[go: up one dir, main page]

RU2176609C2 - Active hydrofoil - Google Patents

Active hydrofoil Download PDF

Info

Publication number
RU2176609C2
RU2176609C2 RU99113220/28A RU99113220A RU2176609C2 RU 2176609 C2 RU2176609 C2 RU 2176609C2 RU 99113220/28 A RU99113220/28 A RU 99113220/28A RU 99113220 A RU99113220 A RU 99113220A RU 2176609 C2 RU2176609 C2 RU 2176609C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
hydrofoil
supercharger
water
slotted nozzles
Prior art date
Application number
RU99113220/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Н. Бойцов
Original Assignee
Бойцов Евгений Николаевич
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 Бойцов Евгений Николаевич filed Critical Бойцов Евгений Николаевич
Priority to RU99113220/28A priority Critical patent/RU2176609C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176609C2 publication Critical patent/RU2176609C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding; manufacture of active hydrofoils provided with water-jet propellers. SUBSTANCE: hydrofoil is streamlined body having upper suction surface in form of slotted nozzles. Hydraulic supercharger is arranged inside hydrofoil body. Outlet water passage of supercharger terminates in nozzle of water-jet propeller. Water passage of hydraulic supercharger is provided with branches. Slotted nozzles designed for control of boundary layer are hydraulically connected with branches of water passage of hydraulic supercharger. Guide of slotted nozzles are rotatable around horizontal axes. Sections of slotted nozzle shears may be made varying along hydrofoil span. EFFECT: reduced power requirements at increased lift force and retained high hydrodynamic property in wide range of ship's motion characteristics equipment with such hydrofoil. 3 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к крыльевым устройствам судов на подводных крыльях. The invention relates to shipbuilding, namely to wing devices of hydrofoils.

Известны конструкции подводных крыльев, в которых увеличение подъемной силы обеспечивается управлением пограничным слоем потока с помощью струйного закрылка [1] или путем подачи сжатого воздуха на верхнюю засасывающую поверхность через систему каналов и отверстий [2]. There are known designs of hydrofoils in which an increase in the lifting force is provided by controlling the boundary layer of the stream using the jet flap [1] or by supplying compressed air to the upper suction surface through a system of channels and holes [2].

Известно также подводное крыло [3], 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. При подаче жидкости через щелевые сопла на верхней поверхности крыла создается высокоскоростной поток, направленный по касательной к поверхности крыла, что обеспечивает безотрывное обтекание крыла и повышает его гидродинамическое качество. Also known is a hydrofoil [3] 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 the uprights with a hydraulic supercharger. When fluid is supplied through slotted nozzles, a high-speed flow is created on the upper surface of the wing, which is tangential to the surface of the wing, which ensures continuous flow around the wing and increases its hydrodynamic quality.

Данное устройство, принятое нами за прототип, имеет недостаток, обусловленный тем, что гидравлический нагнетатель размещен внутри корпуса судна, принятая в нем компоновка узлов ведет к неизбежным затратам энергии как на подъем воды в нагнетатель, так и на преодоление гидравлических сопротивлений в водопроточных каналах, связывающих нагнетатель с подводным крылом, в частности на преодоление трения воды о стенки каналов, имеющих относительно большую длину, и местные сопротивления, вызванные многократными изменениями направления потока в этих каналах. This device, which we adopted as a prototype, has a drawback due to the fact that the hydraulic supercharger is located inside the ship’s hull, the assembly of nodes adopted in it leads to unavoidable energy consumption both for raising water to the supercharger and for overcoming hydraulic resistance in the flow channels connecting a supercharger with a hydrofoil, in particular to overcome the friction of water against the walls of channels with a relatively large length, and local resistance caused by repeated changes in the direction of flow these channels.

В основу изобретения поставлена задача снижения энергетических затрат при работе крыла и соответственно на движение судна, оснащенного предлагаемым подводным крылом. The basis of the invention is the task of reducing energy costs during operation of the wing and, accordingly, the movement of a vessel equipped with the proposed hydrofoil.

Это достигается тем, что гидравлический нагнетатель, с помощью которого вода под напором подается в водопроточный канал и щелевые сопла, размещен непосредственно в корпусе подводного крыла, т.е. подводное крыло, создающее подъемную силу, и водометный движитель, обеспечивающий реактивную тягу, объединены в один агрегат. В этом случае нагнетатель и реактивное сопло располагаются на одном уровне и соединены между собой коротким водопроточным каналом, в котором обеспечивается в основном однонаправленное движение потока. Этим исключаются затраты энергии на подъем воды, а также снижаются затраты энергии на местные сопротивления и трение воды о стенки водопроточного канала водомета. This is achieved by the fact that the hydraulic supercharger, by means of which water under pressure is supplied to the water flow channel and slotted nozzles, is placed directly in the hydrofoil body, i.e. a hydrofoil creating lift and a jet propulsion engine providing jet thrust are combined into one unit. In this case, the supercharger and the jet nozzle are located at the same level and are interconnected by a short water flow channel, in which basically unidirectional flow is provided. This eliminates the energy costs of raising the water, and also reduces the energy costs of local resistance and friction of the water against the walls of the water-channel of the water cannon.

Заявляемое устройство может быть выполнено в нескольких модификациях: с гидравлическими нагнетателями различного типа и различными вариантами исполнения водопроточного канала. The inventive device can be made in several versions: with hydraulic superchargers of various types and various options for the execution of the water flow channel.

На фиг. 1-4 схематично показано активное подводное крыло, где в качестве нагнетателя используется центробежный насос. In FIG. 1-4 schematically shows an active hydrofoil, where a centrifugal pump is used as a supercharger.

На фиг. 1 дан разрез крыла по диаметральной плоскости; на фиг. 2 - вид сверху с разрезом; на фиг. 3 - поперечный разрез; на фиг. 4 - изображение крыла в аксонометрии. In FIG. 1 shows a section of the wing along the diametrical plane; in FIG. 2 is a top view with a section; in FIG. 3 - cross section; in FIG. 4 is a perspective view of a wing.

На фиг. 5 представлен вариант конструкции активного подводного крыла с водометным движителем, имеющим щелевые реактивные сопла. In FIG. 5 shows a design variant of an active hydrofoil with a jet propulsion having slotted jet nozzles.

На фиг. 6-10 дано схематическое изображение подводного крыла с нагнетателем - осевым насосом: на фиг. 6 - разрез по диаметральной плоскости; на фиг. 7 - продольный вертикальный разрез через плоскость крыла; на фиг. 8 - вид крыла сверху с разрезом (с приводом насоса от гидромотора); на фиг. 9 - ступенчатый продольный разрез устройства с приводом от двигателя, размещенного в корпусе судна, на фиг. 10 - вид крыла в аксонометрии. In FIG. 6-10 is a schematic representation of a hydrofoil with a supercharger - an axial pump: in FIG. 6 - section along the diametrical plane; in FIG. 7 is a longitudinal vertical section through the plane of the wing; in FIG. 8 is a sectional top view of a wing (with a pump drive from a hydraulic motor); in FIG. 9 is a stepwise longitudinal section of a device driven by an engine housed in a ship’s hull; FIG. 10 is a perspective view of a wing.

На фиг. 11 показано расположение крыльевых систем - вид со стороны днища судна; на фиг. 12 и 13 - вид спереди соответственно носовой и кормовой крыльевых систем. In FIG. 11 shows the location of the wing systems - view from the bottom of the vessel; in FIG. 12 and 13 are a front view of the bow and stern wing systems, respectively.

Активное подводное крыло в целом представляет собой тело обтекаемой формы, имеющее нижнюю непрерывную нагнетающую поверхность 1 и верхнюю засасывающую поверхность 2 с системой щелевых сопел 3 жалюзийного типа. Полость крыла 4 разделена вертикальными перегородками 5 на отдельные каналы. Срезы 6 щелевых сопел образованы профилированными направляющими 7, установленными с возможностью поворота их вокруг горизонтальных осей 8. В носовой части крыла размещен гидравлический нагнетатель: центробежный насос 9 (фиг. 1-4) или осевой насос 10 (фиг. 6 - 10). Всасывающее отверстие насоса 11 (водозаборное устройство), расположенное на нижней поверхности крыла, закрыто защитной решеткой 12, предотвращающей попадание в него посторонних предметов. Нагнетательный патрубок насоса переходит в сужающийся водопроточный канал 13, который заканчивается соплом 14. На начальном участке водопроточного канала имеется ответвление -отводной канал 15, предназначенный для подачи части потока в полость крыла и далее - в щелевые сопла 3. На входе в отводной канал установлена заслонка 16, позволяющая регулировать количество воды, направляемой к щелевым соплам. The active hydrofoil as a whole is a streamlined body having a continuous lower discharge surface 1 and an upper suction surface 2 with a system of slotted nozzles 3 of a louvre type. The wing cavity 4 is divided by vertical partitions 5 into separate channels. Sections 6 of the slotted nozzles are formed by profiled guides 7, mounted to rotate them around the horizontal axes 8. In the nose of the wing there is a hydraulic supercharger: a centrifugal pump 9 (Fig. 1-4) or an axial pump 10 (Fig. 6-10). The suction hole of the pump 11 (intake device) located on the lower surface of the wing is covered with a protective grill 12, which prevents foreign objects from entering it. The discharge pipe of the pump passes into a tapering water flow channel 13, which ends with the nozzle 14. At the initial section of the water flow channel there is a branch - outlet channel 15, designed to supply part of the flow to the wing cavity and then to slotted nozzles 3. A shutter is installed at the inlet to the outlet channel 16, allowing you to adjust the amount of water directed to the slotted nozzles.

Носовая часть крыла образована обтекателем 17, придающим крылу требуемый профиль. Крыло крепится к корпусу судна стойкой 18, плавно сопряженной с обтекателем крыла. The nose of the wing is formed by a fairing 17, giving the wing the desired profile. The wing is attached to the hull of the vessel with a strut 18, smoothly interfaced with the wing fairing.

В варианте использования в качестве нагнетателя осевого насоса (фиг. 8) водопроточный канал разделен на два сужающихся канала 19, каждый из которых заканчивается реактивным соплом 14. Рабочее колесо осевого насоса 10 приводится во вращение гидромотором 20, установленным внутри крыла (фиг. 8), или через коническую передачу 21 двигателем, размещенным в корпусе судна (фиг. 9). За рабочим колесом насоса расположен спрямляющий аппарат 22. In a variant of using an axial pump as a supercharger (Fig. 8), the water-flow channel is divided into two converging channels 19, each of which ends with a jet nozzle 14. The impeller of the axial pump 10 is driven by a hydraulic motor 20 installed inside the wing (Fig. 8), or through a bevel gear 21 by an engine housed in a ship’s hull (FIG. 9). The impeller 22 is located behind the impeller of the pump.

По торцам активного крыла установлены вертикальные концевые шайбы 23, к которым прикреплены наклонные элементы 24 обтекаемого профиля, присоединенные к корпусу судна стойками 25. At the ends of the active wing, vertical end washers 23 are installed, to which inclined elements 24 of a streamlined profile are attached, connected to the hull of the vessel by struts 25.

Активное подводное крыло функционирует следующим образом. Active hydrofoil operates as follows.

При включении гидравлического нагнетателя, в частности центробежного насоса 9 (фиг. 1), забортная вода засасывается через приемное отверстие 11 и рабочим колесом насоса нагнетается в водопроточный канал 13, где происходит ее ускорение за счет энергии потока, создаваемой рабочим колесом насоса, а также за счет постепенного сужения водопроточного канала. Выбрасываемая из сопла 14 высокоскоростная струя воды образует реактивную тягу, которая воспринимается как упор лопастями рабочего колеса гидравлического нагнетателя. When you turn on the hydraulic supercharger, in particular a centrifugal pump 9 (Fig. 1), sea water is sucked in through the inlet 11 and pump impeller is pumped into the water flow channel 13, where it is accelerated due to the flow energy generated by the pump impeller, as well as due to the gradual narrowing of the water flow channel. The high-speed jet of water ejected from the nozzle 14 forms a jet thrust, which is perceived as an abutment by the blades of the impeller of a hydraulic supercharger.

Часть потока по отводному каналу 15 направляется в полость 4 крыла, где перегородками 5 распределяется по всему сечению крыла, и в виде тонких плоских струй через щелевые сопла 3 выбрасывается в направлении касательной к верхней поверхности направляющих 7. Part of the flow through the outlet channel 15 is directed to the wing cavity 4, where it is distributed by partitions 5 over the entire wing section, and is thrown out through slotted nozzles 3 in the form of thin flat jets in the direction tangent to the upper surface of the guides 7.

Управление пограничным слоем потока в различных режимах движения судна осуществляют регулированием количества жидкости, подаваемой в щелевые сопла, поворотом заслонки 16 или изменением ширины среза 6 щелевых сопел поворотом направляющих 7 вокруг осей 8 с помощью специального механизма (не показан). Management of the boundary layer of flow in various modes of movement of the vessel is carried out by adjusting the amount of fluid supplied to the slotted nozzles, turning the shutter 16 or changing the width of the slice 6 of the slotted nozzles by turning the guides 7 around the axis 8 using a special mechanism (not shown).

Струя воды, выбрасываемая из сопла 14, отклонена вниз под некоторым углом к нижней поверхности крыла, в результате чего составляющая реактивной струи, нормальная к направлению движения судна, направлена вверх. Одновременно отклоненный вниз поток выполняет роль струйного щитка, который вследствие разрежения, образующегося между струей и крылом, улучшает отсос потока с верхней поверхности крыла в области его задней кромки. Перечисленные факторы способствуют увеличению коэффициента подъемной силы и гидродинамического качества крыла. The jet of water ejected from the nozzle 14 is deflected downward at a certain angle to the lower surface of the wing, as a result of which the component of the jet stream, normal to the direction of movement of the vessel, is directed upward. At the same time, the flow deflected downward acts as a jet shield, which, due to the rarefaction formed between the jet and the wing, improves the flow suction from the upper surface of the wing in the region of its trailing edge. These factors contribute to an increase in the coefficient of lift and hydrodynamic quality of the wing.

В варианте применения гидравлического нагнетателя - осевого насоса (фиг. 6, 9) поток жидкости, нагнетаемый лопастями рабочего колеса 10, проходит через спрямляющий аппарат 22, который способствует снижению гидравлических потерь за счет уменьшения диффузности потока, и по двум водопроточным каналам 19 направляется в сопла 14. In an application of a hydraulic supercharger - an axial pump (Fig. 6, 9), the fluid flow pumped by the blades of the impeller 10 passes through a straightening apparatus 22, which helps to reduce hydraulic losses by reducing the diffuseness of the flow, and is sent to the nozzles through two water flow channels 19 14.

В остальном процесс происходит аналогично описанному выше. The rest of the process is similar to that described above.

Плавнообтекаемый профиль крыла обеспечивает малое лобовое сопротивление крыла. Этому способствует и применение водозаборных устройств статического типа, где плоскость приемного отверстия 11 совпадает с направлением движения набегающего потока. The smoothly streamlined wing profile provides low wing drag. This is facilitated by the use of static type water intake devices, where the plane of the receiving hole 11 coincides with the direction of flow of the incoming flow.

При включении приводов насосов водометных движителей начинается движение судна в режиме водоизмещения. С увеличением скорости, при превышении величины тяги движителей над общим сопротивлением судна, происходит выход корпуса судна из воды и переход в режим движения на крыльях. When you turn on the drives of the pumps of water-jet propulsion, the vessel begins to move in displacement mode. With an increase in speed, when the thrust of the propulsors exceeds the total resistance of the vessel, the hull of the vessel leaves the water and enters the mode of movement on the wings.

Повышенная подъемная сила активного подводного крыла способствует быстрому, раннему по скорости выходу судна на крылья и преодолению горба кривой буксировочного сопротивления на малой скорости. The increased lifting force of the active hydrofoil contributes to the quick, early-speed exit of the vessel on the wings and overcoming the hump of the towing drag curve at low speed.

Во время движения судна на крыльях наклонные элементы 24, пересекающие свободную поверхность воды, благодаря изменению площади смоченной поверхности, обеспечивают поперечную и продольную устойчивость судна. During the movement of the vessel on the wings, the inclined elements 24 crossing the free surface of the water, due to the change in the area of the wetted surface, provide lateral and longitudinal stability of the vessel.

На улучшение поперечной устойчивости судна направлена также показанная на фиг. 11 трехточечная компоновка системы крыльев судна: два носовых активных крыла с нагнетателями - центробежными насосами 9 и одно кормовое крыло - с осевым насосом 10. Also shown in FIG. 11 three-point layout of the ship's wing system: two bow active wings with superchargers - centrifugal pumps 9 and one aft wing - with an axial pump 10.

Относительно большая площадь активных крыльев способствует демпфированию продольной качки судна при движении на волне, а разнесение носовых крыльев в стороны ослабляет их влияние на кормовое крыло. The relatively large area of the active wings contributes to the damping of the pitching of the vessel when traveling on a wave, and the separation of the nasal wings to the sides weakens their influence on the stern wing.

Управление судном осуществляется обычным способом с помощью реверсивно-рулевого комплекса (не показан). The vessel is controlled in the usual way using a reversing-steering complex (not shown).

Главное отличие заявляемого активного подводного крыла от известных, и определяющее его достоинства, состоит в том, что активное крыло представляет собой единый агрегат, включающий водометный движитель и подводное крыло со щелевой верхней поверхностью. The main difference between the claimed active hydrofoil from the known ones, and determining its advantages, is that the active wing is a single unit, including a water-jet propulsion and a hydrofoil with a slotted upper surface.

При этом водометный движитель создает реактивную тягу, а система щелевых сопел обеспечивает повышенную подъемную силу крыла. Горизонтальное расположение водопроточного канала на всей его длине позволяет исключить потери энергии на преодоление гидростатического давления, а короткая длина и отсутствие изгибов канала - свести до минимума затраты энергии на преодоление трения и местных сопротивлений. In this case, the jet propulsion creates jet thrust, and the slotted nozzle system provides increased wing lift. The horizontal location of the water flow channel along its entire length eliminates energy loss to overcome hydrostatic pressure, and the short length and absence of channel bends help minimize energy consumption for overcoming friction and local resistances.

Действие и положительные качества данного подводного крыла определяются следующими общими законами и положениями гидродинамики. The action and positive qualities of this hydrofoil are determined by the following general laws and regulations of hydrodynamics.

Так известно, что лобовое сопротивление X любого подводного крыла для данного угла атаки пропорционально плотности жидкости ρ, площади крыла S и квадрату скорости набегающего потока V:
X = Cx,•ρ•V2/2•S. (1)
Входящий в формулу (1) гидродинамический коэффициент Cx, зависит от основных геометрических параметров крыла, таких как профиль крыла, форма крыла в плане, относительное удлинение, положение точек максимальной толщины и кривизны и др. и вместе с коэффициентом подъемной силы Cy определяет гидродинамическое качество К крыла:
K = Cy/Cx (2).
It is well known that the drag X of any hydrofoil for a given angle of attack is proportional to the fluid density ρ, wing area S and the square of the free-stream velocity V:
X = C x, • ρ • V 2/2 • S. (1)
The hydrodynamic coefficient C x included in formula (1) depends on the basic geometric parameters of the wing, such as the wing profile, the shape of the wing in plan, the relative elongation, the position of the points of maximum thickness and curvature, etc., and together with the lift coefficient C y determines the hydrodynamic Quality K wing:
K = C y / C x (2).

Коэффициент подъемной силы Cy зависит от тех же параметров крыла, что и Cx поэтому достаточно высокое гидродинамическое качество крыла может быть обеспечено лишь при оптимальном отношении Cy и Cx.The lift coefficient C y depends on the same wing parameters as C x; therefore, a sufficiently high hydrodynamic quality of the wing can be ensured only with the optimal ratio of C y and C x .

В общем случае подъемная сила крыла Y увеличивается с увеличением кривизны профиля крыла, но одновременно с этим возрастает и сила лобового сопротивления X. Кроме того, увеличение кривизны верхней поверхности крыла ведет к возникновению кавитации, заключающейся в отрыве пограничного слоя потока от поверхности крыла и, как результат, к резкому увеличению лобового сопротивления и снижению гидродинамического качества крыла. In the general case, the wing lift Y increases with increasing curvature of the wing profile, but at the same time, the drag force X also increases. In addition, an increase in the curvature of the upper surface of the wing leads to cavitation, which consists in the separation of the boundary layer of the flow from the wing surface and, as the result is a sharp increase in drag and a decrease in the hydrodynamic quality of the wing.

Отрыв пограничного слоя происходит вследствие того, что частицы жидкости в пограничном слое не обладают достаточной энергией в данной области потока. В рассматриваемой же конструкции активного подводного крыла сообщение подторможенным частицам жидкости дополнительного импульса обеспечивается путем направления из щелевых сопел в предотрывную зону тонких плоских струй, обладающих значительной кинетической энергией и направленных по касательной к верхней поверхности крыла. Истекающая из плоского сопла 3 струя "прилипает" к криволинейной поверхности направляющей 7 (эффект Коанда) и плавно обтекает ее до задней кромки, увлекая за собой основной поток. Образующийся суммарный поток увлекается плоской струей, истекающей из следующего по ходу сопла и т. д. В результате обеспечивается безотрывное обтекание потоком всего профиля крыла, даже при относительно большой кривизне его верхней поверхности. The separation of the boundary layer occurs due to the fact that the fluid particles in the boundary layer do not have sufficient energy in this region of the flow. In the design of the active hydrofoil under consideration, an additional impulse is communicated to the retarded fluid particles by directing thin plane jets with significant kinetic energy from the slot nozzles to the preservation zone and tangential to the upper surface of the wing. The jet flowing out of the flat nozzle 3 “sticks” to the curved surface of the guide 7 (Coand effect) and smoothly flows around it to the trailing edge, entraining the main flow. The resulting total flow is carried away by a plane jet flowing out of the next nozzle, etc. The result is a continuous flow around the entire profile of the wing, even with a relatively large curvature of its upper surface.

Такой способ управления пограничным турбулентным слоем "сдуванием" его с помощью закрылков эффективно используется, в частности, в аэродинамике как средство повышения коэффициента подъемной силы крыловых профилей при больших углах атаки, снижения сопротивления давления и полного давления [4]. This method of controlling the boundary turbulent layer by “blowing” it off using flaps is effectively used, in particular, in aerodynamics as a means of increasing the lift coefficient of wing profiles at large angles of attack, reducing pressure resistance and total pressure [4].

Большая кривизна верхней поверхности активного крыла и безотрывное обтекание профиля, которое обеспечивается управлением пограничным слоем, позволяют получить повышенную подъемную силу крыла как за счет увеличения составляющей количества движения струи, так и за счет увеличения циркуляции скорости вокруг профиля. The large curvature of the upper surface of the active wing and the continuous flow around the profile, which is provided by the control of the boundary layer, make it possible to obtain an increased lifting force of the wing both by increasing the component of the momentum of the jet, and by increasing the velocity circulation around the profile.

Важным достоинством заявляемого активного подводного крыла является то, что указанным выше способом управления пограничным слоем можно достичь безотрывного обтекания крыла большой площади при малом его удлинении. An important advantage of the claimed active hydrofoil is that the aforementioned method of controlling the boundary layer can achieve continuous flow around the wing of a large area with low elongation.

Известно, что подъемная сила крыльев равна водоизмещению судна. При увеличении водоизмещения судна соответственно должна быть увеличена и подъемная сила крыльев, кроме прочего - и за счет увеличения их площади. В эксплуатирующихся судах необходимая площадь подводного крыла с целью предотвращения кавитации достигается за счет увеличения длины крыла при сохранении малой величины его хорды. Однако излишне развитые по длине подводные крылья существенно увеличивают сопротивление движению и снижают коэффициент утилизации. Заявляемое же активное подводное крыло равновеликой площади имеет длинную хорду и малую длину передней кромки и поэтому обладает относительно малым лобовым сопротивлением. It is known that the lifting force of the wings is equal to the displacement of the vessel. With an increase in the displacement of the vessel, the lifting force of the wings, respectively, should also be increased, among other things - and by increasing their area. In operating vessels, the required area of the hydrofoil to prevent cavitation is achieved by increasing the length of the wing while maintaining a small size of its chord. However, excessively developed hydrofoils in length significantly increase resistance to movement and reduce the utilization rate. The claimed active underwater wing of equal area has a long chord and a small length of the leading edge and therefore has a relatively low drag.

Оптимальным режимом обтекания крыла, как известно, является режим, когда циркуляция вдоль размаха крыла изменяется по эллиптическому закону. В известных подводных крыльях такой режим создают одновременной круткой и изменением профиля крыла по размаху, однако этот прием усложняет конструкцию крыла и существенно ухудшает технологичность его изготовления. В заявляемом активном подводном крыле создание эллиптической циркуляции достигается намного проще: либо подачей переменного количества воды в щелевые сопла по размаху крыла определенным размещением перегородок 5 в полости крыла, либо путем изменения сечения срезов щелевых сопел 3 вдоль размаха крыла. The optimal regime for flow around a wing, as is known, is the regime when the circulation along the wing span changes according to an elliptical law. In well-known hydrofoils, such a regime is created by simultaneously twisting and changing the wing profile in scope, however, this technique complicates the design of the wing and significantly impairs the manufacturability of its manufacture. In the inventive active hydrofoil, the creation of an elliptical circulation is much simpler: either by supplying a variable amount of water to the slotted nozzles along the wing span by a specific placement of the partitions 5 in the wing cavity, or by changing the cross section of the slit nozzle 3 sections along the wing span.

Развитые подводные крылья большой площади, необходимой для создания подъемной силы, соответствующей значению коэффициента Cy ≥ 0,2, ограничивают применение их на судах относительно большого водоизмещения [5, с. 137]. Современные суда на подводных крыльях имеют водоизмещение порядка 300 т и используются в основном в качестве пассажирских. Перспективность применения судов на подводных крыльях большой грузоподъемности (более 2000 т) определяется получением высокого коэффициента полезного использования водоизмещения или коэффициента утилизации, который зависит главным образом от доли массы топлива в водоизмещении судна, типа крыльевого устройства и энерговооруженности судна [6, с. 126-127].Developed hydrofoils of a large area, necessary to create a lifting force corresponding to the value of the coefficient C y ≥ 0.2, limit their use on ships of relatively large displacement [5, p. 137]. Modern hydrofoil ships have a displacement of about 300 tons and are mainly used as passenger ships. The prospects of using hydrofoil vessels with a large carrying capacity (more than 2000 tons) are determined by obtaining a high displacement efficiency or utilization coefficient, which depends mainly on the fraction of the mass of fuel in the displacement of the vessel, the type of wing device and the power supply of the vessel [6, p. 126-127].

Использование заявляемого активного подводного крыла направлено на решение задачи - создание экономичных транспортных судов на подводных крыльях большой грузоподъемности. Приемлемый для таких судов коэффициент утилизации может быть получен за счет высокой подъемной силы активного крыла, снижения мощности двигательной установки и соответственно снижения расхода и запаса топлива. The use of the inventive active hydrofoil is aimed at solving the problem - the creation of economical hydrofoil transport vessels of heavy lifting capacity. An acceptable utilization factor for such vessels can be obtained due to the high lifting force of the active wing, lowering the power of the propulsion system and, accordingly, reducing fuel consumption and stock.

Применение активного подводного крыла наиболее целесообразно для судов, когда определяющим является не скорость судна, а экономический фактор - повышение грузоподъемности при снижении энергетических затрат на движение судна. Таким образом, тип судов с активными подводными крыльями может занять нишу между водоизмещающими судами небольшой грузоподъемности и судами на подводных крыльях повышенной грузоподъемности. The use of an active hydrofoil is most appropriate for ships when the determining factor is not the speed of the ship, but the economic factor - increasing load capacity while reducing energy costs for the movement of the ship. Thus, the type of ships with active hydrofoils can occupy a niche between displacement light-duty vessels and hydrofoils of increased capacity.

Источники информации
1. А.с. 515685 (СССР), В 63 В 1/24 // БИ, 1976, N 20.
Sources of information
1. A.S. 515685 (USSR), 63 V 1/24 // BI, 1976, N 20.

2. Судостроение за рубежом. Изд. ЦНИИТЭИС, 1969, N 4, с. 55. 2. Shipbuilding abroad. Ed. TSNIITEIS, 1969, N 4, p. 55.

3. Пат. РФ 2006413, В 63 В 1/24 // БИ, 1994, N 2. 3. Pat. RF 2006413, B 63 V 1/24 // BI, 1994, N 2.

4. Басим AM. Управление пограничным слоем судна. Л.: Судостроение, 1968, с. 343-348. 4. Basim AM. Management of the boundary layer of the vessel. L .: Shipbuilding, 1968, p. 343-348.

5. Блюмин В.И., Иванов Л.А., Масеев М.Б. Транспортные суда на подводных крыльях. - М.: Транспорт, 1964. 5. Blyumin V.I., Ivanov L.A., Maseev M.B. Hydrofoil transport vessels. - M.: Transport, 1964.

6. Логачев С.И. Транспортные суда будущего. Л.: Судостроение, 1976, 174 с. 6. Logachev S.I. Transport ships of the future. L .: Shipbuilding, 1976, 174 p.

Claims (3)

1. Активное подводное крыло, представляющее собой тело обтекаемой формы с верхней засасывающей поверхностью в виде системы щелевых сопел, содержащее гидравлический нагнетатель, размещенный в корпусе крыла, отличающееся тем, что выпускной водопроточный канал нагнетателя оканчивается соплом водометного движителя, при этом водопроточный канал имеет ответвление, гидравлически связанное со щелевыми соплами, предназначенными для управления пограничным слоем потока. 1. An active hydrofoil, which is a streamlined body with an upper suction surface in the form of a system of slotted nozzles, comprising a hydraulic supercharger located in the wing body, characterized in that the exhaust water flow channel of the supercharger terminates in a jet propulsion nozzle, while the water flow channel has a branch, hydraulically connected with slotted nozzles designed to control the boundary layer of the stream. 2. Подводное крыло по п.1, отличающееся тем, что направляющие щелевых сопел выполнены с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей. 2. The hydrofoil according to claim 1, characterized in that the slit nozzle guides are rotatable around horizontal axes. 3. Подводное крыло по п.1, отличающееся тем, что сечения срезов щелевых сопел выполнены переменными вдоль размаха. 3. The hydrofoil according to claim 1, characterized in that the cross-sectional sections of the slotted nozzles are made variable along the span.
RU99113220/28A 1999-06-21 1999-06-21 Active hydrofoil RU2176609C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113220/28A RU2176609C2 (en) 1999-06-21 1999-06-21 Active hydrofoil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113220/28A RU2176609C2 (en) 1999-06-21 1999-06-21 Active hydrofoil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2176609C2 true RU2176609C2 (en) 2001-12-10

Family

ID=20221553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99113220/28A RU2176609C2 (en) 1999-06-21 1999-06-21 Active hydrofoil

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2176609C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651949C1 (en) * 2017-02-14 2018-04-24 Борис Никифорович Сушенцев Multiple jet propulsor for high-speed vessels moving on the water surface, above the water surface and under water (variants)
RU2669249C1 (en) * 2017-12-11 2018-10-09 Борис Никифорович Сушенцев High speed ship moving on water surface, above water surface and under water
RU2744812C1 (en) * 2017-06-20 2021-03-16 Дмитрий РЕПИН Method of watercraft control and watercraft

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651949C1 (en) * 2017-02-14 2018-04-24 Борис Никифорович Сушенцев Multiple jet propulsor for high-speed vessels moving on the water surface, above the water surface and under water (variants)
RU2744812C1 (en) * 2017-06-20 2021-03-16 Дмитрий РЕПИН Method of watercraft control and watercraft
RU2669249C1 (en) * 2017-12-11 2018-10-09 Борис Никифорович Сушенцев High speed ship moving on water surface, above water surface and under water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6901873B1 (en) Low-drag hydrodynamic surfaces
US9855996B2 (en) Air lubrication system and vessel comprising such a system
US4775341A (en) Foil system for jet propelled aquatic vehicle
KR101348081B1 (en) Air cavity and air lubrication type ship with stern of step shape forming at propeller area
KR20060127871A (en) Resistive ship hull
US7798875B1 (en) Helical marine strut
US5711494A (en) Aero-hydroglider
CN110831848A (en) Propulsion device
WO2002070340A1 (en) Method for reducing vessel draft
US5679035A (en) Marine jet propulsion nozzle and method
US11319026B2 (en) Hull surface air lubrication structure for marine vehicles
KR20190079552A (en) Minimal bow wave system
US20160325811A1 (en) Marine propulsion unit
RU2176609C2 (en) Active hydrofoil
KR102378872B1 (en) Marine ducted propeller jet propulsion system
US5658176A (en) Marine jet propulsion system
CN211281428U (en) Ship propulsion system and ship
US3611972A (en) Ship water jet directional control and braking means
WO1997023382A9 (en) An improved marine jet propulsion system
RU2007134886A (en) NEW PRINCIPLE OF WATER MOVEMENT AND ITS APPLICATION
EP3969358A1 (en) Air release unit with diverging side walls
KR20110000079A (en) Jet flow ejection device inside the horn for improved inertia and restraining cavitation
US9127784B2 (en) Duct arrangement
RU2228874C1 (en) Active fore bulb of ship
KR102456860B1 (en) Ship's rudder

Legal Events

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

Effective date: 20050622