Активное подводное крыло

Активное подводное крыло

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению, а именно к крыльевым устройствам судов на подводных крыльях. Позволяет повысить гидродинамические качества подводного крыла.

Известны конструкции подводных крыльев, в которых увеличение подъемной силы получают за счет управления характером обтекания нагнетающей поверхности крыла, например путем установки пластинчатых интерцепторов. При этом увеличение подъемной силы связано с появлением дополнительного лобового сопротивления.

Известно судно на подводных крыльях, содержащее водоводный трубопровод с входным отверстием в месте размещения носового подводного крыла и выпускным отверстием над верхней поверхностью кормового подводного крыла, насос в верхней части трубопровода (заявка Японии №59-92282, МПК В63В 1/24, опубл. 1984). Недостаток устройства - громоздкость ее и внесение дополнительного сопротивления.

Известно подводное крыло Е.Н.Бойцова (патент РФ №2006413, опубл. 1994 г.), содержащее тело обтекаемой формы с непрерывной нагнетающей поверхностью и выпуклой засасывающей поверхностью с системой щелевых сопел, гидравлически связанных с полостью внутри крыла, соединенной каналами в стойках с гидравлическим нагнетателем. Устройство принято за прототип.

Недостатки прототипа - большое гидравлическое сопротивление потоку воды в системе щелевых сопел внутри крыла, а также недостаточная величина подъемной силы крыла.

Технический результат изобретения - снижение гидравлического сопротивления в системе щелевых сопел и, как следствие, уменьшение лобового сопротивления крыла, а также повышение его подъемной силы.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем тело обтекаемой формы с непрерывной нагнетающей поверхностью и выпуклой засасывающей поверхностью с системой щелевых сопел, гидравлически связанных с полостью внутри крыла, которая соединена каналами в стойках с гидравлическим нагнетателем жидкости, в качестве гидравлического нагнетателя используется трансзвуковой струйный аппарат Фисенко - смеситель-насос, а в качестве подаваемой в полость крыла жидкости - двухфазная смесь воды с газом (паром или воздухом). Доля газа в смеси от 20 до 90%. При этом крайнее (кормовое) межщелевое (межсопловое) тело выполнено по форме крыла (сплошного или разрезного), верхняя поверхность которого составляет кормовую часть засасывающей поверхности активного подводного крыла, а на его нагнетающей поверхности, имеющей искусственную шероховатость, вдоль задней кромки установлен пластинчатый интерцептор.

На фиг.1 схематично изображен разрез предлагаемого активного подводного крыла (вид сбоку), на фиг.2 - схема нагнетателя жидкости.

Активное подводное крыло содержит тело обтекаемой формы 1 с нижней непрерывной плоской или вогнутой нагнетающей поверхностью 2, с верхней выпуклой (засасывающей) поверхностью 3, на которой размещена система щелевых сопел 4 и межщелевых (межсопловых) тел 5, а также вертикальные стойки 6 с каналами 7 подвода жидкости от нагнетателя 8 к полости 9 внутри активного подводного крыла, каналы 10 для забора воды к нагнетателю 8. Крайнее (кормовое) межщелевое тело 11 имеет вид крыла, у которого нагнетательная поверхность выполнена с искусственной шероховатостью 12 и пластинчатым интерцептором 13.

Нагнетатель жидкости 8 (фиг.2) состоит из трансзвукового струйного аппарата Фисенко 14 с двумя входами 15 и 16 и одним выходом 17, при этом на вход 15 подается вода по каналу 10, а на вход 16 по трубопроводу 19 подается газ (пар, воздух) от источника газа 20, где 21 - дозирующее устройство. Выход аппарата 17 соединен трубопроводом 22 с каналом 7.

Устройство работает следующим образом. Для запуска устройства в трансзвуковой струйный аппарат Фисенко 14 (авт. свидетельство №966326, опубл. 1982 г.; авт. свид. №1699564, опубл. 1991 г.; патент РФ №2016261, опубл. 1994 г.; патент РФ №2155280, опубл. 2000 г.), который одновременно выполняет функции смесителя и насоса, через первый вход 15 подается забортная вода через водозаборник В на торцах активного подводного крыла по трубопроводу 18. Регулировка расхода воды осуществляется дозирующим устройством 21. Через второй вход 16 в аппарат 14 поступает газ или воздух (пар) от источника газа или воздуха 20 по трубопроводу 19. Регулировка расхода и давления газа или воздуха производится дозирующим устройством 21. В случае использования пара его источником 20 может быть паровой котел судна. В смесителе аппарата 14 вода и газ поступают в камеру смешения, где создается поток двухфазной смеси, который в аппарате тормозится, при этом повышается давление в потоке до определенной величины, при которой на выходе 17 аппарата 14 сохраняется его двухфазное состояние.

В смесителе аппарата 14 образуется однородная (гомогенная) газоводяная (пароводяная) двухфазная смесь с микроскопическими газовыми (паровыми, воздушными) включениями, которая транспортируется по трубопроводу 22 в канал 7, из которого поступает в полость 9 активного подводного крыла 1. Из этой полости двухфазная смесь под напором проходит через сопла 4а и 4б. На выходе сопел 4а создается высокоскоростной поток на засасывающей поверхности, который обеспечивает безотрывное обтекание и понижает давление воды на эту поверхность. Набегая на крыло 11 под некоторым углом атаки α, поток создает на крыле дополнительную подъемную силу. Искусственная шероховатость на нагнетающей поверхности крыла 11 и пластинчатый интерцептор 13 приводят к торможению потока и, тем самым, повышению давления на нижнюю поверхность крыла. Вытекающий из сопла 4б поток образует дополнительную реактивную силу тяги. В результате активное подводное крыло по сравнению с прототипом имеет более высокие гидродинамические качества. Использование двухфазной смеси при доле газа (воздуха, воды), равной 20-90%, при которой сопротивление трения смеси о поверхности близко к нулю, позволит до минимума сократить гидравлические потери в устройстве. Скорость потока на выходе сопла 4б при выбранной доле газа (воздуха, пара) составит 20-100 м/с.

Активное подводное крыло, содержащее тело обтекаемой формы с непрерывной нагнетающей поверхностью и выпуклой засасывающей поверхностью с системой щелевых сопел, гидравлически связанных с полостью внутри крыла, которая соединена каналами в стойках с гидравлическим нагнетателем жидкости, отличающееся тем, что в качестве гидравлического нагнетателя используется трансзвуковой струйный аппарат Фисенко - смеситель-насос, а в качестве подаваемой в полость крыла жидкости - двухфазная смесь воды с газом (паром или воздухом) при доле газа от 20 до 90%, при этом крайнее (кормовое) межщелевое тело выполнено по форме сплошного или разрезного крыла, верхняя поверхность которого составляет часть засасывающей поверхности активного подводного крыла, а на нижней поверхности с искусственной шероховатостью вдоль задней кромки установлен пластинчатый интерцептор.