Устройство для изменения гидродинамического сопротивления судна

 

Использование: судостроение, а именно - средства снижения гидродинамического сопротивления движению судов. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем каркас, выполненный из отдельных секций, и замкнутую ленту, охватывающую каркас, лента расположена с зазором относительно него. В каркасе выполнены карманы, сообщенные с зазором, в которые подается газогидравлическая смазка, которая через щели между ребрами равномерно распределяется в зазоре. В процессе передвижения объекта за счет сил трения замкнутая лента проскальзывает относительно каркаса, при этом устраняется торможение жидкости на границе обтекаемого тела. Для снижения сопротивления возвратному ходу ленты в щелевом канале, соединенном воздухопроводом с компрессором, создается воздушная каверна, которая удерживается за счет газогидромеханических уплотнителей, в которых между механическими уплотнителями-щетками создается избыточное давление. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам снижения сопротивления движущихся в различных средах (воде, воздухе, и др.) объектов.

Известно принятое в качестве ближайшего аналога устройство для снижения сопротивления трения движущихся объектов, содержащее каркас, выполненный в виде отдельных секций, расположенных плотно друг к другу, и замкнутую ленту, охватывающую каркас и движущийся с потоком за счет сил трения материала ленты о воду.

Предложенное изобретение предназначено для повышения технологичности, надежности и эффективности устройства путем снижения потребляемой мощности на перемещение движущегося объекта.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве каркас снабжен ребрами и в нем выполнены направляющие таким образом, что замкнутая лента, расположенная на ребрах и перемещаемая по направляющим каркаса, образует между лентой и каркасом щелевой зазор. В каркасе кроме того выполнены карманы, сообщенные с зазором и соединенные с нагнетающим трубопроводом, который подсоединен к компрессору. Ширина выполненных на каркасе и размещенных в зазоре ребер в 2-3 раза меньше ширины ребер, расположенных на противоположной стороне каркаса. Полость каркаса заполнена материалом с плотностью, меньшей чем плотность воды, например, пенопластом. На боковой поверхности каркаса выполнены эжекторы в виде наклонных каналов, соединенных с щелевым зазором, расположенным в каркасе, а на ленте размещены диффузоры, выполненные в виде профилированной планки с щелевыми вырезами. Сама лента выполнена из отдельных секций, расположенных плотно друг к другу.

Устройство дополнительно снабжено скребковым ножом, расположенным на каркасе в месте перехода ленты в щелевой зазор по всей ее ширине. Само устройство может быть прикреплено к обтекаемому телу, например, судну, таким образом, что форма каркаса будет полностью повторять форму обтекаемого тела. Кроме того, оно может быть дополнительно снабжено платформой, служащей для крепления двигательного комплекса, например, автомобиля, мотоцикла, велосипеда.

При таком конструктивном выполнении устройства лента проскальзывает относительно каркаса за счет газогидравлической смазки; можно заменить механическое вращение роликовых опор на скольжение замкнутой ленты относительно каркаса с минимальными затратами энергии на преодоление трения, зависящими от коэффициента динамической вязкости смазки и пропорциональными площади рабочей поверхности замкнутой ленты.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид (продольный разрез); на фиг.2 вариант подвода воздуха в щелевой зазор на поверхности подводной части баржи; на фиг. 3 сечение А-А на фиг.1; фиг.4 натяжное устройство; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.6 выполнение диффузора в замкнутой ленте.

Устройство для изменения гидродинамического сопротивления судна содержит каркас 1 (фиг. 1), закрепленный боковыми стенками 2 на поверхности 3 подводной части баржи или теплохода 4 ниже ватерлинии 5 (фиг.2), замкнутую ленту 6 (фиг.1), охватывающую каркас 1. Каркас 1 выполнен из боковых стенок 2 и из пластин 8, связанных ребрами жесткости 7, и имеет форму, повторяющую контур поверхности баржи, размещенной ниже ватерлинии 5. Плоскость каркаса 1 в пределах пластин 8 заполнена пенопластом 9.

Замкнутая лента 6 охватывает каркас 1 с образованием между лентой 6 и пластинами 8 зазора 10 для газогидростатической смазки, в качестве которой используется забортная жидкость или воздух, и установлена на каркасе 1 с возможностью перемещения под действием трения обтекающей жидкости о наружную поверхность ленты по продольным направляющим 11 (фиг.3), выполненными в каркасе 1.

Каркас 1 с огибающей его бесконечной лентой 6 установлен на стенках 2 с образованием щелевидного канала 12 (фиг.3) между поверхностью 3 и нижней ветвью замкнутой ленты 6, которая опирается на продольные ребра 13 и 14, размещенные в зазоре 10 и выполненные на пластинах 8 каркаса. Ширина ребер 13, расположенных со стороны щелевого канала 12 в 2-3 раза меньше ширины ребер 14, расположенных со стороны обтекающего потока, так как лента в щелевом зазоре не испытывает динамических нагрузок обтекающего потока жидкости.

Для поддерживания газогидравлической смазки на заданном уровне в зазоре 10 в пластинах 8 каркаса 1 выполнены карманы 15 (фиг.1), каждый из которых образован крышкой 16, закрепленной на пластине 8 под выполненным в ней отверстием, и вкладышем 17, имеющим боковые ребра 18. Вкладыш 17 размещен в отверстии пластины 8 с образование полости 19 и удерживается в заданном положении винтом 20. Полость 19 сообщена с зазором 10 через щели между ребрами 18. Полость 19 каждого кармана подключена К нагнетающему трубопроводу 21 насоса или компрессора, размещенного на барже.

На каркасе 1 установлено натяжное устройство 22 (фиг.4) для натяжения замкнутой ленты 6, в качестве которого использую, например, устройство для ленточных транспортеров.

Для наиболее точного повторения контура поверхности подводной части баржи каркас 1 и охватывающая его лента 6 выполнены из отдельных секций 23 (фиг.2), максимально приближенных одна к другой. На каркасе 1 на участке перехода замкнутой ленты в щелевой зазор между каркасом и лентой расположены уплотнители 24 по все ширине ленты 6, образующие в щелевом зазоре 12 замкнутую камеру. Уплотнители состоят из щеток 25, соединенных трубопроводом 27 с установленным в корпусе баржи компрессором или насосом. Камера щелевого зазора также соединена с компрессором воздуховодом 21. Для упрощения подачи смазки в щелевой зазор возможно использование диффузоров (фиг.6), закрепленных на ленте 6 по ее ширине и состоящих из профилированной планки 28, имеющей вырез 29. На фиг.4 показано зубчатое колесо 26 дополнительного привода, служащего для очистки от биологических обрастаний при отстое судна, а также для снижения сопротивления между лентой и обтекающей средой.

При движении в воздушном потоке в камере щелевого зазора может создаваться разряжение с помощью эжекционных каналов 30.

Устройство может быть снабжено механизмом для торможения ленты, с помощью которого уменьшается тормозной путь судна.

Работает ленточный движитель следующим образом.

При перемещении объемного тела (теплохода, баржи), на подводной части которого закреплено предложенное устройство, в карманы 15 каркаса 1 подается под давлением газо-гидравлическая смазка, которая через щели между ребрами 18 равномерно распределяется в зазоре 10. В процессе передвижения баржи за счет сцепления жидкости с поверхностью замкнутой ленты последняя проскальзывает относительно каркаса 1 по направляющим 11, при этом устраняется торможение жидкости на границе обтекаемого тела. Для снижения сопротивления возвратному ходу ленты в щелевом канале 12, соединенном воздухопроводом 27 с компрессором, создается воздушная каверна, которая удерживается за счет газо-гидромеханических уплотнителей 24, в которых между механическими устройствами-щетками 25 создается избыточное давление за счет подключения через нагнетающий трубопровод 27 к компрессору или насосу, установленному в корпусе баржи.

Использование устройства позволяет снизить сопротивление движению ленты с одновременной очисткой ее от биологических обрастаний и гидродинамическое сопротивление движущегося объекта в целом.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения гидродинамического сопротивления судна, содержащее каркас, выполненный в виде отдельных секций, расположенных плотно друг к другу, и замкнутую ленту, охватывающую каркас, отличающееся тем, что каркас снабжен ребрами и в нем выполнены направляющие, при этом лента, перемещаемая по направляющим, расположена на ребрах с щелевым зазором с каркасом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каркасе выполнены карманы, сообщенные с зазором и соединенные с нагнетающим трубопроводом.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено компрессором, соединенным с трубопроводом.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что ширина выполненных на каркасе и размещенных в зазоре ребер в 2 3 раза меньше ширины ребер, расположенных на противоположной стороне каркаса.

5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что полость каркаса заполнена материалом с плотностью, меньшей плотности воды, преимущественно пенопластом.

6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что на боковой поверхности каркаса расположены эжекторы, выполненные в виде наклонных каналов, сообщенных с щелевым зазором.

7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что оно снабжено натяжным механизмом, расположенным в каркасе.

8. Устройство по пп.1 7, отличающееся тем, что на ленте размещены диффузоры, выполненные в виде профилированной планки, с щелевыми вырезами.

9. Устройство по пп.1 8, отличающееся тем, что замкнутая лента выполнена из отдельных секций, расположенных плотно друг к другу.

10. Устройство по пп.1 9, отличающееся тем, что оно снабжено скребковым ножом, установленным на каркасе по всей ширине ленты, в месте начала щелевого зазора между лентой и каркасом.

11. Устройство по пп.1 10, отличающееся тем, что в концевых участках щелевого зазора между каркасом и лентой расположены уплотнители.

12. Устройство по пп.1 11, отличающееся тем, что оно прикреплено к обтекаемому телу, преимущественно судну, при этом форма каркаса полностью повторяет форму обтекаемого тела.

13. Устройство по пп.1 12, отличающееся тем, что оно снабжено платформой, на которой закреплен двигательный комплекс, преимущественно автомобиль, мотоцикл или велосипед.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6