжатого воздуха; 5 - киль судна. Для варианта 1, 6 - воздуховод, 7 - основание воздуховода; 8 - крышка; 9 - отверстия в крышке; 10 - мембрана; 11 - микроотверстия в мембранах (варианты 1, 2).
Вариант 2, 12 - труба; 13 - отверстия в трубе; 14 - мембрана; 15 - перемычки на киле 5; 16 - окна на киле; 17 - мелкие воздушные пузырьки.
Предлагаемое устройство для снижения сопротивления воды движению судна, далее - устройство выполнено и работает следующим образом.
На подводной части 2 корпуса 1 судна закреплена воздушная система, которая включает:
По варианту 1 - воздуховод 6, содержащий основание 7, на котором закреплена крышка 8 с отверстиями 9 и эластичную полимерную мембрану 10 с микроотверстиями 11. Основание 7 и крышка 8 могут быть выполнены из металла или пластмассы. Воздуховоды закреплены по обоим сторонам подводной части корпуса 1. Воздушная система состоит из одного или нескольких воздуховодов 6, соединенных трубопроводами 3 с источником сжатого
воздуха 4, например, компрессором. Мембрана 10 содержит микроотверстия 11, выполненные в пределах 0,003 мм плюс, минус 50%.
По варианту 2 - трубу 12 с отверстиями 13, на которой закреплена эластичная полимерная мембрана 14 с микроотверстиями 11. Система состоит из одной или нескольких труб 12, соединенных трубопроводами 3 с источником сжатого воздуха 4, например, компрессором. Микроотверстия 11 выполнены в пределах 0,003 мм плюс, минус 50%.
Система смонтирована в киле 5, содержащем перемычки 15 и окна 16. Трубы 12 могут быть металлическими или пластмассовыми.
При отсутствии давления воздуха в системе полимерная эластичная мембрана в обоих вариантах прижимается внешним давлением воды к крышке 8 (вариант 1) воздуховода 6 и к трубе 12 (вариант 2) и не пропускает воду во внутрь воздушной системы. При подаче под давлением от воздушного компрессора 4 сжатого воздуха по трубам 3 в воздушную систему воздух поступает через отверстия 9 в крышке 8 (вариант 1) и через отверстия 13 в трубе 12 (вариант 2). Мембраны 10, 14 сначала раздуваются, компенсируя перепад давления, а затем начинается одновременное раскрытие всех микроотверстий 11 мембран по всей длине воздушной системы и выход воздуха в виде мелких пузырьков 17 на подводную часть 2 судна, создавая воздушно-пузырьковую смазку подводной части корпуса судна.
Этим достигнут технический результат, отсутствующий в прототипе и заключающийся в снижении сопротивления воды движению судна за счет создания вокруг подводной части корпуса судна слоя пузырьковой смазки
именно из мелких воздушных пузырьков, образованных выходом воздуха через микроотверстия в эластичной мембране.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности использования полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели с помощью вышеописанных в заявке известных и предлагаемых средств. Следовательно, заявленное устройство соответствует требованию «промышленно применима по действующему законодательству». По предлагаемой полезной модели разработана конструкторская и технологическая документация. Изготовлен и испытан опытный образец. Испытания дали положительный результат. Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемой полезной модели заключается в создании водоизмещающих судов/оснащенных системой подачи воздуха на подводную часть корпуса судна через полимерную с микроотверстиями эластичную мембрану, что позволит кораблю экономить до 40% топлива за счет снижения трения о воду, а так же увеличить его скорость.
Источники информации:
1. А.С. СССР №457629 Бюл. от 02.12.72.
2. А.С. СССР №1273292 Бюл. от 30.11.86.
3. А.С. СССР №954302 Бюл. №32 от 30.08.82.