Снижение энергозатрат за счет совершенствования гидромеханического комплекса

Гидродинамическое сопротивление надводного судна складывается из двух составляющих: вязкостного сопротивления, обусловленного вязкостными свойствами жидкости, и волнового, возникающего вследствие образования судовых волн при движении. При сравнительно высоких скоростях (числе Фруда более 0,35) до 70% мощность главного двигателя расходуется на преодоление волнового сопротивления.

На волновое сопротивление влияют коэффициент общей полноты, относительная длина и относительная ширина корпуса. Эффективным средством снижения волнового сопротивления является рациональное распределение погруженного объема корпуса по его длине [6]. В практике проектирования водоизмерительных судов широко используется принцип нейтрализации волнового сопротивления путем использования эффекта благоприятной интерференции волновых систем, создаваемых собственно корпусом судна и дополнительным водоизмещающим объемом - бульбом.

Для быстроходных судов волновое сопротивление в значительной степени определяется формой носовой конечности – заострением ветвей подводных ватерлиний и полнотой обводов носовых шпангоутов. Исходя из этого Германской фирмой Blohm – Vohm построены два однотипных круизных лайнера длиной 180 м, скоростью хода 27 уз и вместимостью пассажиров -800 человек. Применение утоненных носовых обводов позволило уменьшить волновое сопротивление этих судов на 20%.

Вязкостное сопротивление пропорционально площади смоченной поверхности. Для его снижения на поверхности днища создается искусственная воздушная каверна –прослойка за счет непрерывной подачи воздуха через кавитаторы. Эта прослойка отделяет поток воды от поверхности корпуса, уменьшает силу трения. Теория обтекания таких воздушных днищевых каверн разработана в ЦНИИ им. акад. Крылова. При скорости судна 55 км/ч сопротивление движению судна с воздушной коверной на днище снижается на 30 – 35% по сравнению с судами с обычными обводами корпуса. При этом энергетические затраты на подачу воздуха в каверну не превышают 2 -3% (на снеговых судах с воздушной подушкой затраты мощности на ее поддержание достигают 25 -30%). Для создания искусственной воздушной каверны на днище необходимы специальные профилирования его обводов и исключение попадания воздуха на двигатель. Перспективным в этом направлении является использование системы клиновидных кавитаторов, расположенных на днище в плоскости шпангоутов, за которыми образуются воздушные или газовые каверны.

Японская фирма NCF разработала горизонтальный стабилизатор, который устанавливается в гидромеханическом комплексе кормовой части судна. Этот стабилизатор состоит из двух частей (по одной с каждого борта), которые установлены под некоторым углом к оси гребного вала перед гребным винтом. Это конструктивное средство обеспечивает повышение пропульсивного коэффициента на 2 -5 %, что равносильно аналогичному снижению расхода топлива. Кроме того, при этом наблюдается снижение возмущающих сил, действующих на корпус от работающего гребного винта, в результате чего уменьшается вибрация корпуса.

Горизонтальный стабилизатор (типам оперения), установленный в нижней части транца, в сочетании с гребным винтом и рулем способствует снижению мощности главного двигателя до 8 % при сохранении скорости движения (такое устройство применяют на паромных судах и парусных яхтах).

Для снижения вязкостного сопротивления японская фирма IHI разработала горизонтальный стабилизатор, состоящий из двух частей треугольной формы (по одной с каждого борта). Эти стабилизаторы устанавливаются на обтекатель гребного вала перед винтом. По данным модельных испытаний на судах с полными обводами экономия топлива составляет 2-3%. В настоящее время таким средством оборудованы более 20 судов.

Дата добавления: 2015-06-27