НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ БУКСИРУЕМОЙ МОДЕЛИ СУДНА С ЕОРЕНИЕМ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ В ДНИЩЕВОЙ КАВЕРНЕ

Abstract

Для снижения гидродинамического сопротивления судов под их днищем формируют газовые каверны. Такие каверны частично изолируют днище судна от контакта с водой, обеспечивая «газовую смазку» за счет подачи в них атмосферного воздуха или отработавших газов силовой установки. За счет специального профилирования дна и обводов судна удается снизить его гидродинамическое сопротивление на 20%–30% при относительно низких затратах мощности силовой установки (менее 3%). Нами предложено к подаваемому в каверну воздуху добавлять горючее и организовать в ней стационарное или пульсирующее горение или детонацию топливно-воздушной смеси. При правильной организации процесса горения в каверне тепловое расширение продуктов горения может обеспечить дополнительную подъемную силу, снижающую площадь контакта днища судна с водой, а также движущую силу благодаря воздействию давления продуктов горения на плоские вертикальные участки днища судна — реданы, причем создаваемая движущая сила может быть достаточной для движения судна без использования гребных винтов. Для проверки идеи нами проведены газодинамические расчеты, на основе которых спроектирована и изготовлена буксируемая модель судна с газовой каверной, в которой предусмотрена возможность организации пульсирующего горения водорода или пропана с воздухом. Для проведения экспериментальных исследований разработана мобильная лабораторная установка, состоящая из катера-буксировщика с тягоизмерительной штангой, буксируемой модели с газовой днищевой каверной и форкамерой, а также систем подачи топлива и воздуха, зажигания, измерения толкающего усилия и датчиков давления. Эксперименты, проведенные на открытой воде при постоянной скорости движения связки «катер-буксировщик–буксируемая модель» не менее 5 м/с и частоте рабочего процесса в каверне от 4 до 10 Гц, подтвердили, что пульсирующее горение топлива в каверне создает положительные подъемную и движущую силы, действующие на буксируемую модель. Результаты работы могут стать основой для проектирования судов нового типа, движение которых полностью обеспечивается горением топлива в газовых кавернах под днищем.