RU2299149C1

RU2299149C1 - Active hydrofoil

Info

Publication number: RU2299149C1
Application number: RU2005140199/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Соловьев (RU); Александр Петрович Соловьев; Борис Иванович Турышев (RU); Борис Иванович Турышев
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-05-20

Abstract

FIELD: shipbuilding; manufacture of hydrofoils for hovercraft.

SUBSTANCE: proposed active hydrofoil has streamlined body with continuous driving surface and convex suction surface and system of slotted nozzles which are hydraulically connected with hydrofoil interior. Hydrofoil interior is connected with hydraulic supercharger by means of passages in struts. Used as liquid supercharger is transonic jet apparatus-mixer-pump; liquid fed to hydrofoil interior is two-phase mixture of water generated in apparatus with gas (vapor or air); content of gas ranges from 20 to 90%. Extreme (aft) inter-slot body is made in form of solid or split hydrofoil whose upper surface is part of suction surface of active hydrofoil. Lower surface having artificial roughness along trailing edge is provided with plate-type interceptor.

EFFECT: improved hydro-dynamic properties of hydrofoil.

2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к крыльевым устройствам судов на подводных крыльях. Позволяет повысить гидродинамические качества подводного крыла.The invention relates to shipbuilding, namely to wing devices of hydrofoils. Allows you to improve the hydrodynamic qualities of the hydrofoil.

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.There are known designs of hydrofoils in which an increase in lift is obtained by controlling the nature of the flow around the discharge surface of the wing, for example, by installing plate-shaped spoilers. In this case, an increase in lift is associated with the appearance of additional drag.

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.A hydrofoil vessel is known that contains a water supply pipeline with an inlet at the location of the fore hydrofoil and an outlet above the upper surface of the aft hydrofoil, a pump at the top of the pipeline (Japanese application No. 59-92282, IPC B63B 1/24, publ. 1984 ) The disadvantage of this device is its bulkiness and the introduction of additional resistance.

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.Known hydrofoil E.N. Boytsova (RF patent No. 2004413, publ. 1994), containing a streamlined body with a continuous pumping surface and a convex suction surface with a system of slotted nozzles hydraulically connected to a cavity inside the wing, connected by channels in racks with hydraulic supercharger. The device is taken as a prototype.

Недостатки прототипа - большое гидравлическое сопротивление потоку воды в системе щелевых сопел внутри крыла, а также недостаточная величина подъемной силы крыла.The disadvantages of the prototype are the large hydraulic resistance to water flow in the slotted nozzle system inside the wing, as well as the insufficient value of the wing lifting force.

Технический результат изобретения - снижение гидравлического сопротивления в системе щелевых сопел и, как следствие, уменьшение лобового сопротивления крыла, а также повышение его подъемной силы.The technical result of the invention is the reduction of hydraulic resistance in the system of slotted nozzles and, as a consequence, a decrease in the drag of the wing, as well as an increase in its lift.

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.The technical result is achieved by the fact that in the known device containing a streamlined body with a continuous pumping surface and a convex suction surface with a system of slotted nozzles hydraulically connected to the cavity inside the wing, which is connected by channels in the uprights to a hydraulic fluid pump, a transonic pump is used as a hydraulic pump Fisenko's jet apparatus is a mixer-pump, and as a liquid supplied to the wing cavity, a two-phase mixture of water and gas (steam or air ) The proportion of gas in the mixture is from 20 to 90%. In this case, the extreme (aft) intergap (inter-nozzle) body is made in the form of a wing (solid or split), the upper surface of which is the aft part of the suction surface of the active hydrofoil, and a plate-shaped interceptor is installed along its trailing edge, which has artificial roughness.

На фиг.1 схематично изображен разрез предлагаемого активного подводного крыла (вид сбоку), на фиг.2 - схема нагнетателя жидкости.Figure 1 schematically shows a section of the proposed active hydrofoil (side view), figure 2 is a diagram of a fluid supercharger.

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.The active hydrofoil contains a streamlined body 1 with a continuous lower flat or concave injection surface 2, with an upper convex (suction) surface 3, on which there is a system of slotted nozzles 4 and inter-slot (inter-nozzle) bodies 5, as well as vertical struts 6 with channels 7 fluid supply from the supercharger 8 to the cavity 9 inside the active hydrofoil, channels 10 for water intake to the supercharger 8. The extreme (aft) inter-slot body 11 has the form of a wing, in which the injection surface is made with artificial roughness awn 12 and plate-shaped interceptor 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.The liquid supercharger 8 (Fig. 2) consists of a Fisenko transonic jet apparatus 14 with two inlets 15 and 16 and one outlet 17, while water is supplied to channel 10 through channel 10, and gas (steam, air, is supplied to pipe 16 through pipe 19). ) from a gas source 20, where 21 is a metering device. The output of the apparatus 17 is connected by a pipe 22 with a channel 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.The device operates as follows. To run the device into the Fisenko 14 transonic inkjet apparatus (auth. Certificate No. 966326, publ. 1982; auth. Certificate. 1699564, publ. 1991; RF patent No. 2016261, publ. 1994; RF patent No. 2155280 , publ. 2000), which simultaneously serves as a mixer and pump, through the first inlet 15, overboard water is supplied through the intake B at the ends of the active hydrofoil through the pipe 18. The water flow is adjusted by the metering device 21. Through the second input 16 into the device 14 gas or air (steam) is supplied from a gas or air source 20 through pipelines 19. Flow adjustment dy and gas or air pressure produced a metering device 21. In the case of using steam its source 20 may be a steam boiler vessel. In the mixer of the apparatus 14, water and gas enter the mixing chamber, where a two-phase mixture flows, which is inhibited in the apparatus, while the pressure in the stream rises to a certain value, at which its two-phase state is maintained at the outlet 17 of the apparatus 14.

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.In the mixer of apparatus 14, a homogeneous (homogeneous) gas-water (steam-water) two-phase mixture with microscopic gas (steam, air) inclusions is formed, which is transported via pipe 22 to channel 7, from which the two-phase mixture enters cavity 9 of the active hydrofoil 1. From this cavity under pressure passes through nozzles 4a and 4b. At the exit of the nozzles 4a, a high-speed flow is created on the suction surface, which provides continuous flow and reduces the water pressure on this surface. Running on the wing 11 at a certain angle of attack α, the flow creates additional lift on the wing. Artificial roughness on the discharge surface of the wing 11 and the plate-shaped interceptor 13 lead to inhibition of the flow and, thereby, increase the pressure on the lower surface of the wing. The stream flowing out of the nozzle 4b forms an additional reactive thrust. As a result, the active hydrofoil has higher hydrodynamic qualities compared to the prototype. The use of a two-phase mixture with a fraction of gas (air, water) equal to 20-90%, at which the friction resistance of the mixture on the surface is close to zero, will minimize hydraulic losses in the device. The flow velocity at the exit of the nozzle 4b with a selected fraction of gas (air, steam) will be 20-100 m / s.

Claims

An active hydrofoil containing a streamlined body with a continuous pumping surface and a convex suction surface with a system of slotted nozzles hydraulically connected to a cavity inside the wing, which is connected by channels in the racks to a hydraulic fluid supercharger, characterized in that a transonic jet apparatus is used as a hydraulic supercharger Fisenko is a mixer-pump, and as a liquid supplied to the wing cavity, a two-phase mixture of water and gas (steam or air) with a gas fraction of 20 about 90% with extreme (coarse) mezhschelevoe body is made in the form of solid or slotted wing, the upper surface of which forms part of the suction surface active hydrofoil, and on the bottom surface with an artificial roughness along the trailing edge of the spoiler mounted plate.