Канал форштевня судна с аэродинамическим профилем

 

Изобретение относится к судостроению и касается выполнения форштевня судна с каналом, имеющим аэродинамический профиль для улучшения гидродинамических параметров судна. Канал имеет участки стенок для их установки на носовой оконечности судна и размещения вблизи от передней поверхности на противоположных бортах оконечности. Проход образован оконечностью и внутренней поверхностью канала. Он установлен на наружной поверхности вдоль передней поверхности этой оконечности. Канал имеет закрытую нижнюю часть. На указанном участке боковой стенки канал выступает по высоте над уровнем ватерлинии. Канал отделяет поток воздуха, проходящий через проход, от того, который протекает за его пределами. Каждый из указанных участков стенок имеет аэродинамический профиль, проходящий продольно судну. Участки стенок с аэродинамическим профилем имеют переднюю кромку, определяющую, по крайней мере, одно впускное отверстие прохода, и заднюю кромку, определяющую, по крайней мере одно выпускное отверстие прохода. Упомянутые участки стенок имеют выпуклые внутренние поверхности. Проходы для протекания воды сначала сходятся, а затем расходятся в направлении кормы судна. Выпуклые поверхности увеличивают скорость потоков воды через проходы по сравнению со скоростью воды, обтекающей наружную поверхность канала форштевня, что снижает давление внутри канала. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств судна. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 16 ил.

Настоящее изобретение относится к области гидродинамики и, в частности к устройствам и способам, направленным на улучшение гидродинамических параметров плавсредств, и более точно - к каналу форштевня судна, характеризующемуся аэродинамическим профилем и обеспечивающему улучшение гидродинамических параметров судна.

В судостроении все усовершенствования в основном направлены на снижение сопротивления трения и волнового сопротивления, создаваемых при взаимодействии частиц воды с поверхностью судна, и, следовательно, на улучшение их проходимости сквозь плотную массу воды. Для решения этой задачи и, в частности, для ограничения высоты волны, возникающей в зоне носовой оконечности судна, которое неизбежно создает эту волну, была разработана концепция, в соответствии с которой конструкция носовой части корпуса судна переходит в бульб или в участок шаровидной формы. Благодаря этому волновое сопротивление, возникающее в результате взаимодействия частиц воды с поверхностью судна, снижается.

Передняя поверхность судна, а именно выступающая часть носовой оконечности, участвующая в процессе прокладки пути, по которому судно продвигается сквозь толщу воды, очень широка. Принимая во внимание, что сопротивление тяговому усилию (ходкости) пропорционально квадрату скорости судна, энергозатраты на преодоление этого сопротивления также пропорционально увеличиваются.

Для решения этой проблемы и для уменьшения сопротивления тяговому усилию (ходкости), а также для снижения величины энергии волны, которая возникает при взаимодействии частиц воды с передней поверхностью судна, было предложено разместить на форштевне судна устройство, формирующее проточный канал, как это описано в WO 92/22456. Поскольку судно контактирует с толщей водной массы посредством этого канала, который по высоте располагается выше и ниже ватерлинии судна, хотя и не совпадает со всей его передней поверхностью, ожидается снижение волнового сопротивления, создаваемого ходкостью судна (пропульсивными качествами судна). Однако поставленная задача не могла быть решена с помощью устройства с указанной конструкцией канала, действующего по типу устройства, гасящего волновое сопротивление, поскольку не создавалось возможности должным образом отделить поток морской воды, протекающей через канал, от потока, обтекающего судно по его передней поверхности, хотя до некоторой степени и это удавалось осуществить. Из уровня техники известны другие технические решения указанной задачи, например, решение согласно патенту FR-A-1017897, которое, однако, характеризуется отрицательными результатами, поскольку не только не обеспечило снижения волнового сопротивления, создаваемого в процессе развития тягового усилия судна (создаваемого ходкостью судна), но и более того предлагало использовать подвижные элементы, для которых было необходимо соответствующее энергообеспечение со стороны главного привода судна. Были получены, как уже указывалось, отрицательные результаты, так как энергозатраты на обеспечение ходкости судна оказались значительными.

Кроме того, согласно техническому решению, предложенному в WO 82/03055, предлагалось использовать трубопровод для перемещения воды от форштевня к кормовой части судна с целью применения протекающей на этом участке воды для приведения в движение вращающихся элементов. Это решение относится к другому аспекту, и, кроме того, оно в высшей степени неопределенно в отношении осуществимости ввиду возникновения проблем с трением, турбулентностью и т.д.

Из уровня техники известны также другие публикации, которые содержат технические решения указанных выше задач, а именно, патенты DE-C-931090, DE-A-3045977, DE-A-3508203 и патент FR-A-847445.

В большинстве из этих патентов не содержится информации об использовании какого-либо гидродинамического профиля, в частности, аэродинамического профиля, в результате чего решения, предложенные в этих патентах, не могут обеспечить создания дифференцированного потока в проходах, сформированных внутри канала, отделенного от потока, протекающего по наружной поверхности канала. Технические решения из известного уровня техники не обеспечивают условий, необходимых для разделения потоков, поскольку предлагаемые устройства имеют открытую торцевую зону и не закрытую донную часть, а с другой стороны, уровень расположения таких устройств над ватерлинией судна не совсем удачен. В частности, из описания и чертежей патента DE-C-931090 можно сделать вывод о том, что часть высоты канала над ватерлинией судна должна быть такой, чтобы канал был виден над ватерлинией.

Экспериментальные работы, проведенные по изучению вопроса об использовании предложенного канала форштевня, подтвердили тот факт, что аэродинамический профиль и ориентация канала относительно носовой оконечности корпуса имеют большое значение для достижения оптимальных результатов: увеличения скорости потока воды в пределах канала и, соответственно, обеспечения пониженного давления внутри канала форштевня, а также снижения давления в потоке, расположенном далее по ходу от этого канала (в нижнем бьефе). Многие технические решения из этих патентов не обеспечивают достижения положительного эффекта, поскольку каналы имеют неблагоприятную конфигурацию аэродинамического профиля, например, аэродинамический профиль с вогнутой внутренней поверхностью, или вследствие того, что они расположены таким образом, что создают неблагоприятные условия для потока воды со стороны внутренней поверхности канала, например, при ориентации, формирующей проход для непрерывно отклоняющегося потока.

Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача эффективного устранения перечисленных выше недостатков, характерных для известного уровня техники, и создания конструкции канала судового форштевня, имеющего такую ориентацию и конфигурацию профиля, которые способны обеспечить дифференцирование характеристик потока со стороны внутренней поверхности канала форштевня от характеристик потока со стороны его наружной поверхности, чтобы достичь увеличения скорости протекания потока воды через проход внутри между каналом форштевня и передней поверхностью носовой оконечности по сравнению со скоростью потока за его пределами, понижая тем самым давление со стороны внутренней поверхности канала форштевня и ослабляя поток, расположенный далее по ходу от канала форштевня, результатом чего является пропорциональное уменьшение сопротивления тяговому усилию судна (ходкости судна), улучшая таким образом, процесс обтекания со скольжением судна, что положительно влияет на увеличение скорости и/или уменьшение потребления мощности при соответствующем снижении потребления горючего.

Еще одной задачей настоящего изобретения является использование предложенного канала форштевня с ориентацией и конфигурацией аэродинамического профиля таким образом, чтобы обеспечить увеличение скорости потока воды и понижение давления в пределах внутренней поверхности канала по сравнению со скоростью и давлением со стороны наружной поверхности этого канала, причем оптимальная ориентация канала и оптимальная конфигурация аэродинамического профиля должны быть такими, чтобы аэродинамический профиль имел выпуклую внутреннюю поверхность и формировал проход для потока с обеих сторон носовой оконечности корпуса судна, который первоначально наклоняется, а затем отклоняется в обратном направлении судна.

Поставленные задачи решаются с помощью предложенного канала форштевня, предназначенного для использования на судне, имеющем носовую оконечность, включающую противоположные борта и переднюю поверхность носовой оконечности, при этом канал форштевня имеет участки стенок, которые служат для их установки на носовой оконечности судна и размещения вблизи от передней поверхности и по направлению вверх на противоположных бортах носовой оконечности судна, а проход для протекания воды формируется между внутренней поверхностью канала форштевня и носовой оконечностью судна. Согласно изобретению канал установлен на наружной поверхности носовой оконечности судна вдоль передней поверхности носовой оконечности судна, имеет закрытую нижнюю часть и на указанном участке боковой стенки выступает по высоте над уровнем ватерлинии при движении судна таким образом, чтобы при любых условиях загрузки судна отделять поток воды, протекающий через проход, от потока воды, протекающего за его пределами, при этом каждый из указанных участков стенок имеет аэродинамический профиль, выступающий в основном в продольном направлении относительно судна, причем эти участки стенок с аэродинамическим профилем имеют на противоположных бортах носовой оконечности судна переднюю кромку, определяющую по крайней мере одно впускное отверстие прохода для протекания потока воды, и заднюю кромку, определяющую по крайней мере одно выпускное отверстие прохода для протекания воды, причем эти участки стенок с аэродинамическим профилем имеют выпуклые внутренние поверхности, проходы для протекания воды сходятся, а затем расходятся в направлении назад судна, за счет чего выпуклые внутренние поверхности увеличивают скорость потоков воды, протекающих через проходы, по сравнению со скоростью потоков воды, обтекающих канал форштевня по его наружной поверхности, что приводит к понижению давления внутри канала форштевня и ослаблению потока воды ниже по течению потока из канала.

В предпочтительной форме выполнения изобретения конфигурация канала практически повторяет конфигурацию противоположных бортов носовой оконечности.

При этом участки боковых стенок с аэродинамическим профилем изготовлены предпочтительным образом так, что могут быть установлены на противоположных бортах носовой оконечности в таком положении, что верхний конец участков боковых стенок с аэродинамическим профилем оказывается закрытым благодаря тому, что он приварен в зоне каждой из сторон передней поверхности судна, в результате чего сформирован закрытый по периметру канал форштевня.

Канал форштевня в предпочтительном варианте выполнения имеет опорные элементы, предназначенные для установки на противоположных бортах оконечности судна таким образом, чтобы канал форштевня оставался частично открытым в верхней части на каждом из бортов судна.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения канал форштевня имеет установленные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины с аэродинамическим профилем, выступающие вовнутрь по отношению к внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки и служащие в основном для размещения вдоль судна вплоть до противоположных бортов носовой оконечности таким образом, чтобы обеспечивать ламинарность потока воды, протекающей через проходы, в котором ориентация аэродинамического профиля этих направляющих пластин определяется передней кромкой в зоне впускного отверстия прохода для протекания потока воды и задней кромкой в зоне выпускного отверстия прохода для протекания потока воды.

В другом предпочтительном варианте выполнения канал форштевня имеет установленные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины с аэродинамическим профилем, выступающие вовнутрь по отношению к внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки и служащие в основном для размещения вдоль судна таким образом, чтобы обеспечивать ламинарность потока воды, протекающей через проходы, в котором ориентация аэродинамического профиля каждой из направляющих пластин определена передней кромкой в зоне впускного отверстия прохода для протекания потока воды и задней кромкой в зоне выпускного отверстия прохода для протекания потока воды, при этом расположенные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины установлены на каждой внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки или на каждой соответствующей поверхности бортов носовой оконечности судна и/или выполнены со щелями, расположенными продольно или поперечно по отношению к внутреннему расстоянию между участками боковой стенки и бортами носовой оконечности судна, чтобы обеспечивать взаимосвязь в вертикальной плоскости элементов потока воды в пределах проходов, по которым протекает поток.

Целесообразно каналу форштевня придать в одном случае плоскую наружную поверхность.

Целесообразно также каналу форштевня придать в другом случае вогнутую наружную поверхность.

В каждой предпочтительной форме выполнения канал форштевня сформирован на судне в комбинации с носовой оконечностью с соответственно уменьшающейся толщиной вдоль ватерлинии.

Изобретение далее поясняется описанием примеров его предпочтительных выполнений со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлены некоторые характерные виды, не ограничивающие варианты его выполнения и предназначенные исключительно для облегчения понимания специалистами в данной области техники сущности настоящего изобретения.

На фиг. 1 показан вид сбоку судна с бульбовидным/шаровидным форштевнем без использования канала форштевня, снижающего сопротивление тяговому усилию (ходкости) судна.

На фиг. 2 - вид сверху участка оконечности судна по фиг. 1 со схематическим изображением линий обтекания, сформированных в процессе приведения судна в движение.

На фиг. 3 - вид спереди носовой части корпуса судна по фиг. 1.

На фиг. 4 - вид сбоку судна с бульбовидным/шаровидным форштевнем, который дополнительно снабжен каналом с аэродинамическим профилем, в основном соответствующим конфигурации носовой оконечности и закрытым сверху сваркой с бортами судна.

На фиг. 5 - вид сверху сечения вдоль ватерлинии судна по фиг. 4.

На фиг. 6 - вид спереди носовой части корпуса судна по фиг. 4.

На фиг. 7 - вид сверху сечения носовой части корпуса судна по фиг. 4 со схематическим изображением линий обтекания, сформированных во время приведения судна в движение.

На фиг. 8 - вид сбоку судна с бульбовидным/шаровидным форштевнем, дополнительно снабженным аэродинамического профиля каналом, прикрепленным к борту судна посредством набора опорных элементов.

На фиг. 9 - вид сверху сечения вдоль ватерлинии судна по фиг. 8.

На фиг. 10 - вид спереди носовой части корпуса судна по фиг. 8.

На фиг. 11 - вид сбоку судна с бульбовидным/шаровидным форштевнем, при этом канал форштевня начинается точно по контуру форштевня и в основном имеет форму профиля судна.

На фиг. 12 - вид сбоку судна, на котором канал форштевня с внутренней стороны укомплектован набором параллельных продольных пластин для обеспечения ламинарности потока, протекающего через канал форштевня.

На фиг. 13 - вид сверху сечения носовой части корпуса судна по фиг. 12.

На фиг. 14 - вид спереди носовой части корпуса судна по фиг. 12.

На фиг. 15 - аксонометрический вид сбоку носовой части корпуса судна с каналом форштевня, имеющим форму, которая отличается от контура форштевня.

На фиг. 16 приведен график зависимости мощности в л.с. от скорости для обычного судна и для судна с бульбовидным/шаровидным форштевнем, а также для судна, оборудованного каналом форштевня по настоящему изобретению.

На фиг. 1, 2 и 3 представлены аксонометрический вид сбоку, вид сверху и вид спереди судна 1 с бульбовидным/шаровидным форштевнем 3 без канала. Как показано, в частности, на фиг. 2, схематические линии обтекания потока по передней поверхности носовой оконечности судна сохраняют одну и ту же плотность как до форштевня, так и после него с обеих сторон передней поверхности носовой оконечности судна. Эффект размещения канала форштевня по изобретению вокруг передней поверхности носовой оконечности судна, как схематически показано на фиг. 7, заключается в получении разных характеристик потока и, в частности, в уменьшении плотности схематических линий 5 в зоне, расположенной по ходу от канала форштевня (в нижнем бьефе).

На фиг. 4, 5 и 6 представлен аксонометрический вид сбоку, вид сверху и вид спереди судна 1 с бульбовидным/шаровидным форштевнем 3 с каналом 2, имеющим аэродинамический профиль и установленным в положение, предусмотренное по изобретению. Очевидно, что канал может быть также установлен на судне и без бульбовидного/шаровидного форштевня.

Канал 2 по изобретению размещается на носовой оконечности судна и занимает часть пространства с обеих бортов его передней поверхности, располагаясь по высоте выше и ниже ватерлинии судна. Участок канала 2 над ватерлинией судна по высоте должен быть таким, чтобы верхняя часть канала превышала предполагаемый максимум высоты волны, например, 5-6 м над ватерлинией. В любом случае предлагаемый канал форштевня должен выступать на такую высоту, чтобы при условии загрузки судна он располагался бы над поверхностью воды, а поток в пределах канала был бы отделен от потока, протекающего за пределами этого канала.

В зоне ниже ватерлинии канал может проходить вниз вплоть до бульбовидного/шаровидного форштевня 3, если таковой имеется, или даже перекрывать уровень его расположения, охватывая его.

Канал 2 в основном соответствует морфологии, а точнее - геометрии контура форштевня судна и закрывается в своей донной зоне.

Канал может проходить в направлении потока впереди или позади носовой оконечности судна или занимать промежуточное положение. Предпочтительно выбирается положение, при котором канал выступает вперед в направлении потока, примерно, на половину его длины. Канал 2 должен быть частично или полностью открыт или закрыт в своей верхней зоне, всегда удовлетворяя условиям, при которых поток в пределах канала был бы полностью отделен от потока за пределами канала.

На фиг. 4, 5 и 6 представлен канал со сходящимися сторонами, который закрыт в своей верхней части и который установлен на бортах судна и приварен к ним тогда, как на фиг. 8, 9 и 10 представлено судно с каналом 2 форштевня, открытым в верхней части и прикрепленным к бортам судна посредством соответствующего набора опорных элементов 4.

В случае использования таких опорных элементов 4 последние имеют предпочтительно гидродинамический профиль, выпуклый с обеих сторон и ориентированный в направлении потока, или они могут быть выполнены в виде трубок любой пригодной для этой цели конфигурации.

В конструкции, представленной на фиг. 4, 5 и 6, с каналом, закрытым в его верхней части, и в конструкции, представленной на фиг. 8-10, с каналом, открытым в его верхней части и прикрепленным к бортам судна 1 посредством опорных элементов 4, данный канал в основном имеет форму, которая соответствует в основном геометрии носовой оконечности судна в вертикальном направлении. Однако существует возможность использования канала другой формы. Таким образом, канал может быть расположен вокруг передней поверхности носовой оконечности судна и иметь любую геометрическую форму, в каждом отдельном случае отличающуюся от основной геометрии передней поверхности носовой оконечности судна в вертикальном направлении, как, например, показано на фиг. 15.

Необходимо отметить, что контур форштевня судна, снабженного каналом, может быть либо параллельным, либо наклонным к перпендикуляру, если судно находится в состоянии покоя. В некоторых случаях контур канала 2 может быть также наклонен, причем угол наклона равен или отличен от угла наклона контура форштевня. Как показано на фиг. 11, любая конфигурация канала 2 точно повторяет конфигурацию форштевня судна.

В принципе, канал 2 может быть использован с любой геометрией передней оконечности судна. Например, носовая оконечность судна, соответствующим образом уменьшающаяся по толщине вдоль произвольно выбранной линии уровня поверхности моря, может быть предпочтительной.

После формирования канала форштевня, предложенного в настоящем изобретении, образуется проход 7 для протекания потока между внутренней поверхностью канала 2 и передней поверхностью носовой оконечности судна. На каждом из бортов судна проход 7 включает по крайней мере одно впускное отверстие и по крайней мере одно выпускное отверстие для протекания потока воды. Отличительной особенностью канала 2 по настоящему изобретению является то, что стенки канала имеют аэродинамический профиль при ориентировании в продольном направлении потока, начиная от упомянутого выше по крайней мере одного впускного отверстия до вышеупомянутого по крайней мере одного выпускного отверстия с обеих сторон судна 1. Этот аэродинамический профиль характеризуется наличием своей передней кромки в зоне упомянутого по крайней мере одного впускного отверстия для протекания потока и своей задней кромки в зоне по крайней мере одного упомянутого выпускного отверстия для протекания потока.

Выпуклая полость канала 2 с аэродинамическим профилем имеет такую внутреннюю поверхность канала, которая обеспечивает возникновение со стороны внутренней поверхности выпуклой полости повышенной скорости потока и, соответственно, пониженного давления по отношению к потоку с наружной стороны канала, что подтверждается теорией аэродинамики. Наружная поверхность канала может быть либо плоской, либо слегка вогнутой. В результате такой профиль канала 2 в соответствии с изобретением приводит к тому, что водные массы проходят по проходу 7, приобретая повышенную скорость по сравнению со скоростью водных масс, обтекающих канал 2 по его наружным стенкам. Эта дифференциация скорости потока вызывает перепад давления внутри канала и создание зоны пониженного давления, расположенной вниз по ходу течения потока из канала (в зоне нижнего бьефа), в результате чего в зоне носовой оконечности судна возникает ламинарный поток, снижается высота носовой волны, и, следовательно, обеспечивается улучшение обтекания со скольжением судна.

Как показано на фиг. 12, 13 и 14, предложенный канал с аэродинамическим профилем может включать наборы выступающих направляющих пластин 6, обеспечивающих ламинарность потока, при этом указанные пластины закреплены продольно на внутренней поверхности. Направляющие пластины 6 предпочтительно имеют аэродинамический профиль, а их ориентацию определяет передняя кромка в зоне упомянутого выше впускного отверстия для протекания потока и задняя кромка в зоне выпускного отверстия для протекания потока. Каждая из этих направляющих устанавливается либо в зоне внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки канала и соответствующего борта носовой оконечности судна, либо в любой зоне стенки канала, либо в зоне соответствующего участка боковых поверхностей носовой оконечности судна. Могут быть также предусмотрены щели, расположенные продольно или поперечно расстоянию между участками боковой стенки канала и бортами носовой оконечности судна, с целью обеспечения взаимосвязи в вертикальной плоскости элементов потока воды в пределах проходов для протекания потока между последовательно расположенными направляющими пластинами.

Аналогичные наборы выступающих направляющих пластин могут быть установлены также и на наружной поверхности канала.

Были проведены эксперименты на модели с использованием канала по изобретению с аэродинамическими коэффициентами CD=0,012 и CL=1,3. Данные коэффициенты показали улучшение гидродинамических параметров. Так, буксировочное сопротивление было снижено приблизительно на 7,5%, а экономия энергозатрат соответственно составила от 10 до 12% для одного судна.

Перерасчет упомянутых выше экспериментальных данных относительно реально существующего действующего судна был выполнен с использованием метода FROUDE. Упомянутые выше эксперименты были проведены на так называемой "голой" модели корпуса, т.е. без руля, гребного винта и т.п. Результаты представлены в таблице ниже, где мощность в лошадиных силах приведена для различных значений скорости.

В таблице представлены три варианта: - вариант, относящийся к судну с малым бульбом без предложенного в изобретении канала (вариант А); - вариант, который относится к тому же судну, но с улучшенной конструкцией бульба, специально разработанной Государственным техническим университетом в Афинах, и который представляет собой техническое решение, известное из уровня техники и использованное в качестве прототипа при создании настоящего изобретения (вариант Б); - вариант, относящийся к судну с малым бульбом, как и в варианте А, но на котором был установлен канал форштевня по изобретению (вариант В).

Величины в процентах, представленные в таблице, указывают на относительное увеличение (+) или уменьшение (-) мощности в сравнении с вариантом А для судна с малым бульбом и без канала форштевня. Такие же результаты представлены и на фиг. 16.

Касательно конструкции предложенного канала форштевня необходимо отметить, что его размещение на носовой оконечности судна, высота его участков, выступающих над и под ватерлинией судна, его протяженность вдоль направления движения потока, его наклон по отношению к оси симметрии судна и расстояние, на которое он отстоит от корпуса судна определяются в соответствии с геометрией, корпусными коэффициентами и скоростью судна.

В этой связи следует подчеркнуть, что в описании представлены иллюстративные примеры выполнения настоящего изобретения, которые не ограничивают его объем. Поэтому любые изменения, касающееся формы, типа, размеров, материалов и элементов конструкции предложенного канала форштевня с аэродинамическим профилем следует рассматривать как эквивалентные варианты выполнения настоящего изобретения, если они не составляют предмет нового изобретения и не вносят существенных изменений в уровень техники.

При анализе результатов эксперимента с использованием вышеуказанной модели для определения параметров аэродинамического профиля с CD = 0,012 и CL= 1,3 была получена следующая формула определения места расположения канала, а именно, степени наклона аэродинамического профиля по отношению к оси симметрии судна, которая должна находиться в интервале значений, определенных с помощью уравнения: A2-A1 = 0,0425L ± 0,005L, где, как представлено на фиг. 5, A1 обозначает минимальное расстояние между внутренней поверхностью канала и передней поверхностью носовой оконечности судна, а A2 обозначает расстояние между задней кромкой канала и передней поверхностью носовой оконечности судна, при этом A2 измеряют, начиная от наиболее глубоко расположенного концевого участка задней кромки канала. Как A1, так и A2 измеряются вдоль одной и той же ватерлинии, a L обозначает длину аэродинамического профиля по направлению движения потока. Следовательно, предпочтительный вариант выполнения изобретения подтверждает, что все ватерлинии в пределах толщи морской воды удовлетворяют условиям вышеуказанной формулы, а угол наклона аэродинамического профиля устанавливается и поддерживается по возможности постоянно для всех ватерлиний. Очевидно, что вышеуказанная формула определяет предпочтительный диапазон значений для параметров аэродинамического профиля и расстояние, на котором он располагается от передней поверхности носовой оконечности судна. Из вышесказанного следует, что предпочтительная ориентация предлагаемого канала форштевня относительно передней поверхности носовой оконечности судна должна быть такой, чтобы проход для потока воды между внутренней поверхностью канала форштевня и носовой оконечностью на каждом из бортов судна первоначально сходился, а затем расходился относительно обратного направления судна.

Эксперимент с каналом форштевня с аэродинамическим профилем по изобретению был проведен на реально существующем судне, а именно на F/B RODOS под греческим флагом, приписанном на острове Родос и принадлежащем компании DANE SEALINE. Этот эксперимент показал вполне удовлетворительные результаты.

Формула изобретения

1. Канал (2) форштевня, предназначенный для использования на судне (1), имеющем носовую оконечность, включающую противоположные борта и переднюю поверхность носовой оконечности, при этом канал форштевня имеет участки стенок, которые служат для их установки на носовой оконечности судна (1) и размещения вблизи от передней поверхности и по направлению вверх на противоположных бортах носовой оконечности судна, а проход (7) для протекания воды формируется между внутренней поверхностью канала (2) форштевня и носовой оконечностью судна, отличающийся тем, что он установлен на наружной поверхности носовой оконечности судна вдоль передней поверхности носовой оконечности судна, имеет закрытую нижнюю часть и на указанном участке боковой стенки выступает по высоте над уровнем ватерлинии при движении судна таким образом, чтобы при любых условиях загрузки судна отделять поток воды, протекающий через проход (7), от потока воды, протекающего за его пределами, при этом каждый из указанных участков стенок имеет аэродинамический профиль, выступающий в основном в продольном направлении относительно судна (1), причем эти участки стенок с аэродинамическим профилем имеют на противоположных бортах носовой оконечности судна переднюю кромку, определяющую по крайней мере одно впускное отверстие прохода (7) для протекания потока воды, и заднюю кромку, определяющую по крайней мере одно выпускное отверстие прохода (7) для протекания воды, причем эти участки стенок с аэродинамическим профилем имеют выпуклые внутренние поверхности, проходы для протекания воды сходятся, а затем расходятся в направлении назад судна, за счет чего выпуклые внутренние поверхности увеличивают скорость потоков воды, протекающих через проходы, по сравнению со скоростью потоков воды, обтекающих канал (2) форштевня по его наружной поверхности, что приводит к понижению давления внутри канала (2) форштевня и ослаблению потока воды ниже по течению потока из канала.

2. Канал форштевня по п.1, отличающийся тем, что его конфигурация практически повторяет конфигурацию противоположных бортов носовой оконечности.

3. Канал форштевня по п.1, отличающийся тем, что участки боковых стенок с аэродинамическим профилем изготовлены таким образом, что могут быть установлены на противоположных бортах носовой оконечности в таком положении, что верхний конец участков носовой оконечности в таком положении, что верхний конец участков боковых стенок с аэродинамическим профилем оказывается закрытым благодаря тому, что он приварен в зоне каждой из сторон передней поверхности судна (1), в результате чего сформирован закрытый по периметру канал форштевня.

4. Канал форштевня по п.1, отличающийся тем, что он имеет опорные элементы (4), предназначенные для установки на противоположных бортах оконечности судна таким образом, чтобы канал (2) форштевня оставался частично открытым в верхней части на каждом из бортов судна (1).

5. Канал форштевня по п.3 или 4, отличающийся тем, что он имеет установленные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины с аэродинамическим профилем, выступающие вовнутрь по отношению к внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки и служащие в основном для размещения вдоль судна вплоть до противоположных бортов носовой оконечности таким образом, чтобы обеспечивать ламинарность потока воды, протекающей через проходы (7), в котором ориентация аэродинамического профиля этих направляющих пластин определяется передней кромкой в зоне впускного отверстия прохода (7) для протекания потока воды и задней кромкой в зоне выпускного отверстия прохода (7) для протекания потока воды.

6. Канал форштевня по п.3 или 4, отличающийся тем, что он имеет установленные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины с аэродинамическим профилем, выступающие вовнутрь по отношению к внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки и служащие в основном для размещения вдоль судна таким образом, чтобы обеспечивать ламинарность потока воды, протекающей через проходы (7), в котором ориентация аэродинамического профиля каждой из направляющих пластин определена передней кромкой в зоне впускного отверстия прохода (7) для протекания потока воды и задней кромкой в зоне выпускного отверстия прохода (7) для протекания потока вода, при этом расположенные с промежутками в вертикальной плоскости направляющие пластины установлены на каждой внутренней поверхности каждого из участков боковой стенки или на каждой соответствующей поверхности бортов носовой оконечности судна и/или выполнены со щелями, расположенными продольно или поперечно по отношению к внутреннему расстоянию между участками боковой стенки и бортами носовой оконечности судна, чтобы обеспечивать взаимосвязь в вертикальной плоскости элементов потока воды в пределах проходов (7), по которым протекает поток.

7. Канал форштевня по п. 1, отличающийся тем, что он имеет плоскую наружную поверхность.

8. Канал форштевня по п.1, отличающийся тем, что он имеет вогнутую наружную поверхность.

9. Канал форштевня по п.2, отличающийся тем, что он сформирован на судне в комбинации с носовой оконечностью с соответственно уменьшающейся толщиной вдоль ватерлинии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17