RU2720754C1 - Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow - Google Patents
Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720754C1 RU2720754C1 RU2019140312A RU2019140312A RU2720754C1 RU 2720754 C1 RU2720754 C1 RU 2720754C1 RU 2019140312 A RU2019140312 A RU 2019140312A RU 2019140312 A RU2019140312 A RU 2019140312A RU 2720754 C1 RU2720754 C1 RU 2720754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- plate
- air
- cylinder
- compressed air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V1/00—Air-cushion
- B60V1/04—Air-cushion wherein the cushion is contained at least in part by walls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V3/00—Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
- B60V3/06—Waterborne vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при конструировании судов высокой проходимости, использующих динамическую воздушную подушку, обладающих высокопроизводительным свойством компрессора на использовании импеллера, реактивная струя которого направлена для пневмоканалов в виде сжатого воздуха под днищем для создания подъемной и тяговой силы, позволяет обеспечить плавучесть на воде, и может быть использовано на воде и передвижение транспортного средства по суше, воде, снегу и льду.The invention relates to shipbuilding and can be used in the design of high-cross-country ships using a dynamic air cushion, having a high-performance compressor property using an impeller, the jet of which is directed for pneumatic channels in the form of compressed air under the bottom to create lifting and traction forces, allows for buoyancy at water, and can be used on water and the movement of a vehicle on land, water, snow and ice.
Известно судно на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха под днищем, заключающийся в том, что днище выполнено из частей под различными углами с рулями поворота со щитками в кормовой части корпуса, которые установлены на заданном расстоянии друг от друга, и непосредственно над рулевым устройством выполнен горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенным над поворотными щитками с горизонтальными осями вращения с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещен наклонно в сторону поворотных щитков, которые закреплены к задней стенке кормы и расположены на одном уровне дна пневмоканала, в котором создано давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера и дифференцированного выпуска из дополнительно созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в атмосферу водовоздушного потока относительно задней части кормы, при этом днище судна в виде пневмоканала в поперечном сечении выполнено в форме перевернутого полукруга, а боковые скеги с верхней стороны выполнены под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, при этом горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька в зоне кормовой части расположен над поворотными щитками таким образом, что верхнюю часть П-образного козырька в кормовой части судна выполнено удлиненной из условия, чтобы перекрывать максимальную ширину поворотных щитков сверху над ними для необходимого их свободного поворота в горизонтальной плоскости с зазором, при этом конец козырька снабжен подвижной горизонтальной полкой, закреплен на оси шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости, относительно кормовой части судна шарнирной тягой, закрепленной в средней части полку, обеспечивающей струенаправляющую систему струи, и свободный конец полки расположен ниже сзади поворотных щитков и погружен, при этом горизонтальная полка выполнена с возможностью закрытия дополнительно созданного канала между двумя рулевыми устройствами, по меньше мере, частично для того, чтобы довести до максимума тормозную силу при осадке судна, при отключении импеллера, обеспечивающего сжатым воздухом пневмоканал под днищем судна в процессе движения (Патент RU №2671117, B60V 1/14 от 29.10.2018).It is known that a ship with a compressed pneumatic flow, creating air pressure under the bottom, consisting in the fact that the bottom is made of parts at different angles with rudders with shields in the aft of the hull, which are installed at a predetermined distance from each other, and directly above the steering gear is made horizontal a flow-guiding element in the form of a U-shaped visor located above the rotary shields with horizontal axes of rotation with the formation of a slit hole between the edge of the visor and two steering devices in twos, and the end of the visor is placed obliquely in the direction of the rotary shields, which are fixed to the rear wall of the stern and are located at the same level as the bottom of the pneumatic channel, in which air pressure is created due to the discharge device in the form of an impeller and differential release from the additionally created channel at the outlet between the steering devices into the atmosphere of the water-air flow relative to the rear of the stern, while the bottom of the vessel in the form of a pneumatic channel in cross section is made in the form of an inverted semicircle, and the side with the bows on the upper side are made at an angle with a decreasing base in the direction of touching the supporting surface, while a horizontal flow-guiding element in the form of a U-shaped visor in the stern area is located above the rotary shields so that the upper part of the U-shaped visor in the stern of the vessel is made elongated so as to overlap the maximum width of the rotary flaps from above above them for the necessary free rotation in the horizontal plane with a gap, while the end of the visor is provided with horizontal movable shelf, pivotally mounted on the axis with the possibility of rotation in the vertical plane, relative to the stern of the vessel, by a hinge rod fixed in the middle part of the shelf, providing a stream-guiding system of the jet, and the free end of the shelf is located lower behind the rotary shields and is immersed, while the horizontal shelf is made with the possibility of closing an additionally created channel between the two steering devices, at least partially in order to maximize the braking force during the draft bottom, when disconnecting the impeller provides compressed air pnevmokanal under the bottom of the vessel during movement (Patent RU №2671117, B60V 1/14 from 29.10.2018).
Следует отметить, что маневренность такого судна недостаточна т.к. реверс и маневрирования осуществляется рулевыми устройствами, а торможение выполняет удлиненным устройством в виде подвижной горизонтальной полки, закрепленной на оси шарнирно с возможность поворота в вертикальной плоскости относительно кормовой части судна шарнирной тягой, которая закреплена к средней части полки. Кроме того, возможность закрытия дополнительного созданного канала между двумя рулевыми устройствами под днищем судна осуществляется так, что для максимальной тормозной силы, свободный конец полки погружают ниже поворотных щитков в воду за ними при выключенном импеллере в процессе движения и осадке судна. Другим недостатком является то, что оно не содержит решения вопроса создания реактивной силы тяги дополнительно со стороны носовой части, приподнимая носовую часть судна, уменьшая ее смачиваемую водой поверхность. Кроме того, недостаточная эффективность к вышесказанному свободного конца полки в торможении судна при движении над твердой поверхностью (лед, наледь, мерзлые грунты). Это обусловлено тем, что полка не может глубоко врезаться в поверхность льда или мерзлого (обледенелого) грунта и скользит по его поверхности, не оказывая необходимого торможения сопротивления движению, т.е. необходимого тормозного эффекта.It should be noted that the maneuverability of such a vessel is insufficient. reverse and maneuvering is carried out by steering devices, and braking is performed by an elongated device in the form of a movable horizontal shelf, pivotally mounted on the axis with the possibility of rotation in the vertical plane relative to the stern of the vessel by articulated rod, which is fixed to the middle part of the shelf. In addition, the possibility of closing the additional channel created between the two steering devices under the bottom of the vessel is carried out so that for maximum braking force, the free end of the shelf is immersed below the rotary shields in the water behind them with the impeller turned off during movement and draft. Another disadvantage is that it does not contain a solution to the issue of creating reactive thrust additionally from the bow, raising the bow of the vessel, reducing its surface wetted by water. In addition, the lack of effectiveness to the above free end of the shelf in the braking of the vessel when moving above a solid surface (ice, ice, frozen soils). This is due to the fact that the shelf cannot penetrate deeply into the surface of ice or frozen (icy) soil and glides over its surface without providing the necessary braking of resistance to movement, i.e. necessary brake effect.
Известно устройство аналог (прототип) для снижения гидродинамического сопротивления днища корпуса судна на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус, нагнетатель воздуха высокого давления в виде импеллера с соплом, рулевое устройство, бортовые скеги, днище обтекаемого корпуса, перфорированную с отверстиями упругую оболочку из износостойкого материала в своей подводной части корпуса с образованием замкнутой полостью, сообщенную с закрытым напорным участком, соединенного с соплом источника сжатого воздуха, создающим динамическое давление на опорную поверхность воды под днищем с экранным эффектом, газовоздушную трубку, снабженную клапаном (Патент RU №2677539, B60V 3/06 от 17.01.2019).A device is known analogue (prototype) to reduce the hydrodynamic resistance of the bottom of the hull on a compressed air stream, comprising a hull, a high pressure air blower in the form of an impeller with a nozzle, steering gear, side skegs, a streamlined hull bottom, a perforated elastic shell made of wear-resistant material in its the underwater part of the casing with the formation of a closed cavity in communication with the closed pressure section connected to the nozzle of the compressed air source, creating a dynamic pressure e on the supporting surface of water under the bottom of a screen effect, the gas-air pipe provided with a valve (Patent RU №2677539,
К недостаткам этого устройства судна на сжатом пневмопотоке можно отнести:The disadvantages of this device device on a compressed pneumatic flow include:
1. В надутом технологическом перфорированном гибким материале, прилегающем к днищу корпуса судна, оно расположено на опорной поверхности воды с ограждающими скегами и соединенное посредством газовоздушной трубки оно не сдержит решения вопроса создания реактивной силы тяги дополнительно со стороны носовой части, приподнимая носовую часть судна, уменьшая ее смачиваемую поверхность в надутом состоянии с созданием торообразной оболочки-баллона, внутренняя поверхность должна быть со стороны носовой части увеличивать прирост коэффициента подъемной силы носовой части и уменьшению при этом смачиваемой поверхности в движении, отверстия которых образуют систему сопел (количество их может быть разными рядами профилированных отверстий), а это в свою очередь перед поднятием носовой части вверх, обеспечивает и безотрывное обтекание пограничного слоя воздуха на определенный угол, оказывает на создание дополнительной выталкивающей силы вверх, которая приподнимает носовую часть судна, уменьшает его смачиваемую водой поверхность, что ускоряет стартовое скоростное движение вперед, т.е. при движении над водой, сушей, льдом или мерзлого грунта, а, также, не зарываясь носовой части в других условиях движения.1. In an inflated technological perforated flexible material adjacent to the bottom of the ship’s hull, it is located on the supporting surface of the water with enclosing skegs and connected by means of a gas-air tube it will not constrain the solution of the issue of creating reactive thrust additionally from the bow, raising the bow of the vessel, reducing its wetted surface in an inflated state with the creation of a toroidal shell-balloon, the inner surface should be from the side of the nose to increase the growth coefficient the lifting force of the bow and reducing the wetted surface in motion, the holes of which form a system of nozzles (their number can be different rows of profiled holes), and this, in turn, before lifting the bow up, provides an uninterrupted flow around the boundary layer of air by a certain angle , has the effect of creating an additional pushing force upwards, which raises the bow of the vessel, reduces its surface wetted by water, which accelerates the starting high-speed forward movement units, i.e. when moving above water, land, ice or frozen soil, and also without burying the bow in other traffic conditions.
2. Недостаточная эффективность торможения самого судна в движении при отключение импеллера высокого давления, в особенности при движении над твердой поверхностью (ледь, наледь, мерзлые грунты). Это обусловлено тем, что направляющие рулевые щитки не могут глубоко врезаться из-за их конструктивного назначения, в противном случае, это вызовет их повреждение в поверхность льда или мерзлого (обледенелого) грунта и скользят по его поверхности, так как они расположены на уровне по высоте на уровне скегов, не оказывая необходимого торможения сопротивлению движению, т.е. необходимого тормозного эффекта.2. Insufficient braking efficiency of the vessel itself in motion when the high-pressure impeller is turned off, especially when moving above a hard surface (ice, ice, frozen ground). This is due to the fact that the steering shields cannot penetrate deeply due to their structural purpose, otherwise, this will cause them damage to the surface of ice or frozen (icy) soil and slide over its surface, since they are located at a height level at the level of the skegs, without providing the necessary braking to the resistance to movement, i.e. necessary brake effect.
3. Это обусловлено вместе с тем, что судно на сжатом пнемопотоке не имеет устройств, при большой скорости движения достаточное поднятие носовой части корпуса, и прижатия при этом кормовой части корпуса судна к поверхности воды, а значит и зарывание носовой части корпуса в воду еще на старте начало движения. Кроме того, в целом отсутствует в известном решении комплексный подход, позволяющего необходимого тормозного эффекта, хорошие маневренные характеристики на больших и малых скоростях, достаточную защиту рулевых устройств в кормовой части корпуса судна, а значит, при отсутствии значительных возможных повреждений щитков рулевого устройства.3. This is due to the fact that the vessel does not have devices in a compressed air flow, with a high speed of movement it is sufficient to raise the bow of the hull and press the stern of the hull to the surface of the water, which means that the bow of the hull is still buried in water starting the start of the movement. In addition, in general, the well-known solution lacks an integrated approach that allows the necessary braking effect, good maneuverability at high and low speeds, adequate protection of steering devices in the aft part of the ship's hull, which means that in the absence of significant possible damage to the steering shields.
Задачей изобретения является судна на сжатом пневмопотоке повышение мореходности и безопасности движения над водой и сушей, и улучшения его аэродинамических и гидродинамических характеристик.The objective of the invention is a ship in a compressed pneumatic flow to increase seaworthiness and traffic safety over water and land, and improve its aerodynamic and hydrodynamic characteristics.
Технический результат достигается тем, что устройство для снижения гидродинамического сопротивления корпуса судна на сжатом пневмопотоке, содержащее нагнетатель воздуха высокого давления в виде импеллер с соплом, который нагнетает воздух в закрытый участок, из которого часть сжатого воздуха поступает в закрытый пневмоканал, замкнутое пространство которого переходит далее в открытый канал днища, ограниченный в продолжении боковыми скегами, при этом в носовой части днища корпуса на его нижней поверхности установлена эластичная, выполненная из растяжимого материала оболочка-балллон торообразной формы с несколькими рядами профилированных отверстий, образующих систему воздушных сопел, направленных на The technical result is achieved by the fact that the device for reducing the hydrodynamic resistance of the ship’s hull in a compressed pneumatic stream, comprising a high-pressure air blower in the form of an impeller with a nozzle that pumps air into a closed section, from which part of the compressed air enters a closed pneumatic channel, the closed space of which goes further in the open channel of the bottom, limited in continuation by the lateral skegs, while in the bow of the bottom of the body on its lower surface an elastic, ennaya of extensible material sheath-balllon toroidal shape with several rows of profiled apertures, forming a system of air nozzles, directed to
опорную поверхность воды и в сторону под днище, причем в полость оболочки-баллона через газовоздушную трубку с регулирующим клапаном поступает другая часть сжатого воздуха, нагнетаемого импеллером, впереди облочки-баллона шарнирно закреплена на оси, смонтированной на внешней поверхности днища корпуса, с возможностью сопряжения с торообразной поверхностью надувной оболочки-баллона, пластина из упругого полиэтиленового материала высокой прочности, внутренняя поверхность которой выполнена сферической и покрыта пенопластом, удельным весом меньше удельного веса воды, причем пластина может отклоняться с помощью трособлочного механизма, а также надувной оболочкой-баллоном, наполняемой сжатым воздухом, при этом под днищем пневмоканала со стороны кормы закреплен приводной тормозной щиток, на конце которого закреплен приводной тормозной шип.the supporting surface of the water and to the side under the bottom, moreover, the other part of the compressed air supplied by the impeller enters the cavity of the cylinder shell through a gas tube with a control valve; in front of the cylinder shell, it is pivotally mounted on an axis mounted on the outer surface of the bottom of the body, with the possibility of interfacing with a toroidal surface of the balloon inflatable shell, a plate of high strength elastic polyethylene material, the inner surface of which is spherical and coated with foam, with a specific gravity less than the specific gravity of the water, and the plate may be deflected using a cable block mechanism, as well as an inflatable balloon shell filled with compressed air while under the bottom of the pneumatic channel from the side of the stern, a drive brake shield is fixed, at the end of which a drive brake spike is fixed.
Кроме того, пластина связана с осью шарнирного крепления быстросъемным соединением.In addition, the plate is connected to the axis of the hinged fastening.
Кроме того, пластина кинематически связана с контактным датчиком, который подает сигнал при отклонении пластины в сторону закрепленного на днище носовой части корпуса упора в виде ограничительного стержня для пластины.In addition, the plate is kinematically connected with a contact sensor, which gives a signal when the plate is deflected towards the stop fixed to the bottom of the nose of the body of the stop in the form of a limiting rod for the plate.
Такая конструкция устройства с аэродинамическим профилем на носовой части, закрепленной шарнирно пластина в сферической форме из упругого полиэтилена со скрепленной с внутренней сферической полостью и, покрыта пенопластом, удельным весом меньше удельного веса воды, при открытии обеспечивает не только выполнения пластины, как ограждение обтекаемой формы лобового сопротивления, но и защиту от повреждения закрепленную надувную замкнутую оболочку-баллон, которая приобретает This design of the device with an aerodynamic profile on the bow, hinged to the plate in a spherical shape made of elastic polyethylene bonded to the internal spherical cavity and coated with foam, specific gravity less than the specific gravity of the water, when opening provides not only the performance of the plate, like a streamlined streamline windshield resistance, but also protection from damage fixed inflatable closed shell-cylinder, which acquires
форму тора (растягивается), воздух вырывается через систему профилированных отверстий сопел в пространство под днищем носовой части, упругой оболочки-баллона торообразной формы и опорной поверхностью воды, создавая область повышенного давления (воздушную подушку), которая приподнимает и удерживает носовую часть корпуса, уменьшая его смачиваемую водой поверхность на некоторой высоте от опорной поверхности, а струи сжатого воздуха, поступающие из закрытого участка, связанного с соплом импеллера, обеспечивают безотрывное их обтекание на угол в сторону пневмоканала под днище корпуса, где эти струи смешиваются с основным сжатым воздухом от импеллера. При этом увеличивается прирост коэффициента тяговой и подъемной силы корпуса судна, что ведет к прижиманию кормовой части судна к опорной поверхности воды, возможность сжатого прохода газоводяного потока сзади кормовой части судна между двумя рулевыми устройствами, соответственно, и отжатия вниз опорной поверхности воды, что ведет к увеличению скорости быстроходного судна на сжатом пневмопотоке. Все эти факторы способствуют повышению безопасности движения с низкой посадкой кормовой части судна.the shape of the torus (stretched), air escapes through a system of profiled nozzle openings into the space under the bottom of the bow, the elastic shell-cylinder of a toroidal shape and the supporting surface of the water, creating an area of increased pressure (air cushion), which raises and holds the nose of the body, reducing it a surface wetted by water at a certain height from the supporting surface, and jets of compressed air coming from a closed area connected with the impeller nozzle provide their continuous flow around the angle in the direction of the air channel under the bottom of the body, where these jets are mixed with the main compressed air from the impeller. At the same time, the increase in the coefficient of traction and lifting force of the hull of the vessel increases, which leads to pressing the stern of the vessel to the supporting surface of the water, the possibility of a compressed passage of the gas-water stream behind the stern of the vessel between the two steering devices, respectively, and pressing down the supporting surface of the water, which leads to increase the speed of a high-speed vessel in compressed air flow. All these factors contribute to improving traffic safety with a low landing of the stern of the vessel.
При этом повышается запас продольной устойчивости и сохраняется линейный характер ее изменения по углу атаки со стороны кормовой части судна на всех режимах движения по воде.At the same time, the margin of longitudinal stability increases and the linear nature of its change in angle of attack from the stern of the vessel at all modes of movement along the water remains.
Для механического торможения судна не достаточно будет отключить только подачу сжатого воздуха в пневмоканал и в оболочку-баллон, для этого необходимо будет усилить тормозной эффект за счет команды от экипажа одновременно привести в действие привод тормозного щитка и привод выпуска тормозного шипа, упруго закрепленного на конце щитка или иметь на конце направляющий нож (не показан) в сторону направления кормы, для чего применяют пневматический цилиндр, приводящий в действие тормозной щиток и выпуск конструкции тормозного шипа.For mechanical braking of the vessel, it will not be enough to turn off only the supply of compressed air to the pneumatic channel and into the shell, for this it will be necessary to strengthen the braking effect due to a command from the crew at the same time actuate the brake flap drive and the brake spike exhaust drive, elastically fixed to the end of the flap or have at the end a guide knife (not shown) in the direction of the stern direction, for which a pneumatic cylinder is used to drive the brake flap and release the brake stud design.
В целом, при взаимодействии с водой, поверхностью земли, снега, льда направляющий тормозной шип (или направляющий нож) вместе обеспечивают необходимую путевую устойчивость, удерживают судно от заносов на поворотах, косогорах, возможно, обеспечит поворот на месте. Таким образом, в данном случае, по команде экипажа одновременно приводится привод тормозного щитка и привод выпуска тормозного шипа на курсе, и эффективное торможение по сравнению с аналогами.In general, when interacting with water, the surface of the earth, snow, ice, the guide brake spike (or guide knife) together provide the necessary directional stability, keep the boat from skidding on turns, slopes, and possibly provide a turn in place. Thus, in this case, at the command of the crew, the drive of the brake flap and the drive of releasing the brake spike on the course and the effective braking are simultaneously given in comparison with the analogues.
В целом судно на сжатом пневмопотоке имеет лучшую приспособленность к рельефу опорной поверхности и для повышения надежности по курсу, а само крепление отклоняющей на определенный угол по курсу закрепленной пластины в форме сегмента, поверхность которого образует сегментную полость со скрепленным с пенопластом в носовой части, имеет в сечении аэродинамическую форму для повышения КПД движителя (винта), когда отключающий поток воздуха направлен в одну сторону с пневмоканалом под днище корпуса в сторону кормы, а это также связано с контактным датчиком угла открытия пластины с пенопластом (облегченной по весу), установленным на пластине в форме сегмента при контакте ее об упор (ограничитель) в носовой части корпуса под днищем. При опускании пластины при заполнении полости оболочки-баллона сжатым воздухом и образуя с ней сферу, даже на величину больше допустимого давления в ней, она будет ограничена сферой положения (защитой) при соприкосновении с пластиной и ее упора с показанием датчика, автоматически выдачи сигнала на угол, на который происходит отклонение сегментной пластины из упругого материала полиэтилена.In general, a vessel with a compressed pneumatic flow has better adaptability to the relief of the supporting surface and to increase course reliability, and the fastening of a fixed plate in the form of a segment, the surface of which deflects at a certain angle in the direction of the course, the surface of which forms a segment cavity with a foam attached to the bow, has cross-section aerodynamic shape to increase the efficiency of the propulsion device (screw), when the disconnecting air flow is directed in one direction with the pneumatic channel under the bottom of the hull towards the stern, and this is also associated with contact nym opening angle sensor plate foam (facilitated by weight) mounted on a plate in the shape of a segment of its contact with the stop (stop) in the bow of the hull under the bottom. When lowering the plate when filling the cavity of the shell-cylinder with compressed air and forming a sphere with it, even by an amount greater than the allowable pressure in it, it will be limited by the position sphere (protection) when it contacts the plate and stops, with the sensor indicating the signal automatically on which the segment plate is deflected from an elastic polyethylene material.
Единым источником тяги и подъемной силы, является единый импеллер (движитель), приводимый двигателем внутреннего сгорания.A single source of traction and lift is a single impeller (propulsion) driven by an internal combustion engine.
Таким образом, в заявленном устройстве заложен комплексный подход, позволяющий повысить мореходность и безопасность судна на сжатом пневмопотоке.Thus, the claimed device incorporates an integrated approach to improve the seaworthiness and safety of the vessel with compressed air flow.
Предлагаемое техническое решение не следует для специалиста явным образом для известного уровня техники, так как использование на судах на сжатом пневмопотоке от движителя с созданием сжатой струи воздуха и управление судна при помощи воздуха и воды, выбрасываемых через кормовую часть канала, перекрываемого поворотными щитками с наклонным козырьком, не может быть представлено как влияние, выявленное из известных решений, реализованное в виде других отличительных признаков и направленное на достижение технического результата - новых свойств заявленного объекта. Учитывая это можно сделать вывод о соответствии предложенного изобретения критерию «изобретательский уровень».The proposed technical solution does not follow for the specialist explicitly for the prior art, since the use on ships with compressed air flow from a propulsion device with the creation of a compressed air stream and the control of the vessel with air and water discharged through the stern of the channel blocked by swivel shields with an inclined visor cannot be represented as an influence revealed from known solutions, realized in the form of other distinctive features and aimed at achieving a technical result - new with properties of the declared object. Given this, we can conclude that the proposed invention meets the criterion of "inventive step".
В связи с тем, что в описании предложенного изобретения в формуле изобретения совокупность признаков заложен комплексный подход, позволяющий повысить мореходность и безопасность движения выполнения, поэтому достаточно подробно раскрыты в описания предложения и, что этот комплексный подход к устройству способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, может занять широкого промышленного внедрения, можно сделать вывод о соответствии изобретения требованию промышленной применимости.Due to the fact that in the description of the proposed invention in the claims, the set of features contains an integrated approach to increase seaworthiness and safety of movement, therefore, the proposals are described in sufficient detail and that this integrated approach to the device is able to achieve the technical result perceived by the applicant, may take a wide industrial implementation, we can conclude that the invention meets the requirement of industrial applicability.
На фиг. 1 схематически изображено судно с носовой частью в районе выполнения пластины, в форме сегмента скрепленного с пенопластом и с напорной замкнутой оболочки-баллона, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 схематично изображено судно, вид сверху; на фиг. 3 схематично показан тормозной щиток, боковой вид.In FIG. 1 schematically shows a vessel with a bow in the area of the plate, in the form of a segment bonded with foam and with a pressure closed shell-cylinder, side view in section; in FIG. 2 schematically shows a ship, a top view; in FIG. 3 schematically shows a brake flap, side view.
Предлагаемое изобретение для снижения гидродинамического сопротивления корпуса судна на сжатом пневмопотоке содержит корпус 1, импеллер 2 в кожухе и расположенного в выемке носовой части судна, где движение происходит в закрытом пространстве, состоящий из статора и ротора, лопатки которого выполнены криволинейными и повернутыми в вертикальной плоскости относительно друг к другу на заданный угол в противоположных направлениях для выравнивания забора потока воздуха в корпусе крепления, переходной участок 3, который имеет одинаковую ширину на выходе в закрытый сверху пневмоканала 4 с возможностью образования внутри его воздушного напорного потока. При этом импеллер закреплен под углом 20-30° для забора воздушного атмосферного потока под днище судна с фиксированным в заданном угловом положении в носовой части судна.The present invention to reduce the hydrodynamic resistance of the hull of the vessel in a compressed pneumatic flow comprises a hull 1, an
Таким образом, замкнутое пространство пневмоканала 4 переходит дальше в открытый канал 5 днища, ограниченный продолжением боковыми скегами 6. Днище пневмоканала 5 выполнено плоским в поперечном сечении в сторону касания опорный поверхности воды с каналом 5, совпадающий с направлением пневмоканала 4, переходного участка 3 с импеллером 2, которые дают своим положением возможность свободного и сжатого прохода большей части воздушного потока воздуха и выхода его в виде газоводяного потока сзади кормовой части судна между двумя рулевыми устройствами 7 и 8 для обеспечения управляемости судном на сжатом пневмопотоке. Рулевые устройства 7 и 8 со стороны концов скегов содержат щитки 9 и 10, ограничивающих общий канал (не показан) выхода общего воздуха, в результате чего также образуется один общий газоводяной поток симметрично по отношению продольной оси канала 5 с закрытым каналом 4. Ось вращения рулей 7 и 8 соединены сверху с регулируемыми тягами 11 и 12 и соединены в одном узле 13 для соединения с общей тягой управления экипажом.Thus, the enclosed space of the pneumatic channel 4 goes further into the
В вертикальном положении щитки 9 и 10 целесообразно выполнять с гидроцилиндрами (не показаны), чтобы обеспечить их общий свободный вертикальный ход при встрече с препятствиями в воде, по льду и на земле. Кроме того, желательно концы щитков 9 и 10 выполнять не ниже концов скегов.In the upright position, the
При транспортировке судна на автотранспорте могут щитки складываться, т.е. убраны таким образом, чтобы устранить их возможность от поломок (не показано).When transporting a vessel by road, the guards can be folded, i.e. cleaned in such a way as to eliminate their possibility of damage (not shown).
Форма конструкции рулевых устройств 7 и 8, положение щитков 9 и 10, соответственно, одинаковой конструкции позволяет обеспечить устойчивые повороты судна при повороте щитков на угол 20…30° относительно вертикальной их осей с креплением в кормовой части судна, с возможностью при повороте использовать, как воздух, так и толщу воды.The design form of the
В конце кормовой части корпуса целесообразно закрепить горизонтальный потоконаправляющий элемент, в виде П-образного козырька 14 с наклоном 20…30° к корпусу крепления кормовой части, который образует защитный экран сверху и частично с боков в кормовой части судна, шириной равной расстоянию до расположения рулевых устройств со щитками, а также возможность часть выходящего сжатого потока направить на опорную поверхность воды, что создает на усилие и продолжение выхода газоводяного потока в атмосферу, и отсутствует залив палубы сзади кормы.At the end of the stern of the hull, it is advisable to fix a horizontal flow-guiding element, in the form of a
При работе импеллера 2 засасывание воздуха из окружающей среды в переходной закрытый участок 3 происходит через решетку (не показано).When the
В носовой части днища корпуса к его нижней поверхности установлена с предварительным натяжением эластичная, выполненная из растяжимого материала оболочка-баллон 15 в форме вытянутого кольца тора. Оболочка-баллон 15 выполнена с несколькими концентричными рядами профилированных отверстий, образующих систему воздушных сопел 16. Количество рядов отверстий сопел 16 в оболочке-баллоне 15 такое, чтобы можно было обеспечить приподнимание и удержание на некоторой высоте от опорной поверхности воды в носовой части корпуса судна. При этом в районе переходного закрытого участка 3 газовоздушная трубка 17 соединяет полость оболочки-баллона 15. Газовоздушная трубка 17 содержит регулирующий клапан 18.In the bow of the bottom of the body to its lower surface, an elastic shell-
Впереди оболочки 15 закреплена подвижно пластина 19 в форме сегмента, внутренняя поверхность которого образует сегментную полость из упругого полиэтиленового материала высокой прочности, шарнирно закрепленной на оси 20 (можно сказать лобовой обтекаемой, совмещенной функции защитного устройства), смонтированной на внешней поверхности днища корпуса со стороны носовой части, при этом внутренняя поверхность, выполненная сферической, скреплена с пенопластом 21 из материала с удельным весом меньше удельного веса воды. Подвижная пластина в форме сегмента 19 имеет управление с помощью, например, трособлочного механизма 22, а также пластина 19 связана с контактным датчиком (не показан), который подает сигнал, что пластина 19 в форме сегмента, отклоненная в сторону закрепленного на днище поверхности носовой части корпуса упора в виде ограничительного стержня 23 для пластины 19. Материал пенопласта 21 покрытия, выбран из условия с отсутствием сопряжения с твердым материалом пластины 19 при растягивании под действием давления воздуха оболочки-баллона 15, которая приобретает форму тора, а постоянно поступающий в полость надувную оболочку-баллон 15 воздух затем вырывается через систему профилированных отверстий сопел 16 в сторону опорной поверхности воды. В пространстве между днищем носовой части корпуса и опорной поверхности с повышенным давлением создается область повышенного давления (воздушная подушка), которая приподнимает и удерживает носовую часть корпуса на некоторой высоте над опорной поверхности.In front of the
В кормовой части корпуса судна установлен тормозной щиток 24 (он может быть составным и состоять из набора гибких пластмассовых пластин переменного сечения по длине) сверху которого крепится тормозной шип 25 (или направляющий нож вместо шипа, не показан), упруго закрепленный на пластине 26 с помощью упругого элемента 27, пневматического цилиндра 28, приводящего в действие тормозной щиток, пневматически гофрированной камеры 29 с гибким воздушным шлангом 30, приводящего в действие (выпуск) тормозного шипа. Тормозной щиток 24 и шип 25 с элементами закреплен в нише 31 под днищем корпуса пневмоканала 5. Сам шип 25 в средней части закреплен к стойке 32, верхняя средняя часть которого контактирует с гофрированной камерой 29, а нижняя средняя часть контактирует, например, с пружиной 33.A
Следует отметить, что пластина 19 в форме сегмента, покрытая пенопластом из нутрии, может также отклонятся надувной оболочкой-баллоном 15, наполняемой сжатым воздухом, размещенной упомянутой в носовой части поверхности днища корпуса.It should be noted that the
При взаимодействии с поверхностью земли, воды, снега, льда тормозной шип и щиток обеспечивают необходимую путевую устойчивость, удерживают судно от заносов на поворотах, косогорах, обеспечивают разворот на месте.When interacting with the surface of the earth, water, snow, ice, the brake spike and shield provide the necessary directional stability, keep the ship from skidding on turns, slopes, and provide a turn in place.
Следует отметить, что для общего усилия тормозного эффекта по команде экипажа одновременно приводится в действие привод тормозного щитка и привод выпуска тормозного шипа, что обеспечивает необходимое удержание судна на сжатом пневмопотоке на курсе и эффективное торможение (особенно при отключении импеллера).It should be noted that for the total effort of the braking effect at the command of the crew, the drive of the brake flap and the drive of the release of the brake spike are simultaneously activated, which ensures the necessary keeping the ship on a compressed air flow on course and effective braking (especially when the impeller is turned off).
В целом, при расположении тормозного щитка и шипа в нише 31 под днищем корпуса в верхнем положении, они убираются при этом вверх в процессе движения судна по курсу. Судно фактически создает воздушную подушку над опорной поверхностью из газового потока, поступающего как из оболочки-баллона 15, так и из закрытого пневмоканала 4 в сторону открытого пневмоканала 5 и смешиваются, ограничивающимися боковыми скегами 6 в сторону выходного канала между поворотными щитками 9 и 10.In general, when the brake flap and the spike are located in the
Таким образом, режим работы судна на сжатом пневмопотоке обеспечивает: старт на малой скорости, когда двигатель с импеллером выводится на режим, при котором происходит в носовой части корпуса его поднятие вверх «зависание», отклонение струй из оболочки-баллона 15 при отклонении пластины, выполненной сферической с образованием сегмента 19 в сторону открытого пневмоканала 5 между скегами 6, увеличивается разгон и движение на заданной скорости, управление движением отклонением рулей сзади кормы, а торможение осуществляется другим способом, упомянутым выше, а именно уменьшение режима работы двигателя с импеллером до полной (вплоть до нуля) и дополнительному торможению наклоном щитка и шипа (возможен замена вместо шипа, пластинчатый нож, не показан), когда торможение становится интенсивнее, так как они прижимаются к опорной поверхности в движении и тормозятся за счет сил трения и сопротивления на опорную поверхность.Thus, the ship’s operating mode at a compressed pneumatic flow ensures: low-speed start, when the engine with the impeller is brought to a mode in which its uplift occurs in the bow of the hull, the jets are deflected from the
Эксплуатация устройства для снижения гидродинамического сопротивления корпуса судна на сжатом пневмоптоке осуществляется следующим образом.The operation of the device to reduce the hydrodynamic resistance of the hull on a compressed pneumatic flow is as follows.
На стоянке оно опирается на скеги 6, оболочка-баллон 15, пластина 19 в виде сегмента, щиток 24 с шипом 25 находятся в нише 31 в верхнем положении.In the parking lot it rests on the
При работе двигателя (не показан) импеллер 2 в виде компрессора нагнетает воздух в закрытый участок 3 и через газововоздушную трубку 17 с регулирующим клапаном 18 под давлением нагнетает часть воздуха в полость оболочки-баллона 15, а другая часть сжатого воздуха поступает в закрытый пневмоканал 4, при этом при открытии сегмента 19 (пластины) экипажем, оболочка-баллон 15 при созданном избыточном давлении давит на пенопласт 21, скрепленной с пластиной 19, открытие которой происходит экипажем через трособлочную систему (не показано), оболочка-баллон 15 деформируется и принимает форму тора, ограниченного с верхней стороны поверхностью сегмента 19, т.е. оболочка-баллон растягивается и приобретает форму тора.When the engine (not shown) is used, the
Внутри объема, ограниченного с одной стороны (с верхней) пластиной 19 в форме сегмента, расположенной открытием под определенным углом и контакта с упором в виде стержня 23 (ограничителя), ограниченного в носовой части корпуса судна, создается избыточное давление, а постоянно поступающий в надувную оболочку-баллон 15 воздух вырывается через систему профилированных сопел 16 в пространство между днищем корпуса (обтекая его), упругой надутой оболочки-баллона торообразной формы и опорной поверхностью, создавая в нем область повышенного давления (воздушную подушку), которая приподнимает и удерживает постоянно и в движении судно на сжатом пневмопотоке, а кормовая часть судна при этом старается прижаться к опорной поверхности, чем еще больше создает тягу через канал между рулевыми щитками на крейсерской скорости судна. Можно сказать, что судно на сжатом пневмопотоке приподнимается на некоторой высоте от опорной поверхности, при этом действует как статическая, так и динамическая подушка. При достижении определенной скорости, эта завеса поджимается к экранной поверхности с минимальным зазором, предотвращая утечку сжатого воздуха боковыми скегами. Судно при этом легко трогается с места и набирает быстрее скорость. При его движении пограничный слой в носовой части отклоняется дополнительно пластиной в виде сегмента 19, обеспечивается безотрывное ее обтекание водой в лоб, позволяет при достижении определенной скорости экипаж может также переходит в любой режим движения при взаимодействии с набегающим встречным потоком воды и воздуха, при этом носовая часть приподнята, а кормовая часть днища корпуса стремится поджаться к опорной поверхности. Это обеспечивается растяжением оболочки-баллона 15 (деформацией) и поджатия ее пластиной 19 в виде сегмента, т.е. изменяя форму тора расположением пластины 19, соответственно, систему профилированных отверстий сопел 16, а также активному эжектированию потока воздуха через систему сопел 16 в пространство, увеличивая тем самым дополнительно амфибийность и мореходность в целом судна на сжатом пневмопотоке.Inside the volume bounded on one side (with the top) by a
Наличие поджатия (ограничителя и защиты) пластины 19 в форме сегмента с газовоздушной трубкой 17 с регулирующим клапаном 18 обеспечивает изменение направление вектора скорости выхода сжатого воздуха из профилированных отверстий сопел 16, и как следствие, смешение воздуха в сторону открытого пневмоканала 5 для создания воздушной подушки (смазки днища).The presence of preload (limiter and protection) of the
Следует отметить также, что для снижения энергетических затрат и повышения эффективности судна на сжатом пневмопотоке, в особенности на больших скоростях, корпус, элементы устройств в носовой и кормовой частях имеют обтекаемые аэродинамические обводы в плане и в продольных сечениях (не показано).It should also be noted that in order to reduce energy costs and increase the efficiency of the vessel in compressed air flow, especially at high speeds, the hull and the elements of the devices in the bow and stern have streamlined aerodynamic contours in plan and in longitudinal sections (not shown).
Для улучшения управляемости, повышения безопасности и для усиления тормозного эффекта по команде экипажа одновременно приводятся в действие привод выпуска, как тормозного щитка 24, так и тормозного шипа 25, что обеспечивает необходимое удержание судна на сжатом пневмопотоке на курсе и эффективности торможение.To improve controllability, increase safety and to enhance the braking effect, at the command of the crew, the exhaust drive of both the
Одним из основных преимуществ заявляемого судна на сжатом пневмопотоке это автоматический переход с режима движения на статической подушке на режим движения на динамической подушке, повышение амфибийности и мореходности.One of the main advantages of the inventive vessel in compressed air flow is an automatic transition from the motion mode on a static pillow to the motion mode on a dynamic pillow, increasing amphibiousness and seaworthiness.
При перемещении судна по воде наличие отклонения на максимальный угол пластины в форме сегмента из упругого полиэтилена с покрытием ее внутренней поверхности пенопластом облегчает ее вес при касании ее упомянутой оболочки-баллона и не нарушает целостность растянутой ее формы при деформировании в виде тора с регулирующей подачей воздуха посредством газовоздушной трубки с регулирующим клапаном в носовой части корпуса судна при ограничении стержнем (упора) открытия упомянутой выше пластины в форме сегмента (о ней можно сказать и так, что она играет роль отражателя в движении), а значит, появляется дополнительная выталкивающая сила, которая приподнимает также судно, уменьшает его смачиваемую водой поверхность.When the vessel moves through water, the deviation to the maximum angle of the plate in the form of a segment of elastic polyethylene with a foam coating of its inner surface facilitates its weight by touching its mentioned shell-cylinder and does not violate the integrity of its stretched shape when deformed in the form of a torus with air control by gas tube with a control valve in the bow of the ship's hull while restricting by the rod (stop) the opening of the above-mentioned plate in the form of a segment (we can say about it that it plays the role of a reflector in motion), which means that an additional buoyant force appears, which also raises the vessel and reduces its surface wetted by water.
Другим из основных преимуществ заявляемого судна на сжатом пневмопотоке это нажатие тормозного щитка на опорную поверхность (землю, снег, воду, лед) и его удерживающая способность регулируется также экипажем в процессе движения путем изменения усилия нажатия на орган управления (тормозную педаль).Another of the main advantages of the inventive vessel in compressed air flow is the pressing of the brake flap on the supporting surface (earth, snow, water, ice) and its holding ability is also regulated by the crew during movement by changing the pressure applied to the control (brake pedal).
Очевидно, что это подробное описание и приводимые конкретные примеры, хотя они и характеризуют предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения, приводятся лишь в целях иллюстрации и их не следует считать ограничивающими объем притязаний изобретения.Obviously, this detailed description and specific examples cited, although they characterize a preferred specific embodiment of the invention, are provided for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the scope of the invention.
Промышленная применимость данного судна на сжатом пневмопотоке позволяет повысить ее эффективность и конкурентоспособность по сравнению с аналогами.The industrial applicability of this vessel in compressed air flow makes it possible to increase its efficiency and competitiveness compared to peers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140312A RU2720754C1 (en) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140312A RU2720754C1 (en) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2720754C1 true RU2720754C1 (en) | 2020-05-13 |
Family
ID=70735465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019140312A RU2720754C1 (en) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2720754C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3027860A (en) * | 1959-10-15 | 1962-04-03 | Anti Friction Hull Corp | Anti-friction hull |
| US6450111B1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-09-17 | Graham G. Cocksedge | Fan-based propulsion and pressure flow system |
| RU2600555C1 (en) * | 2015-09-21 | 2016-10-20 | Леонид Константинович Матросов | Amphibious ship on compressed pneumatic flow |
| RU2641345C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom in compressed air flow |
| RU2671117C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-10-29 | Вадим Михайлович Голубенко | Method of providing ship control for compressed pneumatic flow |
| RU2675279C1 (en) * | 2018-04-20 | 2018-12-18 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow |
| RU2677539C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow |
-
2019
- 2019-12-06 RU RU2019140312A patent/RU2720754C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3027860A (en) * | 1959-10-15 | 1962-04-03 | Anti Friction Hull Corp | Anti-friction hull |
| US6450111B1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-09-17 | Graham G. Cocksedge | Fan-based propulsion and pressure flow system |
| RU2600555C1 (en) * | 2015-09-21 | 2016-10-20 | Леонид Константинович Матросов | Amphibious ship on compressed pneumatic flow |
| RU2641345C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom in compressed air flow |
| RU2671117C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-10-29 | Вадим Михайлович Голубенко | Method of providing ship control for compressed pneumatic flow |
| RU2675279C1 (en) * | 2018-04-20 | 2018-12-18 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow |
| RU2677539C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100995817B1 (en) | A high speed marine vessel | |
| US4660492A (en) | Catamaran air cushion water vehicle | |
| JP4880795B1 (en) | Departing and landing aircraft, takeoff equipment and hull reduction equipment | |
| US3342032A (en) | Jet propulsion means for a boat | |
| US3998176A (en) | Hydro-ski craft | |
| RU2675279C1 (en) | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow | |
| US3486577A (en) | Axial flow ground effect machine | |
| ES2310049T3 (en) | BOAT HELMET IN THE FORM OF M. | |
| RU2614367C1 (en) | Device for implementation of hovercraft travel and control mode | |
| US5474014A (en) | Non-linear tunnel hull boat | |
| US7428939B1 (en) | Waterjet drive hovercraft with adjustable trim system | |
| WO2002070340A1 (en) | Method for reducing vessel draft | |
| CN100540392C (en) | Whole path air cushion naval vessel and hull platform | |
| US5566775A (en) | Skirted surface effect vehicle | |
| RU2677539C1 (en) | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow | |
| CN102556313A (en) | Adjustable drive system for surface paddle and boat | |
| RU2720754C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow | |
| JP2012240667A (en) | V/stol aircraft of turboshaft engine | |
| JPS59501900A (en) | High-speed boat | |
| CN111836758A (en) | Inflatable motor boat | |
| RU2721365C1 (en) | Control system of small vessel on compressed airflow (versions) | |
| US6497189B1 (en) | Hover-effect craft | |
| RU2713320C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom on compressed airflow | |
| US3213956A (en) | Vehicles for travelling over land and/or water and equipped with depending side walls | |
| KR101820625B1 (en) | Air-Jet Propulsion Jet Ski |