АКТИВНЫЙ НОСОВОЙ БУЛЬБ СУДНА

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам активного изменения гидродинамических характеристик корпусов путем уменьшения волнового сопротивления воды движению судов, а также управления судами.

Известен активный носовой бульб судна (см. а.с. СССР №1196307, МКИ В 63 Н 25/46, 1985 г.), выполненный в виде водометного движителя, расположенный симметрично диаметральной плоскости судна, содержащий боковые обтекатели и между ними канал, в котором установлен рабочий орган, причем канал разветвлен на два симметричных водопротока, направленных в корму судна и выходящих между бортами и боковыми обтекателями. Это устройство принято в качестве прототипа.

Как следует из описания к устройству-прототипу, при работе рабочего органа (винта) на передний ход забор воды осуществляется через вход. Водяной поток за диском винта распределяется по водопротокам и выдувается под острым углом к диаметральной плоскости. Создается тяга, которая осуществляет передний ход судна. Также имеется регулирующее устройство (заслонки), которое может перекрывать любой из водопротоков, а весь водяной поток выбрасываться через другой водопроток. При этом происходит поворот судна в сторону, противоположную направлению выброса струи воды, обеспечивая необходимое маневрирование судна.

Целью предлагаемого изобретения является изменение гидродинамических характеристик корпуса путем уменьшения волнового сопротивления воды движению судна. Другой целью является повышение управляемости судна.

Цели достигаются тем, что в активном носовом бульбе судна, выполненном в виде водометного движителя, расположенным симметрично диаметральной плоскости судна, содержащем боковые обтекатели и между ними канал, в котором установлен рабочий орган, причем канал разветвлен на два симметричных водопротока, направленных в корму судна и выходящих между бортами и боковыми обтекателями, согласно предлагаемому техническому решению, канал выполняют в виде щелей с вертикальными стенками, в которых имеются симметричные цилиндрические ниши по высоте канала с установленным в них рабочим органом, состоящим из роторов с возможностью вращения с реверсом, при этом верхняя кромка на входе канала расположена выше осадки судна по конструктивную ватерлинию.

Кроме того, перед входом в канал устанавливается носовой обтекатель с приводными впускными заслонками.

А также, на выходе каждого водопротока устанавливается приводная выпускная заслонка на конце каждого бокового обтекателя.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где

фиг.1 - горизонтальное сечение в месте расположения активного носового бульба судна;

фиг.2 - продольный разрез активного носового бульба судна.

Активный носовой бульб судна изготовляется в виде водометного движителя с боковыми обтекателями 1, профилированными в горизонтальных сечениях, и крепится к носовой части корпуса 2 судна симметрично диаметральной плоскости. Между боковыми обтекателями 1 имеется канал 3, который выполнен в виде щелей с вертикальными стенками. В вертикальных стенках по высоте канала 3 выполнены симметричные цилиндрические ниши 4, в которые устанавливается рабочий орган, представляющий из себя роторы 5 с возможностью вращения с реверсом. Роторы 5 вращают посредством привода 6. Профили поперечного сечения роторов 5 могут быть любых форм, которые при их вращении обеспечивают только перетекание воды через цилиндрические ниши 4 из входа в выход канала 3. От роторов 5 канал 3 идет в корму судна и разветвляется на два симметричных водопротока 7. Каждый водопроток 7 располагается между бортом корпуса 2 и внутренней стенкой бокового обтекателя 1. Перед входом в канал 3 устанавливается носовой обтекатель 8. На носовом обтекателе 8 устанавливаются впускные заслонки 9. На выходе каждого водопротока 7 на конце каждого бокового обтекателя 1 выполняется выпускная заслонка 10. Впускные 9 и выпускные 10 заслонки выполняются подвижными в направлениях стрелок α посредством приводов (не указаны). Стрелками 11 показано направление забора воды на входе канала 3, а стрелками 12 - направление выдува воды на выходе из водопротоков 7, когда вращают роторы 5 в направление стрелок ω. Стрелкой V₀ показано направление движения корпуса 2 судна. Линия KWL определяет уровень воды окружающей корпус 2 по конструктивную ватерлинию. Верхняя кромка на входе канала 3 расположена выше осадки судна по конструктивную ватерлинию KWL.

Активный носовой бульб судна работает следующим образом.

При движении корпуса 2 судна со скоростью V₀ при работе основного движителя (не указан), расположенным в корме судна, со стороны окружающей среды на него действует сопротивление воды. Одной из составляющих этого сопротивления является сопротивление, связанное с образованием пика высоты волны в носу корпуса 2 и впадины в корме судна, образующее волновое сопротивление воды движению судна. Рост доли волнового сопротивления от общего сопротивления воды движению корпуса 2 существенно возрастает как с ростом скорости судна V₀, так и при увеличении полноты обводов корпуса 2, а также значительно увеличивается при встречном волнении. При этом для водоизмещающих судов максимальный пик перепада волнового давления реализуется в носовой части корпуса 2 и составляет наибольшую часть волнового сопротивления воды движению корпуса 2 судна.

Для снятия перепада этого волнового давления приводится в действие активный носовой бульб судна, установленный в носовой части корпуса 2. Посредством привода 6 вращают роторы 5 в цилиндрических нишах 4 в направление стрелок ω. Создается водяной поток в канале 3, находящемся между боковыми обтекателями 1. При этом производится щелевой забор воды на входе канала 3 в направление стрелок 11 и щелевой выдув воды из водопротоков 7 в направление стрелок 12 по всей высоте или части осадки в районе носа судна. Причем верхняя кромка входа канала 3 должна быть выше уровня воды окружающей корпус 2 судна, то есть выше осадки судна по конструктивную ватерлинию KWL. Это позволит уменьшить или ликвидировать пик волны в носовой части корпуса 2, особенно, при встречном волнении. Вследствие этого, посредством прокачки водяного потока через канал 3 осуществляется уменьшение или ликвидация перепада волнового давления в носовой части корпуса 2, что приводит к существенному уменьшению или ликвидации в целом волнового сопротивления воды движению судна. Конструкция предлагаемого активного носового бульба позволяет убрать пик волнового давления в носовой части корпуса 2 и ускоренно прокачивать воду вдоль всей ее поверхности по всей высоте осадки судна.

Следует отметить, что водяной поток за роторами 5 в канале 3 распределяется по водопротокам 7. С помощью выпускных заслонок 10 в направлениях стрелок α можно один из водопротоков 7 полностью перекрыть, а другой открыть, и весь водяной поток из канала 3 через водопроток 7 выдувать на один из бортов судна, что приводит к возникновению боковой или управляющей силы, реализуемой по всей высоте или части осадки судна.

Кроме того, на относительно малых скоростях хода судна V₀ при неработающем активном носовом бульбе в направлениях стрелок α впускные заслонки 9 на обтекателе 8 приводятся в положение, закрывающее вход в канал 3 от окружающей воды, а выпускные заслонки 10 - в положение, закрывающее выход водопротоков 7, создавая минимальное сопротивление воды движению корпуса 2 судна.

В результате предложенный активный носовой бульб судна позволит повысить эксплуатационные характеристики судна путем снижения волнового сопротивления воды движению судна и повышения его управляемости на любых скоростях хода судна и при любых погодных условиях.