РАЗРАБОТКА КОРПУСА ПОДВОДНОГО ВОДОИЗМЕЩАЮЩЕГО

БИРЖА ТЕХНОЛОГИЙ И КОНТАКТОВ
Разработка корпуса
подводного водоизмещающего судна и надводное
водоизмещающее судно, обладающее низким
гидродинамическим сопротивлением
Я. А. Подвальный
зав. лабораторией
Современные обтекаемые корпуса обладают большим сопротивлением движению воды.
Как известно, вязкая жидкость прилипает к корпусу судна. Это приводит к отрыву потока жид
кости в кормовой части и, как следствие, к увеличению волнового сопротивления (сопротивления дав
ления).
Помимо волнового сопротивления, смоченная поверхность судна испытывает сопротивление, обус
ловленное вязкостью воды. Каждая точка поверхности движущегося корпуса испытывает действие
силы, которая имеет две компоненты — нормальную и касательную к поверхности корпуса. Каса
тельная компонента возникает благодаря относительному скольжению частиц жидкости. Равно
действующая этих сил, называемая сопротивлением трения, зависит от площади смоченной поверх
ности.
Сопротивление трения и давление (общее сопротивление) возрастает пропорционально четвер
той степени скорости.
Отсутствие гидравлического сопротивления позволяет создать экономичное в эксплуатации суд
но путем выбора главных измерений.
Основа главных измерений — дедвейт.
Дедвейт — вес всех грузов, вес которых способно перевозить полностью оборудованное судно. Он
включает вес силовой установки и вес топлива (зависит от протяженности рейса).
ИННОВАЦИИ № 9 (96), 2006
И
зобретение относится к области судострое
ния — создания корпусов судов, обладающих
низким сопротивлением движению воды и
касается конструкции корпусов надводных водоиз
мещающих судов. Сущность изобретения заключает
ся в следующем.
Корпус надводного водоизмещающего судна вклю
чает наружную и внутреннюю оболочки. Причем на
ружная оболочка корпуса выполнена в виде тела вра
щения или комбинации тел вращения, имеющих одну
общую ось вращения, с расположенными на образующей
оболочки плицами, причем наружная оболочка установ
лена относительно внутренней оболочки с возможностью
вращения под действием встречного потока воды.
Надводное водоизмещающее судно содержит, по
меньшей мере, два соединенных друг с другом кор
пуса, каждый из которых включает наружную и внут
реннюю оболочки.
При этом наружная оболочка каждого корпуса
выполнена в виде тела вращения или комбинации тел
вращения, имеющих одну общую ось, с расположен
ными на образующей оболочки плицами, причем на
ружная оболочка установлена относительно внутрен
ней оболочки с возможностью вращения под действи
ем встречного потока воды.
Конструкция вращающегося корпуса, каждая точ
ка поверхности которого может перемещаться вниз
по потоку, в касательной плоскости уменьшает сопро
тивление воды движению.
124
Сопротивление движению вращающегося корпу
са обуславливается вязкостью жидкости — сопротив
ление трения, и образованием волнового сопротив
ления.
Для вязкой жидкости — в точках поверхности не
подвижной стенки скорость жидкости равна (усло
вия прилипания граничного слоя); в точках поверх
ности движущейся стенки скорость жидкости равна
скорости соответствующей точки стенки.
Эти условия определяют ламинарное течение
жидкости.
Проведенные исследования показали, что вели
чина волн определяется при движении вращающего
ся корпуса, и попутный корпусу поток, незначитель
ны. Это дает основание предположить о малой вели
чине волнового сопротивления движению.
Рост размеров вращающегося корпуса и скорость
встречного потока уменьшит сопротивление воды
движению, обратно пропорционально корню квад
ратному из этих величин.
Вращающийся корпус водоизмещающего судна
может быть одиночным или составленным из мно
жества соединенных между собой корпусов, анало
гичных одиночным. Такое многообразие конструк
ций объясняется возможностью оптимального выбо
ра архитектуры судна.
На представленном чертеже схематично изобра
жен корпус подводного водоизмещающего судна, со
стоящий из наружной и внутренней оболочки.
Биржа технологий и контактов
БИРЖА ТЕХНОЛОГИЙ И КОНТАКТОВ
корпуса вращается на подшипниках (4) вокруг непод
вижного вала (5).
В неподвижной оболочке (6) корпуса (в нижней
его части) размещается балласт (7). Низкое располо
жение центра тяжести ЦТ и показанное на схеме по
ложение центра величины ЦВ относительно грузо
вой ватерлинии ГВЛ, делает конструкцию корпуса
абсолютно остойчивой.
Размещение груза в отсеке (8) эффективно у тан
кера, так как груз находится под защитой двух обо
лочек (1) и (6) корпуса.
Вследствие малой поверхности смачивания пре
имуществом корпуса, наружная оболочка которого
выполнена в виде тела вращения, при не установив
шемся встречном потоке жидкости, является неболь
шое сопротивление воды движению.
Кроме того, корпус такого судна обладает боль
шей прочностью, что позволяет снизить металлоем
кость конструкции.
Проведенные буксировочные испытания модели
корпуса надводного водоизмещающего судна показа
ли эффективное снижение сопротивления воды дви
жению при различных скоростях хода.
ПРЕДЛОЖЕНИЕ № 320
1. Полное наименование:
ПРОТИВОГРАДОВАЯ РАКЕТА «АЛАН»
2. Ключевые слова:
Градовые облака, градобитие, сельхозкультуры,
осадки, ракета, минный старт, эффективность, метео
рологические процессы.
3. Назначение:
Ракета предназначена для воздействия на градо
вые облака с целью защиты сельскохозяйственных
культур от градобития и может использоваться в ра
ботах по увеличению осадков и подавлению грозо
вой активности облаков.
4. Область применения:
Сельское хозяйство.
5. Описание и основные технико%экономические по%
казатели:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Литература
В. И. Меркулов. Гидродинамика знакомая и незнакомая. М., На
ука, 1989.
Н. В. Барабанов, Г. П. Туманов. Конструкция корпуса морских
судов. СПб., Судостроение, 2002.
Патент США. № 3435796.
Авторское свидетельство. СССР. № 244032.
Авторское свидетельство. СССР. № 364493.
Л. Г. Лойтянский. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1987.
Макливи Рой. Суда на подводных крыльях и воздушной по
душке. Л., Судостроение, 1981.
Совмещение активного дыма и ракетного топли
ва позволило увеличить эффективность воздействия
на метеорологические процессы более чем в три раза
лучшие из существующих образцов.
За счет минометного старта начальная скорость
ракеты в 3–4 раза выше, чем у существующих образ
цов ракет, что обуславливает пониженную чувстви
тельность ПГР «Алан» к действию приземного ветра
и повышает кучность стрельбы.
Безопасную для населения скорость приземления
обеспечивает парашютная система. Отказ от систе
мы ликвидации привел к отсутствию на ПГР взрыв
чатых веществ и невозможности ее приземления в
несанкционированных целях.
6. Иллюстрации:
Не приводятся.
7. Сопоставление с аналогами:
Принципиальное отличие противоградовой раке
ты «Алан» от ракетаналогов — введение противогра
дового реагента непосредственно в твердое топливо.
Совмещение шашки активного дыма и заряда твер
дого ракетного топлива позволило достичь высокой
эффективности воздействия ракетой на метеороло
гические процессы
8. Потребители (существующие или потенциаль%
ные):
Биржа технологий и контактов
125
ИННОВАЦИИ № 9 (96), 2006
Наружная оболочка (1) корпуса вращается пото
ком F в направлении W плицами (2), расположенны
ми на образующей наружной оболочке корпуса у по
верхности воды.
В точках на поверхности вращающегося корпуса
скорость жидкости равна средней скорости соответ
ствующих точек.
Благодаря этому, вращающийся корпус не испы
тывает большого сопротивления воды движению.
Движение устройства осуществляется двигателя
ми (3) в направлении тяги P. Наружная оболочка (1)