Крыльевое устройство для судна на подводных крыльях

Полезная модель относится к судостроению и может быть использована при проектировании судов на подводных крыльях. Цель полезной модели - использование энергии водяных масс отбрасываемых движителями в суднах на подводных крыльях для создания подъемной силы, а также снижение мощности энергетических установок судна. Сущность полезной модели - заключается в том, что крыльевое устройство для судна на подводных крыльях включающее корпус, крыло и обтекаемую стойку при этом перед крылом установлен водометный движитель, соединенный обтекаемой стойкой с корпусом судна и двигателем в судне и размещенной в обтекаемой стойке трансмиссией, а сопло водометного движителя выполнено в виде щели вдоль передней кромки крыла на всю его длину, дополнительно установлена пластина, на переднем ее крае по всей длине расположено сопло со щелью водометного движителя, при этом щель примыкает к поверхности пластины, а крыло плоской нижней линией профиля примыкает к пластине, верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх.

Полезная модель относится к судостроению и может быть использована при проектировании судов на подводных крыльях.

По своим техническим характеристикам крыльевые суда - самые быстроходные и комфортабельные в своем классе в мире. Суда на подводных крыльях речные или морские используют устройство в форме крыла для того, чтобы поднять корпус над водой и уменьшить силы трения и сопротивления ограничивающие скорость передвижения обычных судов.

Конструкции крыльев, количество и расположение их относительно друг друга и корпуса судна широко представлено в литературе (например: Злобин Г.П. и др. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Л.: Судостроение, 1976, с.103-104, рис.48), а также в Интернете (например: ru/wiripedia/jrg/wiki/ крыло - (лодка).

Крыло представляет собой пластину у которой верхняя и нижняя линии профиля имеют разную кривизну, причем верхняя линия длиннее нижней. В этом случае при движении крыла жидкость будет обтекать его верхнюю часть с большой скоростью и над крылом возникают силы разряжения. Вследствие разности давления в потоке по обе стороны крыла появляется подъемная сила, величина которой будет зависеть от скорости движения, размера крыла и его расположения относительно потока.

Таким образом, чтобы поднять судно над водой нужно сообщить ему определенную скорость с помощью энергетической установки и движителя, например гребного винта или водометного движителя. Поэтому для судов с большим водоизмещением, для поднятия их на крылья т.е. сообщить необходимую скорость требуются энергетические установки большой мощности. Например, по американским данным для того, чтобы вывести на крылья корабль водоизмещением 4400 т понадобится энергетическая установка мощностью около 200 тыс. л.с. Разместить столь мощную установку в корпусе относительно небольшого корабля задача чрезвычайно трудная. Приходится считаться и с массой крыльевых систем, которая на кораблях иностранной постройки даже умеренного водоизмещения (150-200 т) составляет около 15% водоизмещения. Именно поэтому преимущества подводных крыльев наиболее ощутимы для относительно небольших судов и кораблей. В настоящее время серийно строятся катера на подводных крыльях с водоизмещением до 400 т. Судно водоизмещением 50 т. при скорости 50 уз. нужно оснастить энергетической установкой 7500 л.с., а его крылатому аналогу для достижения такой скорости достаточно около 3500 л.с. Из соотношения приведенных мощностей видно сколь значительны затраты мощности на сопротивление движению обычных судов. Судовые двигатели работают только на увеличение скорости передвижения судна как в обычных судах, так и в судах на подводных крыльях. Меньшая мощность потребная в судах на подводных крыльях определяется меньшим сопротивлением передвижению судов на подводных крыльях.

Наиболее близким техническим решением является «Судно на подводных реактивных лыжах» (П.М. RU 27916) содержащее корпус, стойки и подводные крылья.

Недостатком такого судна является то, для подъема судна на крылья не используется энергия сбрасываемой воды движителем (гребной винт, водометный движитель).

Задача предлагаемого технического решения - снижение мощности энергетических установок судна.

Сущность полезной модели заключается в том, что крыльевое устройство для судна на подводных крыльях включающее корпус, обтекаемую стойку, крыло при этом перед крылом установлен водометный движитель, соединенный обтекаемой стойкой с корпусом судна и двигателем в судне, и размещенной в обтекаемой стойке трансмиссией, а сопло водометного движителя выполнено в виде щели вдоль передней кромки крыла на всю его длину, дополнительно установлена пластина, на переднем ее крае по всей длине расположено сопло со щелью водометного движителя, при этом щель примыкает к поверхности пластины, а крыло плоской нижней линией профиля примыкает к пластине, а верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - показано крыльевой устройство, а на фиг.2 - крыльевой устройство с пластиной.

Крыло 1 через обтекаемую стойку 2 закреплено на корпусе судна 3 (фиг 1). Перед крылом 1 установлен соединенный обтекаемой стойкой 4 с корпусом 3 с двигателем 5, размещенной в обтекаемой стойке 4 трансмиссией 6, водометный движитель 7, сопло 8, которого выполнено в виде щели вдоль передней кромки крыла 1 на всю его длину.

На фиг 2 показано аналогично устройство с дополнительно установленной пластиной 9. На переднем крае пластины 9, по всей ее длине расположено сопло 8 со щелью водометного движителя 7 и при этом щель примыкает к поверхности пластины 9. Крыло 1 плоской нижней линией профиля примыкает к пластине 9, а верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх.

Устройство работает следующим образом. При работе водометного движителя 7 (фиг.1) от двигателя 5 через трансмиссию 6, размещенную в стойке 4 водяной поток выбрасывается из щели сопла 8 и обтекает крыло 1, создавая подъемную силу (по законам гидродинамики), направленную вверх. Судно приподнимается на крыльях. При работе основной энергетической установки, приводящей в движение гребной винт, судно перемещается в горизонтальном направлении. Дополнительную силу, действующую в горизонтальном направлении, судно 3 получает от водометного движителя 7. Такое крыльевой устройство может и не преследовать цель - полностью поднять судно на подводные крылья (для судов имеющих большое водоизмещение).

При работе устройства (фиг 2) с пластиной 9 возникает большая подъемная сила, действующая на крыло 1, так как весь поток из сопла 8 идет под крылом 1. Под крылом 1, т.е. под пластиной 9 скорость потока щелевая, если судно 3 стоит или равна скорости передвижения судна.

Наиболее приемлемой реализацией таких устройств будет для катамаранов с подводными крыльями, расположенными между корпусами и будет способствовать снижению потребляемой мощности, при сохранении прежней скорости.

1. Крыльевое устройство для судна на подводных крыльях, включающее корпус, крыло и обтекаемую стойку, отличающееся тем, что перед крылом установлен соединенный обтекаемой стойкой с корпусом судна и двигателем в судне, размещенной в обтекаемой стойке трансмиссией, водометный движитель, сопло которого выполнено в виде щели вдоль передней кромки крыла на всю его длину.

2. Крыльевое устройство для судна на подводных крыльях по п.1, отличающееся тем, что дополнительно установлена пластина, на переднем ее крае по всей длине расположено сопло со щелью водометного движителя, и при этом щель примыкает к поверхности пластины, а крыло плоской нижней линией профиля примыкает к пластине, верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх.