RU2196700C2 - Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна - Google Patents
Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196700C2 RU2196700C2 RU98100989/28A RU98100989A RU2196700C2 RU 2196700 C2 RU2196700 C2 RU 2196700C2 RU 98100989/28 A RU98100989/28 A RU 98100989/28A RU 98100989 A RU98100989 A RU 98100989A RU 2196700 C2 RU2196700 C2 RU 2196700C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- ship
- hull
- pump
- boundary layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гидродинамике судов, судостроению и касается снижения сопротивления трения корпуса судна путем управления турбулентным пограничным слоем на обшивке корпуса судна. Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна состоит в подаче водного раствора полимерных добавок в турбулентный пограничный слой жидкости, обтекающей корпус судна. Высококонцентрированный исходный продукт полимера, например пасту, вводят дозатором в предлопастную зону насоса системы подачи полимерного раствора, дистрибьютируют лопастной системой насоса полимерные частицы, раздвигая и дробя продукт взаимодействия пасты с жидкостью, интенсифицируя процесс растворения. При реализации способа формируют трубопроводами и щелевыми камерами трехщелевую систему прокачки забортной жидкости, засасывая забортную жидкость насосной системой в зоне вниз или вверх по потоку от щели подачи водного раствора полимерных добавок. Для реализации способа воду подают напором другого насоса в пограничный слой судна через наклонную к плоскости обшивки щель, снесенную вниз по потоку относительно щели подачи водного раствора добавок. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении экономичности эксплуатации судов и подводных аппаратов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гидродинамики, в частности к вопросам управления турбулентным пограничным слоем, и может быть использовано для уменьшения сопротивления трения корпуса судна или подводного аппарата (ПА), движущихся в жидкости, обеспечения пониженных энергозатрат и решения других сопутствующих задач ходкости.
Известен в гидродинамике способ Желтухина-Жестовского образования гомогенной газоводяной смеси высокой концентрации, который включает засасывание атмосферного воздуха в зону засасывания насоса гидродинамической трубы и последующее дробление воздуха насосом в лопастной зоне системы прокачки рабочей жидкости. Способ апробирован авторами в 1975 г. и планировался для использования по обоснованию способов и средств уменьшения гидродинамического трения ПА. Устройство (Гидродинамическая труба) защищено авторским свидетельством 521489, 1976 г.
Используются в родственных областях способы, включающие дробление различных добавок и включений. Так в пожарной технике используется подача пенообразователя пожарным насосом автомобиля через стационарный пеносмеситель ПС-5, при наличии водоисточника у места пожара (см. Пожарная техника / Под ред. А. Ф. Иванова, 4.2. Пожарные автомобили. М.: Стройиздат, 1988, с.94). Образованная по данному способу пена представляет собой ячеисто-пленочную дисперсную систему с упругими стенками. Концентрированная эмульсия содержит не менее 75% газа и препятствует поступлению в зону горения горючих паров и газов, в результате чего горение прекращается.
Известен в гидромеханике эффект Томса уменьшения гидродинамического трения поверхности при турбулентном течении в водных растворах полимерных добавок и достоверные доказательства эффекта для внутренней задачи - течение в трубах и лотках (см., например, Иванюта Ю.Ф., Чекалова Л.А. Экспериментальные исследования турбулентного течения в трубе слабых растворов полимеров).
Известен способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна, который включает подачу раствора полимерных добавок (раствора ПД) в напорную линию системы подачи водного раствора ПД, дорастворение водного раствора в камерах дорастворения и последуещее введение (подачу) напором насосной системы подачи готового раствора заданной концентрации ПД через наклонную щель в турбулентный пограничный слой на поверхность обшивки корпуса судна (см. Справочник по теории корабля. В 3-х томах / Под ред. Войткунского Я.И., т.1, раздел 2, 12, с.265-268 и рис.11.65). Данный способ принят за прототип и часто является тестовым для оценки эффекта снижения сопротивления на телах различной геометрии.
Основным недостатком как способа-прототипа, так и других известных способов снижения сопротивления, основанных на эффекте Томса, является его относительно низкая эффективность при решении внешней задачи обтекания поверхностей. Это объясняется как сложностью кинетики и математического описания процессов, лежащих в основе известного уже почти 50 лет аномального гидродинамического явления, так и полуэмпирикой гидродинамики и сложностью согласования параметров многопараметрической системы реализации эффекта в натурных условиях. Отметим для ясности, что задача повышения эффективности данного способа является комплексной.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе снижения гидродинамического трения обшивки судна путем подачи водного раствора полимерных добавок в турбулентный пограничный слой жидкости, обтекающей корпус судна, дополнительно высококонцентрированный исходный продукт полимера, например пасту ПД вводят дозатором в предлопастную зону насоса системы подачи раствора ПД, дистрибутируют лопастной системой насоса полимерные частицы, раздвигая и дробя комковатый продукт взаимодействия пасты с жидкостью, интенсифицируя процесс растворения и дорастворения, формируют трубопроводами и щелевыми камерами трехщелевую систему прокачки забортной жидкости, засасывая забортную жидкость насосной системой прокачки в зоне вниз или вверх по потоку от щели подачи водного раствора ПД, а подавая напором другого насоса в пограничный слой судна через наклонную к плоскости обшивки щель, снесенную вниз по потоку относительно щели подачи раствора ПД. Кроме того, регулируют дозатором расход пасты пропорционально скорости судна и заданной весовой концентрации готового водного раствора ПД с надбавкой на 30÷50% или более.
Ведение операций по предложенному способу и гидродинамическая картина процесса снижения сопротивления отличаются от прототипа. Так операция дистрибутации, как показали стендовые испытания, проведенные авторами в 1994 г. , дает возможность уменьшить энергозатраты в предложенном способе по сравнению с прототипом, что доказано натурными испытаниями опытного образца для решения внутреннего течения жидкости. Формирование указанной системы прокачки, как показали теоретические и модельные испытания, позволяют построить квазиоптимальную по указанным параметрам регулирования систему, что в совокупности и обеспечивает положительный эффект.
Авторами с 1993 г. проведены работы по созданию математической модели явления по заявленному способу, серия модельных и лабораторно-стендовых испытаний 1994-95 г.г., достоверно подтверждающих, что дополнительный эффект способа по сравнению с прототипом составляет 30% и более. Отметим для ясности, что регулирование ведут пропорционально скорости, измеряемой штатным ЛАГом судна, а заданную концентрацию увеличивают на 30-50% в рационально спроектированных системах прокачки, так что при неблагоприятных условиях течения дополнительный расход исходного продукта может быть и больше, а к основным факторам, определяющим эффективность способа, относятся: местные числа Rе, характерные толщины погранслоев и распределений концентраций, геометрия лопастной системы и элементов системы подачи, характеристики исходного продукта ПД и системы ввода раствора ПД, место и форма заборной щели, распределение давления по корпусу судна и др.
Реализация заявленного способа иллюстрируется принципиальной схемой, представленной на чертеже.
В обшивке 1 корпуса судна выполнены щелевые камеры 2, 3 и 4. Совместно со щелями 5, 6 и 7, насосами 8 и 9, трубопроводами 10, 11, 12, 13 они представляют собой сформированную систему прокачки забортной жидкости, которая должна отвечать заданным критериям. Насосная система приводится в заданное движение регулируемым приводом 14. Дозатор 15 связан информационно-измерительным каналом с ЛАГом судна, линиями 16 и 17 - с напорной линией и предлопастной зоной насоса 8. В полости 18 дозатора 15 находится исходный продукт - концентрированная паста типа WSR.
При движении судна на обшивке 1 его корпуса образуется пограничный слой жидкости (см. эпюру на чертеже) с характерными параметрами и профилем скорости . При запуске насосов 8 и 9 системы прокачки приводом 14 обеспечивают расчетный режим работы системы прокачки забортной жидкости. Засасывают насосами 8 и 9 через щель 7 забортную воду и через щелевую камеру 4 и линию 13 с регулятором подают чистую воду насосом 9 в напорную линию 10, прокачивая ее через щелевую камеру 3, и вводят воду напором насоса 9 в пограничный слой через щель 6, формируя "подстилку" на обшивке корпуса судна. Дозатором 15 по линии 17 вводят в предлопастную зону насоса 8 из полости 18 исходный продукт ПД, например пасту высокомолекулярного полимера типа WSR, дистрибутируют лопастной системой насоса 8 частицы полимера, раздвигая и дробя комковатый продукт - гель высокой концентрации, интенсифицируя процесс приготовления раствора ПД заданной концентрации. Подают раствор ПД напором насоса 8 по трубопроводу 11 в шелевую камеру 2 и, через наклонную к плоскости обшивки 1 щель 5 в турбулентный пограничный слой жидкости. Взаимодействие раствора ПД, "подстилки" и турбулентного пограничного слоя по данным теоретической модели течения, в совокупности с указанными выше операциями обеспечивает снижение гидродинамического трения обшивки корпуса судна. Регулирование системы снижения сопротивления может осуществляться как в ручном режиме оператором, так и автоматически регулятором.
Предварительная оценка эффективности заявленного технического решения проведена авторами с учетом массогабаритных и энергетических характеристик типовых элементов и схем. По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет вплотную приблизиться к кривой Вирка, обеспечив снижение (относительно чистой жидкости) гидродинамического трения на 60%. Достоверность прогноза подтверждена буксировочными испытаниями модели для внешней задачи и натурными испытаниями для внутренней задачи (течение в трубе) при проведении плановых работ.
Планируется конструктивная привязка способа для макетного варианта типового образца и его последующие испытания.
Claims (2)
1. Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна путем подачи водного раствора полимерных добавок в турбулентный пограничный слой жидкости, обтекающей корпус судна, отличающийся тем, что высококонцентрированный исходный продукт полимера, например пасту, вводят дозатором в предлопастную зону насоса системы подачи полимерного раствора, дистрибьютируют лопастной системой насоса полимерные частицы, раздвигая и дробя продукт взаимодействия пасты с жидкостью, интенсифицируя процесс растворения, формируют трубопроводами и щелевыми камерами трехщелевую систему прокачки забортной жидкости, засасывая забортную жидкость насосной системой в зоне вниз или вверх по потоку от щели подачи водного раствора полимерных добавок, подавая напором другого насоса в пограничный слой судна через наклонную к плоскости обшивки щель, снесенную вниз по потоку относительно щели подачи водного раствора добавок.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулируют дозатором расход пасты пропорционально скорости судна и заданной весовой концентрации полимера с надбавкой на 30-50% или более.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98100989/28A RU2196700C2 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98100989/28A RU2196700C2 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98100989A RU98100989A (ru) | 1999-10-27 |
RU2196700C2 true RU2196700C2 (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20201380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98100989/28A RU2196700C2 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2196700C2 (ru) |
-
1998
- 1998-01-23 RU RU98100989/28A patent/RU2196700C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2954750A (en) | Mixer nozzle | |
US10385669B2 (en) | Apparatus and method for servicing a well | |
RU2015134184A (ru) | Системы доставки взрывчатых веществ и связанные с ними способы | |
US4716932A (en) | Continuous well stimulation fluid blending apparatus | |
CA3147867C (en) | Automated drilling-fluid additive system and method | |
BR0314391A (pt) | Processo e aparelho para a preparação e fornecimento de pasta de catalisador a um reator de polimerização | |
ATE264707T1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum mischen von hochmolekularen materialien mit flüssigkeiten | |
KR20200018511A (ko) | 압축 방법에 의한 거품 발생을 가진 이동식 소화 장치 | |
RU2663606C2 (ru) | Система и способ обработки текучих сред | |
CN109397538B (zh) | 一种泡沫水泥浆发生器和水泥浆带压充气装置及其应用 | |
RU2196700C2 (ru) | Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна | |
US20170259091A1 (en) | Fire-fighting system | |
US20240018836A1 (en) | Automated drilling-fluid additive system and method | |
RU2299152C1 (ru) | Двухрежимный водозаборник водометного движителя судна на подводных крыльях | |
CN102762288A (zh) | 制造燃料及可乳化成分的乳化物的设备及方法 | |
RU112984U1 (ru) | Устройство для подготовки к сжиганию обводненного мазута | |
SU1664815A1 (ru) | Способ ввода депрессорных присадок | |
JP5373826B2 (ja) | 海洋的および工業的応用のためにポリマーによる抗力低減の効率を高める方法 | |
KR20240007654A (ko) | 해양 선박의 항력을 줄이기 위한 시스템 및 방법 | |
CN117442908A (zh) | 双组份快速固化型凝胶泡沫的制备装置及方法 | |
RU98100989A (ru) | Способ снижения гидродинамического трения обшивки корпуса судна | |
JP2001354191A (ja) | 粉末油ゲル化剤の水中散布方法及び装置。 | |
RU2184678C2 (ru) | Двухрежимный водозаборник водометного движителя высокоскоростного судна | |
Blaznov et al. | Dispersion and coalescence in fluid-gas jet apparatus with elongated mixing chamber | |
RU2113275C1 (ru) | Установка для приготовления и транспортировки эмульсии в гидросистему |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050124 |