Способ снижения сопротивления плавающего тела

1 Изобретение относится к судостроению. Известен способ снижения сопротивления плавающего тела путем ввода в пограничный слой потока газа [1]. При помощи вдувания газа в пристенную часть потока можно существенно уменьшить гидродинамическое сопротивление за счет малой вязкости газа. Изменение поверхностного трения более чем на 30% достигается при концентрации газа на стенке более 80%. С помощью вдувания газа через проницаемую стенку осуществить другой режим течения - пленочный в широком диапазоне параметров невозможно из-за неустойчивости границы раздела фаз. При этом не наблюдается существенный эффект управления турбулентным пограничным слоем с помощью газонасыщения. Наиболее близким является способ снижения сопротивления плавающего тела [2], осуществляемый путем подачи высоковязкой упругопластичной жидкости для образования жидкостной пленки на границе раздела между корпусом тела и окружающей средой с последующей подачей в образованное пространство газа с давлением выше давления окружающей среды. Недостатком этого способа является трудоемкость осуществления и недостаточно эффективное снижение сопротивления плавающего тела, так как оно испытывает высокое лобовое давление набегающего потока. Задачей изобретения является снижение гидродинамического сопротивления, что, в свою очередь, будет способствовать увеличению скорости плавающею тела. Для решения поставленной задачи в способе снижения сопротивления плавающего тела используют газы высокого давления (предпочтительно высокотемпературные отработанные газы) путем их подачи из носовой части плавающего тела вперед в виде струи и назад - через кольцевое сечение. При подаче из носовой части плавающего тела струи высокотемпературного газа высокого давления наблюдается тепловое разрезание(разрыв сплошности) набегающего водяного потока, создается парогазовый туннель, что снижает лобовое сопротивление. Высокотемпературная струя может быть представлена, как тепловая резка набегающего водяного потока. Подача газов производится посредством отбора мощности от движителя и использования концентрированного переноса тепла в струе. Длина ядра пламени (струи) должна быть максимальной и зависит от технических условий движения подводного тела (рабочее давление струи больше 4 МПа). Диаметр струи определяется в зависимости от диаметра подводного тела D и равен не более 0,01 D. При разрезании набегающего водного потока в зоне термического влияния струи будут образовываться газовые пузыри водяного пара. 2 При испарении 1 см 3 воды образуется 1680 см 3 водяного пара при давлении 0,1 МПа. Плотность воды почти в 800 раз выше плотности такой газовой среды, в которой перемещается носовая часть плавающего тела. За счет малой вязкости парогазовой среды существенно снижается лобовое сопротивление при движении. Изменяя диаметр и рабочее давление ядра пламени струи в большую сторону, плавающее тело может двигаться на большой глубине (до 250 м). При выходе назад через кольцевое сечение отработанные высокотемпературные газы будут создавать реактивную тягу и, также как ранее, в зоне термического влияния потока будут образовываться газовые пузыри водяного пара. Также за счет малой вязкости парогазовой среды существенно снижается боковое сопротивление при движении подводного тела. При этом происходит регенерация мощности, т.к. мощность движителя используется на преодоление гидравлического сопротивления, а тепло отработанных газов - на уменьшение гидравлического сопротивления. На чертеже показано устройство для осуществления способа, общий вид. Устройство содержит в носовой части дополнительный реактивный движитель и снабжено системой подачи вперед и назад высокотемпературного отработанного газа высокого давления. При воспламенении топливной шашки 1,которая находится за обшивкой 2, отработанные высокотемпературные газы устремляются вперед в виде струи 3 и назад через кольцевую щель 4 в окружающую среду. Лобовая конусообразная металлическая кромка 5, которая нагревается до высокой температуры от отработанных газов, будет разжимать набегающую парогазовую среду и снижать лобовое сопротивление за счет пленочного кипения на поверхности. Таким образом, разрезающая высокотемпературная струя 3, создающая парогазовую среду впереди плавающего тела, пленочное кипение на лобовой металлической кромке 5 набегающего потока и искусственно созданная парогазовая среда сбоку плавающего тела позволяют значительно уменьшить гидродинамическое сопротивление и при основном реактивном движителе развить плавающему телу большую скорость (более 350 миль в час). Источники информации 1. Войткунский Я.И., Фадеев Ю.И., Федявский К.К. "Гидромеханика", Ленинград, "Судостроение", 1982, с. 283. 2. Авторское свидетельство СССР 1610752. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ снижения сопротивления плавающего тела путем подачи газов с давлением выше давления окружающей среды в окружающее пространство назад через сечение, охватывающее боковую поверхность тела, отличающийся тем, что используют высокотемпературные газы высокого давления, которые дополнительно подают из носовой части плавающего тела вперед в виде струи. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высокотемпературных газов высокого давления используют отработанные газы, полученные в камере сгорания. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что рабочее давление струи превышает 4 МПа. 4 4. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее источник газов с давлением, выше давления окружающей среды, снабженный выпускным сечением в носовой части плавающего тела в направлении назад и охватывающим боковую поверхность тела, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено выпускным сечением в носовой части плавающего тела в направлении вперед. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем,что диаметр выпускного сечения, направленного вперед, не превышает 0,01 диаметр плавающего тела.