RU2238879C2 - Hydrofoil vessel - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding; designing hydrofoil vessels equipped with devices for increase of running speed or decrease of consumption of fuel.

SUBSTANCE: proposed hydrofoil vessel is provided with water conduit with inlet opening at area of fore hydrofoil and outlet opening above upper surface of aft hydrofoil. Hydrofoil vessel is provided with pump in upper portion of pipe line. Ascending and descending branches of pipe line are provided with one or several lattice-like hydrofoils. Fore hydrofoil is located at aft inner surface in both branches of pipe line. Aft hydrofoil is located at fore inner surface in both branches of pipe line. Plate-type interceptor is mounted on lower surface of hydrofoils along trailing edge.

EFFECT: creation of additional thrust; increase of running speed and decrease of fuel consumption.

1 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструированию судов на подводных крыльях с устройствами повышения скорости движения или уменьшения расхода топлива.The invention relates to shipbuilding, namely to the design of hydrofoil vessels with devices to increase speed or reduce fuel consumption.

Известно судно на подводных крыльях (СПК), содержащее корпус, подводные несущие крылья, установленные под корпусом судна на стойках (Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. Б.А.Колызаев, А.И.Косоруков, В.А.Литвиненко. - Ленинград: “Судостроение”, 1980).Known hydrofoil vessel (SPK), containing the hull, hydrofoils mounted under the hull of the racks (Reference for the design of ships with dynamic principles of maintenance. B.A. Kolyzaev, A.I.Kosorukov, V.A. Litvinenko. - Leningrad: “Shipbuilding”, 1980).

Недостаток судна - сравнительно небольшая скорость, особенно для транспортных судов.The disadvantage of the vessel is its relatively low speed, especially for transport vessels.

Известно судно на подводных крыльях, содержащее водоводный трубопровод с входным отверстием в месте размещения носового подводного крыла и выпускным отверстием над верхней поверхностью кормового подводного крыла, насос в верхней части трубопровода (заявка Японии №59-92282, МПК В 63 В 1\24, 11\02, публ. 28.05.1984).A hydrofoil vessel is known that contains a water pipe with an inlet at the location of the fore hydrofoil and an outlet above the upper surface of the aft hydrofoil, a pump at the top of the pipeline (Japanese application No. 59-92282, IPC B 63 V 1 \ 24, 11 \ 02, publ. 05.28.1984).

Недостаток судна на подводных крыльях - нерациональное использование кинетической энергии воды в трубопроводе системы.The disadvantage of a hydrofoil vessel is the irrational use of the kinetic energy of water in the pipeline system.

Технический результат изобретения - создание дополнительной силы тяги, т.е. повышение скорости хода судна или снижение расхода топлива.The technical result of the invention is the creation of additional traction, i.e. increasing the speed of the ship or reducing fuel consumption.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем водоводный трубопровод с входным отверстием в месте размещения носового подводного крыла и выпускным отверстием над верхней поверхностью кормового подводного крыла, насос в верхней части трубопровода, в восходящей и нисходящей ветвях трубопровода размещены по одному или несколько решетчатых крыльев, при этом переднее (ближнее к входному отверстию) из крыльев решетки размещается у кормовой поверхности восходящей и исходящей ветви трубопровода, а заднее крыло решеток по диагонали в направлении выпускного отверстия - у носовой поверхности трубопровода, крылья лежат в плоскостях, перпендикулярных диаметральной плоскости судна, причем на нижней поверхности крыльев вдоль задней кромки установлен пластинчатый интерцептор, внутренняя поверхность трубопровода в местах размещения решеток образована по поверхностям тока реальной жидкости, обтекающей решетки.The technical result is achieved by the fact that in the known device containing an aqueduct with an inlet at the location of the bow hydrofoil and an outlet above the upper surface of the aft hydrofoil, the pump in the upper part of the pipeline, in the ascending and descending branches of the pipeline are placed one or more lattice wings, while the front (closest to the inlet) of the wings of the lattice is located at the aft surface of the ascending and outgoing branches of the pipeline, and the rear wing about the gratings diagonally in the direction of the outlet - at the bow surface of the pipeline, the wings lie in planes perpendicular to the diametrical plane of the vessel, with a plate-like interceptor installed on the lower surface of the wings along the trailing edge, the inner surface of the pipeline at the locations of the gratings is formed along the current surfaces of the real liquid, flowing around the lattice.

Заявляемое устройство отличается от прототипа следующими признаками.The inventive device differs from the prototype in the following features.

1. Внутри водоводного трубопровода в восходящей и нисходящей ветвях размещаются по крайней мере по одному решетчатому крылу, при этом крылья решетки перпендикулярны диаметральной плоскости судна.1. Inside the water pipeline in the ascending and descending branches are placed at least one lattice wing, while the wings of the lattice are perpendicular to the diametrical plane of the vessel.

2. Переднее (ближнее к входному отверстию) крыло решетки размещается у кормовой внутренней поверхности в обеих ветвях трубопровода.2. The front (closest to the inlet) lattice wing is located at the aft inner surface in both branches of the pipeline.

3. Заднее (ближнее к выпускному отверстию) крыло решетки размещается у носовой внутренней поверхности трубопровода в обеих его ветвях.3. The rear (closest to the outlet) lattice wing is located at the nasal inner surface of the pipeline in both of its branches.

4. На нижней поверхности всех или части крыльев решеток вдоль задней кромки крыльев установлен пластинчатый интерцептор.4. On the lower surface of all or part of the wings of the gratings along the trailing edge of the wings mounted plate-shaped interceptor.

5. Внутренняя поверхность трубопровода в местах размещения решеток выполнена по форме поверхностей тока реальной жидкости.5. The inner surface of the pipeline at the locations of the grids is made in the form of the surfaces of the flow of real liquid.

Устройство поясняется чертежом, где изображено судно на подводных крыльях (вид сбоку). Здесь 1 - корпус судна, 2 - стойка носового подводного крыла, 3 - входное отверстие, 4 - носовое подводное крыло, 5 - водоводный трубопровод, 6 - стойка кормового подводного крыла, 7 - кормовое подводное крыло, 8 - выпускное отверстие, 9 - водяной насос, 10 - переднее крыло решетки, 11 - заднее крыло решетки, 12 - интерцептор.The device is illustrated in the drawing, which shows the hydrofoil vessel (side view). Here 1 is the hull of the vessel, 2 is the nose hydrofoil rack, 3 is the inlet, 4 is the hydrofoil, 5 is the water pipe, 6 is the hydrofoil rack, 7 is the hydrofoil, 8 is the outlet, 9 is the water pump, 10 - front fender, 11 - rear fender, 12 - spoiler.

Устройство работает следующим образом. При движении судна с помощью водяного насоса 9 и под действием скоростного напора вода через входное отверстие 3, размещенное у стойки 2 носового подводного крыла 4, поступает в водоводный трубопровод 5. В трубопроводе 5 вода обтекает решетчатые крылья 10, 11 и другие, после чего выходит из трубопровода 5 через выпускное отверстие 8, расположенное у стойки 6 над кормовым подводным крылом 7. При обтекании решетчатых крыльев 10, 11 и других на крыльях возникает подъемные силы, проекции которых на направление движения судна дадут дополнительную силу тяги. При этом за счет взаимодействия потоков между крыльями эта сила до двух раз превысит силу тяги одиночных крыльев. Установка пластинчатого интерцептора 12 увеличивает подъемную силу каждого крыла, создавая подпор на нижней поверхности крыла за счет торможения потока перед интерцептором. Кроме этого, интерцепторы сужают расстояние между соседними крыльями, что увеличивает скорость обтекания верхней поверхности нижележащего крыла. А это тоже способствует росту подъемной силы и, следовательно, дополнительной силы тяги. Для снижения гидравлического сопротивления внутри трубопровода 5 в местах размещения решетчатых крыльях 10, 11 и других внутренняя поверхность трубопровода выполнена по поверхностям тока реальной жидкости. Путем выбора соответствующего размещения крыльевых решеток в трубопроводе и углов наклона ветвей трубопровода можно добиться максимально возможной величины дополнительной силы тяги. Дополнительная сила сопротивления в трубопроводе от установки решетчатых крыльев будет в несколько раз меньше величины положительного эффекта. Это объясняется тем, что у решетчатых крыльев гидродинамическое качество может достигать нескольких десятков.The device operates as follows. When the vessel is moving with the help of a water pump 9 and under the action of a high-speed pressure, water through the inlet 3, located at the rack 2 of the nose hydrofoil 4, enters the water pipe 5. In the pipe 5, water flows around the trellised wings 10, 11 and others, and then leaves from the pipeline 5 through the outlet 8, which is located at the rack 6 above the aft underwater wing 7. When flowing around the trellised wings 10, 11 and others, the lifting forces arise on the wings, the projections of which on the direction of movement of the vessel will give additional thrust gee. Moreover, due to the interaction of flows between the wings, this force is up to two times higher than the thrust force of single wings. The installation of the plate-shaped spoiler 12 increases the lift force of each wing, creating a support on the lower surface of the wing due to flow inhibition in front of the spoiler. In addition, interceptors narrow the distance between adjacent wings, which increases the speed of flow around the upper surface of the underlying wing. And this also contributes to the growth of lifting force and, therefore, additional traction. To reduce hydraulic resistance inside the pipeline 5 at the locations of the trellised wings 10, 11 and others, the inner surface of the pipeline is made on the surfaces of the flow of real liquid. By choosing the appropriate placement of the wing grilles in the pipeline and the angles of inclination of the branches of the pipeline, you can achieve the maximum possible value of additional thrust. The additional resistance force in the pipeline from the installation of trellised wings will be several times smaller than the magnitude of the positive effect. This is because the lattice wings hydrodynamic quality can reach several tens.

Можно ожидать того, что путем оптимизации факторов, от которых зависит дополнительная сила тяги, скорость СПК увеличится не менее чем на 10-20%, или при прежней скорости уменьшится расход дорогостоящего топлива. Изобретение может быть применено как при конструирования новых СПК, так и при их модернизации или в процессе ремонта.It can be expected that by optimizing the factors on which the additional traction force depends, the SPK speed will increase by at least 10-20%, or at the same speed the consumption of expensive fuel will decrease. The invention can be applied both in the design of new SPK, and in their modernization or in the repair process.

Claims (1)

Судно на подводных крыльях, содержащее водоводный трубопровод с входным отверстием в месте размещения носового подводного крыла и выпускным отверстием над верхней поверхностью кормового подводного крыла, насос в верхней части трубопровода, отличающееся тем, что в восходящей и нисходящей ветвях трубопровода размещены по одному или несколько решетчатых крыльев, при этом переднее крыло решетки размещается у кормовой внутренней поверхности в обеих ветвях трубопровода, а заднее крыло решетки - у носовой внутренней поверхности в обеих ветвях трубопровода, причем на нижней поверхности крыльев вдоль задней кромки установлен пластинчатый интерцептор.A hydrofoil vessel containing an aqueduct with an inlet at the location of the fore hydrofoil and an outlet above the upper surface of the aft hydrofoil, a pump in the upper part of the pipeline, characterized in that one or more trellised wings are placed in the ascending and descending branches of the pipeline while the front wing of the lattice is located at the aft inner surface in both branches of the pipeline, and the rear wing of the lattice is located at the fore inner surface in both branches piping, and on the lower surface of the wings along the trailing edge mounted plate-shaped interceptor.