[发明专利]具有发散侧壁的空气释放单元

说明书

发明涉及包括空气润滑系统(16)的船(1)，空气润滑系统(16)用于当船正在水中移动时在底部(6)和沿着底部流动的水之间提供空气润滑层。该系统包括由侧壁(18，18’)、顶壁(19)和界面平面(20)限定的至少一个腔体(33)，由于开尔文亥姆霍兹效应水与空气在界面平面中混合。侧壁(18，18’)从在腔体(33)的前端(22)处的匕首形鼻部分(26)延伸至腔体(33)的后端(28)并且发散，使得在沿向后方向行进时，侧壁之间的距离沿着腔体的长度增加。发散的腔体提供了覆盖底部的相对大的区域的稳定的空气润滑层，从而可以减少腔体的数量。发散的腔体与流线的对准具有相对大的公差，从而简化了构造，并且可以以成本有效的方式进行。发散的侧壁导致减少涡流的形成和减少阻力。

技术领域

发明涉及空气润滑船和气腔，也称为“空气释放单元”，其中船包括具有底部的船体和空气润滑系统，该空气润滑系统用于当船正在水中移动时在底部和沿着底部流动的水之间提供空气润滑层。空气润滑系统包括由侧壁、顶壁和界面平面限定的至少一个腔体，界面平面位于离顶壁某一距离处并且基本上在底部的水平处横向于侧壁延伸，腔体具有前端、后端和沿腔体的长度方向延伸的长度Lc，具有与腔体的开口间隔开的空气入口。

背景技术

从以申请人的名义提交的WO2015/133899中已知这种系统和船。在该公布中，描述了通过提供相对小尺寸的开式腔体并且在大约液体静压力下将空气注入到腔体中来实现船的平坦的底部的有效空气润滑，从而在底部的高度处形成基本上平坦的水-空气界面。在该界面处，由于开尔文亥姆霍兹(Kelvin Helmholtz)不稳定性的发生，空气混入水中，并且气泡流从腔体的后部逸出。发现这种腔体提供了稳定和有效的方式来提供沿底部包含在边界层中的一层气泡，减小摩擦阻力使得由于在推进期间摩擦减小导致的能量增益远远超过在液体静压力下将空气注入腔体所需的额外能量。使用空气润滑系统，可以实现减少高达10％的燃料消耗。

为了便于在起动期间排空腔体，可以使用横向延伸穿过腔体的一个或多个导流板。导流板减小了腔体内的紊流，并且使空气在腔体内保持较长的时间，从而需要在起动期间用于注入较小功率空气的降低容量的压缩机。

本发明的目的是提供上述类型的空气润滑系统和空气释放单元，其具有改善的效率并且利用相对少量的能量来润滑船体。本发明的又一个目的是改善空气润滑和从腔体释放空气的稳定性。本发明的另一个目的是提供空气润滑系统，在空气润滑系统中可以简化在船体底部中的腔体的安装。

发明内容

至此，根据本发明的气腔船包括由侧壁、顶壁和界面平面限定的至少一个腔体，界面平面位于离顶壁的距离为Hc处并且基本上在底部的水平处横向于侧壁延伸，腔体具有前端、后端并且在其后端处具有宽度Wr，其中比率Lc/Hc在6:1至15:1的范围内。比率Wr/Hc在1.3:1至5:1的范围内，并且比率Lc/Wr在3.5:1至7:1的范围内，长度Lc在2m和10m之间，优选在4m和8m之间，其中，侧壁从侧壁接触的前端处的鼻部分延伸到位于离前端的距离Lt处的过渡区，后端和过渡区之间的侧壁相对于腔体的长度方向以角度延伸，使得当在向后方向上行进时，侧壁之间的距离沿着腔体的长度增加。

如本文中所限定的，对于“过渡区”，边界是指沿着在鼻部分的会聚侧壁和朝向腔体的后端延伸的腔体的侧壁部件之间的腔体的长度。

通过根据发明的相对小尺寸的空气润滑腔体的发散侧壁，气泡将以较宽的尾部离开腔体，这导致用气泡更有效地覆盖船体的底部。因此，可以使用较小数量的空气润滑腔体，例如12个而不是14个来润滑底部。与WO2015/133899中描述的已知空气润滑系统相比，从过渡区向后端延伸的侧壁在已知空气润滑系统中平行放置，使用根据本发明的腔体，可以实现降低约15％的用于空气润滑的能量消耗。