RU178601U1

RU178601U1 - Flexible coating for ship hull plating

Info

Publication number: RU178601U1
Application number: RU2017132108U
Authority: RU
Inventors: Михаил Игоревич Малеваный
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МЕТАЛЛ"
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2018-04-11

Abstract

Полезная модель относится к гидродинамике судов, судостроению и касается снижения сопротивления трения корпуса судна путем управления турбулентным пограничным слоем на обшивке корпуса судна.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности поглощения энергии турбулентного потока.Технический результат достигается тем, что в податливом покрытии для обшивки корпуса судна между внутренним и наружным слоем расположен дополнительный слой, образованный набором ребер с изменяемой толщиной по высоте и длине, соответствующим геометрическим размерам длины обшивки корпуса судна.The utility model relates to the hydrodynamics of ships, shipbuilding and relates to reducing the friction resistance of the hull by controlling the turbulent boundary layer on the hull of the ship. The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of energy absorption of the turbulent flow. The technical result is achieved in that in a compliant coating for hull hull between the inner and outer layer there is an additional layer formed by a set of ribs with a variable thickness in height and d INE, corresponding geometrical dimensions of the length of the hull plating.

Description

Полезная модель относится к гидродинамике судов, судостроению и касается снижения сопротивления трения корпуса судна путем управления турбулентным пограничным слоем на обшивке корпуса судна.The utility model relates to the hydrodynamics of ships, shipbuilding and relates to reducing the friction resistance of the hull by controlling a turbulent boundary layer on the hull of the ship.

Известно устройство по снижению гидродинамического трения обшивки корпуса судна путем подачи водного раствора полимерных добавок в турбулентный пограничный слой жидкости, обтекающей корпус судна, с вводом высококонцентрированного исходного продукта полимера, дозатором в предлопастную зону насоса системы подачи полимерного раствора, дистрибьютируют лопастной системой насоса полимерные частицы, раздвигая и дробя продукт взаимодействия пасты с жидкостью, интенсифицируя процесс растворения, формируют трубопроводами и щелевыми камерами трехщелевую систему прокачки забортной жидкости, засасывая забортную жидкость насосной системой в зоне вниз или вверх по потоку от щели подачи водного раствора полимерных добавок, подавая напором другого насоса в пограничный слой судна через наклонную к плоскости обшивки щель, снесенную вниз по потоку относительно щели подачи водного раствора добавок, (см. МПК В63В 1/34 (2000.01) описание изобретения к патенту №2196700 Российской Федерации, дата публикации 20.03.2003 г.).A device is known to reduce the hydrodynamic friction of the hull of a ship’s hull by feeding an aqueous solution of polymer additives into a turbulent boundary layer of a liquid flowing around the hull of a ship, by introducing a highly concentrated polymer starting material, and dispensing polymer particles by a pump pump system to distribute the polymer particles by the pump vane system and crushing the product of the interaction of the paste with the liquid, intensifying the dissolution process, form pipelines and slotted chambers they use a three-slot outboard liquid pumping system, sucking the outboard liquid with a pumping system in the zone downstream or upstream of the feed slit of the aqueous solution of polymer additives, pumping the pressure of another pump into the boundary layer of the vessel through a slope tilted to the sheathing plane, carried downstream relative to the feed water slit additive solution, (see IPC B63B 1/34 (2000.01) description of the invention to patent No. 2196700 of the Russian Federation, publication date 03/20/2003).

К недостаткам известного устройства управления турбулентным потоком является малая экономическая целесообразность, связанная с вводом дополнительного расходного компонента в виде полимерных добавок, постоянно требующих их пополнения.The disadvantages of the known turbulent flow control device is the low economic feasibility associated with the introduction of an additional consumable component in the form of polymer additives, constantly requiring replenishment.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по снижению сопротивления движению тел посредством формирования вязкоупругого покрытия их поверхности, включающее в себе следующие операции: а) определение характеристик турбулентного пограничного слоя при заданной скорости свободного потока, используя граничные условия для жесткой поверхности, имеющей такой же размер и форму, как и поверхность с покрытием, при этом указанные характеристики включают толщину пограничного слоя, фазовую скорость и частоту, соответствующие максимальным энергонесущим возмущениям, профили средней скорости, распределение напряжений Рейнольдса, распределение напряжений сдвига на стенке, и сопротивление трения; б) выбор свойств материала покрытия, включая плотность, комплексный модуль сдвига и толщину покрытия, при которых покрытие, подвергаемое действию вынуждающей функции, идентичной нагрузке, порождаемой этим пограничным слоем и определенной на этапе а), будет обеспечивать максимальный поток энергии в покрытие, не вызывая возмущения поверхности, которые превышают по амплитуде толщину вязкого подслоя, в) определение характеристик этого пограничного слоя на покрытии при заданной скорости свободного потока, используя амплитуды колебаний и поток энергии, соответствующие свойствам материала покрытия, выбранным на этапе б), включая профили средней скорости, распределение напряжений Рейнольдса, распределение напряжений сдвига на стенке и сопротивление трения, г) определение снижения сопротивления трения в процентах как отношение разницы между значениями сопротивления трения с покрытием и без него, определенными на этапе а) и в), к сопротивлению трения, определенному на этапе а), для определения количественных значений состава и конфигурации покрытия; д) формирование вязкоупругого покрытия из материала или комбинации материалов, выбранных на этапах а)-г). (см. МПК В63В 1/34, В64С 21/10 описание изобретения к патенту №2250175 Российской Федерации, дата публикации 20.03.2004 г.).Closest to the claimed technical solution is a technical solution to reduce the resistance to movement of bodies by forming a viscoelastic coating of their surface, which includes the following operations: a) determining the characteristics of the turbulent boundary layer at a given free flow velocity, using the boundary conditions for a rigid surface having the same size and shape, as well as the coated surface, while these characteristics include the thickness of the boundary layer, phase velocity and frequencies y, corresponding to the maximum energy-bearing disturbances, average velocity profiles, distribution of Reynolds stresses, distribution of shear stresses on the wall, and friction resistance; b) the choice of properties of the coating material, including density, complex shear modulus, and coating thickness, at which the coating subjected to the forcing function identical to the load generated by this boundary layer and determined in step a) will provide the maximum energy flow into the coating without causing surface disturbances that exceed the thickness of the viscous sublayer in amplitude, c) determination of the characteristics of this boundary layer on the coating at a given free flow velocity, using the vibration amplitudes and the energy flow corresponding to the properties of the coating material selected in step b), including average velocity profiles, the distribution of Reynolds stresses, the distribution of shear stresses on the wall and the friction resistance, d) determining the percentage reduction in friction resistance as the ratio of the difference between the values of the friction resistance with the coating and without it, defined in stage a) and c), to the friction resistance determined in stage a), to determine the quantitative values of the composition and configuration of the coating; e) the formation of a viscoelastic coating from a material or a combination of materials selected in steps a) to d). (see IPC B63B 1/34, B64C 21/10 for a description of the invention to the patent No. 2250175 of the Russian Federation, publication date 03/20/2004).

Недостаткам известного устройства является однородность внутреннего слоя податливого покрытия, что существенно снижает эффективность по поглощению энергии турбулентного потока.The disadvantages of the known device is the uniformity of the inner layer of a flexible coating, which significantly reduces the efficiency of absorption of energy of a turbulent flow.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности поглощения энергии турбулентного потока.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of energy absorption of a turbulent flow.

Сущность технического решения заключается в том, что в податливом покрытии для обшивки корпуса судна между внутренним и наружным слоем расположены поперечные трубчатые перегородки с изменяемой толщиной по высоте и длине, которые обеспечивают изменение жесткости в продольном и поперечном направлении.The essence of the technical solution lies in the fact that in the pliable coating for sheathing the hull of the vessel between the inner and outer layer there are transverse tubular partitions with a variable thickness in height and length, which provide a change in stiffness in the longitudinal and transverse directions.

Расположение между внутренним и наружным слоем набора ребер с изменяемой толщиной по высоте и длине, соответствующим геометрическим размерам длины обшивки корпуса судна повышает эффективность поглощения турбулентного потока.The location between the inner and outer layer of a set of ribs with a variable thickness in height and length corresponding to the geometric dimensions of the length of the hull of the vessel increases the efficiency of absorption of turbulent flow.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где изображено податливое покрытие для обшивки корпуса судна в разрезе.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a compliant coating for sheathing the hull in a section.

Податливое покрытие для обшивки корпуса судна, содержит внутренний слой 1, толщиной L=2…10 мм, который крепится на корпусе судов с помощью монтажнных метизов или специальных клеев, наружный слой 2, толщиной l=0,1…2 мм, в виде тонкой вязкоупругой стенки, которая поглощает энергию из турбулентного потока и модифицирует механизм обмена энергии между стенкой и потоком, в результате чего изменяется локальный профиль скорости и развитие пограничного слоя, и поперечными трубчатыми перегородками 3, диаметром d=0,1-0,3 мм и высотой h=1,0-10 мм, которые обеспечивают изменение жесткости в продольном и поперечном направлении со свойствами поглощения энергии пристроенного турбулентного слоя внутрь покрытия. Податливое покрытие может изготавливается из следующих материалов: резина (марки ИРП-3029, ИРП-1287, В-14 по ГОСТ 9.071-76), пластмасса (марки 15303-003 ГОСТ 16337-77, 20808-024 ГОСТ 16338-85), полиуретан (марки ШУ-ЗБТ, ДВ-105 ГОСТ 17648-83) с диапазоном значений модуля Юнга от 0,1 до 1000 МПа, диапазоном значений коэффициента потерь (ГОСТ Р ИСО 18437-1-2014) от 0,01 до 2.A compliant coating for sheathing the hull of the vessel, contains an inner layer 1, thickness L = 2 ... 10 mm, which is attached to the hull with mounting hardware or special adhesives, the outer layer 2, thickness l = 0.1 ... 2 mm, in the form of a thin viscoelastic wall, which absorbs energy from a turbulent flow and modifies the energy exchange mechanism between the wall and flow, resulting in a change in the local velocity profile and the development of the boundary layer, and transverse tubular walls 3, with a diameter of d = 0.1-0.3 mm and a height h = 1.0-10 mm, which ensure by the change in stiffness in the longitudinal and transverse direction with the energy absorption properties of the attached turbulent boundary layer into the coating. A compliant coating can be made of the following materials: rubber (grade IRP-3029, IRP-1287, V-14 according to GOST 9.071-76), plastic (grade 15303-003 GOST 16337-77, 20808-024 GOST 16338-85), polyurethane (brands ШУ-ЗБТ, ДВ-105 GOST 17648-83) with a range of Young's modulus values from 0.1 to 1000 MPa, a range of loss coefficient values (GOST R ISO 18437-1-2014) from 0.01 to 2.

Применение заявляемой полезной модели позволит увеличить эффективность поглощения энергии турбулентного потока, а также экономичность эксплуатации судов и подводных аппаратов за счет снижения гидродинамического сопротивления на 30-50%.The application of the claimed utility model will increase the efficiency of energy absorption of the turbulent flow, as well as the efficiency of operation of ships and underwater vehicles by reducing hydrodynamic resistance by 30-50%.

..

Claims

A pliable coating for sheathing the hull, characterized in that between the inner and outer layers there are transverse tubular partitions with a diameter of 0.1-0.3 mm and a height of 1.0-10.0 mm.