Устройство для снижения гидродинамического трения при перемещении судна
Предложенное устройство относится к области гидродинамики, в частности к судостроению для снижения турбулентного трения корпуса судна, движущегося с большой скоростью (при числах Рейнольдса более 105). Устройство для снижения гидродинамического трения содержит системы подачи водного состава в турбулентный пристеночный поток, включающую средство для получения водного состава с камерой, вход которой соединен с насосом подачи забортной воды, а выход - с трубой для подключения к сквозному отверстию в корпусе судна. Усовершенствование заключается в том, что в качестве средства для получения водного состава использован генератор структурированной воды. Генератор структурированной воды выполнен в виде электрогенератора с мощностью не менее 1 квт, электроразрядная камера которого имеет вход и выход для соответствующего подключения к насосу забортной воды и к сквозному отверстию в корпусе судна. Техническое решение позволяет снизить затраты, обеспечивает длительность работы и не нарушает требуемые экологические условия.
Полезная модель относится к гидродинамике, в частности, к судостроению для снижения турбулентного трения корпуса судна, движущегося в жидкой среде.
Это техническое решение может быть применено также и для управления турбулентным пограничным слоем при прокачке жидкостей в трубе и для снижения энергозатрат при движении твердых тел в жидкости.
Сопротивление движению судна определяется рядом факторов, в число которых входит сопротивление трения корпуса судна при его движении.
Имеются различные методы управления пограничным слоем для уменьшения сопротивления трения.
Известен способ снижения волнового сопротивления судна (патент РФ №1030238, В 63 В 1/40), в котором на натекающий поток воздействуют струей воды или смеси воды с воздухом, выпускаемой из носовой части судна ниже ватерлинии навстречу натекающему потоку.
Недостатком этого способа является большая затрата мощности на создание встречной струи и нестационарность скорости течения струи.
Известны устройство и способ, связанные с введением в пристеночный поток водных растворов полимерных добавок (ПД), представляющих собой длинные и гибкие молекулярные образования - патент РФ №2196700, В 63 В 1/34, выбранный нами в качестве прототипа.
Введение полимерных добавок в турбулентный пристеночный поток делает пристеночный слой как бы более «скользким», что приводит к существенному снижению гидродинамического сопротивления.
Физика процесса описана в научном журнале ИФЖ №6, т.XVIII, 1970, с.1094.
В прототипе для осуществления подачи водного раствора полимерных добавок в турбулентный пограничный слой жидкости, обтекающей корпус судна, предложена система прокачки забортной жидкости, которая включает насосы, трубопроводы, щелевые камеры.
Раствор полимерных добавок подают насосом по трубопроводу к щели (отверстию) в корпусе судна. Несмотря на высокую техническую эффективность известного устройства для осуществления способа снижения сопротивления трения это техническое решение связано с большим расходом дорогостоящих химических веществ. К тому же, в таком процессе серьезно нарушаются экологические условия водоемов, где движутся суда.
Но, главное, применение полимерных добавок обеспечивает лишь кратковременный эффект, т.к. запасы «ПД» на борту судна ограничены, а обеспечить их непрерывное производство в условиях плавания технически невозможно.
Техническим результатом предложенного технического решения является устранение указанных недостатков, а именно снижение затрат, обеспечение экологических условий, а также осуществление длительной работы устройства.
Этот технический результат достигнут в результате усовершенствования известного устройства для снижения гидродинамического трения при перемещении судна, содержащего систему подачи водного состава в турбулентный пристеночный поток, включающую средство для получения водного состава с камерой, вход которой соединен с насосом подачи забортной воды, а выход с трубой для подключения к сквозному отверстию в корпусе судна.
Усовершенствование заключается в том, что в качестве средства для получения водного состава использован генератор структурированной воды.
Генератор структурированной воды может быть выполнен в виде электрогенератора с мощностью не менее 1 квт, электроразрядная камера которого имеет вход и выход для соответствующего подключения к насосу забортной воды и к сквозному отверстию в корпусе судна.
В одном из вариантов анод электродной системы генератора расположен внутри камеры, а корпус камеры является катодом.
Существо полезной модели поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 показана схема устройства для снижения гидродинамического трения при перемещении судна, на фиг.2 показан продольный разрез генератора структурированной воды.
Устройство для снижения гидродинамического трения состоит из генератора 1 структурированной воды и насоса 2 для подачи забортной воды в полость 3 камеры генератора через входное отверстие 4 (фиг.1), выходное отверстие 5 генератора посредством трубы 6 соединено с наружной пристеночной зоной судна. Для пропускания трубы 6 в корпусе 7 судна предусмотрено отверстие. Генератор 1 структурированной воды и насос 2 для подачи забортной воды вместе с устройством управления прокачкой воды (на чертежах не показано) образуют систему подачи водного состава в турбулентный пристеночный поток,
Структурированную воду получают в генераторе путем энергоинформационной активизации забортной воды, подаваемой в полость камеры регулятора. В качестве такого генератора может быть применен электрогенератор мощностью 1-5 квт. Этот генератор содержит систему электродов 8, расположенных внутри полости 3 (фиг.2) камеры генератора, соединенной входным отверстием 4 с насосом 2. Электроды 8 подключены к источнику напряжения (на чертеже не указан). В частном случае стенка камеры подключена к отрицательному потенциалу источника напряжения, т.е. является катодом, а электроды, расположенные внутри полости 3, подключены соответственно к положительному потенциалу, т.е. являются анодами. Выходное отверстие 5 электрогенератора соединено с трубой 6 для вывода в наружную пристеночную зону судна.
После прохождения забортной воды через разрядную зону в полости 3 камеры генератора, от входного отверстия 4 до выходного, вода структурируется и подается в пристеночный турбулентный поток. Производство структурированной воды может осуществляться длительное время.
Для активизации воды могут использоваться и другие известные энергетические источники, например, плазменные, описанные в сборнике тезисов 12-й Российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов, Дагомыс, 2004, с.33.
Структурированная вода содержит кластеры - надмолекумерные образования, каждое из 4-х и более молекул Н2О- Кластеры соединяются в длинные и гибкие нити («клатроны»). Вода с «клатронами» обладает пониженной вязкостью и по этой характеристике аналогична растворам с полимерными добавками.
Как показали наши опыты, впрыск структурированной воды в пристеночный слой существенно снижает гидродинамическое сопротивление. Этот эффект наилучшим образом проявляется при больших скоростях движения судна (при числах Рейнольдса >105).
В этом режиме, как известно, необходимы особенно большие энергозатраты, поэтому экономия энергии (до 30%) с помощью предложенного устройства имеет хорошие рыночные экономические перспективы.
Дополнительные преимущества связаны с экономией дорогостоящих компонентов полимерных добавок, а также с соблюдением экологической безопасности.
В предложенном устройстве структурированная вода успешно применена по новому назначению - для снижения сопротивления тел, движущихся с большой скоростью в жидкой среде.
1. Устройство для снижения гидродинамического трения при перемещении судна, содержащее систему подачи водного состава в турбулентный пристеночный поток, включающую средство для получения водного состава с камерой, вход которой соединен с насосом подачи забортной воды, а выход - с трубой для подключения к сквозному отверстию в корпусе судна, отличающееся тем, что в качестве средства для получения водного состава использован генератор структурированной воды.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор структурированной воды выполнен в виде электрогенератора с мощностью не менее 1 кВт, электроразрядная камера которого имеет вход и выход для соответствующего подключения к насосу забортной воды и к сквозному отверстию в корпусе судна.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что анод электродной системы генератора расположен внутри камеры, а корпус камеры является катодом.
