RU195286U1

RU195286U1 - Hull

Info

Publication number: RU195286U1
Application number: RU2019129568U
Authority: RU
Inventors: Игорь Сергеевич Ковалев
Original assignee: Игорь Сергеевич Ковалев
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-01-22

Abstract

Полезная модель относится к судостроению, в частности, к конструкциям корпусов судов с устройствами для снижения гидродинамического сопротивления при движении корпусов судов в воде.Техническое решение направлено на устранение прилипания воды к наружной поверхности корпуса судна и устранение тем самым образования ламинарного и турбулентного пограничных слоев, как главной причины возникновения сил сопротивления трения и вихревого сопротивления. Предложенная конструкция корпуса судна включает дополнительную стенку, на которой жестко закреплен вибронаконечник, соединенный гибким валом с электродвигателем, размещенным внутри корпуса судна, а дополнительная стенка соединена с основной стенкой корпуса судна креплениями с прокладками из материала, способного гасить вибрацию. 5 ил.The utility model relates to shipbuilding, in particular, to the hull structures with devices to reduce hydrodynamic resistance when the hulls move in water. The technical solution is aimed at eliminating water sticking to the outer surface of the ship's hull and thereby eliminating the formation of laminar and turbulent boundary layers, such as the main reason for the emergence of friction and vortex drag forces. The proposed design of the ship’s hull includes an additional wall on which a vibration tip is rigidly fixed, connected by a flexible shaft to an electric motor located inside the ship’s hull, and the additional wall is connected to the main wall of the ship’s hull with fasteners with gaskets made of a material that can dampen vibration. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к судостроению, в частности, к конструкциям корпусов судов с устройствами для снижения гидродинамического сопротивления при движении корпуса судна в воде.The utility model relates to shipbuilding, in particular, to the construction of ship hulls with devices to reduce hydrodynamic resistance when the ship hull moves in water.

Известны устройства, позволяющие снизить гидродинамическое сопротивление корпуса судна, например, выполнение бульбообразной формы носовой части корпуса, использование устройств, подающих на наружную обшивку корпуса ниже ватерлинии пузырьков сжатого воздуха или химикатов, например, растворов полиоксиэтилена (https://mylektsil.ru/13-28345.tml Пути увеличения скорости водоизмещающего судна).Known devices that reduce the hydrodynamic resistance of the hull, for example, the implementation of the bulbous shape of the bow of the hull, the use of devices that feed the outer skin of the hull below the waterline of compressed air bubbles or chemicals, for example, solutions of polyoxyethylene (https://mylektsil.ru/13- 28345.tml Ways to increase the speed of a displacement vessel).

Известно принятое в качестве прототипа изобретение «Корпус судна» по патенту №2201372, класса МПК В63В 1/40. В данном изобретении корпус судна снабжен дополнительной стенкой, закрепленной вдоль корпуса судна, которая уменьшает волновое и вихревое сопротивление корпуса судна. Недостатком данной конструкции является увеличение общей площади смоченной поверхности корпуса судна за счет дополнительной стенки и, как следствие, увеличение сопротивления трения воды о корпус судна при его движении.Known adopted as a prototype invention, the "hull" according to patent No. 2201372, IPC class V63V 1/40. In the present invention, the ship’s hull is provided with an additional wall fixed along the ship’s hull, which reduces the wave and eddy resistance of the ship’s hull. The disadvantage of this design is the increase in the total area of the wetted surface of the hull due to the additional wall and, as a result, the increase in the resistance to water friction against the hull during its movement.

Целью предложенного технического решения является снижение сопротивления движению корпуса судна в воде путем устранения прилипания молекул воды к наружной поверхности корпуса судна и устранение образования ламинарного и турбулентного пограничных слоев, которые являются главной причиной возникновения сил сопротивления трения и вихревого сопротивления.The aim of the proposed technical solution is to reduce the resistance to movement of the ship’s hull in water by eliminating the adhesion of water molecules to the outer surface of the ship’s hull and eliminating the formation of laminar and turbulent boundary layers, which are the main cause of the emergence of friction and vortex resistance forces.

Поставленная цель достигается в конструкции корпуса судна, включающей дополнительную стенку тем, что последняя соединена с основной стенкой корпуса креплениями, снабженными прокладками из материала, способного гасить вибрацию, а на дополнительной стенке жестко закреплен вибронаконечник, который соединен гибким валом с электродвигателем, размещенным внутри корпуса судна.The goal is achieved in the design of the ship’s hull, including the additional wall in that the latter is connected to the main wall of the hull with fasteners equipped with gaskets made of a material that can dampen vibration, and a vibratory tip is rigidly fixed to the additional wall, which is connected by a flexible shaft to an electric motor located inside the ship’s hull .

Предложенная конструкция корпуса судна поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид корпуса судна, на фиг. 2 - вид А по фиг. 1, на фиг. 3 - поз 1 по фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В-В по фиг. 1 и на фиг. 5 - поз. 11 по фиг. 4.The proposed hull structure is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the hull of the vessel, FIG. 2 is a view A of FIG. 1, in FIG. 3 - position 1 of FIG. 1, in FIG. 4 is a section bb of FIG. 1 and in FIG. 5 - pos. 11 of FIG. 4.

Устройство состоит из дополнительной стенки 1, закрепленной на основной стенке 2, например, болтами 3, снабженными прокладками 4, гасящими вибрацию, например, выполненными из резины. На дополнительной стенке 1 жестко закреплен, например, сваркой, вибронаконечник 5, который гибким валом 6, проходящим через отверстие в стенке 2 корпуса судна, снабженное уплотнением 7, гасящим вибрацию, соединен с электродвигателем 8, размещенным внутри корпуса судна.The device consists of an additional wall 1, mounted on the main wall 2, for example, bolts 3, provided with gaskets 4, damping vibration, for example, made of rubber. On the additional wall 1 is rigidly fixed, for example, by welding, to a vibro-tip 5, which has a flexible shaft 6 passing through an opening in the wall 2 of the ship’s hull, equipped with a vibration damping seal 7, connected to an electric motor 8 located inside the ship’s hull.

Устройство работает следующим образом. Энергия вращения от электродвигателя 8 передается гибким валом 6 вибронаконечнику 5 и преобразуется в энергию вибрации корпуса наконечника 5 с частотой 50-200 Гц. За счет жесткого соединения вибрация от корпуса вибронаконечника 5 передается дополнительной стенке 1. При этом молекулам воды, контактирующим с поверхностью дополнительной стенки 1 передается энергия, увеличивающая амплитуду колебаний молекул воды, что препятствует прилипанию молекул воды к поверхности дополнительной стенки 1 и передаче энергии движущейся стенки корпуса судна слоям воды, параллельным поверхности стенки 1. То есть устраняется сама возможность образования ламинарного пограничного слоя, переходящего в турбулентный пограничный слой. При подводе энергии к жидкости колебания ее молекул усиливается (ускоряется) и снижается динамическая вязкость жидкости - воды (стр. 127, 167 Х. Кухлинг, Справочник по физике, М. Изд.Мир, 1982 г.) независимо от способа и вида подводимой энергии - подводится она как тепловая энергия или как энергия вибрации стенки, контактирующей с жидкостью (в данном случае с водой).The device operates as follows. The rotation energy from the electric motor 8 is transmitted by the flexible shaft 6 to the vibration tip 5 and is converted into vibration energy of the tip body 5 with a frequency of 50-200 Hz. Due to the rigid connection, the vibration from the body of the vibrating tip 5 is transferred to the additional wall 1. In this case, water molecules in contact with the surface of the additional wall 1 are transferred energy that increases the amplitude of vibration of the water molecules, which prevents the adhesion of water molecules to the surface of the additional wall 1 and the transfer of energy to the moving wall of the housing vessel layers of water parallel to the surface of the wall 1. That is, eliminates the very possibility of the formation of a laminar boundary layer, turning into a turbulent line anichny layer. When energy is supplied to a liquid, the vibrations of its molecules are amplified (accelerated) and the dynamic viscosity of the liquid - water decreases (p. 127, 167 H. Kuchling, Handbook of Physics, M. Izd.Mir, 1982), regardless of the method and type of energy supplied - it is supplied as thermal energy or as the vibration energy of a wall in contact with a liquid (in this case, water).

В результате вибрации дополнительной стенки 1 и снижения вязкости воды в слое, прилегающим к стенке 1, уменьшается сопротивление трения и формы при движении судна. Проведенные предварительные испытания показали, что снижение сопротивления движению в воде вибрирующей плоскости составляет 16,5-30,0%.As a result of vibration of the additional wall 1 and a decrease in the viscosity of the water in the layer adjacent to the wall 1, the friction and shape resistance of the vessel decreases. The preliminary tests showed that the decrease in the resistance to movement of the vibrating plane in water is 16.5-30.0%.

Вибрация от вибронаконечника 5 передается только дополнительной стенке 1 и не передается основной стенке 2 корпуса судна за счет ее гашения в уплотнениях 4 и 7.Vibration from the vibration tip 5 is transmitted only to the additional wall 1 and is not transmitted to the main wall 2 of the hull due to its damping in seals 4 and 7.

Корпус судна, в данном случае, при движении не тянет за собой массу воды, образующую ламинарный пограничный слой, переходящий в турбулентный, а просто раздвигает воду, перемещая ее только по нормали к наружной поверхности корпуса судна. Энергия, подводимая при вибрации дополнительной стенки 1 к прилегающему к ней слою воды, может изменяться в широком диапазоне, так как если вибрация стенки 1, генерируемая электродвигателем 8 лежит в пределах 50-200 Гц, то при использовании магнитострикционных или пьезоэлектрических генераторов получаемые частоты колебаний достигают величин, измеряемых в кГц и мГц, что делает эффективным действие вибрации даже при значительном снижении мощности, затрачиваемой на генерирование вибрации. Реализации данного положения способствует высокая скорость распространение звука в металле вибрирующей стенки - 5000 м/сек. И как показали проведенные эксперименты, вибрация от вибронаконечника 5 передается на всю площадь дополнитеной стенки 1. Наличие уплотнений 4 и 7, гасящих вибрацию, устраняет отрицательное влияние вибрации на основную стенку 2 корпуса судна и ее конструктивные элементы.The hull of the vessel, in this case, during movement does not pull a mass of water, forming a laminar boundary layer, turning into a turbulent one, but simply spreads the water, moving it only normal to the outer surface of the hull. The energy supplied by the vibration of the additional wall 1 to the adjacent water layer can vary over a wide range, since if the vibration of the wall 1 generated by the electric motor 8 lies in the range of 50-200 Hz, then when using magnetostrictive or piezoelectric generators, the obtained vibration frequencies reach values measured in kHz and MHz, which makes the action of vibration effective even with a significant reduction in the power spent on generating vibration. The realization of this position is facilitated by the high speed of sound propagation in the metal of the vibrating wall - 5000 m / s. And as the experiments showed, the vibration from the vibrating tip 5 is transmitted to the entire area of the augmented wall 1. The presence of seals 4 and 7, which dampen the vibration, eliminates the negative effect of vibration on the main wall 2 of the ship's hull and its structural elements.

Для снижения лобового сопротивления (сопротивления формы) при движении судна дополнительная стенка 1 размещается в границах: по горизонтали - от форштивня до миделя и по вертикали _ от ватерлинии до киля. В зависимости от размеров корпуса судна, количество дополнительных стенок с вибронаконечниками может изменяться от одной до нескольких.To reduce drag (shape resistance) when the vessel is moving, additional wall 1 is placed within the boundaries: horizontally - from the fore to the midsection and vertically _ from the waterline to the keel. Depending on the size of the hull, the number of additional walls with vibration tips can vary from one to several.

Claims

The hull of the vessel, including an additional outer wall, characterized in that the latter is rigidly fixed to a vibro-tip connected by a flexible shaft to an electric motor located inside the hull of the vessel, and the additional wall is connected to the main wall of the hull by fasteners equipped with gaskets made of a material that can dampen vibration.