RU2303550C1 - Facility for reducing ship hydrodynamic resistance - Google Patents

Facility for reducing ship hydrodynamic resistance Download PDF

Info

Publication number
RU2303550C1
RU2303550C1 RU2005140201/11A RU2005140201A RU2303550C1 RU 2303550 C1 RU2303550 C1 RU 2303550C1 RU 2005140201/11 A RU2005140201/11 A RU 2005140201/11A RU 2005140201 A RU2005140201 A RU 2005140201A RU 2303550 C1 RU2303550 C1 RU 2303550C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixer
sections
water
metering device
gas
Prior art date
Application number
RU2005140201/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Соловьев (RU)
Александр Петрович Соловьев
кин Юрий Иванович Куз (RU)
Юрий Иванович Кузякин
Эдуард Михайлович Баранов (RU)
Эдуард Михайлович Баранов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА
Priority to RU2005140201/11A priority Critical patent/RU2303550C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2303550C1 publication Critical patent/RU2303550C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: shipbuilding; facilities for reducing ship hydrodynamic resistance through introduction of various agents into boundary layer.
SUBSTANCE: proposed facility has holes or slots with flexible fairing over perimeter of underwater hull which are connected with mixer outlet by means of pipe line fitted with metering device through manifold. Used as mixer is transonic jet apparatus - pump-mixer which generates working medium in form of homogeneous two-phase gas-and-water or vapor-and-water mixture where fraction of gas (air, vapor) ranges from 20 to 90%. Holes or slots are combined in autonomous sections (bottom sections, side sections, deck sections, appendages); each section is provided with its own manifold and sectionalized pipe line fitted with metering device. Sectionalized pipe lines are connected with common pipe line which is connected in its turn with mixer outlet. First inlet of mixer is connected via metering device with water source (outside water, for example) and its second inlet is connected with gas, air or vapor source by means of pipe line fitted with metering device.
EFFECT: reduced resistance to motion; reduced fuel consumption.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам снижения сопротивления судов путем введения в пограничный слой корпуса судна рабочей среды в виде различного рода веществ (полимеров, газов, воздуха, водоотталкивающей смазки и т.п.). Позволяет упростить устройство, повысить его эффективность.The invention relates to shipbuilding, in particular to devices for reducing the resistance of ships by introducing into the boundary layer of the hull of the vessel a working medium in the form of various kinds of substances (polymers, gases, air, water-repellent grease, etc.). Allows you to simplify the device, increase its efficiency.

Известно устройство подачи рабочей среды в виде раствора полимера в пограничный слой корпуса судна, содержащее смеситель, отверстия или щели с обтекателем по периметру корпуса, соединенные через коллектор с трубопроводом, который сообщен со смесителем (авторское свидетельство СССР №1068325, 1984). Принято за прототип.A device for supplying a working medium in the form of a polymer solution to the boundary layer of a ship’s hull, containing a mixer, holes or slots with a cowl around the hull perimeter, is connected through a manifold to a pipeline that is connected to the mixer (USSR copyright certificate No. 1068325, 1984). Taken as a prototype.

Недостатки устройства - необходимость возить расходуемый полимер, при этом конструкция устройства достаточно сложная, эффективность подачи раствора вещества сравнительно низкая, так как отсутствует регулировка параметров раствора в зависимости от места подачи по корпусу (борт, днище, верхняя часть корпуса).The disadvantages of the device are the need to carry a consumable polymer, while the design of the device is quite complicated, the efficiency of the supply of the solution of the substance is relatively low, since there is no adjustment of the parameters of the solution depending on the feed place in the hull (side, bottom, upper part of the hull).

Известен способ снижения гидродинамического сопротивления движению тел, состоящий в создании в пограничном слое электромагнитного поля, которое генерирует комплексы молекул (вместо полимеров) (авторское свидетельство СССР №364483, 1972 г.).There is a method of reducing the hydrodynamic resistance to the movement of bodies, which consists in creating an electromagnetic field in the boundary layer that generates complexes of molecules (instead of polymers) (USSR copyright certificate No. 364483, 1972).

Недостаток способа - необходимость наличия расходуемых железных и/или алюминиевых электродов на внешнем корпусе тела.The disadvantage of this method is the need for consumable iron and / or aluminum electrodes on the outer body.

Известно устройство для снижения сопротивления трения движущегося в воде объекта, содержащее оболочку с ячейками, охватывающую корпус объекта, с отверстиями для выпуска водоотталкивающей смазки на наружную поверхность оболочки (авторское свидетельство СССР №1726308, 1992 г.).A device is known for reducing the friction resistance of an object moving in water, containing a shell with cells covering the body of the object, with holes for releasing water-repellent lubricant on the outer surface of the shell (USSR author's certificate No. 1726308, 1992).

Недостатки устройства - необходимость возить расходуемую водоотталкивающую смазку или ингредиенты смазки для изготовления ее на борту судна, громоздкость конструкции, низкая надежность и живучесть, трудности ремонта.The disadvantages of the device are the need to carry consumable water-repellent grease or lubricant ingredients for manufacturing it on board the vessel, the bulkiness of the structure, low reliability and survivability, difficulties in repair.

Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение конструкции устройства, повышение эффективности работы устройства, а именно: увеличение степени использования рабочей среды и снижение гидродинамического сопротивления судна, отсутствие необходимости возить расходные вещества, материалы.The technical result of the invention is to simplify the design of the device, increase the efficiency of the device, namely: increasing the degree of use of the working environment and reducing the hydrodynamic resistance of the vessel, no need to carry consumables, materials.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, имеющем смеситель, отверстия или щели с обтекателем по периметру корпуса, соединенные через коллектор со смесителем, в качестве смесителя используется трансзвуковой струйный аппарат - смеситель-насос Фисенко, а в качестве рабочей среды - вырабатываемая в смесителе однородная (гомогенная) газоводяная или пароводяная двухфазная смесь (далее - двухфазная смесь). При этом доля газа (воздуха, пара) составляет от 0,2 до 0,9, что обеспечивает скорость потока двухфазной смеси на выходе аппарата 20-100 м/с. Отверстия или щели по периметру подводной части корпуса в плоскости шпангоута судна объединены в автономные секции (днищевые, бортовые, палубные, выступающих частей корпуса), причем каждая секция имеет свой коллектор и трубопровод с дозирующим устройством. Секционные трубопроводы соединены с общим трубопроводом или с выходом секционного смесителя. Первый вход смесителя соединен трубопроводом, снабженным дозирующим устройством, с источником воды (например, с забортной), второй вход смесителя соединен трубопроводом (с дозирующим устройством) с источником газа или воздуха (пара). Источником пара может быть, например, паровой котел судна.The technical result is achieved by the fact that in the known device having a mixer, holes or slots with a cowl around the perimeter of the housing, connected through a collector to the mixer, a transonic jet apparatus — a Fisenko mixer-pump — is used as a mixer, and produced as a working medium in the mixer homogeneous (homogeneous) gas-water or steam-water two-phase mixture (hereinafter - the two-phase mixture). In this case, the proportion of gas (air, steam) is from 0.2 to 0.9, which ensures a two-phase mixture flow rate at the apparatus outlet of 20-100 m / s. Holes or slots around the perimeter of the underwater hull in the plane of the ship’s frame are combined into autonomous sections (bottom, side, deck, protruding parts of the hull), each section having its own manifold and piping with a metering device. Sectional pipelines are connected to a common pipeline or to the outlet of a sectional mixer. The first input of the mixer is connected by a pipeline equipped with a metering device to a source of water (for example, from an outboard), the second input of the mixer is connected by a pipe (with a metering device) to a source of gas or air (steam). The source of steam may be, for example, a steam boiler of a ship.

На фиг.1 представлены конструктивная и гидравлическая схемы предлагаемого устройства, на фиг.2 - расположение секционных коллекторов по периметру подводной части судна с трубопроводами, на фиг.3 - размещение устройства на надводном судне и подводном аппарате.Figure 1 shows the structural and hydraulic diagrams of the proposed device, figure 2 - the location of the sectional collectors around the perimeter of the underwater part of the vessel with pipelines, figure 3 - placement of the device on the surface vessel and underwater vehicle.

Устройство подачи двухфазной смеси на поверхность корпуса судна содержит смеситель 1, отверстия или щели 2 с обтекателем 3, расположенные в носовой части судна по периметру погруженной части корпуса 4 и соединенные через коллектор 5 с трубопроводом 6, который соединен с выходом 7 смесителя 1. Первый вход 8 смесителя 1 соединен трубопроводом 9 (с дозирующим устройством 10). Второй вход 11 смесителя 1 соединен трубопроводом 12 (с дозирующим устройством 13) с источником газа или воздуха (пара) 14.The device for supplying a two-phase mixture to the surface of the ship’s hull contains a mixer 1, holes or slots 2 with a cowl 3, located in the bow of the vessel along the perimeter of the immersed part of the hull 4 and connected through a manifold 5 to a pipeline 6, which is connected to the output 7 of the mixer 1. The first input 8 mixer 1 is connected by a pipe 9 (with a metering device 10). The second input 11 of the mixer 1 is connected by a pipe 12 (with a metering device 13) to a source of gas or air (steam) 14.

На фиг.2а коллектор 5 у надводного судна разделен для примера на 3 автономные секции (две бортовые и одна днищевая). Каждая секция имеет секционный трубопровод 15 (15а, 15б) с дозирующими устройствами 16 (16а, 16б). Секционные трубопроводы 15 соединены с общим трубопроводом 6. Устройство имеет один общий смеситель с оборудованием 17, показанным на фиг.1.On figa collector 5 at the surface vessel is divided for example into 3 autonomous sections (two side and one bottom). Each section has a sectional pipe 15 (15a, 15b) with metering devices 16 (16a, 16b). Sectional pipelines 15 are connected to a common pipeline 6. The device has one common mixer with equipment 17, shown in figure 1.

В варианте 2 компоновки устройства каждая секция имеет свой смеситель со всем необходимым оборудованием 17.In option 2 of the layout of the device, each section has its own mixer with all the necessary equipment 17.

При варианте 3 бортовые секции могут иметь общий смеситель, а днищевая секция свой смеситель, с необходимым оборудованием 17.With option 3, the side sections can have a common mixer, and the bottom section has its own mixer, with the necessary equipment 17.

Для подводного аппарата (фиг.2б) возможны 4 варианта компоновки устройства. В варианте 1 коллектор может состоять из 4-х секций: двух бортовых 5а, днищевой 5б и верхней секции 5в. При этом используется один комплект оборудования 17 и четыре секционных трубопровода с дозирующими устройствами.For the underwater vehicle (fig.2b) there are 4 possible layout of the device. In option 1, the collector may consist of 4 sections: two airborne 5a, bottom 5b and upper section 5c. In this case, one set of equipment 17 and four sectional pipelines with metering devices are used.

В варианте 2 каждая из секций имеет свой смеситель с соответствующим оборудованием 17.In option 2, each of the sections has its own mixer with the corresponding equipment 17.

В варианте 3 коллекторы бортовых секций имеют один общий трубопровод с дозирующим устройством. Трубопроводы бортовых секций, днищевой и верхней секции соединяются с трубопроводом 6.In option 3, the collectors of the airborne sections have one common pipeline with a metering device. The pipelines of the side sections, bottom and top sections are connected to the pipeline 6.

В варианте 4 бортовые секции с общим трубопроводом с дозирующим устройством днищевая и верхняя секции имеют самостоятельный смеситель.In option 4, the side sections with a common pipeline with a metering device, the bottom and top sections have an independent mixer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для запуска устройства в смеситель 1 через первый вход 8 подается вода (например, забортная) по трубопроводу 9. Регулировка расхода воды осуществляется дозирующим устройством 10. Через второй вход 11 смесителя поступает газ или воздух (пар) от источника газа или воздуха 14 по трубопроводу 12. Регулировка расхода и давления газа или воздуха производится дозирующим устройством 13. В случае использования пара его источником 14 может быть паровой котел судна. В качестве смесителя используется трансзвуковой струйный аппарат Фисенко (авт. св. №966326, опубл. 1982 г.; авт. св. №1699564, опубл. 1991 г.; патент РФ №2016261, опубл. 1994 г.; патент РФ №2155280, опубл. 2000 г.), являющийся одновременно смесителем и насосом. В смесителе 1 вода и газ поступают в камеру смешения, где получается поток двухфазной смеси, который далее тормозится с возрастанием давления в потоке до определенной величины, которая при сохранении двухфазного состояния обеспечивает на выходе смесителя заданную скорость потока.To start the device, water (for example, outboard) is supplied to the mixer 1 through the first inlet 8 through a pipeline 9. The water flow rate is adjusted by a metering device 10. Through the second inlet 11 of the mixer gas or air (steam) is supplied from a gas or air source 14 through a pipeline 12 The adjustment of the flow rate and pressure of gas or air is carried out by the metering device 13. In the case of using steam, its source 14 may be a steam boiler of the vessel. As a mixer, the Fisenko transonic inkjet apparatus is used (ed. St. No. 966326, publ. 1982; ed. St. No. 1699564, publ. 1991; RF patent No. 2016261, publ. 1994; RF patent No. 2155280 , publ. 2000), which is both a mixer and a pump. In mixer 1, water and gas enter the mixing chamber, where a two-phase mixture flows, which is then inhibited with increasing pressure in the stream to a certain value, which, while maintaining a two-phase state, provides a predetermined flow rate at the mixer output.

В смесителе 1 образуется однородная (гомогенная) газоводяная (пароводяная) двухфазная смесь с микроскопическими газовыми (паровыми, воздушными) включениями, которая транспортируется по трубопроводу 6 в коллектор 5 и из него через отверстия (щели) 3 в пограничный слой на корпусе судна 4. Свойства двухфазной смеси определяются объемными соотношениями ее составляющих. При равенстве объемов воды и газа (пара) и скорости движения двухфазной смеси на выходе смесителя, превышающей скорость распространения звука в двухфазной смеси, имеет место минимальное (практически нулевое) сопротивления трения этой смеси о поверхности корпуса и в трубопроводах (Фисенко В.В. «Сжимаемость теплоносителя и эффективность работы контуров циркуляции ЯЭУ». М.: Энергоатомиздат, 1987).In the mixer 1, a homogeneous (homogeneous) gas-water (steam-water) two-phase mixture with microscopic gas (steam, air) inclusions is formed, which is transported through pipeline 6 to the collector 5 and from it through openings (slots) 3 to the boundary layer on the ship's hull 4. Properties two-phase mixtures are determined by volumetric ratios of its components. If the volumes of water and gas (steam) and the speed of the two-phase mixture at the mixer exit are higher than the speed of sound propagation in the two-phase mixture, there is a minimum (almost zero) friction resistance of this mixture on the surface of the body and in pipelines (V. Fisenko “ The compressibility of the coolant and the efficiency of the circulation circuits of nuclear power plants ". M: Energoatomizdat, 1987).

Наличие нескольких самостоятельных секций коллекторов позволяет повысить эффективность использования потока двухфазной смеси, особенно для надводного судна. При качке судна и наличии одного коллектора двухфазная смесь, имея меньшую плотность, чем забортная вода, будет стремиться всплыть, при этом появятся оголенные (без обтекания двухфазной смесью) участки корпуса судна, снизится эффективность снижения сопротивления судна в целом. Увеличение скорости подачи двухфазной смеси через бортовые секции, оставляя прежней подачу через днищевую секцию, позволит компенсировать указанное влияние качки.The presence of several independent sections of the collectors can improve the efficiency of using the flow of a two-phase mixture, especially for a surface vessel. When the vessel is pitching and there is one collector, the two-phase mixture, having a lower density than sea water, will tend to float, while bare (without flowing around the two-phase mixture) sections of the ship's hull will appear, and the effectiveness of reducing the resistance of the vessel as a whole will decrease. An increase in the feed rate of the two-phase mixture through the side sections, leaving the feed through the bottom section the same, will compensate for the indicated influence of pitching.

Единый коллектор совершенно непригоден для судов (например, танкеров), у которых на переходе морем большая разница в осадке в нагруженном состоянии и порожнем.A single collector is completely unsuitable for vessels (for example, tankers), which have a large difference in draft when they are loaded and empty when crossing the sea.

Предлагаемое устройство позволит существенно снизить сопротивление движению надводных судов, подводных аппаратов, тем самым уменьшить расход топлива и время доставки грузов и пассажиров в порты назначения.The proposed device will significantly reduce the resistance to movement of surface ships, underwater vehicles, thereby reducing fuel consumption and the time of delivery of goods and passengers to ports of destination.

Claims (5)

1. Устройство снижения гидродинамического сопротивления судна, содержащее смеситель для выработки рабочей среды, отверстия или щели с обтекателем по периметру корпуса, соединенные трубопроводом через коллектор со смесителем, отличающееся тем, что в качестве смесителя используется трансзвуковой струйный аппарат - смеситель-насос Фисенко, а рабочая среда - в виде вырабатываемой в смесителе однородной двухфазной газоводяной или пароводяной смеси, в которой доля газа (воздуха, пара) от 20 до 90%, отверстия или щели с обтекателем по периметру подводной части корпуса объединены в автономные секции (днищевые, бортовые, палубные, выступающих частей корпуса), каждая секция имеет свой секционный коллектор и секционный трубопровод с дозирующим устройством, причем секционные трубопроводы соединены с общим трубопроводом, соединенным с выходом смесителя, при этом первый вход смесителя через дозирующее устройство соединен с источником воды (например, с забортной), второй вход смесителя соединен трубопроводом через дозирующее устройство с источником газа, воздуха или пара.1. A device for reducing the hydrodynamic resistance of a vessel, comprising a mixer for generating a working medium, openings or slots with a cowl around the perimeter of the hull, connected by a pipe through a collector to a mixer, characterized in that a transonic jet apparatus - a Fisenko mixer-pump is used as a mixer, and a working one medium - in the form of a homogeneous two-phase gas-water or steam-water mixture generated in the mixer, in which the proportion of gas (air, steam) is from 20 to 90%, holes or slots with a fairing around the perimeter along water body parts are combined into autonomous sections (bottom, side, deck, protruding body parts), each section has its own sectional collector and sectional pipeline with a metering device, and sectional pipelines are connected to a common pipeline connected to the mixer outlet, with the first input of the mixer through a metering device connected to a source of water (for example, with an outboard), the second inlet of the mixer is connected by a pipe through a metering device to a source of gas, air or steam. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обтекатель выполнен из гибких материалов более живучим при эксплуатации, чем из твердых материалов.2. The device according to claim 1, characterized in that the fairing is made of flexible materials more tenacious during operation than solid materials. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллектор надводного судна выполнен из двух связанных между собой трубопроводом бортовых секций и днищевой секции, при этом бортовые и днищевая секции имеют общий или раздельные смесители.3. The device according to claim 1, characterized in that the collector of the surface vessel is made of two side sections and a bottom section connected by a pipeline, while the side and bottom sections have common or separate mixers. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллектор подводного судна (аппарата) выполнен из двух связанных между собой трубопроводом бортовых секций, днищевой и палубной секций, при этом все или отдельные секции имеют свои смесители.4. The device according to claim 1, characterized in that the collector of the submarine vessel (apparatus) is made of two side sections connected by a pipeline, the bottom and deck sections, while all or separate sections have their own mixers. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия или щели с коллектором размещены в носу выступающей части подводного судна (аппарата) и подсоединены к общему трубопроводу или имеют свой смеситель.5. The device according to claim 1, characterized in that the holes or slots with a collector are located in the bow of the protruding part of the submarine vessel (apparatus) and are connected to a common pipeline or have their own mixer.
RU2005140201/11A 2005-12-22 2005-12-22 Facility for reducing ship hydrodynamic resistance RU2303550C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140201/11A RU2303550C1 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Facility for reducing ship hydrodynamic resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140201/11A RU2303550C1 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Facility for reducing ship hydrodynamic resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2303550C1 true RU2303550C1 (en) 2007-07-27

Family

ID=38431667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005140201/11A RU2303550C1 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Facility for reducing ship hydrodynamic resistance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2303550C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7997221B2 (en) Apparatus for reducing drag on a nautical vessel
KR100188464B1 (en) Method and device of reducing friction on a navigating vehicle
KR100441723B1 (en) Friction-reducing ship and method for reducing skin friction
CN102514693B (en) Method for loop ballast exchange system for marine vessels during navigation
US8763547B2 (en) Apparatus for lowering drag on a moving nautical vessel
KR20050033651A (en) Ballast exchange system for marine vessels
WO2021129460A1 (en) Method and device for reducing wave-making resistance and friction force during ship navigation
US4522141A (en) Shipboard ice lubrication system and jet pump for use therein
Sindagi et al. Frictional drag reduction: Review and numerical investigation of microbubble drag reduction in a channel flow
RU2303550C1 (en) Facility for reducing ship hydrodynamic resistance
JP2002002582A (en) Friction resistance reducing ship
RU2299152C1 (en) Two-mode water scoop of hovercraft water-jet propeller
US9688551B2 (en) Nozzle mixing apparatus and methods for treating water in ship ballast tanks
KR20020020624A (en) Method of reducing frictional resistance of a hull, and frictional resistance reducing vessel
JP2018154199A (en) Vessel
KR20140090396A (en) Non-ballast ship
RU2312036C2 (en) Device for reduction of hydraulic resistance of water conduit of shipboard water-jet propeller
JPH10175588A (en) Frictional resistance reducing device for ship
KR20150021983A (en) Non-ballast ship
Nakisa et al. Numerical study on propeller performance for a vessel in restricted water
JP2001328584A (en) Frictional resistance-reduced ship
JP2002002581A (en) Friction resistance reducing ship, and friction resistance reducing method for hull
Sindagi et al. The Energy Economics of Air Lubrication System
JP2001206276A (en) Frictional resistance reduced ship using magnetic field
RU2184678C2 (en) Two-mode water scoop of water-jet propeller of high-speed ship

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091223