SE447891B - Sett och anordning att minska friktionsmotstandet mot ett foremal som ror sig i ett fluidum - Google Patents

Description

10 447 891 2 Detta syfte uppnås genom att sättet och anordningen erhållit de i de följande patentkraven angivna känne- tecknen.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare i samband med en föredragen utföringsform, som visas på ritningen.

Figur 1 visar schematiskt ett snitt genom en utfö- ríngsform av en mikrobubbelgenerator applicerad på sidan av ett fartygsskrov. Figur 2 visar ett funktions- diagram för anordningen i figur l.

Den i figur l visade anordningen för att alstra mikro- bubblor är avsedd att appliceras i eller på ett far- tygsskrov lämpligen något för om den punkt på skrovet där omslaget från laminär till turbulent strömning sker. Man kan även tänka sig att anordna apparaten integrerad i bog/bulb på fartyget.

Anordningen i figur l innefattar en kompressor 10 som levererar luft vilken kan regleras med avseende på tryck och mängd till ett tryckkärl 12 som utjämnar tryèkfluktuationer. En tryckregulator 14 är kopplad till kompressorn 10 och till tryckkärlet 12 och håller ett förutbestämt tryck Pl i enlighet med ett börvärde från en kontrollenhet (ej visad). Tryckkärlet l2 är förbundet med ett hålrum 16, vilket bildas _på ett sätt som anges närmare nedan. Till luftkanalen 18 mellan tryckkärlet 12 och hâlrummet 16 är kopplad en doseringsenhet 20 och en laddningsenhet 22 som beskrivs närmare nedan. Hålrummet 16 som nämnts ovan bildas mellan ett membran 24 som år inspänt mellan sina sidor mitt emot en öppning i fartygssidan 26, vilken i sin tur är täckt av en mikroväv 28. Vid det i figur l schematiskt visade horisontalsnittet genom fartygssidan 26 är sålunda mikroväven 28 fäst KA' 3 447 891 vid sin ena ände vid fartygssidan eller -plåten 26 med tillhjälp av en fästplåt 32 som även klämmer fast ett innanför väven 28 anordnat stagnät 30 som stöder mikroväven mot det utanför skrovplåten 26 rådande vattentrycket som i figuren symboliserats med P0. Fästpláten 32 tjänar även för infästning av membranet 24 så att mellan membranet och stagnätet bildas de ovan nämnda mellanrummet 16. Mikro- väven 28 är vid sin fästpläten 32 motsatta ände infäst vid en innanför skrovplâten 26 anordnad trumma 34 som via en arm 36 kan pâverkas av ett reglerdon 38 för att sträcka väven 28.

På insidan av membranet 24 är anordnad en vibrator 40 som alstrar tryckvariationer i luften som strömmar genom hålrummet 16 till väven 28. Vibratorn 40 innefattar en roterbar axel med ett antal excenteranordningar som intermittent åstadkommer en tryckstöt i mellanrummet 16 via membranet 24. Tryckstötens amplitud styrs av en justerbar ventil 42 som öppnar vid inställd nivå P2 i ett reglerdon 44 kopplat till ventilen 42. vattnets strömning över mikroväven 28 har betydelse för genereringen av mikrobubblor och därför är anord- nad en turbulensstimulator 46 framför väven 28 sett i fartygets rörelseriktning vilken är inställbar och påverkar vattnets strömning över väven 28.

Den ovan beskrivna anordningen fungerar på följande sätt: Fartyget rör sig åt höger sett på ritningen dvs vattnet strömmar i den riktning som anges av pilen i figurens högra nedre hörn. Den av kompressorn alstrade och i tryckackumulatorn 12 lagrade tryck- luften med trycket Pl tillföres yia kanalen 18 mellan- rummet 16 mellan membranet 24 och väven 28. Vid passagen genom kanalen 18 kan tryckluften tillföras tillsatsäm~ 447 891 4 nen av olika slag, ex.vis friktionsminskande polymerer, bevâxtningshämmande ämnen etc., via doseringsenheten . Luften kan pâläggas en varierbar laddning eller jordas till skrovets potential med hjålp av laddnings- enheten 22 som kan vara kopplad till ett galler i luftkanalen 18. Den laddade och eventuellt med till- satser försedda tryckluften med trycket Pl inkommer via en backventil i mellanrummet 16 mellan membranet 24 och mikrovâven 28. Med hjälp av vibratorn 40 alstras tryckvariationer i luften och amplituden på tryckstötarna styrs av ventilen 42 som "klipper" trycket på den inställda nivån P2 i tryckregulatorn 44. Tryckstötar- nas varaktighet bestäms av varvtalet på vibratorn 40. Ett funktionsdiagram för tryckvariationerna visas i figur 2.

Från mellanrummet 16 skall den strömmande luften omvandlas till mikrobubblor vilket sker vid passagen genom mikroväven 28. Väven kan exempelvis vara framställd så att den är luft- och vattenogenomtränglig i slakt tillstånd. Dâ Väven 28 spänns med hjälp av trumman 34; armen 36 och-reglerdonet 38 öppnar sig våvens porer eller öppningar så att tryckluften från mellan- rummet 16 passerar ut genom väven till grânsskiktet mellan skrovplåten 26-och vattnet utanför under bil- dande av mikrobubblor. Genom att spänna vâven mer eller mindre regleras tryckfallet över väven 28 och en jämn spridning av luften till väven åstadkommes genom att väven 28 stagas upp av stagnätet 30f Väven kan ex.vis vara en polyesterväv av ca S mmzs tjocklek och den kan även modifieras genom påvulkanisering av olika porösa material. Olika standardtyper av väv kan användas som har bestämda egenskaper som funktion av inspänning och luftmängd per ytenhet.

Strömningen över väven 28 har som nämnts även betyd- else för alstrandet av bubblor och med hjälp av tur- bulensstimulatorn 46 bringas de alstrade mikrobubblor- na att släppa från väven. 447 891 Den visade och beskrivna anordningen styrs av en kontrollenhet (ej visad) som lämpligen innehåller en dator vilken registrerar ett antal mätvärden för de förhållanden under vilka fartyget drivs och som i förhållande därtill varierar och reglerar de olika anordningarna som beskrivits ovan; exempelvis kan man variera trycken Pl, P2, vibratorns 40 varvtal, turbulensstimulatorns 46 läge, doseringen av till- satsämnen via doseringsanordningen 20, gasens poten- tial via laddningsanordningen 22 mm. så att optimala friktionsminskande effekter erhålles.

Det framgår av det ovanstående att enligt uppfinningen har åstadkommits en anordning som ger möjlighet att i gränsskiktet mellan ett fluidum såsom vatten och' ett föremål som rör sig genom fluidet alstra mikro- bubblor vilkas egenskaper och spridning kan varieras inom ett stort område. Sålunda kan man framställa bubblor med mindre diameter än l/20 mm i diameter vilka hålls stabila och ej kollapsar till större bubblor vid sammanstötning mellan bubblorna. Genom tillsatser kan man exempelvis variera tyngden på en bubbla med bibehållen storlek, man kan ändra frikt- tionsförhållandena i gränsskiktet etc. Distributionen av bubblor kan även styras till vissa områden i gräns- skiktet samt varieras i mängd med de fysikaliska egenskaperna bibehållna genom att en emk-vektor introduceras pá bubblorna.

Det är klart att den visade och beskrivna utförings- formen för utförande av sättet enligt uppfinningen kan varieras inom ramen för de följande patentkraven utan att uppfinningen frångås. Även om uppfinningen har beskrivits i samband med ett fartygsskrov som rör sig i vatten är naturligtvis även andra tillämp- ningar tänkbara där föremål rör sig i ett fluidum.

Claims (10)

447 891 G PATENTKRAV

1. Sätt att minska friktionsmotstándet mot ett föremål som rör sig i ett fluidum, varvid en gasström utblâses längs den sida eller de sidor av föremålet som kommer i kontakt med fluidet, k ä n n e t e c k - n a t av att man för den del av nämnda sida eller si- dor genom vilken gasströmmen utblàses använder ett ma- terial, som medger distribution av gasen med tillhjålp av tryckstötar som meddelas gasströmmen i samband med utblàshingen och som finfördelar gasen tillräckligt för att främja alstrandet av mikrobubblor i gasen då denna passerar genom materialet.

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a t av att gasen tillföres materialet med ett förut- bestämt 'undre tryckvärde och att en tryckstöt alstras genom att gasens tryck intermittent hojs till ett högre värde vars storlek är reglerbar.

3. Sätt enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e- t e c k n a t av att gasen förses med tillsatser av olika ämnen, såsom friktionsnedsättande ämnen, ex.vis'polymerer, ytspånningsminskande ämnen eller beväxtningshämmande ämnen innan den tillföres mate- rialet.

4. Sätt enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n- n e t e c k n a t av att gasen meddelas en elektrisk eller magnetisk laddning innan den tillföres materialet.

5. Anordning för att genomföra sättet enligt något av föregående patentkrav för att minska frik- tionsmotståndet mot ett föremål som rör sig i ett fluidum, varvid föremålet har öppningar för utblás- ning av en gasström genom en eller flera sidor av föremålet, k ä n n e t e c k n a d av att sidan el- ler sidorna av föremålet är belagda med ett gasgenom- släppligt material varvid gasen innan den passerar 447 891 genom materialet (28) leds genom en kammare (16) med varierbar volym, i vilken gasen intermittent meddelas tryckstötar vid utblásningen genom materialet vilka tryckstötar främjar alstrandet av mikrobubblor vid ga- sens passage genom det gasgenomsläppliga materialet.

6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n'n e- t e c k n a d av att det gasgenomsläppliga materialet (28) utgöres av en töjbar väv som vid en ände är fast inspänd vid kanten av en öppning i sidan el. sidorna av föremålet och som vid den andra änden år fäst vid en sträckningsanordning (34-38) med vil- ken vävens sträckning kan ändras så att mer eller mindre luft kan passera ut genom vävens porer eller öppningar.

7. Anordning enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att kammaren med varierbar volym bildas mellan det gasgenomsläppliga materialet och ett membran (24) som på sin från kammaren (16) vända sida påverkas av en excenteranordning (40) för hoppressning av membranet (24) och därmed av gasen i kammaren så att gastrycket ökar.

8. Anordning enligt patentkravet 5,6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att kammaren är försedd med en ventil (42) som öppnar vid ett förutbestâmt medelst ett reglerdon (44) instållbart tryck för bestämning av tryckstötarnas storlek.

9. Anordning enligt något av patentkraven 5-7, k ä n n e t e c k n a d av att framför det gasgenom- släppliga materialet sett i föremàlets rörelseriktning genom'fluidet är anordnad en turbulensstimulator (46) anordnad att påverka fluidets strömning över materialet (28) för att underlätta bubblornas släppning från materialet. 447 891 8

l0. Anordning enligt något av patentkraven 5-9, k ä n n e t e c k n a d av en eller flera tillsats- anordningar (20, 22) för tillförsel av tillsatsâmnen till gassströmmen eller pålåggning av en elektrisk eller magnetisk laddning på gasen.