кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода
Классы МПК: | B63H19/02 с использованием энергии, образуемой от перемещения окружающей воды, например при бортовой или килевой качке судов B63B1/06 форма носовой части B63B3/13 корпуса, рассчитанные на гидростатическое давление, при полном их погружении в воду, например корпуса подводных лодок B64B1/20 с крыльями или стабилизирующими поверхностями B64C39/06 с диско- или кольцеобразными крыльями |
Патентообладатель(и): | Глазунов Игорь Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-06-23 публикация патента:
10.05.1998 |
Изобретение относится к движителям с использованием энергии течения среды. Движитель выполнен в виде многощелевого конусного кольца, поперечное сечение аэродинамического профиля которого составлено из ряда составляющих профилей, расположенных на расстоянии друг от друга. Хорда последнего составляющего профиля совпадает с хордой профиля поперечного сечения многощелевого конусного кольца, а хорды профилей, расположенных перед последним из составляющих профилей, наклонены к хорде составного многощелевого конусного кольца. Кроме того, представлены варианты размещения движителя на округлой головной части летательного аппарата с легким газом, на бульбе надводного судна и носовой части подводной лодки. 4 с.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Кольцевой статический движитель, содержащий предназначенное для размещения на округлой головной части корпуса транспортного средства и охватывающее ее с требуемыми зазором и углом атаки конусное кольцо, поперечное сечение которого представляет аэро- или гидродинамический профиль с областью разряжения, образуемой снаружи кольца, отличающийся тем, что аэро- или гидродинамический профиль конусного кольца выполнен многощелевым и составлен из ряда составляющих профилей, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом хорда последнего составляющего профиля совпадает с хордой профиля поперечного сечения конусного конца, а хорды профилей, расположенных перед последним из составляющих профилей, наклонены к хорде профиля многощелевого конусного кольца. 2. Воздушное транспортно-производственное судно, содержащее заполненный легким газом корпус обтекаемой формы с округлой головной частью, стабилизирующие, управляющие и несущие плоскости, грузопассажирскую производственную кабину, движитель с винтом изменяемого шага, который взаимосвязан с приводным двигателем и с электрогенератором, а также производственно-технологическое оборудование, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым статическим движителем, который выполнен в виде многощелевого кольца, аэродинамический профиль поперечного сечения которого составлен из ряда составляющих профилей, расположенных на расстоянии друг от друга, и который размещен на округлой головной части корпуса с требуемыми зазором и углом атаки, при этом хорда последнего профиля, входящего в состав многощелевого конусного кольца, совпадает с хордой профиля поперечного сечения многощелевого конусного кольца, а хорды профилей, расположенных перед последним профилем из составляющих профилей, наклонены к хорде профиля многощелевого конусного кольца. 3. Надводное водоизмещающее транспортно производственное судно, содержащее корпус с подводной носовой бульбой, имеющей округлую головную часть, водный движитель с винтом изменяемого шага, соединенный с приводным двигателем и электрогенератором, а также производственно-технологическое оборудование, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым статическим движителем, который выполнен в виде многощелевого кольца, гидродинамический профиль поперечного сечения которого составлен из ряда составляющих профилей, расположенных на расстоянии друг от друга, и который размещен на округлой головной части бульбы корпуса с требуемыми зазором и углом атаки, при этом хорда последнего профиля, входящего в состав многощелевого конусного кольца, совпадает с хордой профиля поперечного сечения многощелевого конусного кольца, а хорды профилей, расположенных перед последним профилем из составляющих профилей, наклонены к хорде профиля многощелевого конусного кольца. 4. Подводное транспортно-производственное судно, содержащее корпус обтекаемой формы с округлой головной частью, управляющие поверхности, водный движитель с винтом изменяемого шага, соединенный с приводным двигателем и электрогенератором, а также производственно-технологическое оборудование, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым статическим движителем, который выполнен в виде многощелевого кольца, гидродинамический профиль поперечного сечения которого составлен из ряда составляющих профилей, расположенных на расстоянии друг от друга, и который размещен на округлой головной части корпуса с требуемыми зазором и углом атаки, при этом хорда последнего профиля, входящего в состав многощелевого конусного кольца, совпадает с хордой профиля поперечного сечения многощелевого конусного кольца, а хорды профилей, расположенных перед последним профилем из составляющих профилей, наклонены к хорде профиля многощелевого конусного кольца.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к воздушным, подводным и надводным водоизмещающим транспортно-производственным средствам передвижения и производства и может использоваться для снижения общего сопротивления ветродвижителя с винтом в аэродинамической трубе по [1]. Известен статический ветродвижитель - мягкий или твердый парус водного транспортного средства или сухопутного - буера, в котором для создания тяги используется аэродинамическая "подъемная сила" паруса [2]. Общим, самым большим, но далеко не единственным недостатком всех парусных движителей является невозможность обеспечения движения транспортного средства не только прямо против ветра - курс "левентик", но и под углом более острым, чем "крутой бейдевинд". При замене паруса ветродвигателем, работающим на водяной винт-движитель по [1], этот недостаток парусного движителя устраняется. Известно кольцо-насадка водяного гребного винта, представляющее тело вращения в виде усеченного конуса, расположенного большим основанием к носу судна и образованного вращением плоско-выпуклого аэродинамического профиля крыла выпуклой стороной внутрь кольца и охватывающего с некоторым зазором водяной винт. При обтекании такой насадки встречным потоком воды осевая составляющая гидродинамической "подъемной силы" кольцевого профиля существенно увеличивает упор гребного винта, так как направлена по движению судна и намного превышает силу сопротивления собственно кольца-насадки [3]. Наиболее близким аналогом предлагаемого ветро- и вододвижителя является применявшееся в 30-е годы на самолетах в качестве обтекателя цилиндров поршневого двигателя воздушного охлаждения так называемое "кольцо Тоуненда", которое представляет собой слегка конусное кольцо с поперечным сечением в виде аэродинамического плоско-выпуклого профиля, выпуклой стороной наружу кольца и закрепленного в передней закругленной части фюзеляжа с некоторым зазором от его наружной поверхности [4]. При обтекании такого кольца встречным потоком воздуха осевая составляющая аэродинамической "подъемной силы" профиля совпадает с направлением движения самолета, что приводит к снижению его общего сопротивления. Применение обтекателя в виде "кольца Тоуненда" давало уменьшение сопротивления фюзеляжа самолета с поршневым двигателем воздушного охлаждения на 25 - 60% и более. К сожалению, с переходом в авиации на двигатели жидкостного охлаждения и газотурбинные "кольцо Тоуненда" было забыто и его применение не получило должного развития. Задача изобретения - повышение эффективности использования аэро- и гидродинамической "подъемной силы" замкнутых конусно-кольцевых профилей для создания тяги. Изобретение поясняется фиг. 1, а - г. В потоке, невозмущенное направление и скорость которого обозначены стрелкой V, находится кольцо 1 в виде усеченного конуса, образованного вращением плоско-выпуклого аэродинамического профиля 2. Набегающий поток будет плавно без отрыва обтекать только наружную поверхность такого кольца (фиг. 1, а). При большом угле![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/946.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110016/945.gif)
1. Кольцевое "крыло" не имеет концевых сечений, поэтому у него нет и концевых вихревых жгутов, а значит его индуктивное сопротивление Xi = 0. В этом смысле оно эквивалентно линейному крылу бесконечно большого удлинения, величина сопротивления которого не зависит от величины коэффициента Cy - подъемной силы крыла, что дает возможность применять аэродинамические профили и выбирать режим их использования с большими значениями Cy. Сопротивление такого кольца будет состоять только из профильного сопротивления и иметь поэтому минимально возможную величину, а коэффициент качества
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-2t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110007/8805.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-3t.gif)
здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-4t.gif)
S =
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/960.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
для воздуха
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
для воды
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
V м/с - скорость набегающего потока;
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110016/945.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/946.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-5t.gif)
здесь Cx - коэффициент сопротивления тела (фиг. 1, в), величину которого можно принять Cx = 0,2;
Fк=
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/960.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-6t.gif)
Отношение силы тяги T кольца к силе сопротивления X
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/931.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110037/948.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-7t.gif)
здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-8t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-9t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-10t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110037/948.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110037/948.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110037/948.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-11t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-12t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-13t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-14t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-15t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-16t.gif)
1. Пока сохраняются приведенные выше закономерности изменения величины силы тяги и сопротивления от плотности среды
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-17t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-18t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110007/8805.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-19t.gif)
отсюда
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-20t.gif)
здесь dminm - характеристический линейный размер, за который принят наименьший диаметр конусного кольца;
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/957.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-21t.gif)
а для устройства с
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-22t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-23t.gif)
3. Даже небольшое превышение величины относительной тяги устройства на близких к предельным скоростям полета дает очень большую избыточную мощность движителя устройства. Величина избыточной мощности кВт на скорости полета м/с будет равна
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-24t.gif)
Для того же условного устройства на скорости полета = 180 м/с (648 км/ч и величины = 0,01) избыточная мощность будет равна
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-25t.gif)
При этом можно найти полезное промышленное применение в полете какой-то части избыточной мощности, если "ввести" ее внутрь устройства. Об одном из возможных полезных промышленных применений избыточной мощности и способе введения ее внутрь устройства будет приведено ниже. Приведенное отношение
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-26t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-27t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110016/945.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/946.gif)
X = (
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-28t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/937.gif)
L - длина судна, м;
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/957.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-29t.gif)
здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-30t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/937.gif)
Lк - длина кормового заострения корпуса, м. Сопротивление выступающих частей Xв.ч. кг(с) определяется по выражению
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-31t.gif)
Здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110021/916.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
Таким образом, общее сопротивление X кг(с) условного судна при движении под водой ориентировочно, будет равно
X = Xт+Xф+Xв.ч= 1,2(1,1
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/937.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/937.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-32t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-33t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-34t.gif)
даст силу тяги T кг(с), равную
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-35t.gif)
Отношение силы тяги к сопротивлению будет равно
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-36t.gif)
Так как
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110037/948.gif)
1. Величину верхнего предела скорости Vmax автомодельного режима в данном случае будет ограничивать явление кавитации, когда скорость обтекания профиля кольца достигнет определенной величины, давление на выпуклой стороне профиля, или на обеих его сторонах за счет динамического разрежения
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-37t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-38t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-39t.gif)
здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-40t.gif)
Pd = 125 кг(с)/м2 - давление насыщенных паров воды при +10oC. Для условного подводного судна с = 4 м на глубине движения h = 20 м Vmax будет равна
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-41t.gif)
С увеличением глубины движения Vmax = 63,9 м/с (230 км/ч). Других причин, способных ограничивать Vmax на меньших уровнях, автору не известно. Обеспечение возможности уменьшения скорости движения на меньших, чем vmax, скоростях аналогично указанному выше для воздушного судна. 2. Минимальная скорость Vmin м/с начала автомодельного режима для подводного судна определяется из того же условия
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-42t.gif)
отсюда
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-43t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110007/8805.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-44t.gif)
Для условного судна с
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-45t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-46t.gif)
Часть этой мощности может быть "введена" внутрь подводного судна и полезно использована в промышленных целях в процессе движения под водой. Сопротивление движению X надводного водоизмещающего судна складывается из сопротивления трения Xт, сопротивления формы или вихревого Xф, сопротивления выступающих частей Xв.ч, волнового сопротивления Xв и сопротивления воздуха Xвз. Сопротивления Xт, Xф, Xвч определяются теми же причинами и вычисляются по тем же выражениям, что и для подводного судна
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-47t.gif)
Для водоизмещающего судна, которое будет рассмотрено в качестве примера можно принять
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-48t.gif)
Величина волнового сопротивления водоизмещающего судна определяется выражением
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-49t.gif)
Здесь
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
Для условного водоизмещающего судна примера можно положить A = 0,0175
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-50t.gif)
Для условного водоизмещающего судна с главными размерениями,м: длина
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/937.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110077/969.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/931.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-51t.gif)
Общее сопротивление воды движению этого судна будет определяться выражением
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-52t.gif)
Для скорости движения V = 9,25 м/с будет равно
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-53t.gif)
Сопротивление воздуха Xвз движению судна на скорости V = 9,25 м/с будет равно
Xв3= X
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/931.gif)
Если считать, что движение условного судна происходит в штиль, то скорость встречного потока воздуха будет равна скорости движения судна по воде и сопротивление воздуха можно заменить эквивалентным сопротивлением воды. Из выражения
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-54t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-55t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110148/950.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-56t.gif)
Установка на головную часть носовой подводной бульбы гидродинамического конусного кольца с параметрами
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-57t.gif)
обеспечит силу тяги кольца
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-58t.gif)
Отношение
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-59t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-60t.gif)
Для установившегося движения
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-61t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-62t.gif)
При движении с меньшей скоростью V <V появляется излишняя мощность движителя, которая может быть "введена" внутрь судна и полезно использована для промышленных целей в процессе движения. Величина этой мощности равна
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-63t.gif)
Величина избыточной мощности имеет при V = VN максимум, условие которого
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-64t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-65t.gif)
или
3
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
отсюда
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-66t.gif)
Так как
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-67t.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-68t.gif)
Таким образом, при изменении скорости движения судна от Vmax = 45,6 км/ч до V = 35,3 км/ч можно получить избыточную мощность 0 - 1125 кВт. Для увеличения величины избыточной мощности и в какой то мере максимальной скорости движения судна на подводной носовой бульбе можно разместить два или несколько соосных кольцевых статических вододвижителя. При этом надо иметь в виду, что на скорости движения V > 15 м/с (54 км/ч) на верхней части гидродинамического кольца из-за малой глубины его погружения могут начаться кавитационные явления со всеми вытекающими из этого последствиями. Учитывая, что движение водоизмещающего судна при значительном волнении воды часто сопровождается частичным "оголением" движителя, что приводит к снижению эффективности его работы, вспомогательный двигатель такого судна должен иметь существенно большую мощность, чем для воздушного или подводного судна для того, чтобы при движении в таких особо тяжелых условиях сохранить ходкость судна в допустимых пределах за счет совместной работы статического и обычного винтового движителя. Как уже отмечалось, для создания начального упора и разгона транспортного судна до минимальной скорости начала автомодельного режима, требуется независимый дополнительный движитель с приводом от двигателя. В качестве такого движителя можно использовать воздушный винт для воздушных транспортных средств или водяной винт для подводных и надводных водоизмещающих судов (далее по тексту - винт). Эти же движители, работающие в двигательном режиме, способны ввести внутрь транспортного средства значительную избыточную, мощность, которая возникает на околопредельных скоростях движения. Такое двойное использование винта предопределяет необходимость изменения шага винта в процессе движения, т. е. применение винта изменяемого шага (ВИШ). По величине мощности и продолжительности работы основным режимом работы ВИШ будет двигательный. Учитывая, что при переходе от движительного режима к двигательному и обратно должен изменяться на противоположный по знаку угол атаки профиля лопасти и плохую работу плоско-выпуклых профилей с отрицательными углами атаки, основной двигательный режим работы ВИШ должен обеспечиваться положительными углами атаки, либо для такого винта должны применяться близкие к симметричным тонкие профили. Одна из возможностей полезного промышленного использования во время движения даровой избыточной мощности статического движителя, введенной внутрь судна, - это промышленное электролизное разложение воды на водород и кислород, ожижение продуктов разложения и поддержание их в жидком состоянии до момента выгрузки. Водород и кислород могут составить основу водородно-кислородной энергетики и технологии ближайшего будущего, в частности могут использоваться как топливо и окислитель для экологически наиболее чистых и безопасных двигателей, например, транспортных средств, в том числе и для вспомогательных двигателей привода дополнительных независимых движителей самих энергетических производственно-транспортных судов. Дополнительное использование на подводном судне произведенных промышленных продуктов разложения воды для жизнеобеспечения пассажиров и экипажа такого судна позволит сделать неограниченным район и продолжительность подводного плавания, а значит и обеспечит возможность эффективного использования подводного судна в гражданских целях для наиболее быстрых и дешевых подводных грузопассажирских перевозок на неограниченные расстояния. Указанная возможность промышленного использования даровой энергии является наиболее энергоемкой на единицу произведенной продукции и экологически наиболее чистой и безопасной, что, конечно, не исключает и других возможностей использования такой энергии. Автору ничего не известно о промышленном производстве продуктов электролиза воды на транспортных средствах. Принудительное формирование направления и скорости потока, обеспечивающее безотрывное с требуемым углом атаки обтекание кольцевого конусного профиля, возможно и другими типами криволинейных поверхностей, требующихся для работы какого-либо устройства с набегающим потоком, если уменьшение создаваемого таким устройством сопротивления будет необходимым или хотя бы полезным. Например, в ветроэнергетической установке с винтом в аэродинамической трубе по (1), общее сопротивление для набегающего потока которой X = 4/3
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/960.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110031/183.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110046/961.gif)
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-69t.gif)
может обеспечить тягу
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-70t.gif)
Отношение силы тяги к силе сопротивления будет равно
![кольцевой статический ветро- и вододвижитель и устройство ветролета, водолета и водохода, патент № 2110439](/images/patents/361/2110439/2110439-71t.gif)
Основой производственно-технологического оборудования любого производства на транспортном средстве является автономная система электроснабжения. Общепринятым наилучшим вариантом такой системы считается система переменного тока стабильной частоты 50 Гц или 400 Гц, которая позволяет использовать большую номенклатуру выпускающихся высоконадежных и долговечных бесконтактных электрических машин и другого общепромышленного на 50 Гц или специального назначения на 400 Гц для воздушных, водных и сухопутных транспортных средств. Задача получения стабильной частоты (СЧ) легко решается, например, синхронным генератором, если его приводной двигатель по точности поддержания частоты вращения выходного вала полностью отвечает требованиям к точности поддержания частоты переменного тока. Получение стабильной частоты переменного тока при переменной частоте вращения приводного двигателя (СЧПЧ) пока не имеет общепринятого решения, особенно для больших мощностей автономной системы. В (5) автор совместно с инж. Отрепьевой Н.Н. предлагает одно из возможных решений этой задачи. Сущность этого решения в том, что в качестве основного электрического генератора автономной системы электроснабжения применяют асинхронный генератор (АГ) (фиг. 4) для возбуждения и регулирования напряжения которого, а также для стабилизации частоты переменного тока на заданном уровне и обеспечения потребителей реактивной мощностью используют синхронный компенсатор (СК), для стабилизации режима работы которого по частоте вращения применяют дополнительный синхронно-асинхронный двигатель (САД), работающий от стабилизированного по частоте одно- или двухфазного преобразователя (СПЧ). Заданный уровень напряжения поддерживается обычным регулятором напряжения (РН). Источники информации
1. Глазунов И. М. Способ повышения эффективности использования энергии ветра и ветроэнергетическая установка (ее варианты). -Заявка N 94005785 от 17.02.94 г. 2. Бонд Б. Справочник яхтсмена. Судостроение, 1989. 3. Фукельман В.Л. Основы гидромеханики и теории корабля. Судостроение. - Л.: 1971. 4. Юрьев Б.Н. Воздушные винты. -М.: Госмашметиздат, 1933. 5. Глазунов И. М. , Отрепьева Н.Н. Способ получения стабильной частоты переменного тока и устройство для его осуществления. - Заявка N 93053617 от 30.11.93 г.
Класс B63H19/02 с использованием энергии, образуемой от перемещения окружающей воды, например при бортовой или килевой качке судов
Класс B63B1/06 форма носовой части
бульбовая наделка корпуса судна - патент 2527619 (10.09.2014) | ![]() |
бульбовая наделка корпуса судна - патент 2518695 (10.06.2014) | ![]() |
способ создания и конструкция носового бульба - патент 2514964 (10.05.2014) | ![]() |
носовая оконечность подводного корпуса полупогружного судна - патент 2506192 (10.02.2014) | ![]() |
носовая оконечность судна - патент 2443591 (27.02.2012) | ![]() |
судно - патент 2437797 (27.12.2011) | ![]() |
корпус глиссирующего судна - патент 2381946 (20.02.2010) | ![]() |
конструкция передней части судна вытеснительного типа - патент 2374120 (27.11.2009) | ![]() |
нос судна - патент 2357890 (10.06.2009) | ![]() |
корабль водоизмещением класса фрегата - патент 2311313 (27.11.2007) |
Класс B63B3/13 корпуса, рассчитанные на гидростатическое давление, при полном их погружении в воду, например корпуса подводных лодок
Класс B64B1/20 с крыльями или стабилизирующими поверхностями
Класс B64C39/06 с диско- или кольцеобразными крыльями