Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде

 

Изобретение относится к водному транспорту, судостроению и касается технологии снижения поверхностного трения при движении транспортных устройств в водной среде. Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде заключается в создании электрического поля в пограничном слое, окружающем поверхность тела. На поверхности тела создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение. Величина напряжения достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя). Полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения. Геометрию проводящих поверхностей целесообразно при реализации описываемого способа выбирать в соответствии с формой движущегося тела и его скоростью движения. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности создания газового слоя на границе раздела тело - вода без разрушения самого тела и при минимальных энергозатратах на генерацию газа для "смазки". 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам передвижения в водной среде, к надводному и подводному транспорту.

Уровень техники.

Известны способы уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде, заключающиеся в создании воздушного слоя под днищем движущегося судна (1, 2). Такие способы хотя и позволяют уменьшить трение корпуса корабля о воду, но требуют значительного расхода воздуха для своего осуществления, и, как следствие, наличия мощного компрессора на борту судна.

Известен способ уменьшения поверхностного трения в водной среде, заключающийся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающим тело. Созданное поле генерирует комплексы молекул из материала, составляющего электрод. Слой из упомянутых молекул и создает смазку при движении тела в воде (3). Данный способ взят авторами за прототип. К сожалению, в известном способе "смазочный" слой также состоит из водной среды и не столь эффективен. Кроме того, в процессе движения расходуется материал рабочего электрода, что ограничивает рамки применения способа.

Сущность изобретения.

В данной заявке решается задача создания эффективного газового слоя на границе раздела тело-жидкость без разрушения самого тела и с минимальными энергозатратами на генерацию газа для "смазки".

Для решения поставленной задачи в способе, заключающемся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающим поверхность тела, на его поверхности создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение, величина которого достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя), при этом полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде, и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения. Кроме того, геометрию проводящих поверхностей выбирают в соответствии с формой тела и его скоростью движения.

Возможность осуществления.

Способ уменьшения поверхостного трения при движении тела в воде иллюстрируется чертежами фиг.1, 2, 3. На фиг.1, 2 показан корпус - 1 судна сбоку, на фиг. 3 - днище - 1 судна (вид снизу). На поверхность судна (днища) 1 нанесены проводящие участки 2 (заштрихованы), разделенные изолирующим материалом 3. Проводящие участки попеременно подключены к полюсам источника питания 4 таким образом, чтобы электрическое поле, создаваемое электродами, равномерно окружало движущееся тело и обеспечивало эффективное разложение воды на газ (водород и кислород).

Геометрию проводящих поверхностей делают такой, чтобы газовая прослойка окружала судно при его движении с любой скоростью. Например, кольцеобразное расположение электродов (фиг.1) целесообразно при низкой скорости движения, когда пузырьки газа успевают подняться по бортам судна, к поверхности их слой наращивается и судно не успевает уйти из созданного "облака" газа.

Вариант продольного расположения электродов (фиг.2) эффективен при большой скорости движения, когда газ не успевает подняться к поверхности, и наращивание слоя происходит продольно движению судна.

Шахматное расположение проводящих поверхностей (фиг.3) целесообразно на плоском днище судна, когда пузырьки газа не уходят на поверхность.

Источник питания в принципе может быть источником постоянного тока, но при этом возникает опасность отложения на электродах солей ионов вещества, растворенного в воде. Ухудшаются условия образования газа. Частая перемена полюсов (переменный ток) делает процесс разложения воды энергоемким, и мощность расходуется на нагрев воды. Понятно, что чем медленнее идет судно, тем медленнее должен выделяться газ (тем меньше его нужно), тем меньше должно быть напряжение на электродах.

Материал проводящих поверхностей (электродов) 2 целесообразно использовать химически нейтральным к водной среде, например, делать электороды из металла платиновой группы. В противном случае он будет реагировать с водой и разрушаться. Следует провести специальные исследования по созданию материала для указанной цели.

Таким образом, предложенный способ позволяет с максимальной эффективностью осуществить газовую смазку корпуса судна именно на его поверхности в слое воды, примыкающей к ней, не иметь внешнего источника газа. Его энергетическая эффективность приближается к единице.

Расчеты показывают, что Энергозатраты на создание газовой смазки на порядок меньше энергозатрат, обеспечивающих эквивалентное увеличение скорости при отсутствии газового слоя.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 288576, кл. B 63 B 1/38.

2. Патент России 2122270 C1, кл. B 63 B 1/38.

3. Авторское свидетельство СССР 364493, кл. B 63 B 1/34.

Формула изобретения

1. Способ уменьшения поверхностного трения при движении тела в воде, заключающийся в создании электрического поля в пограничном слое, окружающем поверхность тела, отличающийся тем, что на поверхности тела создают проводящие участки, разделенные изолятором, и прикладывают к ним электрическое напряжение, величина которого достаточна для возникновения разложения воды (появления газового слоя), при этом полярность приложенного напряжения и его величину меняют в соответствии со скоростью движения тела в воде и условиями минимизации энергозатрат для создания газовой прослойки скольжения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что геометрию проводящих поверхностей выбирают в соответствии с формой движущегося тела и его скоростью движения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.04.2004

Извещение опубликовано: 27.05.2005        БИ: 15/2005

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.04.2008

Извещение опубликовано: 27.05.2010        БИ: 15/2010

---