Патент на изобретение №2169097

(54) СПОСОБ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ОБТЕКАНИИ ТЕЛА ПОТОКОМ ЖИДКОЙ ИЛИ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к судостроению, авиастроению и может использоваться для создания судов и самолетов с уменьшенным сопротивлением внешней среды их движению. При реализации способа создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него. Во внутренних полостях создают давление перед отверстиями, расположенными на поверхности тела, и образуют искусственный пограничный слой, непосредственно прилегающий к поверхности тела, дополнительно к пограничному слою основного потока. Впущенную среду фильтруют. Во внутренних полостях создают давление, меньшее, чем давление в заторможенном основном потоке, но большее, чем в движущемся. Через отверстия из внутренних полостей создают подсос струй среды основным потоком под образованный до этих отверстий набегающий на них искусственный пограничный слой. На отдельных местах поверхности тела создают минимум один, а на остальных местах – более одного медленно движущихся относительно тела искусственных пограничных слоев. Средние скорости искусственных пограничных слоев по величине меньше средней скорости пограничного слоя основного потока и тем меньше, чем ближе слой расположен к поверхности тела. При этом целесообразно образовывать подсос среды через щели тангенциально, или под острым углом к направлению потока, или через поры, или через те и другие. Для щелей на поверхности целесообразно выполнять ступеньки, полки которых являются внешней поверхностью тела и имеют заостренные кромки, под которыми образуют щели. Технический результат реализации изобретения заключается в существенном снижении сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к судостроению, авиастроению и может быть использовано для создания судов и самолетов с уменьшенным сопротивлением при их движении.

Известен способ снижения сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды, в котором создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него, отсасывают среду из потока через отверстия, расположенные на значительной части поверхности тела [2].

Недостатком этого способа являются большая затрата энергии на отсасывание среды, а также засорение отверстий.

Известен способ снижения сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды, в котором создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него, создают давление во внутренних полостях перед отверстиями, расположенными на некоторой части поверхности тела, и образуют у этой части дополнительно к пограничному слою основного потока искусственный пограничный слой, непосредственно прилегающий к поверхности тела [1].

Недостатком указанного способа являются увеличение потерь на участках пограничного слоя, куда вдувают струи с большими скоростями, необходимыми для образования безотрывного пограничного слоя на остальной части поверхности.

Целью изобретения является существенное снижение сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды.

Цель достигается тем, что фильтруют впущенную среду, создают во внутренних полостях перед расположенными практически по всей поверхности тела отверстиями давление меньше, чем давление в заторможенном основном потоке, но больше, чем в движущемся, создают из внутренних полостей через отверстия подсос струй среды основным потоком под образованный до этих отверстий набегающий на них искусственный пограничный слой, прилегающий непосредственно к поверхности тела, и создают на отдельных местах поверхности тела минимум один, а на остальных местах – более одного медленно движущихся относительно тела искусственных пограничных слоев, имеющих средние скорости меньше средней скорости пограничного слоя основного потока и тем меньше, чем ближе слой расположен к поверхности тела.

В свою очередь, указанные основные признаки заявляемого способа могут быть достигнуты следующими путями (частные признаки):
– образуют подсос среды через щели тангенциально или под острым углом к направлению потока или через поры, или через те и другие, а для щелей на поверхности тела выполняют ступеньки, полки которых являются внешней поверхностью тела, имеют заостренные кромки, под которыми образуют щели;
– устанавливают величину давления перед отверстиями, форму тела, высоты ступенек, скорости струй, величины острых углов, размеры щелей и пор и расстояний между ними по направлению потока из условий, чтобы за время прохождения пограничным слоем основного потока расстояния над двумя соседними отверстиями он не вступил бы в непосредственный контакт с поверхностью тела и хотя бы ближайший к телу искусственный пограничный слой не смешался бы полностью с пограничным слоем основного потока, а сохранил бы перед следующим отверстием некоторую толщину и исключил бы проникновение через искусственные пограничные слои вязкого импульса со стороны пограничного слоя и его воздействие на поверхность тела, а также чтобы было минимальным выражение

где V_нов – объем тела, выполненного по данному способу и увеличенного для образования внутренних полостей, предназначенных для впуска, фильтрации и выпуска среды,
V_исх – объем тела без указанных внутренних полостей,
p, k – показатели степени в формулах, выражающих зависимости буксировочных мощностей от объема тела данной формы,
v₀ – скорость основного потока,
P_ост – силы трения и профильного сопротивления тела, в котором применен данный способ,
P_пор – силы сопротивления, которые необходимо преодолеть для впуска и выпуска струй, проходящих через поры,
n – порядковый номер щели,
m – количество щелей,
q_n – расход среды через щель с порядковым номером “n”,
v_cp(n) – средняя скорость среды на выходе из щели с порядковым номером “n”,
_n – коэффициент, учитывающий потери на трение при прохождении внутри тела порции среды q_n.

Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ снижения сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды отличается от известного существенными признаками:
– фильтруют впущенную среду;
– создают во внутренних полостях перед расположенными практически по всей поверхности тела отверстиями давление меньше, чем давление в заторможенном основном потоке, но больше, чем в движущемся;
– создают из внутренних полостей через отверстия подсос струй воды основным потоком под образованный до этих отверстий набегающий на них искусственный пограничный слой, прилегающий непосредственно к поверхности тела;
– создают на отдельных местах поверхности тела минимум один, а на остальных местах – более одного медленно движущихся относительно тела искусственных пограничных слоев, имеющих средние скорости меньше скорости пограничного слоя основного потока и тем меньше, чем ближе слой расположен к поверхности тела.

Заявляемый способ отличается от известного следующими частными существенными признаками:
– образуют подсос среды через щели тангенциально, или под острым углом к направлению потока, или через поры, или через те и другие, а для щелей на поверхности тела выполняют ступеньки, полки которых являются внешней поверхностью тела, имеют заостренные кромки, под которыми образуют щели;
– устанавливают величину давления перед отверстиями, форму тела, высоты ступенек, скорости струй, величины острых углов, размеры щелей и пор и расстояний между ними по направлению потока из условий, чтобы за время прохождения пограничным слоем основного потока расстояния над двумя соседними отверстиями он не вступил бы в непосредственный контакт с поверхностью тела и хотя бы ближайший к телу искусственный пограничный слой не смешался бы полностью с пограничным слоем основного потока, а сохранил бы перед следующим отверстием некоторую толщину и исключил бы проникновение через искусственные пограничные слои вязкого импульса со стороны внешнего пограничного слоя и его воздействие на поверхность тела, а также чтобы было минимальным выражение

где V_нов – объем тела, выполненного по данному способу и увеличенному для образования внутренних полостей, предназначенных для впуска, фильтрации и выпуска среды,
V_исх – объем тела без указанных внутренних полостей,
p, k – показатели степени в формулах, выражающих зависимости буксировочных мощностей от объема тела данной формы,
v₀ – скорость основного потока,
P_ост – силы трения и профильного сопротивления тела, в котором применим данный способ,
P_пор – силы сопротивления, которые необходимо преодолеть для впуска и выпуска струй, проходящих через поры
n – порядковый номер щели,
m – количество щелей,
q_n – расход среды через щель с порядковым номером “n”,
v_ср(n) – средняя скорость среды на выходе из щели с порядковым номером “n”,
_n – коэффициент, учитывающий потери на трение при прохождении внутри тела порции среды q_n.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию “новизна”.

Известны технические решения, в которых создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него, создают давление во внутренних полостях перед отверстиями, расположенными на некоторой части поверхности тела, и образуют у этой части дополнительно к пограничному слою основного потока искусственный пограничный слой, непосредственно прилегающий к поверхности тела.

Однако в этих технических решениях имеет место увеличение потерь на участках пограничного слоя, куда впускают струи с большими скоростями, необходимыми для образования безотрывного пограничного слоя на остальной части поверхности. Это позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию “существенные отличия”.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства тела, где реализуется предложенный способ.

На фиг. 2 показано сечение корпуса тела (выноска A на фиг. 1).

На фиг. 3 показано сечение передней части корпуса тела (выноска Б на фиг. 1).

На фиг. 4 показан вариант исполнения элементов наружного корпуса, где выполнены щели и поры (выноска B на фиг. 3).

На фиг. 5 показаны эпюры скоростей потока во входном участке канала (известный аналог, где имеет место задержка передачи вязкого импульса).

На фиг. 6 показаны эпюры колебательных скоростей при распространении вязкой волны (известный аналог, где имеет место задержка передачи вязкого импульса).

На фиг. 7 показаны эпюры скоростей в пограничных слоях основного потока и в искусственных пограничных слоях на поверхности тела, где реализуется предложенный способ.

Тело, где реализуется предложенный способ, например судно, схематично показанное на фиг. 1 в сечении несколько ниже ватерлинии и параллельно ей, имеет прочный и плотный корпус 1, аналогичный обычному корпусу, а также наружный корпус 2 с входным отверстием 3 и отверстиями, расположенными по поверхности наружного корпуса протяженностью 4, через которые создают подсос струй среды наружу из внутренних полостей 5. Между входным отверстием 3 и внутренними полостями 5 по ходу движения среды устанавливают фильтрующее устройство 6, более подробно показанное на фиг. 2. Оно может представлять собой устройство с фильтрующей лентой 7, непрерывно движущейся на роликах, перекрывающей входное отверстие 3 и образующей объемы 8, 9 и 10. В объем 8 из отверстия 3 поступает очищенная от механических примесей среда, которая далее подается во внутренние полости 5. Объемы 8 и 9 разделяет перегородка 11, в которой располагают форсунки 12, подающие под давлением в объем 9 и на фильтрующую ленту 7 струи среды, очищающие эту ленту. Продукты очистки попадают в полость 10 и удаляются за борт.

В сечении корпуса тела, показанном на фиг. 3 (выноска A на фиг. 1), изображены внутренние полости 5, внутренний корпус 1, наружный корпус 2, состоящий из наружной обшивки 13, наружного набора 14 и наружного покрытия 15, в котором выполнены щели 16, соединенные системой каналов 17 и отверстий 18 и 19 с внутренними полостями 5.

На фиг. 4 (выноска B на фиг. 3) показано возможное конструктивное исполнение наружного покрытия 15 и его крепление к наружному корпусу 2, в котором выполнены отверстия 18 для подсоса среды к щелям 16 и отверстия 20 для крепления наружного покрытия 15 к наружному корпусу 2 с помощью конических или овальных шипов 21 типа ласточкин хвост, которые заводятся в отверстие 20 с помощью прижатия наружного покрытия 15 к наружной обшивке 13. Это крепление может быть усилено с помощью специального клея. Покрытие 15 (толщиной примерно 20 мм) может быть выполнено из резины и снаружи усилено армирующим покрытием 22 из тонких листов (толщиной примерно 0,3 мм) из высоколегированной нержавеющей стали или высокооловянистой бронзы, или титана. В покрытии 22 могут быть выполнены поры 23. Для увеличения прочности шипов 21 в наружном покрытии 15 может быть предусмотрена арматура 24, скрепленная с армирующим покрытием 22.

Это наружное покрытие, особенно армирующее покрытие 22, должно быть рассчитано таким образом, чтобы под действием ударов штормовых волн оно облегало бы резиновую основу (закрывая при этом щели) и не подвергалось бы пластическим деформациям. Что же касается ударов по этому покрытию со стороны плавающих на поверхности твердых тел, то покрытие должно быть расположено достаточно удаленно от поверхности воды. Удары по покрытию со стороны твердых тел с нулевой плавучестью – не исключены, поэтому такое устройство покрытия для надводных судов ледового плавания не пригодно (необходимо другое устройство), а редкие удары плавающих под водой тел (например, бревен-топляков), безусловно будут нарушать отдельные листы этого покрытия, которые должны быть заменены при очередном доковании.

На фиг. 5, 6 и 7 изображены эпюры скоростей пояснения работы устройства, в котором реализован данный способ.

Основное физическое явление, используемое в работе устройства, – задержка передачи вязкого импульса. Это явление имеет место в нестационарных и в неустановившихся течениях, проиллюстрированных на фиг. 5 и 6 на примере двух известных аналогов.

На фиг. 5 показаны два тела 34 и 35, расположенные в неподвижной, до момента времени t₀, и вязкой среде на расстоянии l друг от друга. Тело 35 неподвижно, а тело 34 в момент времени t₀ начинает совершать колебательное движение в направлении оси u_x с амплитудой u₀. Это движение вызывает в среде вязкую волну, имеющую большой декремент затухания. В моменты времени t₁, t₂ и t₃ волна в среде пройдет соответственно расстояния y₁, y₂ и y₃. При этом в среде возникнет нестационарный поток, охватывающий области, соответствующие указанным расстояниям и имеющий скорости u_x, показанные на эпюрах скоростей. До момента времени t₄, т.е. до того как волна не пройдет расстояние y = l, на тело 35 не будут действовать вязкие силы со стороны потока. Эти силы начинают действовать на тело 35 только после указанного момента времени. Таким образом, в указанном нестационарном процессе движения потока имеет место задержка распространения вязкого импульса.

На фиг. 6 показан входной участок канала, ограниченный стенками 25, в котором протекает неустановившийся процесс: турбулентный поток среды вносится снаружи и в канале переходит в ламинарный поток на длине 26 ядра потока входного участка, ограниченного пунктирными линиями 27. Во внутренней области 28 ядра потока имеет место турбулентный характер течения. В наружной области 29 вокруг ядра потока – ламинарный характер. В центре канала скорость потока v₀. Специальным подбором величины угла 30 может быть достигнуто постоянство скорости v₀ в канале. При этом составляющие скорости v_y очень малы. В потоке вместе с ним движется тело 31 малого размера со скоростью v_т и имеет постоянную координату y_т.

Неустановившийся процесс развивается следующим образом. В момент времени t₀ на входе в канал при x = 0 скорости потока v_x = v₀. Следовательно, v_т = v₀. Однако в этот же момент на поток действует в точке x = 0, y = 0 вязкий импульс dI = dt, где – касательное напряжение вязкого трения на стенке канала в данной точке. В связи с тем, что в этом положении скорость тела 31 равна скорости потока в непосредственной близости вокруг него, то никаких сил вязкого трения со стороны потока тело не испытывает. В положении, заданном моментом времени t₁ и координатой x₁, тело также не будет испытывать никакого воздействия от сил трения, так как вязкий импульс в этом положении пройдет только расстояние y₁ и силы трения охватят только заштрихованную область 32 на эпюре скоростей. В положении тела 31, заданном моментом времени t₂ и координатой x₂, импульс сил трения охватит область 33 и достигнет поверхности тела. Начиная с этого момента тело будет тормозиться силами трения потока и в положении, заданном моментом времени t₃ и координатой x₃, скорость тела . Таким образом, вязкий импульс в неустановившемся потоке распространяется не мгновенно, а с некоторой скоростью.

На фиг. 7 показаны эпюры скоростей пограничных слоев и внешнего потока, обтекающих поверхности 36, 37 и 38 корпуса судна, образованные элементами 22 армирующего покрытия (см. также поз.22 на фиг. 4). Эти элементы установлены под острым углом к потоку так, что между ними образуются щели 39 и 40. Рассмотрение представленных на фиг. 7 пограничных слоев производится на участке поверхности между выходными сечениями соседних щелей 39 и 40. От пунктирной линии 41 до пунктирной линии 42 протекает пограничный слой основного потока, имеющий скорости v_x(оп) и v_y(оп). Выше пунктирной линии 41 протекает основной поток со скоростью v₀. На малом участке рассмотрения этого процесса скорость v₀ принимается постоянной. В момент времени t₀ скорости основного потока и его пограничного слоя изображены эпюрами 43 и 44, а моменты времени t₁ и t₂, когда основной поток проходит со скоростью v₀ длину 54 и 48, скорости основного потока и его пограничного слоя изображены соответственно эпюрами 45 и 46. Под пограничным слоем основного потока, ниже пунктирной линии 42 до пунктирной линии 47, протекает первый искусственный пограничный слой на участке поверхности длиной 48. В моменты времени t₀ и t₁ в первом искусственном пограничном слое изображены эпюры скоростей соответственно 49 и 50. В момент времени t₂ на длине 48 первый искусственный пограничный слой исчезает, смешиваясь с пограничным слоем основного потока.

Из внутренних полостей, где создают перед щелями 39 и 40 давление, меньше, чем давление в заторможенном основном потоке, но больше, чем в движущемся, создают из внутренних полостей через щели 39 и 40 подсос основным потоком струй предварительно профильтрованной среды под образованный до этих щелей набегающий на них первый искусственный пограничный слой, а струи, вышедшие из щелей 39 и 40, образуют второй искусственный пограничный слой, ограниченный пунктирной линией 47 и поверхностью 37.

После прохождения основным потоком расстояния 51 между двумя щелями на поверхности 37 толщина второго искусственного пограничного слоя, которая на выходе из щели была равной толщине 52 этой щели (что равно высоте ступеньки на поверхности покрытия), становится равной толщине 53, меньше толщины 52. Однако второй искусственный пограничный слой, прилегающий непосредственно к поверхности покрытия, не смешивается полностью с пограничным слоем основного потока, а сохраняет перед следующей щелью некоторую толщину. Следовательно, за время прохождения пограничным слоем основного потока расстояния 51 между двумя соседними щелями исключают проникновение через искусственные пограничные слои вязкого импульса со стороны внешнего пограничного слоя и его воздействие на поверхность тела.

Это происходит потому, что на длине 48 создают более одного (в данном случае два) искусственного пограничного слоя, а на остальном расстоянии 51 – не менее одного (в данном случае один) искусственного пограничного слоя. В противном случае вязкий импульс со стороны внешнего пограничного слоя проник бы через искусственные пограничные слои и воздействовал бы на части поверхностей 36 и 37.

В связи с тем, что давление перед щелями 39 и 40 меньше, чем давление в заторможенном внешнем потоке, но больше, чем в движущемся, и искусственные пограничные слои образуют за счет подсоса струй из щелей, то при этом энергия на их образование черпается из энергии пограничного слоя внешнего потока и средние скорости искусственных пограничных слоев будут меньше средней скорости пограничного слоя внешнего потока и тем меньше, чем ближе слой расположен к поверхности тела.

По этой причине углы 55, 56, 57 и 58 касательных к эпюрам скоростей во втором пограничном слое, непосредственно прилегающем к поверхности, будут существенно больше, чем углы 59, 60 и 61, и, соответственно, касательные напряжения вязкого трения (вязких сил) на поверхности покрытия будут существенно меньше, чем если бы внешний пограничный слой касался бы непосредственно поверхности, тем более, что в этом случае углы 59, 60 и 61 были бы еще меньше.

Желательно, чтобы углы 56, 57 и 58 не уменьшались бы по сравнению с углом 55. Для этого необходимо, чтобы нормальная скорость потока v_y во втором искусственном пограничном слое была бы равна нулю или не была направлена к поверхности. Однако во всех случаях ее величина при противоположном направлении должна быть минимальной, чтобы не происходил отрыв этого пограничного слоя. Все эти условия могут быть соблюдены при соответствующем подборе формы обтекаемого тела (судна). Вероятно, при реализации данного способа эта форма должна отличаться от общепринятой: она должна быть более вытянутой и наибольшая ширина должна быть расположена ближе к носовой части. Если нормальная скорость потока v_y не направлена к поверхности и углы 56, 57 и 58 не уменьшаются по сравнению с углом 55, то сопротивление трения будет минимальным. При этом, как следует из теоремы, известной как парадокс Деламбера, при отсутствии сопротивления трения профильное (лобовое) сопротивление также будет отсутствовать, а в данном случае последнее сопротивление будет уменьшено, соответственно уменьшению сопротивлению трения.

Таким образом, в отличие от аналогов и прототипа струи через отверстия не вдувают в поток и не отсасывают из потока, а подсасывают струи потоком (в поток) со скоростями, меньшими скорости основного потока. Уменьшение скоростей струй достигают благодаря тому, что создают во внутренних полостях перед расположенными практически по всей поверхности тела отверстиями давление меньше давления торможения основного потока, но больше, чем в движущемся потоке. Это приводит к уменьшению энергетических затрат при реализации заявляемого способа, тем более что для создания уменьшенного давления во внутренних полостях используется скоростной напор судна. В результате создают на отдельных местах поверхности тела минимум один, а на остальных местах – более одного медленно движущихся относительно тела искусственных пограничных слоев.

На границе между ламинарными пограничными слоями имеются плавные переходы величин скоростей, кроме точки 62 полки поверхности 36 у щели. Поэтому кромка этой полки у точки 62 должна быть заостренной.

Для оптимизации величины давления перед отверстиями формы тела, высот ступенек 52, скоростей струй, величин острых углов, размеров щелей, расстояний 51 между ними по направлению потока, в целях получения наименьшего сопротивления при движении судна, указанные размеры устанавливают из условий, чтобы за время прохождения пограничным слоем основного потока расстояния над двумя соседними отверстиями он не вступил бы в непосредственный контакт с поверхностью тела и хотя бы ближайший к телу искусственный пограничный слой не смешался бы полностью с пограничным слоем основного потока, а сохранил бы проникновение через искусственные пограничные слои вязкого импульса со стороны внешнего пограничного слоя и его воздействие на поверхность тела, а также чтобы было минимальным выражение:

где
V_нов – объем тела, выполненного по данному способу и увеличенного для образования внутренних полостей, предназначенных для впуска, фильтрации и выпуска среды,
V_исх – объем тела без указанных внутренних полостей,
p, k – показатели степени в формулах, выражающих зависимости буксировочных мощностей от объема тела данной формы,
v₀ – скорость основного потока,
P_ост – силы трения и профильного сопротивления тела, в котором применен данный способ,
P_пор – силы сопротивления, которые необходимо преодолеть для впуска и выпуска струй, проходящих через поры,
n – порядковый номер щели,
m – количество щелей,
q_n – расход среды через щель с порядковым номером “n”,
v_ср(n) – средняя скорость среды на выходе из щели с порядковым номером “n”,
_n – коэффициент, учитывающий потери на трение при прохождении внутри тела порции среды q_n.

Очевидно, что кроме входящих в указанное выше выражение величины v₀, которая задается, и v²_ср(n), остальные величины, включая соотношение , для соблюдения минимальности этого выражения должны быть минимальными. Особенно минимальной должна быть сумма

выражающая затраты энергии телом (судном) на торможение среды, впускаемой во внутренние объемы и далее подсасываемой в искусственные пограничные слои, а также на преодоление трения при движении этой среды внутри судна.

Расчеты показывают, что при реализации заявляемого способа эта сумма является наибольшей составляющей сопротивления при обтекании тела потоком, в данном случае при движении судна, а в целом при этом сопротивление движению судна и мощность главной энергетической установки снижается примерно на 50%.

Расчеты также показывают, что дополнительные затраты, связанные с исполнением наружного корпуса, наружного покрытия и фильтрующего устройства, а также периодической заменой листов покрытия при доковании, снижают экономический эффект от использования данного способа лишь на 5%. В итоге, учитывая, что расходы на топливо в общих расходах по эксплуатации судна составляют примерно 65%, то применение данного способа снизит расходы по эксплуатации судна на 25-30%.

Литература
1. Ч.Г. Хейт, Р.Л. Мэск. “Трансзвуковой профиль с активным управлением” и Р.Л. Мэск. “Проектирование профилей крыла малого сопротивления” в сборнике “Снижение вязкостного трения”, доклады симпозиума по снижению сопротивления трения в вязком потоке”, состоявшегося в ноябре 1979 г. в г. Далласе. Москва, Машиностроение, 1984.

2. С.П. Уилкинсон и др. “Гибридная поверхность для отсасывания воздуха” – в том же сборнике, что и [1].

Формула изобретения

1. Способ снижения сопротивления при обтекании тела потоком жидкой или газовой среды, в котором создают циркуляцию среды между пространством вне тела и полостями внутри него, создают давление во внутренних полостях перед отверстиями, расположенными на некоторой части поверхности тела, и образуют у этой части дополнительно к пограничному слою основного потока искусственный пограничный слой, непосредственно примыкающий к поверхности тела, отличающийся тем, что фильтруют впущенную среду, создают во внутренних полостях перед расположенными практически по всей поверхности тела отверстиями давление меньше, чем давление в заторможенном основном потоке, но больше, чем в движущемся, создают из внутренних полостей через отверстия подсос струй среды основным потоком под образованный до этих отверстий набегающий на них искусственный пограничный слой, прилегающий непосредственно к поверхности тела, и создают на отдельных местах поверхности тела минимум один, а на остальных местах – более одного медленно движущихся относительно тела искусственных пограничных слоев, имеющих средние скорости меньше средней скорости пограничного слоя основного потока и тем меньше, чем ближе слой расположен к поверхности тела.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образуют подсос среды через щели тангенциально, или под острым углом к направлению потока, или через поры, или через те и другие, а для щелей на поверхности тела выполняют ступеньки, полки которых являются внешней поверхностью тела, имеют заостренные кромки, под которыми образуют щели.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что устанавливают величину давления перед отверстиями, форму тела, высоты ступенек, скорости струй, величины острых углов, размеры щелей и пор и расстояний между ними по направлению потока из условий, чтобы за время прохождения пограничным слоем основного потока расстояния над двумя соседними отверстиями он не вступил бы в непосредственный контакт с поверхностью тела и хотя бы ближайший к телу искусственный пограничный слой не смешался бы полностью с пограничным слоем основного потока, а сохранил бы перед следующим отверстием некоторую толщину и исключил бы проникновение через искусственные пограничные слои вязкого импульса со стороны внешнего пограничного слоя и его воздействие на поверхность тела, а также чтобы было минимальным выражение

где V_нов – объем тела, выполненного по данному способу и увеличенному для образования внутренних полостей, предназначенных для впуска, фильтрации и выпуска среды;
V_исх – объем тела без указанных внутренних полостей;
p, k – показатели степени в формулах, выражающих зависимости буксировочных мощностей от объема тела данной формы;
v_о – скорость основного потока;
P_ост – силы трения и профильного сопротивления тела, в котором применен данный способ;
P_пор – силы сопротивления, которые необходимо преодолеть для впуска и выпуска струй, проходящих через поры;
n – порядковый номер щели;
m – количество щелей;
q_n – расход среды через щель с порядковым номером n;
v_ср(n) – средняя скорость среды на выходе из щели с порядковым номером n;
_n – коэффициент, учитывающий потери на трение при прохождении внутри тела порции среды q_n.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.06.2005

Извещение опубликовано: 27.05.2006 БИ: 15/2006