RU2336193C1

RU2336193C1 - Ship's bow

Info

Publication number: RU2336193C1
Application number: RU2007109256/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Соловьев (RU); Александр Петрович Соловьев; Борис Иванович Турышев (RU); Борис Иванович Турышев
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-10-20

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: bow has outboard muzzle which is mounted ahead underwater and which is separated out of bow outline for two longitudinal tunnels for sea water flow passing by sides with inlet and outlet hole. Dow is outfitted by flowing fluid passage in tunnel accelerator which includes at least two nozzles at the same axes. At least one nozzle is introduced in alignment to further nozzle in the direction of flowing fluid passing with formation chambers between nozzles. At least one chamber is connected to feed and bleed device of flowing fluid and in this chamber there are additionally located electrodes for implementation of electrohydraulic impact in flowing fluid which are connected to outlet of electrohydraulic impact in flowing fluid forming unit. At least in one chamber there are located ionisation facilities of flowing fluid. At that accelerator inferior envelope is in horizontal plane. Accelerator body can be partly included into hull and can be of curvilinear outline by hull form. Electrohydraulic impact in flowing fluid forming unit and also equipment and outfitting of feed and bleed device of flowing fluid and also ionisation facilities of flowing fluid are reasonable to locate inside of hull.

EFFECT: invention allows increasing of reduction ratio of vessel impedance and receiving of additional vessel driving force.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидродинамике водных транспортных средств, а именно касается конструирования судов и других плавсредств.The invention relates to the hydrodynamics of watercraft, and in particular to the construction of ships and other watercraft.

Известно устройство для снижения сопротивления движению судна (экономии топлива), содержащее щиты, установленные ниже ватерлинии с двух сторон носа и закрепленные к его обшивке, а также вращаемые цилиндрические роторы, размещаемые в пространстве между обшивкой носа и щитами [1].A device for reducing the resistance to movement of the vessel (fuel economy), comprising shields installed below the waterline on two sides of the nose and fixed to its skin, as well as rotatable cylindrical rotors placed in the space between the skin of the nose and shields [1].

Недостаток аналога - наличие вращаемых устройств, необходимость затрат дополнительной энергии. В целом сравнительно небольшая величина снижения сопротивления судна.The disadvantage of the analogue is the presence of rotatable devices, the need for additional energy. In general, a relatively small amount of reduction in the resistance of the vessel.

Известен установленный ниже ватерлинии впереди носа судна внешний насадок, разделенный за контуром носа на два продольных туннеля для протока морской воды, проходящих по бортам с входным и выходным отверстием [2].Known below the waterline in front of the bow of the vessel is an external nozzle, divided by the nose into two longitudinal tunnels for the flow of sea water passing along the sides with inlet and outlet [2].

Недостаток устройства - в сравнительно низкой эффективности, а именно обеспечивает частичное снижение только волнового сопротивления судна, при этом кинетическая энергия протекающей в туннеле воды практически не используется. Устройство принято за прототип.The disadvantage of the device is its comparatively low efficiency, namely, it provides a partial decrease in only the wave resistance of the vessel, while the kinetic energy of the water flowing in the tunnel is practically not used. The device is taken as a prototype.

Известен ускоритель протока текучей среды, содержащий, по крайней мере, два сопла на одной оси, при этом, по меньшей мере, одно сопло соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды сопло с образованием между соплами полости, причем с устройствами подачи и отсоса текучей среды сообщена не менее чем одна полость и в ней дополнительно размещены средства ионизации текучей среды, [3].A known fluid flow accelerator comprising at least two nozzles on one axis, wherein at least one nozzle is coaxially inserted into the next nozzle with the formation of a cavity between the nozzles, moreover with fluid supply and suction devices no less than one cavity is communicated to the medium and means of ionizing the fluid are additionally placed in it, [3].

Технический результат предлагаемого устройства - увеличение степени снижения волнового сопротивления судна, а также получение дополнительной силы тяги судна при удельном расходе топлива на работу ускорителя в 3-5 раз меньше базовых значений.The technical result of the proposed device is an increase in the degree of reduction of the wave drag of the vessel, as well as obtaining additional thrust of the vessel with a specific fuel consumption for accelerator operation 3-5 times less than the baseline values.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем внешний насадок, который установлен ниже ватерлинии и который разделен за контуром носа на два продольных туннеля для протока морской воды, проходящих по бортам, с входным и выходным отверстием, по изобретению снабжен ускорителем протока текучей среды в туннеле, который включает в себя, по крайней мере, два сопла на одной оси, при этом, по меньшей мере, одно сопло соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды с образованием между соплами полости, причем с устройствами подачи и отсоса текучей среды сообщена не менее чем одна полость и в ней дополнительно размещены электроды для осуществления электрогидравлических ударов в текучей среде, по меньшей мере, в одной полости размещены средства ионизации текучей среды, при этом нижняя обшивка ускорителя лежит в горизонтальной плоскости. Корпус ускорителя частично входит внутрь судна и имеет криволинейные обводы по форме корпуса судна. Блок формирования электрогидравлических ударов в текучей среде, а также оборудование и аппаратура устройств подачи и отсоса текучей среды, а также блоков ионизации текучей среды, размещены в корпусе судна.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known device containing an external nozzle, which is installed below the waterline and which is divided beyond the nose into two longitudinal tunnels for the flow of sea water passing along the sides, with an inlet and an outlet, according to the invention is equipped with a flow duct accelerator medium in the tunnel, which includes at least two nozzles on one axis, while at least one nozzle is coaxially inserted into the next along the movement of the fluid with the formation between the nozzles at least one cavity is connected to the fluid supply and suction devices and electrodes are additionally placed in it for performing electro-hydraulic impacts in the fluid; at least one cavity contains means of ionizing the fluid, while the lower casing of the accelerator lies in horizontal plane. The hull of the accelerator partially enters the vessel and has curved contours in the shape of the hull. The block of formation of electro-hydraulic shocks in the fluid, as well as equipment and apparatus for supplying and suctioning the fluid, as well as the blocks of ionization of the fluid, are placed in the hull of the vessel.

Предлагаемое устройство изображено на фиг.1 (общий вид) и фиг.2 (примерная схема одного из ускорителей). На носу судна 1 (фиг.1) размещен внешний насадок 2, продольные туннели (каналы) 3 с входным 4 и выходным 5 отверстием, ускоритель 7 с входным отверстием 6 и выходным отверстием 8.The proposed device is shown in figure 1 (General view) and figure 2 (an exemplary diagram of one of the accelerators). On the bow of the vessel 1 (Fig. 1) there is an external nozzle 2, longitudinal tunnels (channels) 3 with an inlet 4 and an outlet 5, an accelerator 7 with an inlet 6 and an outlet 8.

Ускоритель потока жидкости (фиг.2) содержит размещенные соосно сопло 9 с входным сечением 6 и критическим сечением 10, сопло 11 с критическим сечением 12 и полость 13 между этими соплами. В полости 13 помещены блоки 14 ионизации текучей среды, клапаны 15 и электроды 16 блока формирования электрогидравлического удара. Далее по ходу движения текучей среды следуют сопло Лаваля 17 с критическим сечением 18 и полость 19 между соплами 11 и 17, наконец, сопло Лаваля 20 с критическим сечением 21 и выходным соплом 22 и полость 23 между соплами 17 и 20. При этом сопла 9 и 11, 11 и 17, а также 17 и 20 соединены между собой герметично. К полостям 13, 19 и полости 23 подсоединены устройства 24 отсоса и подачи текучей среды внутрь этих полостей.The fluid flow accelerator (FIG. 2) comprises a coaxial nozzle 9 with an inlet section 6 and a critical section 10, a nozzle 11 with a critical section 12 and a cavity 13 between these nozzles. In the cavity 13 placed blocks 14 of the ionization of the fluid, the valves 15 and the electrodes 16 of the block forming the electro-hydraulic shock. Next, in the direction of the fluid flow, a Laval nozzle 17 with a critical section 18 and a cavity 19 between nozzles 11 and 17, finally, a Laval nozzle 20 with a critical section 21 and an outlet nozzle 22 and a cavity 23 between nozzles 17 and 20. Moreover, the nozzles 9 and 11, 11 and 17, as well as 17 and 20 are interconnected hermetically. To the cavities 13, 19 and the cavity 23 are connected the device 24 of the suction and supply of fluid inside these cavities.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В нерабочем состоянии все сопла ускорителя 7 заполнены водой (возможно наличие воздушной подушки). Для запуска ускорителя производят ионизацию текучей среды в полости 13 с использованием одного или нескольких средств ионизации 14, размещенных в полости, и/или производят электрогидравлические удары между электродами 16 с помощью блока формирования этих ударов. В результате ионизации молекулы и атомы текучей среды (воды, газов и воздуха) частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [4]. При закрытых клапанах 15 поток расширенной в полости 13 текучей среды (воды, газов и пара) вылетает к центральной оси устройства, эжектируя при этом текучую среду (забортную воду) через входное сечение 4. Далее клапаны 15 открываются и в полость 13 поступает очередная порция текучей среды (воды и газа) из-за борта или из источника текучей среды. При необходимости устройством 24 производится отсос воды или газов из полости. После этого клапаны закрываются. Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить квазинепрерывный характер работы. Когда скорость потока воды и газа, идущих из полости 13, с учетом эжектируемой забортной воды {через сопло 4) между сечениями 12 и 18 будет достаточной для эжекции воды из полости 19, в последней возникнет некоторое разрежение. Оно будет способствовать повышению перепада давлений между сечениями 10 и 12 и тем самым увеличению скорости истечения и расхода воды через входное сечение 10. Это в свою очередь приведет к усилению вакуумирования полости 19. Аналогично и для полости 23. Такие процессы будут происходить до тех пор, пока не перестанет повышаться степень вакуума в полости 19, а затем и полости 23.In the idle state, all nozzles of the accelerator 7 are filled with water (air cushion is possible). To start the accelerator, ionize the fluid in the cavity 13 using one or more ionization means 14 located in the cavity, and / or produce electro-hydraulic shocks between the electrodes 16 using the block forming these shocks. As a result of ionization, the molecules and atoms of the fluid (water, gases and air) are partially destroyed with the release of a large amount of heat and kinetic energy [4]. With the valves 15 closed, the flow of fluid expanded in the cavity 13 (water, gases and steam) flies out to the central axis of the device, ejecting the fluid (sea water) through the inlet section 4. Next, the valves 15 open and the next portion of the fluid enters the cavity 13 medium (water and gas) from the side or from a source of fluid. If necessary, the device 24 is the suction of water or gases from the cavity. After that, the valves close. The frequency of such operations (pulsations) is regulated and can be high enough to provide a quasi-continuous nature of the work. When the flow rate of water and gas coming from the cavity 13, taking into account the ejected outboard water (through the nozzle 4) between sections 12 and 18 will be sufficient to eject the water from the cavity 19, some rarefaction will occur in the latter. It will help to increase the pressure drop between sections 10 and 12 and thereby increase the flow rate and water flow through the inlet section 10. This in turn will increase the vacuum of the cavity 19. Similarly for the cavity 23. Such processes will continue until until the degree of vacuum in the cavity 19, and then the cavity 23, ceases to increase.

Здесь возможны два исхода. Первый, когда величиной вакуума в полостях 19 и 23 не управляют, тогда скорость потока на выходе ускорителя будет наибольшей при технически возможной степени вакуума (за счет самовакуумирования [5]). Второй исход, когда, наоборот, величину вакуума назначают и поддерживают в полостях 19 и 23 искусственно, скорость потока на выходе ускорителя при этом будет управляемой. При установлении постоянной скорости потока частоту пульсаций постепенно уменьшают вплоть до полного выключения. Ускоритель начинает работать только за счет засасывания забортной воды вакуумом полостей 19 и 23. После прекращения пульсаций возникает разрежение и в полости 13. При заданной степени вакуумирования полостей 13, 19 и 23 в выходном сопле 20 возникнет устойчивый поток текучей среды, главным образом воды. Одновременно происходит ускорение потока забортной воды в туннеле перед ускорителем, что способствует понижению давления воды перед судном, большему снижению волнового сопротивления и соответственно снижению сопротивления судна в целом.Two outcomes are possible here. First, when the magnitude of the vacuum in the cavities 19 and 23 is not controlled, then the flow rate at the output of the accelerator will be the highest at the technically possible degree of vacuum (due to self-vacuum [5]). The second outcome, when, on the contrary, the vacuum value is assigned and maintained artificially in the cavities 19 and 23, the flow rate at the output of the accelerator will be controllable. When a constant flow rate is established, the pulsation frequency is gradually reduced until it is completely turned off. The accelerator begins to work only by sucking overboard water with the vacuum of the cavities 19 and 23. After the pulsation ceases, a vacuum also appears in the cavity 13. At a given degree of evacuation of the cavities 13, 19 and 23, a steady flow of fluid, mainly water, will appear in the outlet nozzle 20. At the same time, there is an acceleration of the flow of sea water in the tunnel in front of the accelerator, which contributes to a decrease in the water pressure in front of the vessel, a greater decrease in wave resistance and, accordingly, a decrease in the resistance of the vessel as a whole.

Ускоренный в 7 поток через сопло 8 выбрасывается в корму судна, создавая дополнительную силу тяги воды на выходе из ускорителя, повышается КПД движительной установки судна. Регулировка скорости (мощности) потока на выходе из ускорителя в реальном времени производится путем управления величиной вакуума в полостях 13, 19 и 23. Для этого предусмотрены устройства 24 для отсоса и подачи текучей среды в полости. Регулировка скорости потока на выходе ускорителя может быть осуществлена изменением частоты пульсаций процессов ионизации текучей среды и/или электрогидравлического удара в текучей среде в полости 13. Для управления работой ускорителя используются показания датчиков давления, размещенных в полостях, датчиков скорости потока на выходе и входе из ускорителя, а также показания устройств 24, поступающие в блок управления его работой.Accelerated in stream 7 through the nozzle 8 is thrown into the stern of the vessel, creating additional traction force of water at the outlet of the accelerator, the efficiency of the propulsion system of the vessel is increased. The speed (power) of the flow at the outlet of the accelerator is adjusted in real time by controlling the magnitude of the vacuum in the cavities 13, 19 and 23. For this, devices 24 are provided for suctioning and supplying fluid to the cavity. The flow rate at the accelerator outlet can be adjusted by changing the pulsation frequency of the processes of fluid ionization and / or electro-hydraulic shock in the fluid in the cavity 13. To control the operation of the accelerator, the readings of pressure sensors located in the cavities, flow velocity sensors at the outlet and entrance of the accelerator are used , as well as the readings of the devices 24 entering the control unit of his work.

Рассмотренный режим работы не единственный. Возможен вариант работы, при котором подача (или отсос) текучей среды в полость 13 с ее ионизацией и/или воздействием электрогидравлических ударов производятся непрерывно в течение некоторого времени. В этом случае энергия, выделяемая при разложении молекул и атомов текучей среды в полости будет дополнять, усиливать энергетический эффект движения текучей среды, полученный от вакуумирования полостей 19 и 23 ускорителя. Затраты энергии на работу ускорителя сравнительно небольшие. Энергия тратится на первоначальный разгон текучей среды (в основном воды) внутри ускорителя до заданной скорости путем ионизации, в том числе электродинамическими ударами в текучей среде в полости 13, и компенсацию гидравлических потерь в ускорителе. Отсос или подача текучей среды в вакуумированные полости, имеющие небольшие объемы, потребуют сравнительно малых затрат топлива. Кроме этого, энергия расходуется на работу механизмов открытия-закрытия клапанов 15. Поддержание же задаваемой скорости потока на выходе ускорителя осуществляется, главным образом, за счет вакуума в полостях ускорителя.The considered operating mode is not the only one. A variant of the operation is possible in which the supply (or suction) of a fluid to the cavity 13 with its ionization and / or the effect of electro-hydraulic shocks is performed continuously for some time. In this case, the energy released during the decomposition of molecules and atoms of the fluid in the cavity will complement, enhance the energy effect of the motion of the fluid obtained from the evacuation of the cavities 19 and 23 of the accelerator. The energy costs of the accelerator are relatively small. Energy is spent on the initial acceleration of the fluid (mainly water) inside the accelerator to a given speed by ionization, including electrodynamic shocks in the fluid in the cavity 13, and compensation of hydraulic losses in the accelerator. Suction or supply of fluid into evacuated cavities having small volumes will require relatively low fuel consumption. In addition, energy is expended on the operation of the valve opening and closing mechanisms 15. Maintaining the set flow rate at the accelerator outlet is carried out mainly due to the vacuum in the accelerator cavities.

При проектировании устройства конструкция ускорителя рассчитывается на максимально необходимую скорость (мощность) потока текучей среды на выходе ускорителя, при этом все остальные значения скорости получают путем варьирования величины вакуума в полостях с помощью устройств подачи и отсоса текучей среды, а также изменения амплитуды и/или частоты процессов ионизации текучей среды и электрогидравлических ударов в ней.When designing the device, the accelerator design is calculated for the maximum necessary speed (power) of the fluid flow at the accelerator outlet, while all other velocity values are obtained by varying the vacuum in the cavities using the fluid supply and suction devices, as well as changing the amplitude and / or frequency processes of fluid ionization and electro-hydraulic shocks in it.

Таким образом, использование изобретения позволит увеличить степень снижения волнового сопротивления, создать дополнительную силу тяги судна при минимальных расходах энергии на работу ускорителя потока в носовой насадке. Удельный расход топлива при этом будет в 3-5 раз меньше, чем в настоящее время. Одновременно снизятся запасы топлива, повысится КПД двигательно-движительной установки судна.Thus, the use of the invention will increase the degree of reduction of wave drag, create additional thrust of the vessel with minimal energy consumption for the operation of the flow accelerator in the nose nozzle. The specific fuel consumption in this case will be 3-5 times less than at present. At the same time, fuel reserves will decrease, the efficiency of the propulsion system of the vessel will increase.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство №19479, опубл. 1931 г.1. Copyright certificate No. 19479, publ. 1931

2. Патент РФ №2131374, опубл. 1999 г.2. RF patent No. 2131374, publ. 1999 year

3. Патент РФ №2287695, опубл. 2006 г.3. RF patent No. 2287695, publ. 2006 year

4. Е.И.Андреев, О.А.Ключарев, А.П.Смирнов, Р.А.Давиденко. Естественная энергетика. - СПб: Нестор, 2000. - 122 с.4. E.I. Andreev, O.A. Klyucharev, A.P. Smirnov, R.A. Davidenko. Natural energy. - St. Petersburg: Nestor, 2000 .-- 122 s.

5. Патент ТО 03/25379, кл. 7 Р2К 7/00, опубл. 2003 г.5. Patent TO 03/25379, cl. 7 P2K 7/00, publ. 2003 year

Claims

1. The hoc of the vessel, containing an external nozzle, which is installed in front of below the waterline and which is divided behind the bow into two longitudinal tunnels for the flow of sea water passing along the sides, with an inlet and an outlet, characterized in that it is equipped with an accelerator for the flow of fluid in a tunnel that includes at least two nozzles on one axis, with at least one nozzle coaxially inserted into the next downstream fluid to form a cavity between the nozzles, moreover, with fluid supply and suction devices at least one cavity is communicated, and electrodes for performing electrohydraulic shocks in the fluid are additionally placed in it, which are connected to the output of the electrohydraulic shock forming unit in the fluid, at least one cavity contains means of ionizing the fluid, with the lower casing accelerator lies in a horizontal plane.

2. The bow of the ship according to claim 1, characterized in that the hull of the accelerator partially enters the hull of the ship and has curved contours in the shape of the hull of the ship.

3. The nose of the vessel according to claim 1, characterized in that the unit for generating electro-hydraulic shocks in the fluid, as well as equipment and apparatus for supplying and suctioning the fluid, as well as fluid ionization units, are located in the hull of the vessel.