RU2228874C1

RU2228874C1 - Active fore bulb of ship

Info

Publication number: RU2228874C1
Application number: RU2003116942/11A
Authority: RU
Inventors: В.С. Тарадонов (RU); В.С. Тарадонов; В.Е. Юхнин (RU); В.Е. Юхнин; С.В. Куликов (RU); С.В. Куликов; И.В. Челпанов (RU); И.В. Челпанов; О.А. Хализев (RU); О.А. Хализев; А.И. Шумилов (RU); А.И. Шумилов; А.В. Журавлев (RU); А.В. Журавлев; Е.Л. Корнева (RU); Е.Л. Корнева
Original assignee: Тарадонов Владимир Станиславович; Юхнин Владимир Евгеньевич; Куликов Сергей Васильевич; Челпанов Игорь Валентинович; Хализев Олег Анатольевич; Шумилов Алексей Иванович; Журавлев Алексей Валентинович; Корнева Елена Леонардовна
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: shipbuilding; units for change of hydrodynamic characteristics of ship's hull through reduction of her resistance to water; control units at reactive thrust. SUBSTANCE: proposed active fore bulb of ship is made in form of water-jet propeller located symmetrically relative to ship's CL and provided with side fairings. Working member is mounted in duct between fairings. Said duct is branched in two symmetrical water ducts directed towards ship's stern extending between sides and side fairings. Duct is made in form of slots with vertical walls where cylindrical symmetrical recesses are found. Working member is received by recesses of duct; working member consists of rotor for rotation at reversal. Upper edge at duct outlet is located above ship's draft over DWL. Fore fairing provided with intake gate valves may be mounted before duct inlet. Drive outlet gate valve may be fitted at outlet of each duct. EFFECT: improved service characteristics due to reduction of wave resistance; enhanced handling of ship at any speed under any weather conditions. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам активного изменения гидродинамических характеристик корпусов путем уменьшения волнового сопротивления воды движению судов, а также управления судами.The invention relates to shipbuilding, in particular to means for actively changing the hydrodynamic characteristics of hulls by reducing the wave resistance of water to the movement of ships, as well as controlling ships.

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.Known active bow bulb of the ship (see AS USSR No. 1196307, MKI B 63 N 25/46, 1985), made in the form of a water jet, located symmetrically to the ship’s diametrical plane, containing side fairings and a channel between them, in which has a working body, and the channel is branched into two symmetrical waterways directed into the stern of the vessel and exiting between the sides and side fairings. This device is adopted as a prototype.

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.As follows from the description of the prototype device, during the operation of the working body (screw) in front of the water intake is carried out through the entrance. The water flow behind the screw disk is distributed along the water flows and is blown at an acute angle to the diametrical plane. A thrust is created that carries forward the ship. There is also a control device (damper) that can shut off any of the waterways, and the entire water stream is discharged through another waterway. In this case, the ship turns in the direction opposite to the direction of the jet of water, providing the necessary maneuvering of the vessel.

Целью предлагаемого изобретения является изменение гидродинамических характеристик корпуса путем уменьшения волнового сопротивления воды движению судна. Другой целью является повышение управляемости судна.The aim of the invention is to change the hydrodynamic characteristics of the hull by reducing the wave resistance of water to the movement of the vessel. Another goal is to increase the controllability of the vessel.

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.The goals are achieved by the fact that in the active bow of the vessel, made in the form of a water-jet propulsion, located symmetrically to the diametrical plane of the vessel, containing side fairings and between them a channel in which the working body is installed, the channel branched into two symmetrical waterways directed into the stern of the vessel and coming out between the sides and side fairings, according to the proposed technical solution, the channel is made in the form of slots with vertical walls, in which there are symmetrical cylindrical niches in height channel with a working body installed in them, consisting of rotors with the possibility of rotation with reverse, while the upper edge at the channel inlet is located above the draft of the vessel along the structural waterline.

Кроме того, перед входом в канал устанавливается носовой обтекатель с приводными впускными заслонками.In addition, a nose cone with drive inlet flaps is installed in front of the channel entrance.

А также, на выходе каждого водопротока устанавливается приводная выпускная заслонка на конце каждого бокового обтекателя.And also, at the outlet of each water flow, a drive exhaust flap is installed at the end of each side fairing.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

фиг.1 - горизонтальное сечение в месте расположения активного носового бульба судна;figure 1 is a horizontal section at the location of the active bow of the vessel;

фиг.2 - продольный разрез активного носового бульба судна.figure 2 is a longitudinal section of the active nasal bulb of the vessel.

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.The active bow of the vessel is made in the form of a water jet propulsion with side fairings 1, profiled in horizontal sections, and is attached to the bow of the hull 2 of the vessel symmetrically to the diametrical plane. Between the side fairings 1 there is a channel 3, which is made in the form of slots with vertical walls. In the vertical walls along the height of the channel 3, symmetrical cylindrical niches 4 are made, into which a working body is installed, which is the rotors 5 with the possibility of rotation with reverse. The rotors 5 are rotated by means of a drive 6. The cross-sectional profiles of the rotors 5 can be of any shape, which, when they are rotated, only allow water to flow through the cylindrical niches 4 from the entrance to the outlet of the channel 3. From the rotors 5, the channel 3 goes to the stern of the vessel and branches into two symmetrical water flow 7. Each water flow 7 is located between the side of the housing 2 and the inner wall of the side cowl 1. Before entering the channel 3, the nose cowl 8. On the nose cowl 8 are installed inlet flaps 9. At the outlet of each water duct 7 at an end of each side radome 1 is satisfied discharge damper 10. The inlet 9 and outlet valve 10 are performed in the moving directions of arrows α by means of drives (not shown). Arrows 11 indicate the direction of water intake at the inlet of channel 3, and arrows 12 indicate the direction of blowing water at the outlet of water flows 7, when rotors 5 are rotated in the direction of arrows ω. Arrow V ₀ shows the direction of movement of the hull 2 of the vessel. The KWL line determines the water level surrounding the enclosure 2 from the design waterline. The upper edge at the inlet of channel 3 is located above the draft of the vessel along the structural waterline KWL.

Активный носовой бульб судна работает следующим образом.Active bow bulb of the vessel operates as follows.

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.When the hull 2 of the vessel moves at a speed of V ₀ during the operation of the main mover (not specified) located in the stern of the vessel, water resistance acts on it from the environment. One of the components of this resistance is the resistance associated with the formation of a peak in the wave height in the bow of the hull 2 and a depression in the stern of the vessel, which forms the wave resistance of the water to the movement of the vessel. The increase in the share of wave resistance from the total resistance of the water to the movement of the hull 2 significantly increases both with an increase in the speed of the vessel V ₀ and with an increase in the completeness of the contours of the hull 2, and also significantly increases with oncoming waves. Moreover, for displacement vessels, the maximum peak of the wave pressure drop is realized in the bow of the hull 2 and makes up the largest part of the wave resistance of the water to the movement of the hull 2 of the vessel.

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.To relieve the difference in this wave pressure, the active bow of the vessel is installed in the bow of the hull 2. By means of the drive 6, rotors 5 are rotated in cylindrical niches 4 in the direction of arrows ω. A water stream is created in the channel 3, located between the side fairings 1. In this case, a slotted water is taken at the inlet of the channel 3 in the direction of the arrows 11 and slotted water is blown out of the water flows 7 in the direction of the arrows 12 along the entire height or part of the draft in the bow area. Moreover, the upper edge of the inlet of the channel 3 should be above the water level surrounding the hull 2 of the vessel, that is, above the draft of the vessel along the structural waterline KWL. This will reduce or eliminate the peak of the wave in the bow of the housing 2, especially in the case of oncoming waves. As a result of this, by pumping the water flow through the channel 3, the wave pressure drop in the bow of the hull 2 is reduced or eliminated, which leads to a significant reduction or elimination of the overall wave resistance of the water to the vessel’s movement. The design of the proposed active nasal bulb allows you to remove the peak wave pressure in the bow of the hull 2 and accelerate pumping water along its entire surface over the entire height of the draft.

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.It should be noted that the water flow behind the rotors 5 in the channel 3 is distributed along the water flows 7. Using the exhaust valves 10 in the directions of the arrows α, one of the water flows 7 can be completely closed and the other opened, and the entire water flow from the channel 3 can be blown out through the water flow 7 one of the sides of the vessel, which leads to the emergence of a lateral or control force that is realized along the entire height or part of the draft of the vessel.

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.In addition, at relatively low vessel speeds V ₀ with an idle active nose bulb in the direction of the arrows α, the inlet flaps 9 on the fairing 8 are brought into a position that closes the entrance to the channel 3 from the surrounding water, and the exhaust flaps 10 into the position that closes the outlet of the water flows 7, creating a minimum resistance to water movement of the hull 2 of the vessel.

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.As a result, the proposed active bow bulb of the vessel will improve the performance of the vessel by reducing the wave resistance of the water to the movement of the vessel and increasing its controllability at any speed of the vessel and in all weather conditions.

Claims

1. The active bow of the vessel, made in the form of a water jet, located symmetrically to the diametrical plane of the vessel, containing side fairings and between them a channel in which the working body is installed, the channel branched into two symmetrical waterways directed into the stern of the vessel and exiting between the sides and side fairings, characterized in that the channel is made in the form of slots with vertical walls, in which there are symmetrical cylindrical niches along the height of the channel with a working body installed in them, consisting of conductive rotors rotatably with ratchet, wherein the upper edge at the channel outlet is located above the design waterline precipitation vessel.

2. The active bow of the vessel according to claim 1, characterized in that in front of the entrance to the channel there is a nose fairing with driven intake flaps.

3. The active bow bulb of a ship according to claim 1 or 2, characterized in that at the outlet of each water flow there is a driven exhaust flap at the end of each side fairing.