Способ снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке

Авторы патента:

Шаманин Юрий Леонидович (RU)

Шабаров Василий Владимирович (RU)

Дербенев Сергей Германович (RU)

Кальясов Павел Сергеевич (RU)

B63B1/38 - Суда и прочие плавучие средства; оборудование для судов (транспортные средства на воздушной подушке B60V; устройства для вентиляции, обогрева, охлаждения или кондиционирования на судах B63J 2/00)

B60V1/18 - конструкция корпуса

Владельцы патента RU 2630875:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к способам снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке и касается транспортных средств с малым отношением длины к ширине. Для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления. Носовое гибкое ограждение выполнено полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Причем отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Достигается увеличение скорости аппаратов на статической воздушной подушке. 4 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке и может быть использовано для других транспортных средств с малым отношением длины к ширине.

Известен способ снижения лобового сопротивления активно движущихся тел (см. Способ снижения лобового сопротивления активно движущихся тел и устройство для его осуществления. Патент RU 2317919; МПК В64С 23/00; В63В 1/38, опубликован 27.02.2008), заключающийся в том, что для снижения скорости набегания внешней среды, ей навстречу выпускают струю рабочего тела, по курсу истекающего из носовой оконечности корпуса, а струи рабочего тела, изменяющие набегание внешней среды со встречного на предмидельный радиальный уход от тела, выпускают перпендикулярно к удлиненному участку носовой части корпуса. Струи формируют обратным потоком рабочего тела, который перепускают от маршевого двигателя-движителя в носовую часть через подводящие каналы.

Известный способ применяется для снижения лобового сопротивления длинных узких тел стреловидной формы с удлиненным участком носовой части и не эффективен для снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке с малым отношением:

L/B<3,

где:

L - длина аппарата;

В - ширина аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ снижения лобового сопротивления, используемый в тяжелом судне на воздушной подушке (Heavy type air cushion ship. Патент CN 201670231 (U): МПК B60V 3/06; B63B 1/38, опубликован 15.12.2010), заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающей воды, ей навстречу выпускают струю воздуха, по курсу истекающего из отверстия в носовой оконечности корпуса, а струи воздуха, изменяющие набегание воды со встречного на предмидельный радиальный уход выпускают из отверстий в носовой водоизмещающей части корпуса судна перпендикулярно его поверхности. Струи формируют воздухом, поступающим от компрессора через емкость высокого давления по подводящим каналам к отверстиям в корпусе.

Известный способ применяется для снижения лобового сопротивления водоизмещающих судов с узким корпусом и ему присущи указанные выше недостатки аналога.

Задачи, решаемые изобретением:

- снижение лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке с малым отношением L/8<3.

Технический результат от использования изобретения заключается в увеличении скорости аппаратов на статической воздушной подушке.

Предлагается способ снижения лобового сопротивления аппарата на статической воздушной подушке, заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления.

Для достижения указанного технического результата носовое гибкое ограждение выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.

При истечения воздуха из воздушной подушки через щели в носовом гибком ограждении наблюдается увеличение разрежения и снижение избыточного давления на поверхности ограждения, чем и достигается снижение лобового сопротивления при движении аппарата.

Направленное по касательной к поверхности ограждения течение является устойчивым по отношению к внешним возмущениям (порывам бокового ветра, пульсациям скоростей истечения из воздушной подушки).

На фиг. 1 представлен общий вид аппарата на статической воздушной подушке, на фиг. 2 - сечение А-А носового гибкого ограждения на фиг. 1, фиг. 3 - диаграмма изменения коэффициента давления вдоль поверхности носового гибкого ограждения, на фиг. 4 - диаграмма изменения коэффициента лобового сопротивления от скорости.

Коэффициент давления определяется соотношением (Гидромеханика. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Л.: Судостроение, 1982. 450 с.):

где:

C_p - коэффициент давления;

p - относительное давление;

ρ - плотность воздуха;

V - скорость движения аппарата.

Коэффициент сопротивления определяется соотношением (Гидромеханика. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Л.: Судостроение, 1982. 450 с.):

где:

С_х - коэффициент давления;

X - сопротивление;

ρ - плотность воздуха;

V - скорость движения аппарата;

S - площадь проекции ограждения на плоскость миделя.

На фиг. 3, 4 использованы следующие обозначения: V_c - скорость истечения воздуха через щели в носовом ограждении, L_r - длина дуги носовой части корпуса и гибкого ограждения в плане, R - радиус носовой части.

При движении аппарата 1 на статической воздушной подушке 2, для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха 3, из отверстий 4 в носовой части корпуса аппарата выпускают струи 5 воздуха избыточного давления. Носовое гибкое ограждение 6 выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом 7 носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Отверстия 4 выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.

При истечении воздуха из воздушной подушки через щели в носовом ограждении наблюдается увеличение разрежения и снижение избыточного давления на поверхности ограждения, чем и достигается снижение лобового сопротивления при движении аппарата, см. рис. 3.

Величина лобового сопротивления зависит от отношения скоростей движения судна и скорости истечения воздуха из щелей гибкого ограждения, см. рис. 4.

Режимы движения судна отмечены на диаграмме рис. 4 точками а и b. Режим a соответствует скорости движения судна 16,7 м/с (60 км/час), скорости истечения воздуха 25 м/с (расход 0,5 м³/с) и избыточному давлению в воздушной подушке 400 Па. Режим b соответствует скорости движения судна 16,7 м/с (60 км/час), скорости истечения воздуха 50 м/с (расход 1 м³/с) и избыточному давлению в воздушной подушке 1200 Па.

Способ реализован в судах на статической воздушной подушке с носовым гибким ограждением высотой 2 м. Носовое гибкое ограждение имеет 10 отверстий для истечения воздуха, выполненных в виде вертикальных щелей. Ширина щели составляет 10 мм.

Способ снижения лобового сопротивления аппарата на статической воздушной подушке, заключающийся в том, что для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления, отличающийся тем, что носовое гибкое ограждение выполняют полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки, отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата, струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата.

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, в частности касается транспортировки тяжеловесных и крупногабаритных морских подводных объектов.

Асимметричное судно // 2629637

Изобретение относится к области судостроения и касается профилирования обводов корпусов судов. Предложен корпус водоизмещающего судна несимметричной формы с криволинейным несимметричным днищем, имеющим вытянутую изогнутую каплевидную форму, с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, а также с округлой носовой и заостренной кормовой частями, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси.

Судно с аутригерами тримаранного типа // 2628550

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам - носителям плавучих средств, например глубоководных исследовательских аппаратов. Предложено судно тримаранного типа с аутригерами - энергетическими модулями, состоящее из основного корпуса, двух боковых плавучестей - аутригеров и соединяющих их с корпусом надводных мостов.

Надувной гидроцикл со стационарным транцем для подвесного мотора // 2628278

Изобретение относится к судостроению, в частности к надувным гидроциклам. Надувной гидроцикл со стационарным транцем содержит центральный несущий баллон и U-образный бортовой баллон.

Мелкосидящее судно с лопастными колёсами // 2624375

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам с лопастными гребными колесами. Предложено мелкосидящее судно с лопастными колесами, состоящее из корпуса, двигателей, силовых трансмиссий, лопастных колес, закрепленных на гребных валах, установленных перпендикулярно направлению движения судна, водопроточных каналов и рулевого устройства, причем корма судна выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающие секции, на которых установлены опоры двух гребных валов с закрепленными на них лопастными колесами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними изогнутыми лопастями, расположенными по нескольким разноудаленным от вала диаметрам так, что при вращении колес они следуют друг за другом, переливая воду на более отдаленные от вала лопасти, и входят в воду под прямым углом в безударном режиме.

Гибридное однокорпусное глиссирующее судно // 2624142

Изобретение относится к области судостроения, в частности к однокорпусным глиссирующим судам. Предложена конструкция формы корпуса судна, которая содержит бортовые полувыступы, представляющие собой выступы, расположенные с обеих сторон V-образной центральной части корпуса.

Стабилизированный корпус однокорпусного килевого парусного/парусно-моторного судна // 2623348

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и модернизации морских быстроходных однокорпусных килевых парусных/парусно-моторных судов с большой парусной энерговооруженностью, где используется единственный водоизмещающий узкий волнопронизывающий корпус.

Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (варианты) // 2622519

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавсредствам. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания включает в себя вариант конструкции надводного судна, которое содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами, перекрывающимися при их движении в сторону осевой линии судна лопастями.

Корпус маломерного судна // 2622171

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к маломерному судостроению, и может быть использовано в конструировании глиссирующих корпусов. Корпус маломерного судна содержит борт, носовую часть, транец и днище, которое расположено между ними и снабжено центральной горизонтальной гидролыжей.

Успокоитель качки судна // 2621407

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию успокоителей продольной и бортовой качки судов. Предложен успокоитель качки судна, содержащий крылья-стабилизаторы, закрепленные на выполненном с выемками на носовой оконечности корпусе судна, снабженные упругими элементами для прижима к корпусу при всплытии и закрепленные над выемками с образованием сообщающихся с внешней средой объемов с возможностью отклонения от корпуса под действием гидродинамической силы, возникающей при погружении носовой оконечности корпуса, при этом объемы в выемках на носовой оконечности выполнены сообщающимися между собой, а сообщение объемов в выемках с внешней средой установлено через обратные клапаны.

Экраноплан интегральной аэрогидродинамической компоновки // 2629463

Изобретение относится к авиации и касается аэрогидродинамической схемы экранопланов на динамической воздушной подушке. Экраноплан содержит интегральную аэрогидродинамическую комбинацию двух составных крыльев, состоящую из внутреннего и внешнего составного крыла.

Спасательное судно на воздушной подушке для мобильной доставки пострадавших и грузов из мест, подвергнувшихся чрезвычайным ситуациям, в пункты временного размещения // 2627916

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и касается спасательных судов на воздушной подушке. Спасательное судно содержит каюту с металлическим штампосварным каркасом, состоящим из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов.

Спасательное судно на воздушной подушке // 2610724

Изобретение относится к спасательным судам на воздушной подушке и касается конструкции корпусов спасательных судов. Спасательное судно на воздушной подушке содержит звукопоглощающий элемент металлического штампосварного каркаса малошумной судовой каюты, в котором установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов.

Спасательное судно кочетова на воздушной подушке // 2610229

Спасательное судно кочетова на воздушной подушке // 2576220

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в надстроечных конструкциях судов на воздушной подушке.

Спасательное судно на воздушной подушке // 2576199

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в частности к объектам спасательного судостроения, и может быть использовано в надстроечных конструкциях судов на воздушной подушке.

Экраноплан // 2550568

Изобретение относится к летательным аппаратам на воздушной подушке. Экраноплан по схеме «Утка» содержит фюзеляж с кабиной экипажа, в передней части которого установлено горизонтальное оперение, в кормовой части крыло малого удлинения и вертикальное оперение с рулем направления, два двигателя с нагнетателями.

Полужесткое ограждение воздушной подушки // 2549302

Изобретение относится к транспортным средствам, способным двигаться по воде, земле и воздуху на воздушной подушке (ВП) в режимах аэростатической и аэродинамической поддержки, и касается конструкции полужесткого ограждения ВП.

Экраноход // 2545566

Изобретение относится к судостроению и касается судов на воздушной подушке. Экраноход содержит корпус, выполненный водоизмещающим с днищем V-образной формы, центральную лыжу с поперечными реданами, продольные реданы.

Соединение эластичных оболочек с жесткими конструкциями // 2488499

Изобретение относится к области судостроения и используется при постройке судов и аппаратов на воздушной подушке. .

Спасательное судно на воздушной подушке // 2648650

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в частности к объектам спасательного судостроения, и касается надстроечных конструкций судов на воздушной подушке. Спасательное судно на воздушной подушке представляет собой конструкцию смонтированной на платформе надстройки. Судно содержит малошумную каюту с подвесным акустическим потолком для пассажиров и обслуживающего персонала. При этом малошумная судовая каюта содержит металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов. Каждый из звуковибротеплоизоляционных элементов включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и слой звукопоглощающего элемента. Каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством виброизолирующей системы. Достигается повышение эффективности шумопоглощения. 7 ил.